NOTA SAINS BAB 3 TINGKATAN 5

Ringkasan (Nota Sains Bab 3 Tingkatan 5: KELESTARIAN ALAM SEKITAR)

Panduan ini merangkumi konsep-konsep utama berkaitan kelestarian alam sekitar, bermula daripada impak produk harian sehinggalah kepada usaha global untuk pemuliharaan. Tumpuan diberikan kepada tiga bidang utama: Kitaran Hayat Produk, Pencemaran Alam Sekitar, dan Usaha Pemeliharaan serta Pemuliharaan.

Kitaran Hayat Produk meneliti perjalanan sesuatu produk dari sumber hingga pelupusan. Terdapat dua kitaran utama: Kitaran Hayat Cradle-to-Grave (dari sumber ke pereputan) dan Kitaran Hayat Cradle-to-Cradle (dari sumber kembali menjadi sumber melalui kitar semula). Impak produk terhadap alam sekitar diukur melalui Jejak Karbon, iaitu impak negatif seperti pembebasan gas rumah hijau, dan Tapak Tangan Karbon, iaitu impak positif yang bertujuan mengurangkan jejak karbon. Langkah-langkah tapak tangan karbon termasuk memanjangkan hayat produk (cth: bateri boleh cas semula), menggunakan bahan rendah karbon (cth: kayu balak menggantikan simen), menggunakan tenaga cekap, pengurusan sisa 5R (Refuse, Reduce, Reuse, Recycle, Rot), dan penyingkiran gas rumah hijau melalui singki karbon seperti lautan dan hutan. Pengurusan sisa plastik yang cekap seperti upcycle (menghasilkan produk baharu bernilai lebih tinggi daripada sisa) juga ditekankan.

Pencemaran Alam Sekitar didefinisikan sebagai perubahan ciri fizikal, kimia, atau biologi yang tidak dikehendaki pada udara, air, dan tanah. Punca pencemaran termasuk pembakaran bahan api fosil (pencemaran udara), sisa domestik dan industri (pencemaran air), penggunaan baja berlebihan (pencemaran tanah), dan aktiviti perindustrian (pencemaran terma). Tahap pencemaran air dapat diukur menggunakan parameter seperti Permintaan Oksigen Biokimia (BOD), di mana nilai BOD yang tinggi menandakan pencemaran yang teruk. Fenomena eutrofikasi, iaitu pertumbuhan alga pesat akibat lebihan nutrien seperti nitrat dan fosfat, menyebabkan pengurangan oksigen terlarut dan kematian hidupan akuatik. Teknologi Hijau seperti penggunaan bebola lumpur Mikroorganisma Efektif (EM) diperkenalkan sebagai kaedah untuk merawat air tercemar.

Pemeliharaan dan Pemuliharaan Alam Sekitar menuntut peranan aktif setiap individu dan kerjasama di peringkat global. Setiap individu bertanggungjawab mengurus sumber semula jadi untuk mengekalkan keseimbangan alam. Di peringkat global, Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu (PBB) memainkan peranan penting dengan menganjurkan persidangan dan memeterai perjanjian antarabangsa seperti Persidangan Rio, Protokol Kyoto, dan Perjanjian Paris untuk menangani isu perubahan iklim dan mengurangkan pembebasan gas rumah hijau secara kolektif.

Soalan dan Jawapan Kemahiran Berfikir Aras Tinggi (KBAT)

1. Soalan: Bandingkan kitar hayat cradle-to-grave dan cradle-to-cradle bagi sebotol minuman plastik. Bagaimanakah konsep upcycle, seperti menukarkan botol terpakai menjadi penyapu, mengubah impak produk ini dan sejajar dengan prinsip tapak tangan karbon?

