LAJU SEDIMENTASI DAN AKUMULASI MASSA SEDIMEN PANTAI SURABAYA

Transkripsi

1 Sumining, dkk. ISSN LAJU SEDIMENTASI DAN AKUMULASI MASSA SEDIMEN PANTAI SURABAYA Sumining, Sukirno Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan-BATAN ABSTRAK Laju sedimentasi pantai surabaya telah dipelajari dengan menggunakan profil radioaktivitas sinar gamma dari Pb-. Lokasi sampling adalah daerah muara Kalisari dengan posisi 7 o 15 53,1 LS dan 112 o, 47 95,4 BT dan daerah Morokrembangan, muara Kalianak dengan posisi 7 o LS dan 112 o, BT. Sampel diambil secara konvensional menggunakan pipa PVC diameter 1 cm panjang 1 meter, ditekan kebawah. Sedimen dipilih yang berbentuk lumpur di lokasi yang terlindung, tidak mendapat gangguan seperti angin, air pasang dan air surut, gelombang, gangguan kegiatan manusia dan biologi dll.). Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan data tentang laju akumulasi sedimen pantai Surabaya. Dipilih lokasi diatas karena kawasan ini selain terdapat pelabuhan Tanjung Perak, banyak terdapat tambak-tambak ikan, penangkap ikan, udang, rumput laut dll. Di lokasi muara Kalisari (lokasi 1) aktivitas Pb antara 11,996 Bq/kg sampai 26,992 Bq/kg. supported Pb sebesar 11,996 Bq/kg. Laju sedimentasi dari,46 cm/th sampai,858 cm/th. Laju akumulasi sedimen antara 28,445 kg/m 2 th. sampai 316,362 kg/m 2 th. Di Kalianak Morokrembangan (lokasi 2) aktivitas Pb antara 1,696 Bq/kg sampai 28,212 Bq/kg. Supported Pb sebesar 11,626Bq/kg. Pb dari atmosfer antara,93 Bq/kg sampai 16,586 Bq/kg. Laju fluktuasi massa antara 16,62 kg/m 2.th. sampai 1,198 kg/m 2.th. Sedangkan laju sedimentasi dari,84 cm/th sampai,498 cm/th. Laju sedimentasi lokasi muara Kalianak lebih tinggi dari lokasi Muara Kalisari. Mungkin karena sungai muara Kalianak membawa lebih banyak lumpur atau limbah. ABSTRACT Sedimentation rate of Surabaya coast has been studied using gamma radioactivity profile of Pb. Sampling location were the end of Kalisari river with the position of 7 o 15 53,1 LS dan 112 o, 47 95,4 E and Morokrembangan, the end of Kalianak river with position of 7 o S dan 112 o, E. Coring has conventionally done using PVC tube, which has 1 cm diameter and 1 meter length.. and pressed down. Sediment preferred were muddy, undisturbed (by tidal, storm, wind, human and biological activity, etc.), and contained of not less than 1% of <<63 µm grain size. Objective of this investigation was to have data of sediment accumulation rate of Surabaya coast. The location was selected because it is the location of Tanjung Perak Port, cultivation of fish, shrimp, sea-weed etc. At the end of Kalisari river (location 1), Pb activity was to Bq/kg. Supported Pb.activity was Bq/kg. Sedimentation rate was.46cm/y to.858 cm/y. Sediment accumulation rate was kg/m 2 y to kg/ m 2 y. At Kalianak Morokrembangan (location 2) the activity of Pb was Bq/kg to Bq/kg. The supported Pb activity was Bq/kg. Unsupported Pb activity ( from the atmosfer) was.93 Bq/kg to Bq/kg. Sediment accumulation rate was kg/m 2 y to kg/m 2 y and the sedimentation rate was.84 cm/y to.498 cm/y. Sedimentation rate of the end of Kalianak river was higher than the end of Kalisari river, it may come from the river water contained of mud and waste that contribute the sediment accumulation in the coast. PENDAHULUAN P antai Surabaya sebagai lokasi pelabuhan Tanjung Perak adalah merupakan gerbang aktivitas ekonomi meliputi transportasi laut baik domestik dan internasional, distribusi perdagangan produk kelautan untuk pulau Jawa dan sekitarnya. Oleh karena kontribusi pelabuhan ini terhadap perkembangan ekonomi sangat besar, maka kawasan ini perlu dijaga kelestariannya. Dengan berkembangnya industri dan perdagangan maka data-data lingkungan perlu selalu dimonitor. Salah satu faktor penting yang perlu dipelajari adalah laju akumulasi. Dengan adanya data ini maka perawatan pantai dapat diprogram, apabila terjadi pencemaran sumber maka waktu terjadinya pencemaran dapat ditelusur. Laju akumulasi sedimen pantai dapat diestimasi dengan menggunakan profil radioaktivitas Pb, radionuklida alam yang ada di dalam sedimen. Ada dua sumber radionuklida Pb dalam sedimen, dari dalam tanah disebut supported Pb dan dari jatuhan atmosfer disebut excess Pb atau unsupported Pb. Radionuklida Pb merupakan Prosiding PPI - PDIPTN 26

