13/09/2012

1

ATMOSFER

Prodi Agroteknologi

FP-UNS

INDIKATOR KOMPETENSI

MAHASISWA DAPAT MENJELASKAN

TENTANG KOMPONEN, FUNGSI,

ZONASI, POLUSI, DAN SISTEM

ATMOSFER

Solar Energy as Radiation

Figure 1.1

Nearly 150 million kilometers separate the sun and earth, yet solar radiation drives

earth's weather.

ATMOSFER

Asal kata: “atmo” = uap + “sphaira” = bulatan Jadi atmosfer adalah lapisan gas yang

menyelubungi bumi & masih dlm medan grafitasi

Atmosfer

13/09/2012

2

Troposphere

• This is the layer that is closest to the surface of the earth

• It’s elevation ranges from 0 to 10 km

Atmospheric Layers

Troposphere – Temp decrease w/ height

Most of our weather occurs in this layer

Varies in height around the globe, but

Averages about 11 km in height.

Tropopause separates Troposphere from

Stratosphere. Generally higher in summer

Lower in winter.

Stratosphere

• This layer sits on top of the troposphere

• It’s elevation ranges from 10 km to around 25 km

• This layer contains the ozone layer, which protects us from harmful sunlight

The Stratosphere and Ozone Layer

Above the troposphere is the stratosphere, where air flow is mostly horizontal. The thin ozone layer in the

upper stratosphere has a high concentration of ozone, a particularly reactive form of oxygen. This layer is

primarily responsible for absorbing the ultraviolet radiation from the Sun. The formation of this layer is a

delicate matter, since only when oxygen is produced in the atmosphere can an ozone layer form and prevent

an intense flux of ultraviolet radiation from reaching the surface, where it is quite hazardous to the evolution of

life. There is considerable recent concern that manmade flourocarbon compounds may be depleting the

ozone layer, with dire future consequences for life on the Earth.

The Mesosphere and Ionosphere

Above the stratosphere is the mesosphere and above that is the ionosphere (or thermosphere), where many

atoms are ionized (have gained or lost electrons so they have a net electrical charge). The ionosphere is very

thin, but it is where aurora take place, and is also responsible for absorbing the most energetic photons from

the Sun, and for reflecting radio waves, thereby making long-distance radio communication possible.

13/09/2012

3

Mesosphere • This layer is above the

stratosphere

• It’s elevation ranges from 25 to 100 km

• Middle atmosphere – Air thin, pressure low,

• Need oxygen to live in this region. Air quite Cold -90°C (-130°F) near the top of mesosphere

Thermosphere

• This is the highest layer of the atmosphere

• It’s height ranges from 100 to 400 km

• Hot layer” – oxygen molecules absorb energy from solar Rays warming the air. Very few atoms and molecules in this Region.

Earth-Atmosphere Energy Balance ATMOSFER

KOMPOSISI

UDARA KERING (GAS)

UDARA LEMBAB (AIR DLM BENTUK CAIR,

PADAT, ATAU GAS)

AEROSOL (PARTIKEL TERSUSPENSI) ANTARA

LAIN: DEBU, GARAM, ASAP, DAN SPORA

13/09/2012

4

UDARA KERING

• Gas tanpa air dan aerosol

• 96% dari volume atmosfer

• 99,99% gas utama dan 0,01% gas

penyerta (sebagian bersifat permanen dan

sebagian kecil berupa tidak permanen)

• gas di atmosfer merupakan campuran

mekanik dan sangat jarang mengalami

reaksi kimia

UDARA KERING.....

