BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Radiasi inframerah yang dipancarkan dari permukaan bumi kemudian diserap oleh uap air,karon dioksida dan gas gas lainnya (methane, nitrous oxide) di trosphore, hal ini dapat menciptakan menciptakan situasi yang dikenal dengan efek rumah kaca. Penyerapan panas sebagai efek dari gas rumag kaca naik dari -18 menjadi +15.
Para ilmuwan yang tergabung didalam Intergovermental Panel on Climate Change (IPCC) telah meninjau sejumlah besar data iklim dan menyimpulkan bahwa aktifitas manusia telah memiliki pengaruh yang cukup besar terhadap iklim secara global.
Aktifitas manusia yang telah menyebabkan gas rumah kaca yang berada di atmosfer (troposfer) menjadi naik pada akhir abad ini dihasilkan dari berbagai kegiatan manusia terutama yang berhubungan dengan pembakaran bahan bakar fosil (minyak, gas, dan batubara) seperti pada pembangkitan tenaga listrik, kendaraan bermotor, AC, komputer, memasak. Selain itu, Gas Rumah Kaca juga dihasilkan dari pembakaran dan penggundulan hutan, serta aktivitas pertanian dan peternakan
B. Tujuan
Menggambarkan hubungan antara gas rumah kaca dan temperature di bumi Menjelaskan hubungan antara sumber karbon dan sinks
Mengindentifikasi dan menjelaskan aliran karbon dalam system bumi Membahas hubungan antara manusia dan tingkat CO2 di atmosphere
Gas rumah kaca adalah gas-gas yang ada di atmosfer yang menyebabkan efek rumah kaca. Gas-gas tersebut sebenarnya muncul secara alami di lingkungan, tetapi dapat juga timbul akibat aktivitas manusia.
Sumber Gas Rumah Kaca Uap Air
Gas rumah kaca yang paling banyak adalah uap air yang mencapai atmosfer akibat penguapan air dari laut, danau dan sungai. Uap air adalah gas rumah kaca yang timbul secara alami dan bertanggungjawab terhadap sebagian besar dari efek rumah kaca. Konsentrasi uap air berfluktuasi secara regional, dan aktifitas manusia tidak secara langsung mempengaruhi konsentrasi uap air kecuali pada skala lokal.
CO2 (Karbon dioksida)
Karbon dioksida adalah gas terbanyak kedua. Ia timbul dari berbagai proses alami seperti: letusan gunung berapi, hasil pernafasan hewan dan manusia (yang menghirup oksigen dan menghembuskan karbon dioksida); dan pembakaran material organik (seperti tumbuhan). CH4(Metan)
Metana yang merupakan komponen utama gas alam juga termasuk gas rumah kaca. Ia merupakan insulator yang efektif, mampu menangkap panas 20 kali lebih banyak bila dibandingkan karbondioksida. Metana dilepaskan ke atmosfir selama produksi dan transportasi batu bara, gas alam danminyak bumi. Metana juga dihasilkan dari pembusukan limbah organik di tempat pembuangan sampah (landfill), bahkan dapat keluarkan oleh hewan-hewan tertentu, terutama sapi, sebagai produk samping dari pencernaan.
N2O (Nitrous Oksida)
dan SF6 (Sulphur hexafluoride). Gas rumah kaca lainnya dihasilkan dari berbagai proses manufaktur. Campuran berflourinasi dihasilan dari peleburan aluminium. HFCs (Hydrofluorocarbons) terbentuk selama manufaktur berbagai produk, termasuk busa untuk insulasi, perabotan (furniture), dan tempat duduk di kendaraan. Lemari pendingin di beberapa negara berkembang masih menggunakan PFCs (Perfluorocarbons) sebagai media pendingin yang selain mampu menahan panas atmosfer juga mengurangi lapisan ozon (lapisan yang melindungi Bumi dari radiasi ultraviolet).
