studi waktu tinggal partikulat dalam air laut - Digilib

ISSN 0852 - 2979
Hasil Penelitian clan Kegiatan PTLR Tahun 2006
STUDI WAKTU TINGGAL PARTIKULAT DALAM AIR LAUT:
KONSENTRASI 234TH DALAM AIR DAN SEDIMEN LAUT SEMENANJUNG
MURIA.
E. Lubis., Heny Suseno
Pusat Teknologi Limbah Radioaktif, BATAN
ABSTRAK
STUDI WAKTU TINGGAL PARTIKULAT DALAM AIR LAUT: Konsentrasi 234Thdalam air
dan sedimen laut Semenanjung Muria. Konsentrasi 234Thdalam air laut dan sedimen S. Muria
telah dianalisis. Hasil yang diperoleh menunjukan bahwa konsentrasi 234Thdalam air laut sebagai
fungsi kedalaman terlihat ada perbedaan nilai, bila diuji secara statistika dengan uji-t menunjukan
perbedaan yang nyata pada taraf kepercayaan 90 %. Bertambahnya kedalaman air laut yang
disampling terjadi peningkatan konsentrasi 234Th dibandingkan terhadap konsentrasi pada
permukaan air laut. Sampling dilakukan hanya sampai pada kedalaman 15 m karena keterbatasan
kemampuan, sehingga konsentrasi 234Thpada kedalaman lebih dari 15 m belum dapat diketahui.
Konsentrasi 234Thdalam sedimen rerata adalah 69,7 Bq/kg.
ABSTRACT
STUDY THE RESIDENCE TIME OF PARTICLE IN SEA WATER: The concentrations of
234Thin sea water and sediment of S. Muria. The concentrations of 234Th in sea water and
sediment of Muria Peninsula was analyzed. The results showed that the concentrations of 234Th
as function of the deep sea wtaer is significantly different in 90 % degree of confident. The results
indicated that more deep the sea water more high 234Thconcentration compare to the surface
concentration. The concentrations of 234Thin sediment is 69.7 Bq/kg.
LA TAR BELAKANG
nuklir (isotope) mempunyai
Teknik
laut, khususnya
rekonstruksi
luruh
dari
radionuklida
dalam pemahaman
dan prakiraan
proses-proses
yang besar dalam studi lingkungan
dasar oceanografi,
kondisi laut dimasa yang akan datang.
238U mempunyai
waktu-paro
(T1/2) 24,1
hari.
kedalaman
polutan,
234Th adalah anak-
Sedangkan
dalam air laut. Defisit radionuklida
238U adalah
menggambarkan
total
pembentukan
234Th dalam air laut sebagai
partikulat
mineralisasi
dan proses eksport yang terjadi dalam laut. Perpindahan
dari dalam
air laut
melalui
adsorpsi
mekanisme
penting
untuk
mengontrol
digunakan
distribusi
berumur panjang dengan umur-paro (T1/2) 4,47 x 109 tahun, mudah larut dan
terdapat relatif konservatif
fungsi
kontribusi
untuk mempelajari
menjadi
distribusinya
proses scavenging
baru yang terjadi di dalam air laut. Fenomena
ketidak-seimbangan
partikulat
yang
ruang
partikulat
ini juga dapat digunakan
234Th/ 238U sebagai indikator fluks partikulat
9
abiotik,
merupakan
yang
dapat
dan produksi
untuk mempelajari
di permukaan
eksport karbon organik dan nitrogen ke dasar laut [1,2]. Dalam makalah
analisis 234Th dalam air laut dan sedimen S. Muria.
dan
234Th yang terlarut
tenggelam
berdasarkan
kimia, eksport
biotik
laut dan
dilaporkan
hasil
Hasi/ Penelitian don Kegiatan PTLR Tahun 2006
/SSN 0852 - 2979
TEORI
Konsentrasi 234Th dari permukaan laut ke partikulat yang tenggelam dapat
diperkirakan dengan persamaan,
a234Th
--=[NU238
at
(1)
XA)- (NTh234x A]-P
a 234 Th
-= Perubhan aktivitas 234Th terhadap waktu
at
A= Tetapan peluruhan 234Th,yaitu, 0,693 = 0,0288/ hari.
1;./2
(NU238)dan(NTh234)=
P
adalah total aktivitas uranium dan thorium
= Total fluks thorium yang dipindahkan oleh partikulat.
Waktu tinggal partikulat dihitung dengan persamaan,
T=T
T
m X
R-((l- R)r
(2)
= Waktu tinggal partikulat 234Th
Tm
= mean life dari 234Th yaitu 34,8 hari
R = nisbah konsentrasi
e34 Thl
238U)
METODOLOGI [3,4,5,6].
Lokasi Sampling
Sampling air laut permukaan pada kedalaman 0 m, 5 m serta 10m serta sedimen
dilakukan di daerah S. Muria, koordinat sampling sebagai berikut, lokasi sampling
ditunjukan dalam Gambar 1.
