STUDI WAKTU TINGGAL PARTIKULAT DALAM AIR LAUT: KONSENTRASI 234TH DALAM AIR DAN SEDIMEN LAUT SEMENANJUNG MURIA.

Transkripsi

1 Hasil Penelitian clankegiatan PTLR Tahun 2006 ISSN 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. LATAR BELAKANG Teknik nuklir (isotope) mempunyai kontribusi yang besar dalam studi lingkungan laut, khususnya dalam pemahaman proses-proses dasar oceanografi, distribusi polutan, rekonstruksi dan prakiraan kondisi laut dimasa yang akan datang. 234Th adalah anakluruh dari 238U mempunyai waktu-paro (T1/2) 24,1 hari. Sedangkan 238U adalah radionuklida berumur panjang dengan umur-paro (T1/2) 4,47 x 109 tahun, mudah larut dan terdapat relatif konservatif dalam air laut. Defisit radionuklida 234Th dalam air laut sebagai fungsi kedalaman menggambarkan total pembentukan partikulat biotik dan abiotik, mineralisasi dan proses eksport yang terjadi dalam laut. Perpindahan 234Th yang terlarut dari dalam air laut melalui adsorpsi menjadi partikulat yang tenggelam merupakan mekanisme penting untuk mengontrol distribusinya berdasarkan ruang yang dapat digunakan untuk mempelajari proses scavenging kimia, eksport partikulat dan produksi baru yang terjadi di dalam air laut. Fenomena ini juga dapat digunakan untuk mempelajari ketidak-seimbangan 234Th/ 238U sebagai indikator fluks partikulat di permukaan laut dan eksport karbon organik dan nitrogen ke dasar laut [1,2]. Dalam makalah dilaporkan hasil analisis 234Th dalam air laut dan sedimen S. Muria. 9

2 Hasi/ Penelitian don Kegiatan PTLR Tahun 2006 /SSN TEORI Konsentrasi 234Th dari permukaan laut ke partikulat yang tenggelam dapat diperkirakan dengan persamaan, a234th --=[NU238 at XA)- (NTh234x A]-P (1) a 234 Th -- = Perubhan aktivitas 234Th terhadap waktu at A= Tetapan peluruhan 234Th,yaitu, 0,693 = 0,0288/ hari. 1;./2 (NU238)dan(NTh234)= adalah total aktivitas uranium dan thorium P = Total fluks thorium yang dipindahkan oleh partikulat. Waktu tinggal partikulat dihitung dengan persamaan, T=T m X R-((l- R)r (2) T = Waktu tinggal partikulat 234Th T m = mean life dari 234Th yaitu 34,8 hari R = nisbah konsentrasi e34 Thl 238U) METODOGI [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. LAUT Gambar 1. Lokasi sampling air laut dan sedimen di Pesisir S. Muria L01: ' 00" ST, 06 25' 48,30" LS L02: ' 00" ST, 06 23' 37,26" LS L03: ' 00" ST, 06 23' 06,48" LS L04: ' 00" ST, 06 23' 01,62" LS L05: ' 00" ST, 06 23' 19,44" LS L06 : ' 00" BT, 06 24' 13,36" LS 10

3 Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006 ISSN 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, HN03 dan Aceton semua dalam derajat pro-analysyis (p.a). 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 jumlah sampel yang dibutuhkan pertama-tama harus dipertimbangkan kemampuan deteksi a-spektrometer. Hal ini karena 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 Y E M K = waktu pencacahan (dalam detik) per sample = yield radiasi per peluruhan = Efesiensi detektor = berat sam pel (gram) = 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 Metoda Jenis sam el MDA B Th a-s ektrometer Tanah/sedimen 0,2 Th a-s ektrometer Air 0,02 Th a-s ektrometer Biota 0,02 U a-s ektrometer Air 0,02 U a-spektrometer Biota 0,01 11