KOMPOSISI NORMAL UDARA KERING

KOMPONEN UTAMA

• NITROGEN (N2) 78,08%

• OKSIGEN (O2) 20,94%

• ARGON (Ar) 0,93%

• KARBONDIOKSIDA (C02) 0,036%

NITROGEN (N2) 78%

OKSIGEN (O2) 20%

CO2 0,03%

ARGON (Ar) 0,97%

UAP AIR

Tempat hidup

organisme

ozone

PERMANEN

• NEON (Ne) 0,0018% • HELIUM (He) 0,0005% • HIDROGEN (Ar) 0,00005% • KRIPTON (Kr) 0,03%

• XENON (Xe) • NITROUS OKSIDA (N20)

KOMPONEN MINOR

13/09/2012

5

REAKTIF • KARBONMONOKSIDA (C0)

• METHANE (CH4) • HIDROKARBON (HC) • NITRIK OKSIDA (NO)

• NITROGEN OKSIDA (NO2) • AMONIAK (NH3)

•SULFUR DIOKSIDA (SO2) • OZON (O3)

KOMPONEN MINOR... Berupa UAP AIR

o Kandungannya mudah berubah (arah/waktu)

o 4% dari volume atau 3% dari volume atmosfer di atas

wilayah tropika – nilai tertinggi di dunia

o Perubahan kelembaban udara menimbulkan

perubahan unsur-unsur cuaca lainnya (awan, hujan)

o Terdapat pada lapisan troposfer

o Sumber uap air utama berasal dari lautan

o Hasil kondensasi uap air (awan) merupakan sumber:

1. hujan

2. hujan es

3. Salju

4. badai

UDARA LEMBAB

Berbagai partikel halus dari bahan padat

Berupa/berasal dari garam laut, debu, abu, asap dan

mikroorganisme (virus, bakteri, spora).

Komposisi

1. Debu : 20% (terutama daerah kering)

2. Kristl garam : 40% (pecahan ombak lautan)

3. Abu : 10% (dari gunung berapi, pembakaran)

4. Asap : 5% (dari cerobong, pembakaran)

5. Lain-lain : 25% (mikroorganisme)

Massa aerosol, pemanasan dan pendinginan di

permukaan bumi serta angin menentukan ketinggian

jelajah aerosol dan periode keberadaannya di atmosfer.

AEROSOL KOMPOSISI ATMOSFER BERVARIASI KARENA PERBEDAAN

WAKTU, ALTITUDE, DAN LATITUDE

• He dan H2 meningkat seiring peningkatan altitude

• Uap air (RH) berkadar tinggi di permukaan bumi dan sangat rendah di altitude 10-12 km.

•Di daerah tropik Rh tinggi, di subtropik Rh rendah.

•Malam hari rh relatif lebih tinggi dari siang hari

• Ozon di altitude 15-50 km dan tidak stabil

• Ozon mudah terurai melalui reaksi fotokimia oleh radiasi UV • Konsentrasi ozon tertinggi pada ketinggian 20 – 30 km,

disebut lapisan Ozonosfer • Titik puncak konsentrasi ozon adalah 0,2 ppm pada ketinggian

22,5 km

13/09/2012

6

PERAN ATMOSFER

1. Menyediakan gas dan air

(presipitasi) yang diperlukan oleh

organisme

2. Sebagai penyangga (buffer),

sehingga fluktuasi suhu siang dan

malam di permukaan bumi tidak

besar

PERAN ATMOSFER……

3. Pelindung dari sinar kosmik dan ultra

violet (peran ozon), memiliki medan

magnet sebagai perangkap zarah yang

merusak (dari matahari) dan terkumpul

di zona van Allen (elevasi 3.000-18.000 KM)

4. Tempat proses fisik pembentukan

cuaca/iklim

POLUSI UDARA

POLUSI TERJADI BILA KEBERADAAN SUATU SUBSTANSI (POLUTAN) DI SUATU TEMPAT

MELEBIHI AMBANG BATAS

POLUTAN PRIMER

Polutan yang teremisikan oleh

suatu sumber tertentu

POLUTAN SEKUNDER

Polutan berasal dari reaksi kimia diantara

polutan primer umumnya berakibat

lebih berat

Polutan primer

Karbon monoksida (CO):

hampir 50% dari semua polutan,

tidak berwarna dan berbau, gas

beracun yg berasal dari pembakaran

karbon tdk sempurna pada bahan

bakar fosil.

