PENGGUNAAN
KLOROFLUOROKARBON (CFC) PUNCA BERLAKUNYA PENIPISAN LAPISAN OZON: SEJAUH MANA
KEBENARANNYA
Oleh: Azlan Bin Budun
1.0
Pendahuluan
Topik pencemaran udara merupakan salah satu topik yang
terkandung dalam matapelajaran Sains Tingkatan Satu. Maklumat berkaitan penipisan lapisan ozon
turut dibincangkan dalam topik tersebut.
Biasanya, guru akan memberikan maklumat berdasarkan isi kandungan dalam
buku teks dan buku rujukan yang ada.
Maklumat yang selalu disampaikan kepada murid berkaitan penipisan lapisan
ozon ialah penipisan lapisan ozon dikatakan berlaku apabila bahan cemar udara
mengakis lapisan ozon di atmosfera.
Lapisan ozon melindungi Bumi daripada sinar ultra ungu yang berbahaya
daripada matahari. Penipisan lapisan
ozon berpunca daripada penggunaan klorofluorokarbon (CFC) yang meluas yang
mengandungi klorin. Klorin akan
menguraikan dan memecahkan lapisan ozon.
Seterusnya, kesan penipisan lapisan ozon turut dibincangkan. Antara kesannya ialah, penipisan lapisan ozon
akan membenarkan lebih banyak sinar ultra ungu sampai ke Bumi. Sinar ultra ungu boleh menyebabkan melanoma
(kanser kulit) dan katarak (kerosakan mata).
Sinar ultra ungu juga boleh membunuh organisma yang berguna kepada
manusia (Ng Chee Kin, 2012).
Berdasarkan maklumat awal berkaitan penipisan lapisan
ozon dan penggunaan CFC berkenaan, murid sebagai penerima maklumat akan
menjadikannya sebagai fakta sains.
Akhirnya, maklumat ini akan menjadi pandangan umum dalam masyarakat dan
turut menjadi salah satu agenda penting negara.
Baru-baru ini, iaitu pada 11/10/12, Timbalan Menteri Sumber Asli dan
Alam Sekitar, Tan Sri Joseph Kurup berkata, pengurangan kuota pengimportan
bahan kimia hidroklorofluorokarbon (HCFC) yang boleh memusnahkan ozon akan
disekat dan dikurangkan bermula pada 1 Januari depan. Menurut beliau, langkah
tersebut adalah komitmen negara untuk menghentikan sepenuhnya penggunaan HCFC
menjelang 2030 dan selaras dengan obligasi Malaysia kepada Protokol Montreal
Mengenai Bahan-Bahan Pemusnah Lapisan ozon [UM 12/10/12].
2.0
Fakta Lapisan Ozon dan CFC
Ozon ialah alotrop[1]
oksigen yang terdiri daripada tiga atom oksigen. Ozon terbentuk apabila molekul oksigen stabil
(O2) dipecahkan oleh pancaran ultralembayung atau nyahcas
elektrik. Ozon membentuk lapisan di
atmosfera yang melindungi hidupan di Bumi daripada sinar ultralembayung dan
lapisan ini dinamakan sebagai lapisan ozon (Jones et al., 2003). Malone (2004) menjelaskan, “...The atoms
of oxygen formed another allotrope of oxygen known as ozone. (The solar energy is represented as hv in the
equation below):
O2(g) + hv à O(g) +
O(g)
O(g) + O2(g) à O3(g)
+ heat energy
The solar radiation that breaks the O2 bond
lies in the higher-energy ultraviolet region of the spectrum (around 240
nm)... Ozone in the stratosphere
effectively absorbs these damaging wavelengths of ultraviolet radiation. The equation is represented as
O3(g) + hv à O2(g)
+ O(g)
Without ozone in the stratosphere, most life on the
surface of the Earth would be roasted by ultraviolet radiation...”.
