CARI LOKAN DI EKOSISTEM PAYA NIPAH

SEKITAR KAJIAN PAYA NIPAH

KUALA KOH 08

ATMOSFERA 2

ATMOSFERA 2

PROSES PEMBENTUKAN AIR

KITAR KARBON

KITAR NITROGEN

KITAR OKSIGEN

PROSES FOTOSINTESIS

ATMOSFERA 2
PPU SMKTI

GEOFIZIK

TAJUK

ATMOSFERA

Yahoo mesengger :abe gagah

Email: Abe.gagah@yaho.com

PengenalanATMOSFERA merupakan lapisan udara yang menyelaputi bumi, kekal dan stabil di sekeliling bumi oleh graviti dan mempunyai ketebalan sehingga 100km (JAS 2007). Ia merupakan ruang yang dikenali sebagai ‘udara’. Atmosfera juga merupakan sebahagian daripada habitat bagi hidupan di bumi. Kajian mengenai atmosfera adalah berkaitan dengan iklim, cuaca dan juga suhu yang dikenali sebagai mateorologi dan klimatologi. Ia juga berkaitan dengan gangguan atmosfera yang merujuk kepada isu-isu alam sekitar seperti pencemaran air, jerebu, pemanasan global dan sebagainya.Pada bahagian ini, pelajar akan didedahkan dengan proses-proses yang berlaku di atmosfera dan bagaimana tenaga mempengaruhi proses tersebut. Pelajar juga akan melihat bagaimana proses di atmosfera mempengaruhi persekitaran fizikal dan sosial.
APA ITU ATMOSFERA?Atmosfera Ialah Lapisan Udara Di Mana Sahaja Di Bahagian Bumi Ini.Ia Mempunyai Empat Lapisan Utama Iaitu Termosfera, Mesosfera, Stratosfera Dan Troposfera. Manakala Tiga Sempadan Yang Memisahkan Lapisan Itu Ialah Mesopaus, Stratopaus Dan Tropopaus.
Menurut Shaharuddin (2002), atmosfera difahamkan sebagai satu lapisan nipis di sekeliling bumi, ia:•Mempunyai ketebalan kurang daripada satu peratus jejari bumi.•penghalang penembusan bahang matahari secara berlebihan ke bumi termasuk menghalang sinaran ultra violet yang boleh membahayakan manusia•mengawal suhu bumi pada siang dan malam•Pelbagai gas dalam atmosfera pula menyokong kehidupan biosfera flora dan fauna yang membina rantai makanan.

lUdara tidak dapat dilihat dan tidak berbau.lIa merupakan campuran beberapa gas dan partikel terampai yang mengelilingi planet tertentu. Lapisan ini tidak mempunyai sempadan yang nyata anatar bumi dan ruang angkasa. Lapisan ini semakin menipis menuju angkasa. ’Garisan Karman

APA ADA DALAM UDARA DI ATMOSFERA?

lkomposisi gas di udara - Nitrogen N2 (78.08%), Oksigen O2 (20.95%), Air HO2 (0.93%) dan Gas-gas lain (0.04%) seperti CO2 dan lain-lain.lAir juga merupakan komponen atmosfera yang penting. Ia hadir dalam bentuk wap yang tersejat dari permukaan membentuk awan yang akhirnya mengembalikan air ke muka bumi sebagai hujan atau salji (kerpasan).lKomponen lain dalam udara ialah partikel pepejal yang halus. Partikel-partikel ini dikenali sebagai aerosol yang membolehkan wap air terpeluap di sekelilingnya dan membolehkan pembentukan awan (JAS 2007).

BUNYI
lBunyi bergerak dalam udara. Bunyi bising adalah pencemaran kerana ia adalah gangguan kepada semua benda hidup.lSemua struktur yang bergetar menghasilkan bunyi. Paras bunyi yang melebihi 130 dB akan menyebabkan deria pendengaran manusia mula berasa sakit.lParas getaran bangunan kurang 3 mm/s adalah selamat , manakala paras getaran melebihi 30 mm/s akan menyebabkan kerosakan infrastruktur yang besar (JAS 2007).
lPeranan gas N2, O2, CO2, dan O3 dalam proses kehidupan:lNitrogen: Pembentukan protein,lO2: PernafasanlCO2: Fotosintesis,lO3: Pelindung sinaran UVIKLIM DAN CUACA
lIKLIM merupakan satu proses perubahan yang berlaku diruang angkasa (atmosfera) yang terletak di antara permukaan, hampir permukaan hingga ke ruang pengaruh tarikan graviti. Proses perubahan ini berlaku dalam jangkamasa yang panjang iaitu antara 30 -40 tahun. Antara benda yang terlibat di ruang atmosfera ialah kepanasan (suhu dan pancaran matahari) dan kelembapan (hujan, awan dan tiupan anginlCUACA adalah proses perubahan yang berlaku pada tiap-tiap hari hingga kepada beberapa hari (paling lama seminggu) diruang atmosfera. Ia melibatkan perubahan suhu, hujan, kelembapan, awan, angin, tekanan udara dan pancaran cahaya matahari

TENAGA DAN PROSES DI ATMOSFERA.

Cahaya yang memasuki bumi akan:1. Masuk tanpa perubahan, diserap oleh zarah dan lautan2.Dipantul tanpa perubahan ke angkasa3. Diserakkan oleh zarah di udaraDiserap oleh gas di atmosfera
Suhu adalah ukuran purata tenaga kinetik semua atom dalam sesuatu bahan. Faktor yang mempengaruhi suhu:•Sudut sinaran matahari = Tengahari lebih panas dari petang•Putaran bumi•Altitud•Latitud
HABA
Haba adalah jumlah tenaga kinetik semua atom.- Proses pemanasan bergantung kepada:- Haba rasa (sensible heating) ( 23%) wujud pada angin dan air.- Haba pendam (77%) wujud pada pengaliran dan olakan.Haba pendam adalah pemindahan haba dari suatu tempat ke tempat yang lain disebabkan oleh pertukaran fasa air. Ia bergantung kepada jenis fasa yang berubah, iaitu sama ada haba diserap atau dikeluarkan. Contoh: Proses pertukaran cecair kepada gas (600 kal g-1) dan Pepejal ke gas (678 kal g-1).KONDUKSIAliran tenaga antara permukaan bumi dengan atmosfera dialirkan melalui konduksi (Proses di mana tenaga haba dipindahkan melalui sentuhan (contact) dengan molekul berdekatan). Konduksi berlaku apabila ada objek bersentuhan. konduktor yang baik adalah seperti besi, manakala bahan seperti kayu dan udara adalah konduktor yang lemah.Penebat yang LEMAH adalah seperti besi, manakala bahan seperti kayu dan udara adalah penebat YANG BAIK
TENAGA MATAHARIl

