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