2 116 ISSN Sumining, dkk. anak luruh dari 238 U. Sebelum menjadi Pb, 238 U lebih dahulu menjadi 222 Rn yang bersifat folatil. Di atmosfer 222 Rn kemudian menjadi Pb. Dari atmosfer Pb turun bersama-sama dengan butiran air atau partikel-partikel kepermukaan air laut, selanjutnya bersama-sama dengan partikel mengendap. Mengendapnya Pb bersama endapan dapat dimanfaatkan untuk menentukan laju pengendapan sedimen dengan mengukur aktivitasnya. Untuk menentukan umur lapisan endapan, Pb yang diukur adalah yang berasal dari atmosfer saja bukan yang berasal dari tanah. Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan data tentang laju akumulasi sedimen pantai Surabaya. Rumus yang digunakan adalah : t λ t = 1/λ x ln [A / A x] = umur lapisan sedimen = konstanta peluruhan A O = jumlah aktivitas jenis excess Pb dari lapis teratas sampai bawah A x = A O - jumlah aktivitas jenis excess dari atas sampai lapis ke-x BAHAN DAN PERALATAN Bahan Sampel sedimen, IAEA SRM 315, vial polietilen, kantong klip 1 kg. Peralatan Spektrometer gamma dengan detektor Ge (Li), tabung PVC, timbangan, penggerus agath, ayakan. METHODOLOGY Sampel sedimen diambil dengan tabung PVC tanggal 3 Maret 25 di pantai Surabaya dengan lokasi sampling muara Kalisari dengan posisi 7 o 15 53,1 LS dan 112 o, 47 95,4 BT dan daerah Morokrembangan, muara Kalianak dengan posisi 7 o S dan 112 o, Pipa PVC lebih dahulu diberi roda dilengkapi dengan ban karet(c) yang ukurannya sama dengan penampang pipa. Bagian tengan ban diberi lubang (F). Pipa ditekan masuk ke dalam sedimen dengan lubang terbuka. Setelah sampai ke dasar sedimen lubang ditutup dengan penutup (E). Selanjutnya pipa ditarik keatas, diatas sedimen akan terjadi fakum sehingga sedimen tidak turun kebawah selama penarikan. Ujung bagian bawah pipa kemudian ditutup untuk dibawa ke laboratorium. Tahap selanjutnya sedimen didorong keatas dan diiris menjadi lapisan-lapisan dengan ketebalan 2 cm (E). Bagian luar dari lingkaran irisan (D) dipisahkan dari bagian dalam. Kedua bagian ini dikeringkan, dan masing-masing ditimbang dan berat keduanya dijumlah. untuk mengetahui berat total setiap lapisan. Bagian dalam digerus dengan agath, dihomogenisasikan, ditimbang dengan berat 7 gram dan dicacah dengan spektrometer gamma dengan waktu cacah 2jam (72 detik). Supported Pb ditentukan untuk menghitung excess Pb. Untuk mengetahui efisiensi pencacahan dilakukan dengan mencacah SRM sedimen IAEA-315 seberat 7 gram, sama dengan berat sampel sedimen yang dicacah. A Gambar 1. Pipa PVC yang diberi ban karet (A) dengan lubang ditengahnya (B) dengan tutup lubang (C) dan irisan sedimen (D). Bagian luar irisan (E) diiris dan dipisahkan dari bagian dalamnya (F) Contoh perhitungan : waktu pembentukan sedimen, laju sedimentasi dan laju akumulasi massa sedimen yang diambil dari Morokrembangan Kalianak dengan kedalaman -2 cm. Untuk menentukan estimasi umur setiap lapisan digunakan rumus : Atau Ax = Ao.e -λt, (1) tx = 1/λln (Ao/Ax) (2) x Ao = A excess (3) Ao = jumlah aktivitas total Pb dari lapis teratas sampai ke lapisan diatas supported Pb. total (A) = supported Pb (A supp).dan excess Pb( Aexcess) pada kedalaman -2 cm = 28,212 Bq/kg F B C D E Prosiding PPI - PDIPTN 25