Tenaga matahari merupakan tenaga utama kepada bumi.lSecara praktikal, tenaga matahari sama ada haba atau sinaran yang sampai ke bumi semakin berkurangan kerana diserap oleh partikel di udara, awan, titisan air dan sebagainya.l Ada juga yang dibiaskan, dipantul semula ke udara dan ada pula yang diserap,Oleh kerana udara bukan penebat yang baik, kebanyakan tenaga dipindahkan melalui penebat di permukaan bumi. Pada waktu malam, permukaan bumi yang sejuk mengalirkan haba atau membebaskan haba ke udara. Pada waktu siang pula radiasi solar mamanaskan permukaan bumi dan memanaskan udara yang berada di lingkungannya.
KONVEKSI DAN RADIASI
Konveksi memindahkan tenaga haba dengan memindahkan sekumpulan molekul daripada satu tempat ke tempat lain dengan melibatkan cecair seperti air dan udara yang bebas bergerak. Ia mempengaruhi kelembapan dan panas di udara. Ia juga mempengaruhi awan dan penghasilan guruh. Konveksi berlaku apabila ada pertentangan atau perolakan arus udaraRadiasi pula adalah pemindahan atau pengaliran tenaga haba tanpa melibatkan objek. Ia boleh mengalirkan tenaga melalui ruang vakum.
PROSES-PROSES DI ATMOSFERAberlaku dengan kehadiran tenaga bersama-sama proses pada unsur-unsur lain di bumi. Antara proses di atmosfera ialah:Pembentukan atmosferaPemanasan dan penyejukanSejatanPemeluwapanPembentukan kerpasanTekanan udara
PEMBENTUKAN ATMOSFERA
Atmosfera pada mulanya terbentuk daripada Helium dan hidrogen. Haba pula meliputi kerak dan matahari.Kira-kira 4.4 billion tahun dulu permukaan bumi telah menyejuk dan membentuk benua atau kerak bumi yang dipenuhi dengan gunung berapi yang membebaskan wap, ammonia dan Karbon dioksida. Ini membawa kepada atmosfera baru yang disebut ’second atmosphere.
cyanobacteria adalah spesies terawal di bumi yang menyebabkan kewujudan oksigen di bumi melalui fotosintesis. Gas Karbon dioksida berkurangan dengan peningkatan jumlah tumbuhan. Oksigen bergabung dengan pelbagai elemen seperti besi. Kewujudan lapisan ozon, hidupan telah mendapat perlindungan yang lebih baik kerana terlindung daripada sinaran ultra lembayung. Gas oksigen-nitrogen ini disebut sebagai "third atmosphere" atau atmosfera moden.
PEMANASAN DAN PENYEJUKANPemanasan dan penyejukan udara di atmosfera berlaku kerana tekanan udara dan juga dipengaruhi oleh kelembapan udara serta suhu.Udara mempunyai ketumpatan yang tinggi di paras permukaan bumi yang kita tinggal tetapi ketumpatannya menjadi semakin rendah apabila semakin bergerak tinggi ke atas atmosfera (JAS 2007).Semakin tinggi dari aras laut, semakin kurang kandungan oksigen. Kekurangan ini disebabkan oleh kekurangan tekanan udara dan kekurangan ketumpatan udara.Pemanasan udara berlaku apabila mengandungi lebih banyak wap air kerana wap air lebih banyak apabila suhu tinggi. Sebaliknya wap air semakin berkurangan jika suhu semakin rendah.Pada waktu malam, bumi memancarkan radiasi gelombang panjang ke atmosfera menyejukkan permukaan bumi. Manakala halaju angin juga boleh menyejukkan udara apabila angin yang bertiup di kawasan lindungan dengan laju, menggalakkan pemeluwapan.
SEJATANPenyejatan - perubahan cecair yang mendapat tenaga yang cukup kepada gas pada sebarang suhu di bawah takat didih bahan itu di atmosfera.Penyejatan giat apabila suhu semakin meningkat.Kuantiti air yang hilang secara sejatan akan dikembalikan pada kuantiti yang sama ke permukaan bumi melalui titisan air hujan. Tetapi penerimaan air hujan adalah tidak sekata dan berbeza-beza mengikut kedudukan geografi sesebuah negara.Tenaga daripada matahari digunakan untuk memutuskan ikatan-ikatan kimia yang menyatukan molekul-molekul air. Apabila cecair menyejat, suhunya akan turun. Ini disebabkan oleh tenaga haba telah diserap semasa penyejatan untuk mengatasi daya tarikan antara zarah-zarah supaya zarah-zarah cecair di permukaan dapat melepaskan diri menjadikan zarah-zarah gas. Proses sejatan dapat menghilangkan kepanasan di alam sekeliling, maka inilah sebab utama sejatan peluh daripada permukaan kulit dapat menyejukkan.PEMELUWAPANPemeluwapan ataupun kondensasi - perubahan gas kepada cecair apabila gas itu disejukkan atau dimampatkan.Pemeluwapan atau kondensasi - pembentukan awan- menghasilkan hujanMolekul-molekul air akan bergabung dengan partikel debu, garam dan asap di udara untuk membentuk titisan awan yang seterusnya akan bergabung dengan titisan-titisan awan yang lain untuk membentuk awan.Titisan air yang bergabung sesama sendiri akan bertambah dari segi saiz dan seterusnya menyebabkan berlakunya kerpasan (Hujan/ Salji).perlahan dan ditarik antara satu sama lain dengan lebih kuat. Jadi, zarah-zarah tersusun lebih rapat menyebabkannya bertukar kepada cecair.
Pemeluwapan - proses eksoterma, iaitu proses membebaskan haba. Apabila jirim disejukkan, tenaga kinetik pada zarah-zarah akan berkurangan. Zarah-zarah gas bergerak dengan lebihWap air dari udara termeluwap pada permukaan sejuk membentuk embun. Bila wap itu termeluwap pada satu permukaan, ia memanaskan permukaan tersebut dan menurunkan suhu atmosfera. Inilah juga proses yang menyebabkan pembentukan awan.Takat embun merupakan suhu wap air perlu sejuk sebelum pemeluwapan mula terjadi. Sekiranya udara amat sejuk dan tepu, fros dan salji boleh terjadi. Dalam kes ini, wap udara bertukar dari gas terus kepada pepejal.Kabus berlaku daripada proses kondensasi. Ini dapat dilihat apabila ia menyebabkan berlakunya keadaan cermin mata menjadi kabur apabila berpindah daripada sebuah bilik yang sejuk kepada luar bilik pada suatu hari yang panas serta lembap.
PEMBENTUKAN AIR HUJAN