13/09/2012

7

• Sulfur dioksida (SO2)

•juga tidak berwarna dan berbau, berasal dari

pembakaran bahan bakar bersulfur (arang &

minyak di industri berat sperti peleburan

baja), bila bereaksi dg air menjadi asam

sulfur sebagai asap kabut (smog) yang kalau

terbawa air hujan menjadi hujan asam.

• Nitrogen oksida (NOx)

• terjadi karena bakteri mengoksidasi

bahan mengandung N pada pembakaran

BBM suhu tinggi sehingga O bereaksi dg

N (umumnya dari pembangkit energi dg

pembakaran dan kendaraan bermotor).

• Hidrokarbon (HC)

senyawa organik mudah menguap dapat

berbentuk senyawa padat, cair, atau gas

tersusun dari H dan C. Umumnya berasal dari

pembakaran tak sempurna seperti gas

methan di atmosfer yg berasal dari kegiatan

pertanian anaerob (sawah). Peran terhadap

perubahan iklim lebih besar daripada CO2

• CFC: sebagai bahan pembentuk buih

(foam) dan aerosol. Di atmosfer berpotensi

merusak ozon

METHANOGENESIS

C6H12O6 + 2H2O 2C2H4O2 + 2CO2 + 4H2

2C2H4O2 2CH4 + 2CO2

4H2 + CO2 CH4 + 2H20

13/09/2012

8

CCl2F2 + UV CClF2 + Cl

Reaksi ini dapat berlanjut dengan terlepasnya

atom Cl yang masih tersisa.

Atom Cl yang terlepas sangat reaktif dan dalam

beberapa detik bereaksi dengan ozon:

Cl + O3 ClO + O2

Cl terbentuk kembali untuk merusak lagi ozon.

Dengan reaksi:

ClO + O Cl +O2

Rantai reaksi di atas disebut rantai reaksi ClOx

dan dapat berlangsung berulang-ulang.

Perusakan Ozon: sistem CFC • Partikel

•dapat berbentuk butiran padat atau

cair di atmosfer berasal dari pabrik,

aktivitas konstruksi, api, dan debu

tertiup angin. Asap, jelaga, debu, abu,

serbuk sari, spora, dll. (dinyatakan dlm

TSP/total suspended particulate)

• Timah hitam/timbal (Pb)

sangat berbahaya, unsur yang

ditambahkan pd BBM utk mencegah

engine knock (ledakan tak teratur),

jika teremisi ke atmosfer bertahan

dalam waktu lama.

• CO2 (BUKAN POLUTAN)

di atmosfer meningkat ± 1,5 μmol mol-1

th-1 sehingga pada th 2075 diprediksikan menjadi dua kali (720 μmol mol-1).

Peningkatan kadar CO2 adalah akibat dari industrialisasi yang sebagian besar menggunakan bahan bakar fosil dan

aktifitas pertanian

CO2 bersama dengan gas CH4, N2o, NO2 dan NH3 (gas rumah kaca) mengakibatkan pemanasan global

13/09/2012

9

Polutan sekunder

Kebanyakan berupa senyawa yang berasal dari reaksi yang dipicu oleh

cahaya (reaksi fotokemik) antara lain: N dengan cahaya dan ozon dengan

cahaya, secara bersama disebut asbut fotokimia (Photochemical smog)

• Asam sulfat, SO2, dan NOx (lihat polutan primer)

KESIMPULAN

1. Atmosfer merupakan udara yang menyelimuti

bumi, dan masih berada dalam medan

gravitasi bumi.

2. Komposisi atmosfer adalah : udara kering,

udara lembab, dan aerosol

3. Komposisi atmosfer bervariasi karena

perbedaan waktu, altitude dan latitude.

4. Peran atmosfer : penyedia gas & air, sebagai

penyangga, sebagai pelindung, dan sebagai

tempat proses fisik

5. Polusi udara dapat terjadi karena polutan

primer dan polutan sekunder.

TERIMA

KASIH