11. Siklus Geokimia / GU

11. SIKLUS GEOKIMIABumi Sebagai Sistem Fisika Kimia

Secara geokimia, bumi sbg sistem yg tertutup

Bumi mempunyai struktur yg berlapis, disebabkan adanya perbedaan densitas. Goldschmidt menamakan diferensiasi geokimia primer

Unsur-unsur yg lebih mudah teroksidasi drpd Fe, terkonsentrasi di mantel, sedangkan yg lain bercampur dgn Fe, membentuk core.

Kerak Sebagai Sistem yg Terpisah Pada divergent margin, material baru ditambahkan

ke permukaan bumi. Pada convergent margin, material permukaan masuk ke mantel, kemudian mengalami peleburan & akhirnya ke perm bumi.

Diferensiasi geokimia sekunder adalah penyebaran unsur yg dikontrol oleh ukuran ion

Pada proses kristalisasi magma, terjadi penambahan unsur-unsur ke atmosfer dan hidrosfer

Siklus Geokimia 3 tipe siklus utama unsur pada permukaan bumi :

Pada siklus yg ideal, massa & komposisi kimianya akan berubah sepanjang waktu geologi. Siklus akan tetap, dgn rata-rata penambahan dan pengeluaran seimbang

Apabila material pd komposisi kimia yg berbeda ditambahkan atau dilepaskan dr siklus, siklus tdk dpt kembali ke kondisi semula (adanya penambahan material vulkanik yg baru dari mantel ke permukaan)

Material juga dpt ditambahkan atau dikurangi dari siklus tanpa perubahan komposisi kimia, tetapi massanya berubah (adanya variasi massa biosfer dgn waktu)

11. Siklus Geokimia / GU

Pengaruh Manusia Terhadap Siklus Geokimia

Bercampurnya zat asing dgn udara yg bersih, di atas harga yg normal, disebut pencemaran (polusi)

Material yg tidak dpt diakomodasi oleh lingkungan atau menghasilkan pengaruh yg tidak diinginkan di biosfer disebut polutan

5 tipe polutan utamaKarbon monoksida (CO)Sulfur oksida (SO)HidrokarbonNitrogen oksida (NO)Partikel padat

11. Siklus Geokimia / GU

Polutan dan Sumbernya

Polutan Sumber Polusi

Sumber Alami

Masa Tinggal

Karbon dioksida

pembakaran biologi 4 tahun

Karbon monoksida

pembakaran, transport

pembakaran hutan

1 - 4 thn

Hidrokarbon pembakaran, transport

biologi 16 tahun

Halogen - karbon

aerosol refrigerant

- > 20 thn

Sulfur dioksida

pembakaran, fosil

gn berapi 3 – 7 hari

Hidrogen sulfida

industri kimia gn berapi, biologi

2 hari

Amonia pengolahan limbah

biologi 2 hari

Nitrogen sulfida

pembakaran biologi 4 hari

Partikulat pembakaran debu bervariasi

11. Siklus Geokimia / GU

1. Sulfur dioksida (SO2)

SO2 dihasilkan dari pembakaran senyawa yg mengandung sulfur S + O2 SO2

SO2 di atmosfir, bereaksi dgn ozon menjadi sulfur trioksida, kemudian bereaksi dgn air asam sulfat

SO2 + O3 SO3 + O2

SO3 + H2O H2SO4 (asam sulfat)

SO2 jika bereaksi dgn air asam sulfit (H2SO3)SO2 + H2O H2SO3

2. Karbon dioksida (CO2)

Penambahan CO2, hasil pembakaran bahan bakar, dpt menyebabkan kenaikan suhu permukaan bumi.Menurut Syukuro Manabe dan R.T Whehterald,

kenaikan CO2 di atmosfer dari 300 – 600 ppm, akan menaikkan suhu permukaan bumi sebesar 4,25F bila cuaca berawan, dan 5,25F bila cuaca tidak berawan