Kerpasan - pelepasan titisan air daripada atmosfera dalam bentuk air hujan, salji atau hujan batu.Awan yang terapung di atmosfera mengandungi wap air dan titisan awan yang tidak dapat jatuh ke permukaan bumi sebagai hujan kerana saiznya yang kecil, tetapi saiznya adalah cukup besar untuk membentuk awan yang dapat dilihat oleh manusia.Proses sejatan dan kondensasi secara berterusan di langit menggabungkan titisan air yang terampai di atmosfera sehingga menjadi berat untuk membentuk hujan.
KITARAN NITROGEN
Kitaran nitrogen seperti pada Rajah di atas ialah bagaimana nitrogen iaitu unsur udara berinteraksi dengan persekitaran fizikal yang merupakan unsur lain yang membentuk sistem bumi. Gas nitrogen di atmosfera, tumbuhan dan haiwan (dalam protein tumbuhan dan haiwan) serta bahan buangan diserap dalam tanah dan disimpan sebagai nitrat, ammonia dan nitrit. Gas ini dibebaskan sebagai gas nitrogen ke udara melalui proses penitritan oleh bakteria
KITARAN KARBON
Kitaran karbon - proses di mana karbon digunakan dan kemudian dilepaskan semula ke udara. Pada Rajah sebelah Karbon dioksida di udara diserap dan digunakan oleh Tumbuhan dalam fotosintesis untuk menghasilkan karbohidrat. Apabila tumbuhan mati, ia terdapat dalam fosil dan bahan api. Bahan api digunakan oleh kenderaan bermotor dan melepaskan semula karbon dioksida ke udara. Bagi haiwan yang memakan tumbuhan, tumbuhan dimakan oleh haiwan, lalu karbon dioksida dilepaskan ke udara melalui respirasi.
KITARAN OKSIGEN

lProses respirasi dan fotosintesis -proses utama dalam kitaran oksigen.lTumbuhan memerlukan karbon dioksida dari atmosfera dalam menghasilkan makanan iaitu proses fotosintesis lalu membebaskan gas oksigen.lGas oksigen pmembentuk gas ozon yang menghalang cahaya ultra ungu ke bumi.lOksigen juga digunakan oleh haiwan untuk proses pernafasan lalu membebaskan karbon dioksida ke udara melalui proses respirasi. Oksigen juga diserap oleh air lalu boleh mengoksida objek besi.Semasa proses pernafasan, sel-sel badan diberi tenaga untuk bergerak dan membina. Oksigen diserap dalam paru-paru ke dalam aliran darah dan kemudian dibawa ke seluruh badan. Lalu Karbon dioksida dipulangkan ke paru-paru dan dikeluarkan daripada tubuh apabila menghembuskan nafas
FOTOSINTESISl

Fotosintesis seperti Rajah sebelah - penukaran tenaga cahaya matahari kepada tenaga biokimia.lTenaga kimia ini digunakan untuk pengikatan karbon. Proses ini dibantu oleh klorofil untuk menguraikan air kepada oksigen dan hidrogen. [Apabila H2O dioksidakan oleh tumbuh-tumbuhan hijau, alga dan cyanobakteria, O2 dihasilkan.]6CO2 + 12H2O + Tenaga Cahaya --> C6H12O6 + 6O2 + 6H2OlOksiden akan dibebaskan sebagai bahan sampingan semasa fotosintesis berlaku, manakala hidrogen pula akan digunakan untuk bertindak balas dengan CO2 dan karbohidrat menjadi gula (glukosa), iaitu hasil akhir fotosintesis.
KESEIMBANGAN ATMOSFERASetiap kali bahan pencemar dilepaskan ke atmosfera, bererti kestabilan semulajadi planet kita.Keseimbangan udara di atmosfera bergantung kepada suhu udara yang naik yang mempunyai hubungan relatif dengan suhu persekitarannya.Suhu udara tidak sama di tempat-tempat yang berlainan mengikut keadaan atmosfera itu sendiri.Haba bergerak dari kawasan latitud rendah (khatulistiwa) ke kawasan latitud tinggi (Utara & Selatan)Kestabilan yang berbeza akan menghasilkan bentuk awan yang pelbagai.Apabila sekumpulan udara berdekatan dengan permukaan bumi dipanaskan maka ia akan menjadi lebih ringan daripada udara di sekeliling, lalu ia bergerak naik ke atas.
Semakin bergerak ke atas, kumpulan udara tadi akan kehilangan tenaga haba kerana tenaga dilepaskan ke atmosfera akibat tekanan dan suhu yang semakin rendah pada altitud yang semakin tinggi.Sekiranya suhu persekitaran tidak turun secara mendadak pada altitud yang semakin meningkat, maka kumpulan udara yang naik tadi akan menjadi lebih sejuk daripada udara persekitarannya, lalu hilang daya apungan dan turun kepada keadaan asal iaitu ke bawah. Inilah dikatakan sebagai seimbang.Tetapi jika udara di persekitaran turun secara mendadak dengan peningkatan altitud maka kumpulan udara tadi akan terus naik, maka ini yang dikatakan udara tidak stabil atau ketidakseimbangan atmosfera.Semasa udara yang naik mengalami penyejukan, ia berkondensasi dan menjadi awan. Semakin tidak seimbang/ tidak stabil atmosfera, maka semakin udara tersebut naik. Awan kumulus yang sedikit membuktikan bahawa atmosfera dalam keadaan stabil dan sebaliknya. Ketidak stabilan armosfera juga ditunjukkan dengan denga kehadiran guruh dan petir. Dalam sistem tekanan udara yang tinggi atau disebut antisiklon, udara akan berkurangan, mengecut dan memerlukan tenaga, seiring dengan peningkatan altitud. Keadaan ini dapat dikesan apabila banyak awan di langit.
KEPENTINGAN MEMAHAMI TENAGA DAN PROSES DI ATMOSFERA:Memahami proses di atmosferaMenggunakan pemahaman mengenai proses di atmosfera dalam mengawal ketidakseimbangan atmosfera. Contohnya, pembenihan awan, pengawalan penggunaan bahan yang boleh memusnahkan lapisan ozon dan sebagainya.Memanfaatkan unsur atmosfera untuk kesejahteraan manusia. Contoh: Kincir angin, belon udara, kapal layar dan sebagainya.