Jawapan: Dalam kitar hayat cradle-to-grave, botol plastik bermula dari sumber (petroleum), melalui pembuatan, pengangkutan, penggunaan, dan berakhir di tapak pelupusan untuk mereput. Kitaran ini menghasilkan jejak karbon yang tinggi kerana sisa tidak diguna semula dan boleh menyumbang kepada masalah seperti mikroplastik. Sebaliknya, dalam kitar hayat cradle-to-cradle, botol plastik tersebut akan dikitar semula selepas digunakan untuk menjadi produk baharu, mengurangkan keperluan untuk sumber mentah baharu.

Konsep upcycle (seperti membuat penyapu) adalah satu bentuk tindakan tapak tangan karbon. Ia memanjangkan kitar hayat bahan plastik tersebut dan memberikannya nilai yang lebih tinggi daripada produk asal. Ini sejajar dengan prinsip tapak tangan karbon kerana ia:

• Mengurangkan sisa yang dihantar ke tapak pelupusan.

• Mengurangkan permintaan terhadap sumber baharu untuk membuat produk lain (penyapu).

• Merupakan sebahagian daripada pengurusan sisa yang cekap (konsep 5R, khususnya Reuse dan Recycle dalam bentuk yang lebih kreatif).

2. Soalan: Sebuah kilang perindustrian melepaskan sisa air yang kaya dengan detergen ke dalam sungai berdekatan. Terangkan proses eutrofikasi yang mungkin berlaku dan kesannya terhadap nilai Permintaan Oksigen Biokimia (BOD) sungai tersebut. Bagaimanakah Teknologi Hijau seperti bebola lumpur EM dapat membantu menangani masalah ini?

Jawapan: Pelepasan sisa air kaya detergen, yang mengandungi ion fosfat dan nitrat, ke dalam sungai akan mencetuskan proses eutrofikasi. Proses ini bermula dengan penambahan nutrien ini yang menyebabkan pertumbuhan alga secara pesat (algal bloom) di permukaan air. Lapisan alga yang tebal ini menghalang cahaya matahari daripada sampai ke tumbuhan akuatik di bawah, menyebabkan tumbuhan itu mati. Apabila alga dan tumbuhan ini mati, mikroorganisma pengurai seperti bakteria akan menguraikannya. Proses penguraian ini menggunakan jumlah oksigen terlarut yang banyak.

Akibatnya, kandungan oksigen dalam air menurun secara drastik. Ini akan meningkatkan nilai Permintaan Oksigen Biokimia (BOD), kerana BOD adalah ukuran jumlah oksigen yang diperlukan oleh mikroorganisma untuk menguraikan bahan organik. Nilai BOD yang tinggi menunjukkan tahap pencemaran air yang serius dan boleh menyebabkan kematian hidupan akuatik seperti ikan.

Bebola lumpur EM boleh membantu dengan:

• Mengandungi bakteria asid laktik yang boleh merawat sisa, menyingkirkan bau, dan merencatkan pertumbuhan mikroorganisma berbahaya.

• Mengandungi bakteria fotosintetik yang boleh mensintesis bahan berguna untuk hidupan akuatik.

• Mikroorganisma ini secara kolektif membantu menguraikan enap cemar dan bahan organik dengan lebih efisien, sekaligus memperbaiki kualiti air dan mengurangkan beban BOD.

3. Soalan: Teks sumber mencadangkan penggantian simen dengan kayu balak sebagai strategi tapak tangan karbon. Analisis kebaikan dan potensi kelemahan langkah ini dari sudut kelestarian alam sekitar berdasarkan maklumat dalam konteks.

Jawapan: Kebaikan (Aspek Tapak Tangan Karbon): Penggantian simen dengan kayu balak adalah strategi tapak tangan karbon kerana simen adalah bahan binaan tidak boleh baharu yang pembuatannya membebaskan gas rumah hijau yang banyak. Sebaliknya, kayu balak adalah sumber boleh baharu. Pokok yang menjadi sumber kayu balak berfungsi sebagai singki karbon, menyerap karbon dioksida dari atmosfera semasa pertumbuhannya. Penggunaan kayu dalam pembinaan “mengunci” karbon ini di dalam struktur bangunan, menghalangnya daripada kembali ke atmosfera. Ini secara langsung mengurangkan jejak karbon keseluruhan projek pembinaan.