Para ilmuan telah lama mengkhawatirkan tentang gas-gas yang dihasilkan dari proses manufaktur akan dapat menyebabkan kerusakan lingkungan. Pada tahun 2000, para ilmuan mengidentifikasi bahan baru yang meningkat secara substansial di atmosfer. Bahan tersebut adalah SF6 (Sulphur hexafluoride). Konsentrasi gas ini di atmosfer meningkat dengan sangat cepat, yang walaupun masih tergolong langka di atmosfer tetapi gas ini mampu menangkap panas jauh lebih besar dari gas-gas rumah kaca yang telah dikenal sebelumnya. Hingga saat ini sumber industri penghasil gas ini masih belum teridentifikasi.
Hubungan Antara Gas Rumah Kaca Dan Temperature Di Bumi
bumi akan dipantulkan kembali dari permukaan bumi ke angkasa. Sebagaimana telah dijelaskan di atas, sinar tampak adalah gelombang pendek, setelah dipantulkan kembali berubah menjadi gelombang panjang yang berupa energi panas (sinar inframerah), yang kita rasakan. Namun sebagian dari energi panas tersebut tidak dapat menembus kembali atau lolos keluar ke angkasa, karena lapisan gas-gas atmosfer sudah terganggu komposisinya (komposisinya berlebihan). Akibatnya energi panas yang seharusnya lepas keangkasa (stratosfer) menjadi terpancar kembali ke permukaan bumi (troposfer) atau adanya energi panas tambahan kembali lagi ke bumi dalam kurun waktu yang cukup lama, sehingga lebih dari dari kondisi normal, inilah efek rumah kaca berlebihan karena komposisi lapisan gas rumah kaca di atmosfer terganggu, akibatnya memicu naiknya suhu rata-rata dipermukaan bumi maka terjadilah pemanasan global. Karena suhu adalah salah satu parameter dari iklim dengan begitu berpengaruh pada iklim bumi, terjadilah perubahan iklim secara global.
Hubungan Antara Sumber Karbon Dan Sinks
Karbon sinks merupakan penyerapan karbon dari atmosfer yang di lakukan oleh alam, yaitu hutan ,tanah, samudra, yang dilakukan dengan siklus yang saling berkesinambungan.
Berdasarkan buku national geografi bulan Desember 2009, ketika karbon dioksida dibuang ke atmosfer lebih cepat daripada kemampuan alam untuk membersihkannya planet bumi akan mengalami pemanasan atau yang biasa disebut global warming. Tapi waktu yang dibutuhkan untuk membersihkan pasokan karbon dioksida dari atmosfer juga lama.
Hutan Sebagai Penyerap Karbon
Kemampuan hutan untuk menyerap karbon semakin terbatas, salah satunya disebabkan oleh laju deforestasi yang semakin cepat. Peran penting hutan yang sedianya berfungsi sebagai penyimpan (storage) maupun penyerap (sink) karbon akan berubah menjadi salah satu sumber penghasil emisi panas yang mempengaruhi konsentrasi gas rumah kaca (GRK).
Samudra Sebagai Penyerap Karbon
Ekosistem (laut) ini juga ada yang mampu menyerap karbon yang ada di udara sebagai akibat dari berbagai aktivitas manusia, perubahan iklim, peningkatan suhu, dan segala macam. Misalnya, ini seperti tanaman bakau (mangrove) di pesisir, rumput laut, padang lamun, rawa asin, ganggang, dan lain-lain; mereka ini menyerap karbon. Karbon yang diserap dan disimpan oleh organisme lingkungan laut ini tersimpan dalam bentuk sedimen. Bahkan, karbon tersebut dapat tertimbun tidak hanya selama puluhan tahun atau ratusan tahun (seperti halnya karbon di ekosistem hutan), tetapi selama ribuan tahun.