OZON

Ozon adalah salah satu daripada gas-gas yang membentuk atmosfera. Molekul dwiatom oksigen (O2) yang kita bernafas membentuk hampir-hampir 20% atmosfera. Pembentukan ozon (O3), molekul triatom oksigen kurang banyak dalam atmosfera yang mana kandungannya hanya 1/3,000,000 daripada gas atmosfera.

Kepentingan Ozon
Ozon tertumpu di bawah stratosfera di antara 15 dan 30 km di atas permukaan bumi yang dikenali sebagai ‘lapisan ozon’. Ozon terhasil dengan pelbagai tindakbalas kimia, tetapi mekanisme utama penghasilan dan perpindahan dalam atmosfera adalah penyerapan tenaga sinaran ultra-lembayung (UV) daripada matahari.

Ozon (O3) dihasilkan apabila O2 menyerap sinaran UV pada jarak gelombang 242 nanometer dan disingkirkan dengan foto-pengasingan dari sinaran bagi jarak gelombang yang besar daripada 290 nm. O3 juga merupakan penyerap utama sinaran UV antara 200 dan 330 nm. Penggabungan proses-proses ini adalah efektif dalam mengekalkan kemalaran bilangan ozon dalam lapisan dan penyerapan 90% sinaran UV.

UV dikaitkan dengan pembentukan kanser kulit dan kerosakan genetik. Peningkatan paras UV juga mempunyai kesan kurang baik terhadap sistem imunisasi haiwan, organisma akuatik dalam rantai makanan, tumbuhan dan tanaman.

Penyerapan sinaran UV berbahaya oleh ozon stratosfera amat penting untuk semua hidupan di bumi.

Keseimbangan Ozon

Jumlah ozon dalam atmosfera berubah mengikut lokasi geografi dan musim. Ozon disukat dalam unit Dobson (Du) yang mana, sebagai contoh, 300 Du setara dengan 3 mm tebal lapisan ozon yang tulen jika dimampat ke tekanan paras laut.

Sebahagian besar ozon stratosfera dihasilkan di kawasan tropika dan diangkut ke latitud yang tinggi dengan skala-besar putaran atmosfera semasa musim sejuk hingga musim bunga. Umumnya kawasan tropika memiliki ozon yang rendah.

Ancaman dari Kloroflorokarbon (CFC)
Ancaman yang diketahui terhadap keseimbangan ozon adalah pengenalan kloroflorokarbon (CFCs) buatan manusia yang meningkatkan kadar penyingkiran ozon menyebabkan kemerosotan beransur-ansur dalam paras ozon global.

CFCs digunakan oleh masyarakat moden dengan cara yang tidak terkira banyak, dalam peti sejuk, bahan dorong dalam penyembur, pembuatan busa dan bahan pelarut terutamanya bagi kilang-kilang elektronik.

Hayat bagi CFCs bermaksud bahawa satu molekul yang dibebaskan hari ini boleh wujud 50 hingga 100 tahun dalam atmosfera sebelum dihapuskan.

Bagi tempoh kira-kira 5 tahun, CFCs bergerak naik dengan perlahan ke dalam stratosfera (10 – 50 km). Di atas lapisan ozon utama, pertengahan julat ketinggian 20 –25 km, kurang UV diserap oleh ozon. Molekul CFC terurai setelah bertindakbalas dengan UV, dan membebaskan atom klorin. Atom klorin ini berupaya untuk memusnahkan ozon.

‘Lubang’ ozon di Antartik disebabkan oleh penipisan lapisan ozon antara altitud tertentu seluruh Antartika pada musim bunga. Penipisan tersebut dikesan setiap tahun sejak sedekad yang lalu. Pembentukan ‘lubang’ tersebut berlaku setiap bulan September dan pulih ke keadaan normal pada lewat musin bunga atau awal musim panas.

bulan Oktober 1987,1989,1990 dan 1991, lubang ozon yang dalam telah diperhati bagi seluruh Antartika dengan kenaikan 60% pengurangan ozon berbanding dengan paras lubang pra-ozon. Dalam Oktober 1991, paras terendah atmosfera ozon yang pernah direkodkan telah berlaku di seluruh Antartica.

Terdapat dua sebab utama bagi ‘lubang’ – peningkatan CFC dikesan di atmosfera, dan keunikan persekitaran kajicuaca pada musim sejuk seluruh Antartica. Antara altitud tertentu di Antartika, suhu stratosfera yang sejuk membenarkan kristal ais dibentuk.

Dalam awan tersebut, molekul klorin dibebaskan dari CFC semasa kegelapan kutub sejuk. Apabila sinaran matahari bermula pada bulan September di seluruh Antartika, bilangan molekul-molekul klorin ini akan berkurangan akibat tindakan UV kerana pembentukan atom klorin pemusnah-ozon.