Potensi Kelemahan (Isu Kelestarian Lain): Walaupun kayu balak lebih rendah jejak karbonnya, penggunaannya secara besar-besaran boleh membawa kepada isu penyahhutanan, yang juga dinyatakan sebagai salah satu punca pencemaran terma. Penyahhutanan yang tidak terancang akan memusnahkan singki karbon, habitat hidupan liar, dan mengganggu keseimbangan ekosistem. Oleh itu, untuk memastikan langkah ini benar-benar lestari, sumber kayu balak mestilah daripada hutan yang diurus secara mampan di mana aktiviti penanaman semula dijalankan secara konsisten.

4. Soalan: Terangkan bagaimana Perjanjian Paris, yang bertujuan mengehadkan kenaikan suhu global, berkait rapat dengan tindakan individu seperti mengira dan mengurangkan jejak karbon daripada penggunaan lampu di rumah.

Jawapan: Perjanjian Paris ialah satu usaha global yang diselaraskan oleh PBB untuk mengurangkan kandungan dan pembebasan gas rumah hijau bagi mengehadkan kenaikan suhu global. Matlamat makro ini hanya boleh dicapai melalui tindakan kolektif di peringkat negara dan individu.

Tindakan individu seperti mengira jejak karbon daripada penggunaan lampu di rumah (contohnya, lampu LED 0.009 kW yang digunakan selama 5 jam membebaskan 0.0351 g CO2) adalah tindakan mikro yang menyumbang secara langsung kepada matlamat Perjanjian Paris. Apabila seorang individu memilih lampu cekap tenaga seperti LED berbanding lampu berfilamen, mereka mengurangkan penggunaan tenaga elektrik. Pengurangan ini bermakna stesen jana kuasa (terutamanya yang menggunakan bahan api fosil) akan membebaskan kurang gas rumah hijau ke atmosfera. Apabila jutaan individu melakukan tindakan yang sama, jumlah pengurangan pelepasan gas rumah hijau menjadi signifikan, membantu negara mencapai sasaran yang ditetapkan di bawah Perjanjian Paris. Ini menunjukkan bahawa usaha global memerlukan penglibatan akar umbi untuk berjaya.

5. Soalan: Berdasarkan definisi mikroplastik dan maklumat mengenai kitaran hayat produk, jelaskan bagaimana amalan kitar hayat cradle-to-grave menyumbang secara signifikan kepada masalah pencemaran mikroplastik dalam rantaian makanan akuatik.

Jawapan: Mikroplastik adalah kepingan plastik dengan panjang kurang daripada 5 mm. Sumber utamanya ialah sisa plastik daripada produk seperti botol yang dibuang. Kitar hayat produk cradle-to-grave adalah model di mana produk, selepas digunakan, akan dilupuskan dan dibiarkan mereput.

Apabila produk plastik seperti botol melalui kitar hayat ini, ia berakhir di tapak pelupusan sampah atau dibuang secara tidak teratur ke persekitaran seperti sungai dan lautan. Plastik tidak mereput secara biologi tetapi terurai menjadi kepingan yang lebih kecil akibat pendedahan kepada cahaya matahari dan tindakan fizikal (ombak, angin). Proses penguraian fizikal inilah yang menghasilkan mikroplastik.

Mikroplastik ini kemudiannya memasuki ekosistem akuatik. Oleh kerana saiznya yang kecil, ia mudah dimakan oleh organisma akuatik kecil, yang kemudiannya dimakan oleh ikan yang lebih besar. Ini menyebabkan mikroplastik terkumpul dalam rantaian makanan dan menjadi berbahaya kepada hidupan akuatik dan berpotensi kepada manusia yang memakan hidupan tersebut. Oleh itu, model cradle-to-grave adalah penyumbang utama kepada pencemaran mikroplastik kerana ia tidak menguruskan sisa plastik secara lestari, sebaliknya membiarkannya terurai menjadi bahan pencemar berbahaya di alam sekitar.