Habitat pesisir yang ditumbuhi vegetasi hutan mangrove, rawa payau dan padang lamun ini memiliki banyak kemiripan dengan hutan hujan tropis yakni sebagai biodiversity hot spots atau pusat-pusat keragaman hayati sekaligus penyedia fungsi ekosistem yang sangat penting termasuk penyerap karbon berkapasitas tinggi.
Hanya sebagian karbon yang tersimpan secara permanen di lingkungan laut karena sebagian besar karbon mengikuti siklus daur dan hanya terlepas setelah puluhan tahun. Saat ini, ekosistem pesisir menyimpan karbon dengan laju setara dengan sekitar 25% peningkatan tahunan karbon atmosfer yakni sebesar sekitar 2.000 Tera (10¹²) Gram Karbon per tahun.
Habitat pesisir terbukti dapat mengembalikan areal ekosistem karbon biru yang telah hilang terutama dari aspek ekologi. Pemulihan tersebut dapat mengembalikan jasa-jasa penting seperti kemampuan untuk meningkatkan kadar oksigen terlarut dalam perairan pesisir, membantu memulihkan stok ikan global serta melindungi pesisir dari badai bencana cuaca ekstrim.
Ekosistem penyerap karbon biru ini sesungguhnya terletak di sepanjang pesisir semua benua kecuali Antartika. Artinya, negara di seluruh dunia terutama yang memiliki perairan dangkal relatif luas, berpeluang mengeksplorasi mitigasi emisi karbondioksida melalui upaya perlindungan dan pemulihan ekosistem penyerap karbon biru yang dimilikinya.
Di dalam samudra terdapat terumbu karang bisa menjadi penyerap karbon. Penyerapan karbon (carbon sink) oleh terumbu karang bisa terjadi karena terumbu karang juga melakukan proses fotosintesis meskipun berada didalam air. Dimana dalam proses ini juga dibutuhkan CO2 serta sinar matahari selanjutnya menghasilkan oksigen (O2), air serta gula. Adapun CO2 yang menjadi bahan utama proses fotosintesa juga tersedia di laut.
Selain itu di perairan laut, terdapat fitoplankton yang keberadaannya sangat berpengaruh. Fitoplankton akan mengekstrak karbon dari gas karbon dioksida dari atmosfer untuk proses fotosintesa. Fitoplankton merupakan mikroalgae yang melayang di permukaan air dan pergerakannya lebih banyak dibantu oleh arus laut, merupakan biota yang dapat dimanfaatkan sebagai penyerap gas CO2 secara maksimal. Proses sederhana ini dapat terjadi di permukaan laut dan membutuhkan beberapa syarat seperti cukupnya sinar matahari untuk proses fotosintesa dan nutrisi di permukaan laut untuk mendukung pertumbuhan plankton di permukaan laut. Nutrisi tersebut berupa nutrient (nitrat dan fosfat) yang berasal dari aliran sungai, aktifitas industri dan manusia yang bermuara di laut serta dari proses alamiah seperti kenaikan massa air laut ke atas (upwelling).
Aliran Karbon Dalam Sistem Bumi (Siklus Karbon)
Siklus karbon adalah siklus biogeokimia dimana karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer, dan atmosfer Bumi (objek astronomis lainnya bisa jadi memiliki siklus karbon yang hampir sama meskipun hingga kini belum diketahui).
Gambar 1. Diagram dari siklus karbon. Angka dengan warna hitam menyatakan berapa banyak karbon tersimpan dalam berbagai reservoir, dalam miliar ton ("GtC" berarti Giga Ton Karbon). Angka dengan warna biru menyatakan berapa banyak karbon berpindah antar reservoir setiap
tahun. Sedimen, sebagaimana yang diberikan dalam diagram, tidak termasuk ~70 juta GtC batuan karbonat dan kerogen
(termasuk bahan bakar fosil). Pergerakan tahuan karbon, pertukaran karbon antar reservoir, terjadi karena proses-proses kimia, fisika, geologi, dan biologi yang bermaca-macam. Lautan mengadung kolam aktif karbon terbesar dekat permukaan Bumi, namun demikian laut dalam bagian dari kolam ini mengalami pertukaran yang lambat dengan atmosfer.