Melalui perbincangan di atas, terdapat dua perkara yang
dapat difahami iaitu tentang maksud lapisan ozon dan pembentukan lapisan ozon
secara kimia. Seterusnya, perbincangan
fakta berkaitan dengan CFC. Fakta ini
turut dibincangkan kerana CFC dikatakan salah satu punca yang menyebabkan
penipisan lapisan ozon. CFC atau
klorofluorokarbon ialah suatu kelas bahan kimia sintetik yang tidak berbau,
tidak beracun, tidak mudah terbakar dan lengai dari segi kimia. CFC pertama disintesiskan pada tahun 1892,
tetapi kegunaannya tidak ditemui sehingga tahun 1920-an. Oleh sebab pada waktu itu, kestabilan dan
ciri-cirinya yang kelihatan tidak berbahaya, maka CFC menjadi popular sebagai
propelan dalam tin aerosol, sebagai bahan pendingin dalam peti sejuk dan
penyaman udara, sebagai agen penyahgris dan dalam pengilangan bungkusan
busa. CFC bertanggungjawab terhadap
penipisan lapisan ozon. Pada bulan Jun
tahun 1990, wakil daripada 93 negara, termasuk UK dan AS, bersetuju untuk
menamatkan pengeluaran CFC dan pelbagai bahan kimia penyusut ozon yang lain
menjelang hujung abad ke-20 (Jones et al., 2003).
Malone
(2004) menjelaskan, “...CFC used
primarily as refrigerants, diffuse into the stratosphere and also are
dissociated by solar radiation into Cl atoms (not Cl2 molecules).
When an atom of chlorine is present, two reactions take place that lead to the
rapid conversion of ozone to normal oxygen (O2)...”. Persamaan kimia pembentukan oksigen daripada
tindakbalas kimia antara klorin yang terkandung dalam CFC dan ozon adalah
seperti berikut:
Cl + O3 à ClO + O2
ClO + O à Cl + O2
Berdasarkan
persamaan di atas, atom klorin (Cl) akan bertindakbalas dengan ozon (O3)
menghasilkan klorin oksida (ClO) dan gas oksigen (O2). Klorin oksida yang terhasil pula akan
bertindakbalas dengan atom oksigen (O) dan menghasilkan atom klorin dan gas
oksigen. Tindakbalas ini akan berlaku
secara berterusan dan menyebabkan lapisan ozon akan menipis dan mengakibatkan
sinaran ultraviolet (UV) memasuki
ruang Bumi dalam kuantiti yang banyak.
3.0
Fakta Lain Lapisan Ozon dan CFC
Namun, terdapat fakta lain yang berkaitan ozon dan CFC
yang jarang malah tidak dibincangkan sama sekali sehingga masyarakat kurang dan
mungkin tidak mengetahuinya secara benar.
Sebelum itu, perlu dijelaskan di sini berkaitan sejarah penemuan ‘lubang
ozon’[2]. Sulaiman Noordin (2008) menjelaskan, ‘lubang’
ozon telah ditemui pertama kalinya oleh seorang penyelidik utama dunia dalam
bidang lapisan ozon bernama Gordon Dobson bersama-sama dengan rakan-rakannya
daripada Universiti Oxford di England, pada tahun 1956 di atas Antartik. Beliau percaya bahawa ‘lubang’ yang didapati
dilapisan ozon itu adalah satu fenomena tabii yang sering berlaku di kutub
Antartik sahaja. Dobson dan rakan-rakannya
bukan sahaja menemui ‘lubang’ ozon di Antartik tetapi juga telah menyelidik dan
telah memastikan bahawa ada variasi ozon di atas Kutub Utara (Artik) di Spitz
Bergen. Dobson menulis dalam bukunya
bertajuk Eksplorasi Atmosfera, “...Oleh kerana ozon terbentuk hasil daripada
tindakbalas foto kimia daripada sinar matahari di tahap ketinggian 30 km ke
atas, kuantiti-kuantiti ozonnya dijangka terbanyak bagi masa-masa dan
tempat-tempat di mana terdapat sinar matahari yang sangat terik dan terbanyak,
iaitu di atas Khatulistiwa dan juga latitud yang lebih tinggi dan pada musim
panas...”. Ini bermakna, terdapat sedikit variasi bagi kuantiti ozon
daripada musim ke musim dan daripada hari ke hari. Oleh itu, ketiadaan sinar matahari di atas
kawasan kutub untuk jangka masa yang panjang (seperti pada musim sejuk, apabila
daerah-daerah kutub boleh mengalami kegelapan selama tiga bulan), menyebabkan
tidak ada ozon dihasilkan, kerana penghasilan ozon berlandaskan kepada adanya
sinar matahari.