Akan tetapi dgn terjadinya letusan Gn. Pinatubo, malah terjadi penurunan temperatur global

3. Nitrogen oksida (NO)

N2 pada T tinggi (dgn bantuan petir) membentuk nitrogen monoksida N2 + O2 2NO

NO juga dihasilkan dari pembakaran kend bermotor

Dgn adanya oksigen, NO dioksidasi menjadi NO2

NO2 bereaksi dgn foton menghasilkan oksigenNO2 + hv NO + OSelanjutnya menghasilkan ozon O2 + O O3

NO2 yg terbawa air hujan, menghasilkan asam nitrit & asam nitrat

2NO2 + H2O HNO3 + HNO2

11. Siklus Geokimia / GU

Hujan Asam (pH rendah)

Beberapa kemungkinan terjadinya hujan asamSO2 terbtk dari pembakaran belerang dan bahan bakar

minyak, jika berjumpa dgn air menghasilkan asam sulfitSO2 + H2O H2SO3

SO2 yg bereaksi dgn ozon (1) atau dikatalisa oleh debu (2), akan menghasilkan sulfur trioksida

(1). SO2 + O3 SO3 + O2

(2). 2SO2 + O2 2SO3

Sulfur trioksida ini kmdn bereaksi dgn air menghasilkan asam sulfat.

SO3 + H2O H2SO4

Gas NO terbtk dr pembakaran kend bermotor atau dari reaksi antara N2 dgn O2 (pada T tinggi), + O2 membtk NO2, kmdn bereaksi dgn air membtk HNO2 dan HNO3

NO2 + H2O HNO3 + HNO2

Cara mengatasi hujan asam adalah dgn menambahkan Ca(OH)2, agar pH air bertambah

Ca(OH)2 + 2H+ Ca2+ + 2H2O

Efek Rumah Kaca Bumi panas di siang hari krn energi yg diterima dr

matahari > dr energi yg dipancarkan dr perm bumi

Energi radiasi yg sampai ke perm bumi berada dlm spektrum sinar tampak, sebaliknya bumi memancarkan kembali radiasi berenergi kecil, yaitu radiasi infra merah

Dlm suatu rumah kaca, sinar tampak dr matahari menembus kaca. Bgn dlm rumah memancarkan kembali sinar infra merah, tetapi sinar ini tidak dpt menembus kaca, shg panas tertinggal dlm rumah menyebabkan bgn dlm lebih panas dr bgn luar.

11. Siklus Geokimia / GU

Tabel : Primary Pollutant Sources and Amounts (Millions of tons / year), 1968

Pollutant Source

Weight of Pollutant Produced

Total Weight of Pollutant Produced by Each SourceCO NO HC SO Par

t

Transportation 63,8 8,1 16,6

0,8 1,2 90,5

Fuel combustion (stationary sources)

1,9 10,0

10,7

24,4

8,9 45,9

Industrial processes

9,7 0,2 4,6 7,3 7,5 29,3

Solid waste disposal

7,8 0,6 1,6 0,1 1,1 11,2

Miscellaneous 16,9 1,7 8,5 0,6 9,6 37,3

Total weight of each pollutant produced

100,1

20,6

32,0

33,2

28,3

214,2

Adapted from U.S. Dept. of Health, Education, and Welfare, Nationwide Inventory of Air Pollutant Emissions- 1968, p. 3.

Perubahan Energi Dalam Siklus Geokimia

Tabel Radioactive heat production in typical Rocks

Concentration Heat Production

U Th KCal / (g) (10 6 yr)

(t = -4,5 x 109 yr)(ppm

)(ppm)

(ppm)

Granitic 4 16 3,5 8 33

Intermediate 1,7 7 2 3,5 14

Basaltic 0,5 2 0,9 1 5

11. Siklus Geokimia / GU

Peridotit / dunite

0,01 0,04 0,001 0,01 0,04