Karbon di Atmosfer
Bagian terbesar dari karbon yang berada di atmosfer Bumi adalah gas karbon dioksida (CO2). Meskipun jumlah gas ini merupakan bagian yang sangat kecil dari seluruh gas yang ada di atmosfer (hanya sekitar 0,04% dalam basis molar, meskipun sedang mengalami kenaikan), dioksida menjadi karbohidrat, dan melepaskan oksigen ke atmosfer. Proses ini akan lebih banyak menyerap karbon pada hutan dengan tumbuhan yang baru saja tumbuh atau hutan yang sedang mengalami pertumbuhan yang cepat.
Pada permukaan laut ke arah kutub, air laut menjadi lebih dingin dan CO2 akan lebih mudah larut. Selanjutnya CO2 yang larut tersebut akan terbawa oleh sirkulasi termohalin yang membawa massa air di permukaan yang lebih berat ke kedalaman laut atau interior laut (lihat bagian solubility pump).
Di laut bagian atas (upper ocean), pada daerah dengan produktivitas yang tinggi, organisme membentuk jaringan yang mengandung karbon, beberapa organisme juga membentuk cangkang karbonat dan bagian-bagian tubuh lainnya yang keras. Proses ini akan menyebabkan aliran karbon ke bawah (lihat bagian biological pump).
batuan karbonat tidak memiliki efek netto terhadap CO2 atmosferik karena ion bikarbonat yang terbentuk terbawa ke laut dimana selanjutnya dipakai untuk membuat karbonat laut dengan reaksi yang sebaliknya (reverse reaction).
Karbon dapat kembali ke atmosfer dengan berbagai cara pula, yaitu:
Melalui pernapasan (respirasi) oleh tumbuhan dan binatang. Hal ini merupakan reaksi eksotermik dan termasuk juga di dalamnya penguraian glukosa (atau molekul organik lainnya) menjadi karbon dioksida dan air.
Melalui pembusukan binatang dan tumbuhan. Fungi atau jamur dan bakteri mengurai senyawa karbon pada binatang dan tumbuhan yang mati dan mengubah karbon menjadi karbon dioksida jika tersedia oksigen, atau menjadi metana jika tidak tersedia oksigen. Melalui pembakaran material organik yang mengoksidasi karbon yang terkandung
menghasilkan karbon dioksida (juga yang lainnya seperti asap). Pembakaran bahan bakar fosil seperti batu bara, produk dari industri perminyakan (petroleum), dan gas alam akan melepaskan karbon yang sudah tersimpan selama jutaan tahun di dalam geosfer. Hal inilah yang merupakan penyebab utama naiknya jumlah karbon dioksida di atmosfer. Produksi semen. Salah satu komponennya, yaitu kapur atau gamping atau kalsium oksida,
dihasilkan dengan cara memanaskan batu kapur atau batu gamping yang akan menghasilkan juga karbon dioksida dalam jumlah yang banyak.
Di permukaan laut dimana air menjadi lebih hangat, karbon dioksida terlarut dilepas kembali ke atmosfer.
Karbon di Biosfer
Sekitar 1900 gigaton karbon ada di dalam biosfer. Karbon adalah bagian yang penting dalam kehidupan di Bumi. Ia memiliki peran yang penting dalam struktur, biokimia, dan nutrisi pada semua sel makhluk hidup. Dan kehidupan memiliki peranan yang penting dalam siklus karbon:
Autotroph adalah organisme yang menghasilkan senyawa organiknya sendiri dengan menggunakan karbon dioksida yang berasal dari udara dan air di sekitar tempat mereka hidup. Untuk menghasilkan senyawa organik tersebut mereka membutuhkan sumber energi dari luar. Hampir sebagian besar autotroph menggunakan radiasi matahari untuk memenuhi kebutuhan energi tersebut, dan proses produksi ini disebut sebagai fotosintesis. Sebagian kecil autotroph memanfaatkan sumber energi kimia, dan disebut kemosintesis. Autotroph yang terpenting dalam siklus karbon adalah pohon-pohonan di hutan dan daratan dan fitoplankton di laut. Fotosintesis memiliki reaksi 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
Karbon dipindahkan di dalam biosfer sebagai makanan heterotrop pada organisme lain atau bagiannya (seperti buah-buahan). Termasuk di dalamnya pemanfaatan material organik yang mati (detritus) oleh jamur dan bakteri untuk fermentasi atau penguraian.