Menurut
Sulaiman Noordin (2008) lagi, pada tahun 1974, dua orang ahli kimia bernama
F.S. Rowland dan M.J. Moline daripada Universiti California telah mengutarakan
teori bahawa, ‘lubang’ ozon itu disebabkan oleh CFC yang dikenali dalam dunia
perniagaan sebagai freon. Mengikut teori
ini, gas freon itu dijangka akan naik 30 km ke dalam lapisan atas atmosfera. Selanjutnya, di sana freon akan dipecahkan
hasil daripada tindakbalas dengan sinar UV kepada atom klorin. Sekali lagi, rumusan kimianya adalah seperti
berikut:
Cl + O3 à O2 + ClO
ClO + O à Cl + O2
O3 + O à O2 + O2
Proses ini dikatakan berulang banyak kali memecahkan
beribu-ribu molekul ozon, sehingga menyebabkan ‘lubang’ terjadi.
Sebelum ini, telah dijelaskan tentang pembentukan lapisan ozon. Rumusan kimianya akan dipaparkan sekali lagi seperti berikut:
O2 à 2O
Sebelum ini, telah dijelaskan tentang pembentukan lapisan ozon. Rumusan kimianya akan dipaparkan sekali lagi seperti berikut:
O2 à 2O
O + O2 +
mangkin à O3 + mangkin
Proses di atas
berkekalan dengan sendirinya dan secara automatik. Ini menunjukkan salah satu bukti kekuasaan
Allah. Oleh kerana cahaya UV daripada
matahari adalah bertanggungjawab untuk menghasilkan gas ozon apabila bertemu
dengan oksigen, proses penghasilan ozon dilapisan atas atmosfera didapati
berlaku berterusan dan tidak terhenti kerana di sana terdapat banyak oksigen
yang merupakan hasil sampingan fotosintesis.
Selain itu, terdapat banyak cahaya UV daripada matahari . Ini bermakna, apabila terdapat cahaya UV
bertemu dengan lapisan ozon yang nipis, cahaya ini akan seharusnya bertemu
dengan endapan oksigen dan ozon akan terhasil.
Justeru, boleh disimpulkan di sini ‘lubang’ atau penipisan lapisan ozon
tidak sepatutnya berlaku atas alasan yang telah pun dikemukan seperti di
atas. Menurut Molles (2005), “...How has the ozone hole over the Antartic
changed since its discovery in 1985? It has continued to grow larger, reaching its
maximum area, so far, in 2000, when it covered nearly 29.2 million km2. In 2002, the Antartic ozone hole closed
quickly, suggesting that the ozone layer was recovering. However, the second largest ozone hole was
recorded in 2003, when it reached 28.2 million km2. Encouragingly, the year 2003 also saw the
first reported evidence that the ozone layer is recovering, when several
scientists reported (Newchurch et al. 2003) evidence for a slowdown in
stratospheric ozone loss from 1997 to 2003...”.
Seterusnya, perbincangan tentang CFC yang dikatakan
sebagai punca penipisan lapisan ozon.
Perbincangan dibuat berdasarkan sifat CFC itu sendiri. Perlu diketahui, berat atom bagi gas freon
(CFC) ialah lebih kurang 124 menurut jenis CFC itu. Antara contoh CFC yang biasa digunakan dalam
industri adalah seperti CFC-11, CFC-12 dan CFC-113 (McFarland
& Kaye, 1992). Jika diambil CFC-113 sebagai contoh, maka
formulanya ialah CCl2FCClF2. Berat molekul bagi CFC jenis ini lebih kurang
187. Oleh itu, CFC sebenarnya lebih
berat daripada udara. Justeru, bagaimana
gas CFC itu naik ke lapisan atmosfera, perlahan-lahan atau sebaliknya? Perkara ini tidak dijelaskan.
