Kabut Fotokimia dan Dampaknya: Apa yang Perlu Anda Ketahui

Kabut asap mematikan yang menyelimuti kota London selama lima hari, dari tanggal 5 hingga 9 Desember 1952. Kabut ini disebabkan oleh gabungan polusi industri dan kondisi cuaca bertekanan tinggi . Asap dan kabut tersebut membuat London hampir lumpuh dan mengakibatkan ribuan orang meninggal.

Gambar: https://www.history.com/

Climate4life.info - kabut Fotokimia dan Dampaknya: Apa yang Perlu Anda Ketahui

Pengantar

kabut fotokimia merupakan salah satu bentuk polusi udara yang menjadi perhatian serius di banyak kota besar.

Kabut coklat yang terlihat di atas kota-kota seperti Sydney, Los Angeles, dan bahkan Adelaide adalah salah satu tanda dari kabut fotokimia yang bisa membahayakan kesehatan dan lingkungan.

Artikel ini akan membahas secara mendalam apa itu kabut fotokimia, bagaimana terbentuknya, serta apa dampaknya terhadap manusia, tanaman, dan material di sekitar kita. Apa Bahayanya?

Kabut fotokimia dapat memengaruhi lingkungan, kesehatan manusia, dan bahkan berbagai material. Efek yang paling terlihat adalah kabut coklat yang dapat terlihat di atas banyak kota.

Memuat...

alert-success

Warna coklat ini disebabkan oleh partikel cair dan padat yang sangat kecil yang menyebarkan cahaya. Tanaman Bahan kimia seperti oksida nitrogen, ozon, dan peroksiaktil nitrat (PAN) dapat memiliki efek berbahaya pada tanaman.

Zat-zat ini dapat mengurangi atau bahkan menghentikan pertumbuhan tanaman dengan mengurangi fotosintesis. Ozon, bahkan dalam jumlah kecil, dapat mencapai hal ini, tetapi PAN lebih toksik bagi tanaman daripada ozon.

Kesehatan Kekhawatiran terbesar tentang kabut fotokimia adalah dampaknya terhadap kesehatan manusia. Efek dari polutan utama dan sekunder dalam kabut dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Efek Kesehatan dari Polutan dalam kabut Fotokimia

Polutan	Efek Kesehatan
Oksida Nitrogen	Dapat menyebabkan masalah jantung dan paru-paru Terkait dengan penurunan resistensi terhadap infeksi
Senyawa Organik Volatil (VOC)	Iritasi mata Masalah pernapasan Beberapa senyawa bersifat karsinogen
Ozon	Batuk dan sesak napas Iritasi mata Masalah pernapasan (terutama bagi penderita asma)
Peroksiaktil Nitrat (PAN)	Iritasi mata Masalah pernapasan

Ini dapat menyebabkan retaknya karet, pengurangan kekuatan tarik tekstil, pemudaran serat yang diwarnai, dan retaknya cat.

Potensi ozon untuk merusak karya seni dan buku sangat penting secara budaya, dan beberapa museum serta perpustakaan telah mengambil langkah-langkah untuk meminimalkan efek ini.

Apa Itu kabut Fotokimia?

Kabut fotokimia adalah campuran polutan yang terbentuk ketika oksida nitrogen dan senyawa organik volatil (VOC) bereaksi dengan sinar matahari, menciptakan kabut coklat di atas kota-kota.

Ini cenderung lebih sering terjadi di musim panas atau musim kemarau di daerah tropis, karena pada saat itulah  kita mendapat sinar matahari paling banyak.

Polutan Primer

Dua polutan utama, oksida nitrogen dan VOC, bergabung untuk bersenyawa dalam sinar matahari dalam serangkaian reaksi kimia, yang dijelaskan di bawah ini, untuk menciptakan apa yang dikenal sebagai polutan sekunder.

Polutan Sekunder

Polutan sekunder yang paling mengkhawatirkan adalah ozon yang terbentuk di permukaan tanah. Sementara ozon diproduksi secara alami di lapisan atas atmosfer, ia menjadi zat berbahaya ketika ditemukan di permukaan tanah.