Sebagian besar karbon meninggalkan biosfer melalui pernapasan atau respirasi. Ketika tersedia oksigen, respirasi aerobik terjadi, yang melepaskan karbon dioksida ke udara atau air di sekitarnya dengan reaksi C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O. Pada keadaan tanpa oksigen, respirasi anaerobik lah yang terjadi, yang melepaskan metan ke lingkungan sekitarnya yang akhirnya berpindah ke atmosfer atau hidrosfer.
Pembakaran biomassa (seperti kebakaran hutan, kayu yang digunakan untuk tungku penghangat atau kayu bakar, dll.) dapat juga memindahkan karbon ke atmosfer dalam jumlah yang banyak.
Sisanya, yaitu siklus karbon di laut dalam, masih dipelajari. Sebagai contoh, penemuan terbaru bahwa rumah larvacean mucus (biasa dikenal sebagai "sinkers") dibuat dalam jumlah besar yang mana mampu membawa banyak karbon ke laut dalam seperti yang terdeteksi oleh perangkap sedimen. Karena ukuran dan kompisisinya, rumah ini jarang terbawa dalam perangkap sedimen, sehingga sebagian besar analisis biokimia melakukan kesalahan dengan mengabaikannya.
Penyimpanan karbon di biosfer dipengaruhi oleh sejumlah proses dalam skala waktu yang berbeda: sementara produktivitas primer netto mengikuti siklus harian dan musiman, karbon dapat disimpan hingga beberapa ratus tahun dalam pohon dan hingga ribuan tahun dalam tanah. Perubahan jangka panjang pada kolam karbon (misalnya melalui de- atau afforestation) atau melalui perubahan temperatur yang berhubungan dengan respirasi tanah) akan secara langsung memengaruhi pemanasan global.
Karbon di Laut
Laut mengandung sekitar 36.000 gigaton karbon, dimana sebagian besar dalam bentuk ion bikarbonat. Karbon anorganik, yaitu senyawa karbon tanpa ikatan karbon-karbon atau karbon-hidrogen, adalah penting dalam reaksinya di dalam air. Pertukaran karbon ini menjadi penting dalam mengontrol pH di laut dan juga dapat berubah sebagai sumber (source) atau lubuk (sink) karbon. Karbon siap untuk saling dipertukarkan antara atmosfer dan lautan. Pada daerah
upwelling, karbon dilepaskan ke atmosfer. Sebaliknya, pada daerah downwelling karbon (CO2) berpindah dari atmosfer ke lautan. Pada saat CO2 memasuki lautan, asam karbonat terbentuk: CO2 + H2O ⇌ H2CO3
Reaksi ini memiliki sifat dua arah, mencapai sebuah kesetimbangan kimia. Reaksi lainnya yang penting dalam mengontrol nilai pH lautan adalah pelepasan ion hidrogen dan bikarbonat. Reaksi ini mengontrol perubahan yang besar pada pH: H2CO3 ⇌ H+ + HCO3−
Model siklus karbon dapat digabungkan ke dalam model iklim global, sehingga reaksi interaktif dari lautan dan biosfer terhadap nilai CO2 di masa depan dapat dimodelkan. Ada ketidakpastian yang besar dalam model ini, baik dalam sub model fisika maupun biokimia (khususnya pada sub model terakhir). Model-model seperti itu biasanya menunjukkan bahwa ada timbal balik yang positif antara temperatur dan CO2. Sebagai contoh, Zeng dkk. (GRL, 2004) menemukan dalam model mereka bahwa terdapat pemanasan ekstra sebesar 0,6 °C (yang sebaliknya dapat
menambah jumlah CO2 atmosferik yang lebih besar).