LO
LO
LO
LO
LO
LAUT
LO
L01: 110° 45'
L02: 110° 46'
L03: 110° 47'
L04: 110° 48'
L05: 110° 49'
L06 : 110° 45'
00"
00"
00"
00"
00"
00"
Gambar 1. Lokasi sampling air laut dan sedimen di Pesisir S. Muria
10
ST, 06° 25' 48,30"
ST, 06° 23' 37,26"
ST, 06° 23' 06,48"
ST, 06° 23' 01,62"
ST, 06° 23' 19,44"
BT, 06° 24' 13,36"
LS
LS
LS
LS
LS
LS
ISSN 0852 - 2979
Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006
Bahan dan Peralatan
Bahan penelitian meliputi wadah sampel berupa jerigen plastik volume 20 liter dan
kantong plastik untuk sedimen volume 5 kg. Bahan kimia berupa NaOH, HCI, indikator
thymol blue, NH40H,
dan Aceton semua dalam derajat pro-analysyis (p.a).
HN03
Peralatan yang digunakan adalah alat sampling air laut (pompa peristaltik), sampling
sedimen Genis piston), Centrifuce, Elektroplating yang dilengkapi power supply pemberi
arus, dan alat a-Spektrometer yang dilengkapi dengan detektor silicon surface barrier.
Tata Kerja
a. Jumlah sam pel dan deteksi limit
Untuk
memperoleh
dipertimbangkan
jumlah
kemampuan
sampel yang
deteksi
dibutuhkan
a-Spektrometer.
Hal
pertama-tama
ini
karena
harus
program
pemantauan radionuklida pada lingkungan harus didukung oleh: kemampuan pengukuran
sampel, sistem pencacahan, ketidakpastian pengukuran, waktu pencacahan dan ukuran
sampel. Kapasitas potensial ini yang dinamakan MDA (minimum detectable amount or
activity),
merupakan fungsi yang berkaitan dengan kapabilitas mengkaji radionuklida
yang diuji dan ukuran sam pel secara teoritis. MDA merupakan salah satu harga yang
dapat melegitimasi suatu pengukuran dengan jaminan kualitas yang memadai, dihitung
dengan persamaan,
MDA=(
Std(~X;~:X:X;)nd)+2,71
(3)
Std. Dev. of Background = standard deviasi cacah latar;
T
= waktu pencacahan (dalam detik) per sample
Y
= yield radiasi per peluruhan
E
= Efesiensi detektor
M
= berat sam pel (gram)
K
= unit konversi (dari cacahan per detik ke Bq)
MDA untuk analisis U dan Th, ditunjukkan pada Tabel1.
Tabel1. Nilai MDA untuk analisis U dan Th pada berbagai kompartemen lingkungan
.Radionuklida
Th
Th
Th
U
U
Metoda
a-S ektrometer
a-S ektrometer
a-S ektrometer
a-S ektrometer
a-Spektrometer
Jenis sam el
Tanah/sedimen
Air
Biota
Air
Biota
11
MDA B
0,2
0,02
0,02
0,02
0,01
ISSN 0852 - 2979
Hasil Penelitian don Kegiatan PTLR Tahun 2006
Berdasarkan hal tersebut maka harus dipertimbangkan jumlah sampel air laut
minimal sebanyak 50 liter.
b. Sampling air laut dan sedimen
Sebanyak 50 liter air laut diambil dan ditempatkan pada jerigen volume 20 liter dan
ditambahkan 1 ml asam nitrat pekat. Sedimen diambil menggunakan grap
dan hasil
sampling dipotong-potong per 3 em untuk memperoleh profil konsentrasi per kedalaman
sedimen.
c. Preparasi di lapangan (in-situ)
Sebanyak 50 liter air laut di tambahakan 30 ml FeCh
ditambahakan NH40H
1 %, diaduk dan
pekat hingga pH sampel menjadi 9. Pengadukan selanjutnya
dilakukan selama 1 jam dan setelah itu dibiarkan selama 12 jam. Endapan yang diperoleh
mengandung U dan Th yang selanjutnya dibawa ke laboratorium PTLR
d. Preparasi sam pel di laboratorium
Preparasi sam pel sedimen dilakukan dengan mendetruksi sebanyak 5 gram
sampel kering menggunakan HN03 pekat sehingga diperoleh U dan Th dalam fase air.
Untuk hasil preparasi air laut in situ ditambahkan 10 ml asam klorida 5M dan dipanaskan
sampai dengan seluruh endapan larut. Selanjutnya kedua hasil preparasi laboratorium
siap diekstraksi. Proses ekstraski dilakukan menggunakan TBP sehingga U dan Th
berada dalam fase organik. Uranium dan thorium yang berada dalam fase organik
dijadikan senyawa anorganik dengan menambahkan 10 ml H2S04 10M dan dididihkan
sampai
kering selanjutnya ditambahkan H2S04 eneer. Setelah menjadi fase anorganik
uranium dan thorium dilakukan elektroplating pada disk
berukuran 1 em dengan rapat
arus 0,2
siap dianalisis
AJem2
selama
5 jam.
Hasil elektroplating
menggunakan
a-Spektrometer.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil analisis 234Th dalam air laut dan sedimen S. Muria ditampilkan dalam
Tabel 2.