Kemerosotan Ozon Global

Pengukuran latar dan satelit menunjukkan pengurangan signifikan terhadap jumlah kolum ozon pada musin sejuk dan panas bagi kedua-dua hemisfera utara dan selatan pada garis lintang tengah dan tinggi. Di dapati aliran ke bawah ini pada tahun1980 agak besar bila berbanding tahun 1970. Tiada statistik aliran signifikan dapat ditentukan bagi kawasan tropika semasa tahun 1980. Dengan kemajuan komputer model bagi pemusnahan stratosfera ozon dapat menjelaskan pemerhatian aliran jumlah ozon di latitud pertengahan pada musim panas, tetapi hanya sebahagian daripadanya pada musin sejuk. Ini bermakna bahawa pada masa hadapan perubahan global ozon belum boleh diramalkan lagi.

Pengukuran Ozon

Jumlah ozon diukur dengan beberapa cara:
Satelit Penggunaan satelit mengelilingi kutub seperti Satelit NASA Nimbus7 yang membawa peralatan “Total Ozone Mapping Spectrometer” (TOMS) telah merevolusikan pemantauan ozon sejak 20 tahun yang lalu Kedudukan yang baik di atas cakerawala dan keupayaan setiap satelit untuk perjalanan mendatar seluruh glob, menyediakan liputan yang lebih baik dari stesen daratan. Ini sangat tinggi nilainya bagi menentukan aliran global. Ketepatan sensor satelit menggunakan prinsip yang sama dengan spektrofotometer Dobson.

Spektrofotometer Dobson

Spektrofotometer pertama direka pada tahun 1920 oleh Gordon Dobson bagi tujuan mengukur jumlah ozon. Kini terdapat lebih kurang 80 jenis alat ini digunakan di seluruh dunia untuk mengukur jumlah ozon. Spektrofotometer Dobson mengukur ozon dengan membanding jumlah sinaran pada jarak dua ultraungu. Satu jarak gelombang terjejas kuat dengan ozon manakala yang satu lagi tidak. Perbezaan antara jumlah dua sinaran secara langsung berhubungkait dengan jumlah ozon.

Ozon sonde

Ozon sonde adalah sel elektrokimia dan penghantar radio yang dilekatkan kepada belon yang berisi gas hidrogen yang mana boleh mencapai ketinggian kira-kira 35 km. Udara dimasukkan ke dalam sel kecil dengan pam. Pelarut dalam sel bertindakbalas dengan ozon, menghasilkan arus eletrik yang mana berkadar dengan jumlah ozon. Isyarat dari sel ditukarkan kepada kod dan dihantar melalui radio kepada penerima stesen. Dari pelepasan belon sehingga kegagalan,

lazimnya kira-kira 35 km, sonde ini menyediakan taburan menegak ozon.

Tindakan Dunia

Dalam tahun 1975, dikhuatiri bahawa aktiviti manusia akan mengancam lapisan ozon. Oleh itu atas permintaan “United Nations Environment Programme” (UNEP), WMO memulakan Penyelidikan Ozon Global dan Projek Pemantauan untuk mengkoordinasi secara jangka panjang pemantauan dan penyelidikan ozon.

Kesemua data dari tapak pemantauan di seluruh dunia dihantar ke Pusat Data Ozon Dunia di Toronto, Kanada, yang mana tersedia kepada masyarakat saintifik antarabangsa.
Dalam tahun 1977, mesyuarat pakar UNEP mengambil tindakan Perancangan Dunia terhadap lapisan ozon; dalam tahun 1987, UNEP mengambil Protokol Montreal ke atas bahan yang mengurangkan lapisan ozon.

Protokol ini memperkenalkan siri sukatan, termasuk jadual tindakan, mengawal penghasilan dan pembebasan CFC ke alam sekitar. Ini membolehkan paras pengunaan dan penghasilan berkaitan CFC untuk turun ke paras semasa 1986 pada tahun 1989, dan pengurangan sebanyak 50% pada 1999

MENDAPAN BERASID

MENDAPAN ASID

PEMENDAPAN BERASID DAN ALAM SEKITAR

1. Isu-isu persekitaran sejagat

Penipisan lapisan ozon di udara (lapisan stratosfera), perubahan iklim, pengasidan atmosfera, penggurunan, kepupusan pelbagai spesies penghidupan dan pencemaran marin merupakan kesan aktiviti manusia terhadap alam sekitar. Mengapa ianya disebut isu persekitaran sejagat atau global? Ini kerana kesan dan kemusnahan bukan sahaja akan menjejaskan negara bermasalah, tetapi merebak ke negara jiran bahkan boleh mencapai skala global.

Masalah persekitaran adalah sesuatu yang kompleks. Contohnya, pembakaran bahan api akan melepaskan karbon dioksida yang menyumbang kepada pemanasan global. Pada masa yang sama, ia membebaskan gas sulfur dioksida dan nitrogen oksida yang menjadi penyumbang utama pemendapan berasid. Masalah ini mengakibatkan kemerosotankualiti tanah, kepupusan hutan dan ancaman kepada hidupan liar. Seiring dengan penambahan populasi dunia, pengawalan pencemaran akan terus menjadi cabaran pada masa hadapan.

Pembangunan negara menjadi semakin pesat, justeru sumber dan tenaga yang besar diperlukan untuk mempertingkatkan produktiviti negara bagi memenuhi permintaan semasa. Akibatnya banyak bahan-bahan buangan terhasil dan seterusnya menjadi penyebab utama kepada masalah persekitaran global.

2. Apakah itu Pemendapan Berasid ?

Sejarah pengasidan bermula sejak beberapa ratus juta tahun dahulu. Ketika itu, kehidupan zaman batu dan raksasa yang mati telah bertukar menjadi bahan api seperti arang batu, minyak dan gas asli. Sejak beberapa ratus tahun yang lalu, kita telah membakar khazanah bahan organik.

Apabila kita membakar minyak dan arang contohnya loji tenaga serta pelepasan dari ekzos kenderaan, kita membebaskan berjuta-juta ton sulfur dioksida dan nitrogen oksida ke udara. Bahan pencemar ini disebarkan oleh angin disamping mengalami perubahan kimia untuk membentuk asid sulfurik dan asid nitrik yang mana akan dikembalikan ke bumi sebagai pemendapan berasid.

Pemendapan berasid boleh dibahagikan kepada dua kategori iaitu mendapan basah dan mendapan kering. Pemendapan basah berasid lebih dikenali dan disebut sebagai hujan asid. Walaubagaimanapun, hujan asid adalah salah satu komponen pemendapan berasid. Di negara-negara tropika, kira-kira separuh daripada jumlah asid yang termendap adalah dalam bentuk jatuhan kering.