Banyak zat berbahaya lainnya juga terbentuk, seperti peroksiaktil nitrat (PAN).

Apa Sumber Utama kabut Fotokimia?

Meskipun oksida nitrogen dan VOC diproduksi secara biogenik (di alam), ada juga emisi antropogenik (buatan manusia) yang signifikan dari keduanya.

Emisi alami cenderung menyebar di wilayah yang luas, mengurangi dampaknya, tetapi emisi buatan manusia cenderung terkonsentrasi dekat dengan sumbernya, seperti kota.

Sumber Biogenik

Di alam, kebakaran hutan, petir, dan proses mikroba yang terjadi di tanah menghasilkan oksida nitrogen.

VOC dihasilkan dari penguapan senyawa yang terjadi secara alami, seperti terpen, yang merupakan hidrokarbon dalam minyak yang membuatnya mudah terbakar. Eukaliptus juga diketahui melepaskan sejumlah besar senyawa ini.

Sumber Antropogenik

Oksida nitrogen terutama dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil, terutama di pembangkit listrik dan kendaraan bermotor.

VOC terbentuk dari pembakaran yang tidak sempurna dari bahan bakar fosil, dari penguapan pelarut dan bahan bakar, serta dari pembakaran bahan tanaman—seperti pembakaran di halaman belakang dan kompor kayu.

Diperkirakan 66% oksida nitrogen (NO dan NO2) berasal dari kendaraan bermotor, dan 20% lainnya dari pembakaran bahan bakar.

Kendaraan bermotor menyumbang 44% emisi VOC, dan sumber area termasuk penguapan bensin dan pelarut menyumbang 33%.

Bagaimana kabut Terbentuk?

Berikut adalah penjelasan sederhana tentang kimia pembentukan kabut.

Dioksida nitrogen (NO2) dapat diuraikan oleh sinar matahari untuk membentuk oksida nitrat (NO) dan radikal oksigen (O):

(1)     \(NO_{2} + \text{sinar matahari} \to NO+O \)

Radikal oksigen kemudian dapat bereaksi dengan oksigen atmosfer (O2) untuk membentuk ozon (O3):

(2)    \(O + O_{2} → O_{3} \) 

Ozon dikonsumsi oleh oksida nitrat untuk menghasilkan dioksida nitrogen dan oksigen:

(3)    \(O_{3} + NO → NO_{2} + O_{2} \)

Produk berbahaya, seperti PAN, dihasilkan oleh reaksi dioksida nitrogen dengan berbagai hidrokarbon (R), yang merupakan senyawa yang terbuat dari karbon, hidrogen, dan zat lainnya:

(4)    \(NO2 + R → \text{produk seperti PAN}\)

Sumber utama hidrokarbon ini adalah VOC. Demikian pula, senyawa organik teroksigenasi dan anorganik (ROx) bereaksi dengan oksida nitrat untuk menghasilkan lebih banyak oksida nitrogen:

(5)    \(NO + ROx → NO2 + \text{produk lainnya}\)

Signifikansi keberadaan VOC dalam dua reaksi terakhir ini sangat penting.

Ozon biasanya dikonsumsi oleh oksida nitrat, seperti dalam reaksi 3. Namun, ketika VOC ada, oksida nitrat dan dioksida nitrat dikonsumsi seperti dalam reaksi 4 dan 5, memungkinkan penumpukan ozon di permukaan tanah.

Bagaimana Lokasi dan Cuaca Dapat Memengaruhi

Topografi

Topografi area di sekitar kota dapat sangat memengaruhi pembentukan kabut fotokimia. Karena terbatasnya pergerakan udara, kota di lembah dapat mengalami masalah yang mungkin tidak dialami oleh kota di dataran terbuka.

Kota seperti Adelaide dapat mengalami pembatasan pergerakan udara karena posisinya di antara pantai dan Adelaide Hills.