Tambahan
lagi, gas freon adalah satu gas yang tidak aktif (lengai) dan tidak
bertindakbalas dengan bahan-bahan kimia lain serta hanya akan musnah (breakdown) dengan mudah pada tahap suhu
800oF. Andaikata di
ketinggian 30 km daripada paras laut, keadaan atmosfera tidak menghampiri 800oF,
maka sinar UV tidak dapat menukar gas lengai ini kepada pecahan atom-atomnya. Jika tidak ada pecahan kepada atom-atomnya
sebagai contoh atom klorin, maka tidak akan berlaku penggabungan dengan ozon
yang berada di atas atmosfera. Selain
itu, ‘lubang’ yang terdapat di lapisan ozon itu dikatakan ditemui di Hemisfera
Selatan, sebaliknya kebanyakan gas CFC telah dilepaskan di Hemisfera Utara
(Amerika Syarikat, Eropah dan lain-lain).
Jika benar gas CFC itu telah sampai ke lapisan atasan atmosfera,
bagaimanakah gas CFC itu dapat berpindah ke Kutub Selatan?
4.0 Kajian-Kajian Berkenaan
CFC
Dr. Paul Fraser yang
telah memegang jawatan sebagai pegawai penyelidik kanan di bahagian
penyelidikan atmosfera CSIRO, Australia dan kini ahli Panel Trend Ozon NASA
(March 1988) dalam Sulaiman Noordin (2008) berkata: “Hanya 0.7% kesusutan
sejagat ozon boleh dikatakan disebabkan oleh kegunaan gas-gas buatan manusia
seperti CFC. CFC secara pasti bukannya
komponen utama dalam kesusutan sejagat ozon dalam jangka masa terdekat yang
lepas”. Katanya lagi, “Kita perlu sedar
bahawa kesusutan ozon itu adalah suatu trend
yang kecil. Jika trend itu berlaku pada masa yang panjang barulah ada sebabnya kita
perlu mengkhuatirinya”.
Tambahan pula, Andrew Bell seorang penyelidik yang
menulis di dalam jurnal CSIRO di Australia bernama ‘Ecos’ (Winter 1988), telah
mengakui bahawa ada unsur-unsur lain yang terbabit dalam penyusutan ozon. Bell (1988) dalam Sulaiman Noordin (2008)
berkata: “Setakat ini perubahan ozon bagi masa panjang yang bererti
(signifikan) hanya dijumpai di luar Antartik (di Kutub Selatan). Iaitu kehilangan 2-3% daripada tahun 1970 di
latitud pertengahan ke latitud atasan di Hemisfera Utara. Kehilangan ini telah diumumkan pada Mac 1988
oleh Panel Trend Ozon NASA..., tetapi daripada rangkaian cerapan ozon yang ada
pada masa kini, perubahan kuantiti ozon seperti itu, sangat sukar dikesan
kerana terdapat proses-proses lain yang banyak memberi kesan kepada jumlah ozon
sejagat, selalunya terdapat banyak faktor yang bersaing menghasilkan kesan yang
berlawanan. Gas ozon sentiasa diwujudkan
oleh tindakbalas sinar matahari dengan oksigen biasa, kebanyakannya di atas
Khatulistiwa yang dimusnahkan. Sementara angin-angin menyebarkannya di lapisan
atas atmosfera...”
5.0 Mengapa CFC Menjadi ‘Pesalah Utama’?
Setakat ini, telah
dibincangkan tentang penggunaan CFC menyebabkan penipisan lapisan ozon. Atom klorin daripada CFC dikatakan penyebab
utama penipisan tersebut. Walau
bagaimanapun, banyak persoalan yang tidak dikemukakan kepada orang ramai
berkenaan dengan ozon dan CFC ini.
Andaikata memang benar berlakunya penipisan lapisan ozon, mengapa CFC
menjadi ‘pesalah utama’? Sebagaimana
yang telah dibincangkan sebelum ini, melalui rumusan kimia yang telah
ditunjukkan, atom klorin terhasil setelah dipecahkan oleh sinar UV yang terdapat
di ruang atas atmosfera. Ini bermakna,
CFC akan terurai dan salah satu hasilnya ialah klorin. Klorin ini akan bergabung dengan ozon dan
membentuk klorin oksida. Proses ini akan
berlaku berterusan dan akan menyebabkan penipisan ozon.