Dalam proses pemendapan basah, asid sulfurik dan asid nitrik akan bergabung dengan wap air semasa pembentukan awan. Titisan-titisan ini akan terjatuh ke bumi dalam bentuk hujan dan salji. Hujan menunjukkan keasidan yang tinggi apabila kepekatan asid tinggi.
Gas sulfur dioksida, nitrogen oksida dan asid nitrik serta aerosol asid juga termendap apabila tersentuh dan terlekat pada permukaan tumbuhan, tanah dan bahan lain semasa cuaca baik. Proses ini dikenali sebagai pemendapan kering. Disamping itu juga, asid-asid tersebut melekat pada zarah-zarah terampai di udara dan akan termendap ke permukaan tanah, bangunan, tumbuhan dan sebagainya lalu berlakunya pemendapan kering berasid.

MeNDAPAN ASID

3. Impak akibat Pemendapan Berasid

Terdapat beberapa sebab mengapa kita mempertimbangkan mendapan asid sebagai salah satu masalah persekitaran serius yang dihadapi oleh negara-negara maju dan negara sedang membangun pada masa sekarang. Bagaimana ia menjejaskan ekosistem kita ? Di Eropah dan Amerika Utara, kesan-kesan persekitaran telah didokumenkan manakala di negara kita, kajian yang berfokuskan ekosistem tropika amat diperlukan. Mari kita lihat beberapa kesan-kesan pemendapan berasid.

Impak terhadap kesihatan manusia

Dalam kes ekstrem, paras asid yang tinggi dalam udara boleh menyebabkan iritasi terhadap kulit dan mata. Tindakbalas kimia berlaku di antara asid dan alkali dalam proses pembentukan sebatian, apabila terhidu, boleh menjejaskan kesihatan. Salah satu daripada sebatian ini ialah ammonium sulfat yang banyak dihasilkan semasa aktiviti pembakaran. Apabila dihidu pada kepekatan yang tinggi, sebatian ini didapati merosakkan sistem respiratori pada mereka yang sensitif. Sifat higroskopik ammonium sulfat yang menyerap air dalam keadaan lembap mengakibatkan ketampakan rendah dan keadaan berjerebu.

Masalah utama air berasid ialah ketelarutan logam, samada dari tanah atau paip air. Di Sweden, perigi yang tercemar oleh air bawah tanah berasid didapati airnya menjadi lebih korosit dan mengandungi tahap logam berbahaya yang tinggi terutamanya kuprum dan aluminium. Kesan terhadap kesihatan akibat meminum air berasid masih menjadi topik pendebatan oleh pakar-pakar. Bagaimanapun meminum air yang mengandungi kuprum, besi, zink dan kadmium terkakis pada kadar yang tinggi dari paip terbukti membahayakan kesihatan.
Impak terhadap hidupan akuatik

Pengasidan menjejaskan keseimbangan ekosistem dalam tasik dan sungai. Spesies akuatik, serangga, tumbuhan dan mikro-organisma yang sensitive terhadap perubahan besar tahap keasidan didapati populasinya berkurangan apabila nilai pH menurun. Akhirnya, spesies tersebut akan pupus dalam air berasid. Antara hidupan yang sensitif dan merosot dalam air berasid adalah serangga, haiwan akuatik serta plankton, manakala katak dan kodok mengalami gangguan pembiakan.

Sebaliknya, lumut dan alga berkembang maju dalam air berasid.
Beberapa jenis spesies ikan yang tidak tahan kepada perubahan mendadak keasidan manakala yang lain mati disebabkan keracunan aluminium. Selepas sungai dan tasik menjadi berasid di negara-negara Scandinavia, pelbagai spesies ikan termasuk salmon Atlantic dan trout telah pupus. Kejadian yang sama juga berlaku di Amerika Utara dimana salji yang mengandungi bahan-bahan berasid mencair pada musim bunga menyebabkan peningkatan keasidan air tasik dan sungai. Pada musim luruh, ikan salmon bertelur dan meninggalkan anak-anaknya untuk membesar sehingga musim berbunga. Kebanyakan anak ikan salmon mati akibat lebihan asid daripada saiji yang mencair.

Impak terhadap tanah dan hutan

Peningkatan pengasidan memusnahkan khazanah zat semulajadi dalam tanah dan membebaskan aluminium serta logam berat tertentu ke dalam air bawah tanah yang mana apabila diserap oleh tumbuhan akan menyebabkan kerosakan. Di kawasan tropika, pembakaran dan aktiviti pembersihan hutan sepanjang tahun membebaskan oksida sulfur dan oksida nitrogen ke dalam atmosfera. Walaupun kesan terhadap hutan tidak begitu ketara, namun pelepasan asid didapati meningkatkan tekstur tanah.

Kajian saintifik menunjukkan bahan pencemar udara, secara langsung atau tidak langsung menyebabkan kerosakan hutan serantau. Tempoh kering dan dingin memberi kesan yang lebih buruk dan impak berkekalan ke atas pokok-pokok yang telah terdedah kepada pencemaran. Tahap kerosakan hutan di Eropah sangat membimbangkan. Contohnya, penggunaan arang batu yang mengandungi sulfur yang tinggi oleh loji janakuasa dan industri Black Triangle berdekatan sempadan Jerman, Czech dan Poland telah menyebabkan kerosakan yang ketara kepada hutan mereka. Fenomena yang sama juga diperhatikan di Chonging, China.

Sulfur dioksida dilepaskan semasa proses penapisan logam seperti kuprum dan nikel, yang mana mengandungi paras sulfur yang tinggi. Pada masa dahulu, kepupusan hutan berlaku di Ashio, Jepun disebabkan oleh kepekatan sulfur dioksida yang tinggi hasil daripada penapisan kuprum. Kini boleh kita lihat kerosakan yang sama di beberapa tempat di dunia seperti kemusnahan hutan sekitar sepuluh kilometer berdekatan kilang penapisan logam Kora Peninsula, Rusia barat.
Impak terhadap bangunan dan harta benda

Udara kotor boleh menyebabkan kerosakan yang tidak terhingga kepada bangunan-bangunan bersejarah kita. Sekiranya tahap pencemaran ini berterusan dan tidak di bendung segera, kerosakan bangunan-bangunan bersejarah, arca, tugu peringatan dan artifak yang diperbuat daripada batu atau mamar akan berlaku dengan pantas. Sanggupkah kita melihat pertalian sejarah kita dimakan hari di depan mata kita ?