Tabel 2. Konsentrasi 234Thdalam air taut dan sedimen S. Muria
Lokasi
10
205
195
194
15
5m
mm
191
Om
198
187
3,6
21,6
21,5
22,469,7
20,9
195,3
20,8
21,0
22,0
22,571,3
22,773,6
20,4
20,7
21,2
22,565,6
22,370,1
20,6
21,9
2,4
22,068,4
22,469,8
2,8
6,2
2,7
21,7
21,4
21,0
Bq/kg.
Dalam air laut,
mBQ/L.
Dalam
sedimen,
12
/SSN 0852 - 2979
Hasil Pene/itian don Kegiatan PTLR Tahun 2006
Berdasarkan
234Th dalam
data yang
air laut sebagai
ditampilkan
fungsi
kedalaman
secara statistika dengan uji-t menunjukan
90 %. Hal ini memberikan
disampling
informasi
terjadi peningkatan
kedalaman
konsentrasi
konsentrasi
induk 238U.Sementara
konsentras
bahwa
ada perbedaan
bertambahnya
nilai, bila diuji
air laut yang
234Th.Sampling yang dilakukan
hanya sampai
kemampuan
secara teknis, sehingga
tertentu akan sam a dengan konsentrasi
radionuklida
rerata 234Thdalam sedimen adalah 69,7 Bq/kg.
radionuklida
induk
waktu-paro
238U mempunyai
Radionuklida
reaktif
mudah
yang
melekat
ke partikulat
234Th
induknya
permukaan
238U dekat
partikulat
mengalami
meningkat.
yang
aktivitasnya
laut.
ada di dalam
penumpukan
sebagai
tinggi pada kedalaman
dapat mendekati
Radionklida
234Thyang
air laut mengakibatkan
kedalaman,
dalam Tabel 2 bahwa
radionuklida
di laut. Hal-hal
tenggelam
konsentrasi
dengan
bersamaan
radionuklida
konsentrasinya
yang lebih tinggi, yang pad a kedalaman
konsentrasi
234Th reltif
akan jauh lebih rendah dibandingkan
fungsi
Hal ini seprti ditunjukan
panjang
ada di sekitarnya,
ke partikulat organik yang terlibat dalam proses daur biogeokimia
ni yang menyebabkan
dengan
(adsorpsi)
pendek
waktu-paro
relatif konstan sebagai fungsi kedalaman.
termasuk
konsentrasi
namun secara teoritis
dan konsentrasinya
dan sangat
konsentrasi
kedalaman
234Th adalah anak luruh dari 238U, mempunyai
24 hari. Sementara
selama
terlihat
2 terlihat
lebih dari 15 m belum dapat diketahui,
234Th pada kedalaman
Radionuklida
Tabel
perbedaan yang nyata pad a taraf kepercayaan
bahwa
15 m karena keterbatasan
234Th pada kedalaman
dalam
ini akan
akan
terus
234Thbertambah
tertentu konsentrasinya
induknya.
KESIMPULAN
Radionuklida
sekitarnya.
234Th
Radionuklida
(scavenging)
bersama
penumpukan
(build-up)
234Th
sebagi
konsentrasi
fungsi
bersifat
reaktif
terhadap
234Th yang teradsorpsi
partikulat
tersebut
234Th akan menyamai
yang
ada di
dalam partikulat akhirnya ikut tenggelam
ke air yang
sebagai fungsi kedalaman.
kedalaman
partikulat-partikulat
lebih dalam,
sehingga
Hal ini yang menyebabkan
mengalami
peningkatan.
konsentrasi
radionuklida
konsentrasi
Pad a kedalaman
induknya,
terjadi
tertentu
238U. Konsentrasi
rerata 234Thdalam sedimen adalah 69,7 ± 2,7 Bq/kg.
DAFT AR PUST AKA
1. STAN EVA J., BUESSELER
Ocean Circulation.
K., LIVINGSTON
H., Application of Isotope Tracers to Study
Validation of Numeric Simulations Against Observed Chernobyl 137Cs
and 90Sr data. Department
of Meteorology
and Geophysics,
University of Sofia, Sofia
Bulgaria National science Foundation, Ocean Sciences Division, Arlington USA.
]3
ISSN 0852 - 2979
Hasil Penelitian don Kegialan PTLR Tahun 2006
2. 'NNW,
elsevier.comllocate/epsl.,
The Influence
of Particle
Composition
on
Thorium
Scavenging in the NE Atlantic Ocean.
3. HODGE V. L., GURNEY M. E., Analytical Chemistry, 47,1866 - 68,1975.
4. IAEA,
Collection
and
Preparation
Radionuclides and Trace Elements,
5. JOHN GRIGGS,
of
Bottom
Sediment
Samples
for
of
IAEA-TECDOC-1360.
The Radionuclides Rule Analytical Issues and Considerations,
Office of Radiation and Indoor Air National Air and Radiation Environmental
6. U.S. Environmental
Analysis
U.S. EPA,
Laboratory.
Protection Agency Eastern Environmental Radiation Facility (EPA-
EERF), Department of Energy Environmental Measurements
commercial laboratories.
14
Laboratory (DOE-EML), and