4 Hasil Penelitian don Kegiatan PTLR Tahun 2006 ISSN 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 1 %, diaduk dan ditambahakan NH40H 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 AJem2 selama 5 jam. Hasil elektroplating siap dianalisis 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 ,0 21,9 21,6 21,7 21,4 21,5 2,4 22,571,3 22,469,7 22,773,6 22,565,6 22,068, ,469,8 22,370,1 20,9 20,4 20,7 20,6 21,2 2,8 5mOm 195,3 20,8 6,2 mmbq/kg. 2,7 Dalam air laut, Dalam mbq/l. sedimen, 12

5 Hasil Pene/itian don Kegiatan PTLR Tahun 2006 /SSN Berdasarkan data yang ditampilkan dalam Tabel 2 terlihat bahwa konsentrasi 234Th dalam air laut sebagai fungsi kedalaman terlihat ada perbedaan nilai, bila diuji secara statistika dengan uji-t menunjukan perbedaan yang nyata pad a taraf kepercayaan 90 %. Hal ini memberikan informasi bahwa bertambahnya kedalaman air laut yang disampling terjadi peningkatan konsentrasi 234Th.Sampling yang dilakukan hanya sampai kedalaman 15 m karena keterbatasan kemampuan secara teknis, sehingga konsentrasi 234Th pada kedalaman lebih dari 15 m belum dapat diketahui, namun secara teoritis konsentrasi 234Th pada kedalaman tertentu akan sam a dengan konsentrasi radionuklida induk 238U.Sementara konsentras rerata 234Thdalam sedimen adalah 69,7 Bq/kg. Radionuklida 234Th adalah anak luruh dari 238U, mempunyai waktu-paro pendek selama 24 hari. Sementara radionuklida induk 238U mempunyai waktu-paro panjang dan konsentrasinya relatif konstan sebagai fungsi kedalaman. Radionuklida 234Th reltif reaktif dan sangat mudah melekat (adsorpsi) ke partikulat yang ada di sekitarnya, termasuk ke partikulat organik yang terlibat dalam proses daur biogeokimia di laut. Hal-hal ni yang menyebabkan 234Th aktivitasnya akan jauh lebih rendah dibandingkan dengan induknya 238U dekat permukaan laut. Radionklida 234Thyang tenggelam bersamaan dengan partikulat yang ada di dalam air laut mengakibatkan radionuklida ini akan mengalami penumpukan sebagai fungsi kedalaman, konsentrasinya akan terus meningkat. Hal ini seprti ditunjukan dalam Tabel 2 bahwa konsentrasi 234Thbertambah tinggi pada kedalaman yang lebih tinggi, yang pad a kedalaman tertentu konsentrasinya dapat mendekati konsentrasi radionuklida induknya. KESIMPULAN Radionuklida 234Th bersifat reaktif terhadap partikulat-partikulat yang ada di sekitarnya. Radionuklida 234Th yang teradsorpsi dalam partikulat akhirnya ikut tenggelam (scavenging) bersama partikulat tersebut ke air yang lebih dalam, sehingga terjadi penumpukan (build-up) sebagai fungsi kedalaman. Hal ini yang menyebabkan konsentrasi 234Th sebagi fungsi kedalaman mengalami peningkatan. Pad a kedalaman tertentu konsentrasi 234Th akan menyamai konsentrasi radionuklida induknya, 238U. Konsentrasi rerata 234Thdalam sedimen adalah 69,7 ± 2,7 Bq/kg. DAFT AR PUST AKA 1. STAN EVA J., BUESSELER K., LIVINGSTON H., Application of Isotope Tracers to Study Ocean Circulation. 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

6 Hasil Penelitian don Kegialan PTLR Tahun 2006 ISSN '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, , IAEA, Collection and Preparation of Bottom Sediment Samples for Analysis of Radionuclides and Trace Elements, IAEA-TECDOC JOHN GRIGGS, The Radionuclides Rule Analytical Issues and Considerations, U.S. EPA, Office of Radiation and Indoor Air National Air and Radiation Environmental Laboratory. 6. U.S. Environmental Protection Agency Eastern Environmental Radiation Facility (EPA EERF), Department of Energy Environmental Measurements Laboratory (DOE-EML), and commercial laboratories. 14