Hubungan Antara Manusia Dan Tingkat CO2 Di Atmosphere
Gas Rumah Kaca yang berada di atmosfer (troposfer) dihasilkan dari berbagai kegiatan manusia terutama yang berhubungan dengan pembakaran bahan bakar fosil (minyak, gas, dan batubara) seperti pada pembangkitan tenaga listrik, kendaraan bermotor, AC, komputer, memasak. Selain itu, Gas Rumah Kaca juga dihasilkan dari pembakaran dan penggundulan hutan, serta aktivitas pertanian dan peternakan. Gas Rumah Kaca yang dihasilkan dari kegiatan tersebut, seperti H2O (uap air), CO2 (karbon dioksida), O3 (ozon), CH4 (metana), N2O (dinitrogen oksida), CFC (cholorofluorokarbon : CFC R-11 dan CFC R-12), dan gas lainnya seperti HFCS, PFCS, dan SF6 .
Karbondioksida (CO2) berasal dari pembakaran batu bara untuk listrik dan pemanas, pembakaran produk dari fosil seperti bensin, solar, bahan bakar pesawat pada kegiatan transportasi dan industri. CO2 juga berasal dari akibat perubahan tata guna lahan yang disebabkan karena kebakaran hutan, pembukaan hutan akibat eksplotasi dan eksplorasi dalam pertambangan.
Gambar 2. Kegiatan manusia yang dapat menyebabkan gas rumah kaca semakin banyak
Sumber lainnya adalah metana yang dibuat manusia dari aktivitas pertanian, kotoran ternak, penanaman padi, dan dari limbah organik di tempat pembuangan sampah. Jelaga atau karbon hitam yang berasal dari pembakaran kayu, kotoran hewan dan sisa-sisa tanaman pangan untuk memasak dan pabrik batu bata pun menjadi penyebab pemanasan global.
Selanjutnya, sumber lain berasal dari bahan-bahan kimia khloroflorokarbon (CFC) yang banyak dijumpai pada peralatan pendingin (kulkas, AC) dan tabung penyemprot parfum. Karbon monoksida dan senyawa organik yang mudah menguap, volatile organic compound (VOC), merupakan penyebab pemanasan global pula. Karbon monoksida, paling banyak dihasilkan dari knalpot mobil-mobil dan motor di jalan raya. VOC berasal dari proses-proses industri dunia.
DAFTAR PUSTAKA
Amelia,Mellanie.” Karbon sinks dalam penanggulangan Efek Rumah Kaca”. 01 Januari 2010. http://mellanieamelia.wordpress.com/2010/01/01/karbon-sinks-dalam-penanggulangan-efek-rumah-kaca/
Setya. “Apa Yang Dimaksud Gas Rumah Kaca”. Mei 2010.
http://setya21.blogspot.com/2010/05/apa-yang-di-maksud-gas-rumah-kaca.html
Ziezarian.”Laut Indoseia Sebagai Karbon Sinks”. Agustus 2011.
http://ziezarian.blogspot.com/2011/08/fungsi-laut-sebagai-carbon-sinks.html
Abay. “Carbon Sink” . 30 December 2009.
https://abaaaaay.wordpress.com/2001/12/30/carbon-sinks/
http://id.wikipedia.org/wiki/Siklus_karbon
http://biosmadaj.blogspot.com/2012/04/daur-karbon-c.html
http://perpustakaancyber.blogspot.com/2012/12/siklus-karbon-pengertian-proses-tahapan.html