Sulfur dioksida menjejaskan komposisi kulit, fabrik dan kertas menyebabkan kemerosotan mutu. Kadar tertinggi penghakisan struktur besi dan keluli berlaku di tapak-tapak industri tercemar. Ini menyebabkan kebanyakan industri memastikan bahawa setiap kenderaan baru yang dikeluarkan akan dicat lebih daripada dua lapis bagi mengelakkan kakisan pada dinding kereta.

Pernahkah anda melihat apa yang merupai isikel pada dinding dan cucur atap dari bangunan lama ? Titisan hujan yang kotor menyusup masuk melalui pecahan dinding dan melarut kalsium di dalam konkrit sebelum meresap keluar melalui dindingnya. Ia bergabung dengan karbon dioksida dalam udara dan menghasilkan kalsium karbonat lalu membesar seperti isikel. Apabila kita memerhatikan isikel , kita boleh lihat titisan kekotoran di atas permukaannya.

4. Pengukuran Pemendapan Berasid

Bagaimana kita menentukan samada kita ada masalah pengasidan ? Tanda ujudnya masalah ini boleh ditentukan dengan membuat pengukuran keasidan air hujan. Walaubagaimanpun, penilaian yang lengkap diperlukan untuk menentukan samada pemendapan berasid tersebut disebabkan oleh mendapan kering atau basah.

Pelbagai alat dan teknik boleh digunakan untuk menentukan kandungan asid yang termendap di bumi. Alat-alat pengukuran keasidan merangkumi meter-meter yang ringkas dan mudah sehingga sistem yang canggih yang mengukur pada tahap ketepatan yang jitu. Begitu juga, penilaian teknik terdiri daripada kaedah mudah kepada penggunaan model komputer yang berupaya meramal senario akan datang.

Pengukuran keasidan air hujan
Keasidan cecair ialah ukuran kepekatan ion hidrogen. Biasanya ia dinyatakan dalam sebutan pH yang mempunyai skala 0 hingga 14: pH kurang daripada 7 adalah berasid, pH 7 adalah neutral dan pH yang melebihi 7 adalah alkali.

Apa pula hujan berasid ? Air hujan semulajadinya adalah berasid. Ini disebabkan kehadiran karbon dioksida dan gas berasid di atmosfera. pH hujan dari lokasi bersih seperti di pulau terpencil didapati bernilai antara 5.6 dan 6.0. Amnya, air hujan dengan pH kurang dari 5.6 dianggap berasid.

Pengukuran hujan berasid bermula dengan pengumpulan air hujan. Pengumpulan lakukan di lokasi terdedah, jauh dari bangunan dan pokok. Di kawasan bandar, lokasi tapak pengumpulan dielakkan berdekatan dengan kawasan pelepasan tempatan seperti kenderaan dan cerobong kilang. Semasa proses pengumpulan,sampel air hujan dipastikan tidak tercemar. Sentuhan tangan dielakkan. Bekas pengumpul harus dicuci sebersih-bersihnya dengan air tulen sebelum digunakan. Bekas kaca dan plastik diberikan keutamaan kerana ia tidak bertindakbalas dengan air hujan. pH air hujan boleh diukur samada dengan penunjuk pH dan dibanding dengan carta warna pH, atau meter pH.

Walaupun pH ialah penunjuk keasidan, hubungan antara nilai pH dan kepekatan asid agak kompleks memandangkan ianya tidak linear. Nilai pH bergantung kepada keseimbangan asid dan alkali dalam larutan. Pendekatan yang baik bagi memahami pengasidan air hujan ialah dengan menentukan kepekatan ion sulfat dan nitrat, iaitu satu pendekatan yang lebih menyeluruh. Alat automatik air hujan digunakan untuk mengumpul sampel air hujan. Maklumat jumlah air hujan, tempoh dan masa berlaku juga dicatatkan. Maklumat ini digunakan bersama dengan keputusan analisis kimia terhadap kehadiran ion dalam air hujan semasa penilaian bagi mendapan asid.

Pengukuran ke atas Pemendapan kering
Kajian terhadap pemendapan kering agak kurang berbanding dengan pemendapan basah kerana sukar untuk menentukan kuantitinya. Walaubagaimanapun, ia sama penting dengan pemendapan basah.

Pensampelan pasif (passive sampler), pak penapis bertingkat (filter pack) atau alat penganalisa gas automatik boleh digunakan untuk mengukur kepekatan gas berasid seperti sulfur dioksida, nitrogen oksida serta gas-gas lain seperti ammonia yang menyumbangkan kepada proses pengasidan. Pak-pak penapis mudah dikendalikan dan boleh diguna dengan meluas samada di tapak pemonitoran bandar dan hutan terpencil. Walaubagaimanapun, penyediaan awal untuk penuras perlu dilakukan serta operasinya memerlukan sumber kuasa letrik.

Pensampelan pasif tidak mahal dan tidak memerlukan penggunaan kuasa letrik. Kedua-dua kaedah memerlukan kemudahan makmal untuk menjalankan penganalisaan kimia. Disebaliknya, alat-alat penganalisaan aktif menunjukkan data yang selanjar, nilai masa nyata, kepekatan gas tetapi lebih sukar untuk diselenggarakan.

Pemendapan kering bagi aerosol berasid biasanya kurang penting berbanding dengan gas pemendapan kering memandangkan amaun pemendapan asid dalam aerosol sangat kurang berbanding dengan dalam bentuk gas. Sampel aerosol dikumpulkan pada penuras menggunakan alat “low volume air sampler” dan kemudiannya dianalisa untuk menentukan kepekatan asidnya.