Meteorologi

Biasanya, lapisan udara yang paling dekat dengan permukaan bumi lebih hangat daripada udara yang lebih tinggi di atmosfer karena panas matahari yang dipantulkan kembali (dipanaskan oleh permukaan bumi).

Udara yang lebih dingin di tingkat yang lebih tinggi tenggelam dan kemudian dipanaskan dan dipindahkan ke atas dalam siklus konveksi.

Kondisi ini disebut 'tidak stabil' dan membantu membawa polutan ke atas, di mana polutan tersebut tersebar dan diencerkan. Siklus ini biasanya dibantu oleh kecepatan angin yang lebih tinggi.

Namun, ketika terjadi sebaliknya—sebuah inversi suhu—kota-kota dapat mengalami periode panjang kabut fotokimia. Inversi terbentuk ketika lapisan udara yang lebih hangat menjebak lapisan udara yang lebih dingin, yang mengandung polutan, dekat permukaan tanah.

Hal ini menghambat kemampuan polutan untuk naik ke atmosfer dan menyebar. Setelah inversi terbentuk, ia mempertahankan kabut yang ada dekat dengan tanah, memaksimalkan efek merugikannya.

Ada dua proses utama yang memungkinkan inversi terjadi dan keduanya biasanya disertai dengan kecepatan angin yang rendah.

Yang pertama, adveksi, adalah ketika lapisan atas udara yang lebih hangat dibawa masuk, menjebak lapisan udara yang lebih dingin di bawahnya.

Yang kedua, inversi radiasi, terjadi pada malam yang dingin dan cerah ketika permukaan bumi mendingin dengan cepat dan menurunkan suhu lapisan udara yang dekat dengan tanah.

Pengurangan Oksida Nitrogen

Metode utama untuk menurunkan tingkat oksida nitrogen adalah melalui proses yang disebut 'reduksi katalitik', yang digunakan dalam industri dan pada kendaraan bermotor.

Sebagai contoh, konverter katalitik yang dipasang pada sistem knalpot mobil akan mengubah sebagian besar nitrogen monoksida dari gas buang mesin menjadi nitrogen dan oksigen.

Di Australia, semua kendaraan bermotor yang dibangun setelah tahun 1985 harus dilengkapi dengan konverter katalitik.

Nitrogen tidak berasal dari bahan bakar yang digunakan pada kendaraan bermotor atau pembangkit listrik; nitrogen masuk dari udara saat terjadi pembakaran. Menggunakan lebih sedikit udara dalam proses pembakaran dapat mengurangi emisi oksida nitrogen.

Suhu juga memengaruhi emisi—semakin rendah suhu pembakaran, semakin rendah pula produksi oksida nitrogen. Suhu dapat diturunkan dengan menggunakan proses seperti pembakaran dua tahap, sirkulasi ulang gas buang, injeksi air, atau dengan memodifikasi desain pembakar.

Pengurangan VOC Ada berbagai cara untuk mengurangi emisi VOC dari kendaraan bermotor.

Ini termasuk penggunaan gas minyak cair (LPG) atau gas alam terkompresi (CNG) daripada bensin, mengurangi jarak perjalanan kendaraan dengan menggunakan moda transportasi lain, seperti bus dan sepeda, serta menerapkan berbagai kontrol mesin dan emisi yang saat ini sedang dikembangkan oleh produsen.

Namun, kontributor utama lainnya terhadap emisi VOC tidak semudah diawasi karena penguapan pelarut terjadi di berbagai tempat, mulai dari pabrik besar hingga gudang belakang rumah. Strategi pengendalian untuk mengurangi emisi ini harus sangat bervariasi.

Referensi:

• Disadur secara bebas dari: https://www.epa.sa.gov.au/files/8238_info_photosmog.pdf

Kata kunci:

kabut

Fotokimia

Polusi Udara

oksida nitrogen

organik volatil (VOC)

Dukung Kami

Climate4life.info mendapat sedikit keuntungan dari penayangan iklan yang ada dan digunakan untuk operasional blog ini.
Jika menurut anda artikel pada blog ini bermanfaat, maukah mentraktir kami secangkir kopi melalu "trakteer id"?