Namun, jika
ditinjau dengan lebih teliti, ‘kesalahan’ CFC (freon) adalah sangat kecil
sekali berbanding dengan ‘pesalah-pesalah’ lain. Siapakah ‘pesalah-pesalah’ yang lain
tersebut? Stesyen-stesyen pengukur di
Antartik telah mendapati bahawa paras klorin di sana adalah 50 hingga 60 kali
ganda lebih tinggi daripada yang dijangkakan.
Ini adalah kerana sebuah gunung berapi yang bernama Gunung Erebus
sentiasa meletup daripada tahun 1982 dan telah melepaskan lebih daripada 1,000
ton gas klorin secara purata ke dalam atmosfera setiap hari, bagi beberapa tahun. Menurut Rogelio Maduro (1989) dalam Sulaiman
Noordin (2008), “...apa yang telah dipendamkan ialah suatu fakta yang penting
iaitu sumber utama bagi klorin yang sampai ke atmosfera, bukannya daripada CFC
tetapi daripada gunung-gunung berapi, hujan-hujan lebat (stroms) dan pembakaran tumbuh-tumbuhan”. Selain itu, Long (1989) dalam Sulaiman
Noordin (2008) menyatakan, “...yang dituduh ialah klorin, satu komponen
CFC. Tetapi CFC bukannya sumber utama
klorin di dalam atmosfera. Sumber-sumber
lain yang berkemungkinan untuk menghasilkan klorin adalah gunung berapi,
tumbuh-tumbuhan hijau dan lautan. Gunung
Erebus sebuah gunung berapi yang telah meletup sejak 1982, berhampiran dengan
stesyen cerapan Antartik, telah mengeluarkan 1, 000 tan klorin setiap
hari. Gunung-gunung berapi secara
keseluruhannya telah mengeluarkan 36 juta ton klorin setiap tahun. Cuba bandingkan dengan angka 750,000 ton yang
disumbangkan oleh CFC”.
Maduro (1992) dalam Sulaiman Noordin (2008) menyatakan,
“...menurut sukatan-sukatan, Gunung Erebus sahaja menyumbangkan sebanyak
365,000 ton klorin setahun ke dalam atmosfera iaitu setengah daripada jumlah
CFC yang dihasilkan oleh seluruh dunia.
Klorin yang disumbangkan oleh pecahan CFC ialah 7,500 ton sahaja setiap
tahun. Tetapi Gunung Erebus sahaja
mengeluarkan 50 kali ganda klorin setiap tahun jika dibandingkan dengan
CFC. Sekiranya benar bahawa klorin
adalah bahan yang memusnahkan lapisan ozon, sudah tentu lapisan ozon itu telah
habis dimusnahkan sekarang...”.
6.0 Sinaran UV dan Penyakit
Barah Kulit & Katarak
Kesan penipisan lapisan
ozon dikatakan akan membenarkan lebih banyak sinar ultra ungu sampai ke
Bumi. Sinar ultra ungu boleh menyebabkan
melanoma (kanser kulit) dan katarak (kerosakan mata). Sulaiman Noordin (2008) mengemukakan satu
kajian yang telah diterbitkan di dalam majalah ‘Science’ oleh Joseph Scotto
menunjukkan bahawa (kuantiti sinar UV tidak bertambah), sebaliknya sinar UV
yang sampai ke paras Bumi di Amerika Syarikat telah berkurangan antara tahun
1974 hingga 1985 di semua lapan stesyen pemonitoran. Fakta ini telah bercanggah dengan teori
‘lubang’ ozon!