5. Rangkaian Pemantauan Pemendapan Berasid di Malaysia
Rangkaian Stesen Pemantauan Mendapan Asid merangkumi 22 buah stesen yang mana terdapat 17 stesen di Semenanjung Malaysia, 2 stesen di Sabah, 1 stesen di Labuan dan 2 di Sarawak. Sampel-sampel air hujan yang dikumpul bersama sampel deraian kering dianalisa untuk menentukan komposisi kimianya.

Pemendapan basah dianalisa untuk kalsium, plumbum, mangan, ammonium, besi, fluorida, nikel, klorida, natrium, kuprum nitrat, magnesium, zink, sulfat, kalium, merkuri, konduktiviti, pH dan kandungan pepejal. Deraian kering dianalisa untuk magnesium, kalsium, raksa, kuprum, besi, manganese, nickel, plumbum, zink dan habuk.

RANGKAIAN PEMANTAUAN MENDAPAN ASID DI SEMENANJUNG MALAYSIA, SABAH DAN SARAWAK

Maklumat yang diperolehi digunakan untuk mendokumen trend keasidan dalam negara ini. Data-data yang diperolehi dapat menyediakan maklumat-maklumat yang digunakan oleh pembuat-pembuat dasar, para penyelidik, saintis, penuntut-penuntut pengajian tinggi dan sekolah, serta agensi-agensi kerajaan untuk pelbagai tujuan.

6. Punca Hujan Berasid

Punca utama pencemaran udara terbahagi kepada dua iaitu punca-punca bergerak (kenderaan bermotor) dan punca-punca tetap (aktiviti perkilangan atau industri). Di samping itu, ianya juga berpunca dari aktiviti-aktiviti lain seperti pembakaran terbuka.
Berdasarkan kajian yang telah dijalankan, didapati pelepasan daripada kenderaan bermotor merupakan penyumbang utama diikuti dengan aktiviti perkilangan atau industri.

7. Pencegahan dan kawalan

Terdapat pelbagai cara boleh digunakan bagi menghadapi masalah pemendapan berasid. Kaedah penyelesaian yang terbaik adalah dengan menghadkan pelepasan pencemar-pencemar udara ke atmosfera. Pelepasan pencemar-pencemar ini boleh dikawal dengan menggunakan peraturan-peraturan, kaedah atau teknologi kawalan pencemar, perancangan alam sekitar dan sebagainya.
Pengawalan pelepasan yang berpunca daripada kegiatan industri biasanya dikawal dengan dua kaedah iaitu bagi aktiviti yang menggunakan petroleum, maka mereka akan menggunakan petroleum dengan kandungan sulfur rendah. Manakala satu lagi kaedah ialah dengan menggunakan peralatan yang dapat mengurangkan kandungan pencemar udara di dalam gas yang akan dilepaskan. Penggunaan sistem denitrifikasi dan nyahsulfur ini dapat mengurangkan pelepasan oksida nitrogen dan oksida sulfur.

Kawalan dari kenderaan juga dilakukan dengan cara mengawal pelepasan dari ekzos kenderaan. Kebanyakan kenderaan di seluruh dunia mula memasang pengubah bermangkin (catalytic converter) pada enjin kenderaan. Pemasangan pengubah beermangkin ini akan membolehkan sifat pencemar yang terhasil dari pembakaran bahanapi diubah sebelum ianya dilepaskan ke atmosfera.

Di samping penggunaan teknologi dan peralatan dalam pengawalan pencemaran udara, pihak kerajaan juga telah mengubal pelbagai undang-undang bagi mengawal pelepasan pencemaran udara. Di bawah Akta Kualiti Alam Sekililing 1974 (Pindaan 1996), terdapat pelbagai peraturan bagi mengawal pelepasan pencemar udara seperti :

i. Peraturan Kualiti Alam Sekeliling (Udara Bersih) 1978
ii. Peraturan Kualiti Alam Sekeliling (Kawalan Pelepasan Daripada Enjin Diesel) 1996
iii. Peraturan Kualiti Alam Sekeliling (Kawalan Pelepasan Daripada Enjin Petrol) 1996

Penentuan tahap pelepasan yang dibenarkan di dalam sesuatu peraturan biasanya mengambilkira dua prinsip utama iaitu :

F Standard yang dihad bagi mencapai tahap pengurangan yang dikehendaki dengan andaian teknologi bagi kawalan pelepasan ini akan wujud di masa akan datang, dan

F Mengambilkira teknologi sedia ada yang bersesuaian serta menentukan standard yang mana teknologi tersebut mampu lakukan.

8. Bagaimana kita boleh menjadikan alam sekitar bertambah baik ?

Kurangkan penggunaan tenaga yang berlebihan. Sekiranya tidak perlu, elakkan dari menggunakan tenaga. Penggunaan elektrik yang tidak cekap, bijak dan produktif akan membazirkan sumber-sumber seperti minyak, gas, arang batu dan lain-lain yang digunakan untuk menghasilkannya.

Pastikan kenderaan sentiasa berada di dalam keadaan baik dengan kerja-kerja penyelenggaraan yang mengikut jadual. Sikap pemandu yang sentiasa menyelenggara kenderaan mereka agar tidak melepaskan asap berlebihan merupakan satu amalan penting. Di Malaysia kini mempunyai lebih 10 juta kenderaan yang berdaftar yang mana sekiranya setiap kenderaan dapat diselenggara dengan baik, maka pelepasan pencemar dari ekzos kenderaan dapat diminimakan. Kaedah pemanduan yang berhemat juga adalah perlu di mana hanya memecut jika memerlukan. Jika boleh, gunakan perkhidmatan pengangkutan awam.

Jangan lakukan pembakaran terbuka sesuka hati. Setiap pembakaran yang dilakukan hendaklah diselenggara dengan baik dan terkawal. Sentiasa mengikut arahan pihak berkuasa bagi mengetahui kesesuaian jika ingin melakukan pembakaran.
Banyak menanam pokok di sekitar kawasan rumah. Ini boleh mewujudkan suasana yang tenang dan secara tidak langsung akan dapat menyeimbangkan ekosistem.

Mengamalkan sikap cintakan alam sekitar. Masyarakat hendaklah mengamalkan sikap menjaga kebersihan dangan tidak membuang sampah merata-rata, tidak kira di mana mereka berada. Sikap pentingkan diri sendiri atau Sikap pentingkan diri sendiri hendaklah dikikis.