7.0 Cadangan Penambahbaikan
Guru bukan hanya sekadar
penyampai maklumat daripada sumber yang disediakan (buku teks dan buku
rujukan). Lebih daripada itu, guru
adalah seorang pengkaji. Guru sepatutnya
tidak merasa cukup dengan ilmu yang telah dimiliki. Tidak ada jalan lain bagi seorang guru untuk
menjadi seorang guru yang berkualiti melainkan menghayati frasa ‘belajar
sepanjang hayat’. Oleh itu, sebagai guru
matapelajaran sains, topik berkaitan ozon dan CFC ini mesti dibincangkan dengan
lebih terperinci bagi mengelakkan kekeliruan dan andaian-andaian yang tidak
berasaskan bukti yang saintifik.
Justeru, di bawah ini, penulis ingin mengemukakan cadangan poin-poin
penting yang boleh disampaikan kepada murid-murid khususnya yang mempelajari
subjek Sains Tingkatan Satu bagi tajuk pencemaran udara yang berkaitan lapisan
ozon dan CFC.
Perkara
|
Isi
|
Huraian Isi
|
Kesan Terhadap Murid
|
Contoh
bahan cemar
|
Klorin
menggantikan perkataan CFC
|
Klorin
dihasilkan oleh gunung berapi, CFC, hidupan di laut dan sebagainya.
|
Murid
akan mendapati punca masalah bukan pada CFC tetapi pada klorin. Klorin pula bukan hanya terdapat dalam CFC,
tetapi terdapat juga pada bahan-bahan lain.
Guru juga boleh menjelaskan bahan yang menghasilkan lebih banyak
klorin.
|
Kesan
pencemaran
|
Penipisan
lapisan ozon
* Guru sepatutnya
menjelaskan juga beberapa kekeliruan dalam topik ini
|
Lapisan
ozon (O3) terbentuk daripada tindakbalas molekul oksigen (O2)
dengan atom oksigen (O) yang telah diuraikan oleh sinar UV daripada matahari.
Penipisan lapisan ozon
salah satunya berpunca daripada penggunaan klorin yang meluas
|
Murid
lebih kreatif. Murid mengetahui bahawa
penipisan lapisan ozon bukan disebabkan CFC tetapi klorin. Murid juga
memahami bahawa klorin bukanlah satu-satunya bahan yang menyebabkan penipisan
lapisan ozon. Murid akan lebih
bersifat ingin tahu jika dikemukakan dua pendapat yang berbeza (teka-teki).
|
Kesan
penipisan lapisan ozon
|
Kanser
kulit, katarak
|
Secara
teori, jika lapisan ozon yang berfungsi untuk menghalang sinar UV yang
terlalu banyak memasuki Bumi menjadi tipis, maka tentu akan mengakibatkan
penyakit.
|
Murid
akan dapat membezakan fakta dan teori.
Apabila murid memahami, penipisan lapisan ozon adalah satu teori,
murid akan cenderung untuk mengkaji.
|
BIBLIOGRAFI
Jones, T., Kirsner, S., Rowe, J., Stringer, C., Woods,
G., Young, E. (2003). Sains Rujukan Meja
Jilid 1. Kuala Lumpur: Dewan Bahasa
dan Pustaka.
Malone, L.J. (2004).
Basic Concepts of Chemistry. United States of America: John Wiley &
Sons, Inc.
McFarland, M. & Kaye, J. (1992). Chlorofluorocarbons
and Ozone. Photochemistry and
Photobiology, Vol 55 (6), June 1992: 911-929.
Molles, M. C. (2005).
Ecology: Concepts and Applications. New York: McGraw Hill.
Ng Chee Kin (2012).
Federal Hybrid Max: Science PMR. Kuala Lumpur: Marshall Cavendish Education
Sulaiman Noordin (2008).
Sejarah Pemikiran I. Johor Darul Takzim: Perniagaan Jahabersa.
Utusan Malaysia, 12/10/2012
[1] Alotropi
ialah ciri yang membolehkan unsur ini wujud dalam dua bentuk atau lebih
(alotrop), setiap bentuk mempunyai sifat fizikal yang berbeza tetapi terdiri
daripada jirim yang sama – gas, cecair atau pepejal.
[2] Sebenarnya,
yang dikatakan 'lubang' di sini bukanlah 'lubang' seperti yang kita fahami,
tetapi merupakan penipisan kepadatan lapisan ozon itu.