3 Sumining, dkk. ISSN Asupp. Pb dihitung dari rata-rata aktivitas kedalaman cm sampai dengan cm 11, , ,91 + 1,696 = (5) = 11,626 Bq/kg Berat lapisan = 133, kg =,133 kg. Luas pipa PVC = 7, m 2 Aexcess = A Asupp = 28,212 Bq/kg 11,626 Bq/kg = 16,586 Bq/kg = 16,586x,133kg/7, m 2 = 281,353 Bq/m 2 Perhitungan akumulasi massa sedimen (dalam kg. m 2 /th) x Ao = A excess Ao = 316, , , ,445 Bq/m 2 Ao = 274,73 Bq/m 2 Ax = Ao Acum Bq/m 2 Acum = jumlah Aexcess/m 2 dari lapis 1 sampai lapis ke x, (untuk lapis -2 adalah hanya lapis pertama saja.= 274,73 Bq/m Bq/m 2 = 2387,712 Bq/m 2 ). Penentuan waktu pembentukan sedimen setiap lapisan dengan rumus Ax = Ao.e -λt atau tx = 1/λln (Ao/Ax) = 1/,311 (274,73 / 2387,712) tx = 4,1. Lama pembentukan lapisan sedimen dengan kedalaman -2 cm = 4,1 tahun Laju sedimentasi = 2 cm/4,1tahun =,498 cm/th. Laju akumulasi massa sedimen = massa kering lapisan / luas penampang PVC x lama pembentukan = 126, kg / (7, m 2.4,1 tahun = 16,62 kg. m 2 /th HASIL DAN PEMBAHASAN Kedalaman (cm) Tabel 1. Data kedalaman, pengukuran aktivitas Pb, aktivitas excess Pb hasil perhitungan umur, tahun pembentukan, laju sedimentasi dan laju akumulasi massa sedimen di muara Kalisari (Lokasi 1). Sedimen diiris dengan ketebalan 2 cm. total Pb 26,992 2,915 2,125 23,598 22,73 23,835 21,862 22,177 21,862 21,388 18,75 15,864 16,1 15,39 15,311 13,18 11,996 11,996 11,996 excess Pb Umur (tahun) Tahun pembentukan Laju sedimentasi (cm/y) ,41.378,323, laju akumulasi massa sedimen (kg/m 2.y) Prosiding PPI - PDIPTN 26

4 118 ISSN Sumining, dkk. Perhitngan aktivitas excess Pb pada sedimen yang diambil dari Morokrembangan Kalianak dengan kedalaman -2 cm. total supported Pb dan excess Pb kedalaman -2 cm terukur = 28,212 Bq/kg. Supproted Pb adalah rata-rata aktivitas. Tabel 2. Data aktivitas total Pb, aktivitas excess Pb, umur, tahun pembentukan, laju sedimentasi, laju akumulasi sedimen di muara Kalianak Morokrembangan ( lokasi 2) Surabaya. Sedimen diiris dengan ketebalan 2 cm. Depth (cm) total Pb excess Pb Umur sedimen (tahun) Tahun pembentukan Laju sedimentasi (cm/th) Laju akumulasi massa sedimen (kg.m 2 /th) -2 28,212 16,586 4,1 1997,498 16, ,872 21,81 19,686 17,826 17,671 18,446 15,1 16,121 15,811 14,571 16,586 13,331 12,246 9,466 8,61 6,2 6,45 6,82 3,875 4,495 4,185 2,945 4,96 1,75 13,489 19,345 24,113 29,117 34,934 41,638 46,789 54,433 62,419 69,254 89,528 1, ,356,336,41,389,336,245,399,252,262,29,84,221 9,316 1,113 1,54 11,226 9,736 7,17 1,39 7,353 6,195 6,987 2,762 4, , , , , , ,626 Kedalaman (cm) Pb- activitas Kedalaman (cm) Pb- activitas Prosiding PPI - PDIPTN 25

5 Sumining, dkk. ISSN Pengambilan sampel dilakukan dengan menggunakan pipa PVC berdiameter 1 cm, bagian luar dari lingkaran irisan sedimen dipisahkan dari bagian dalam. Pemisahan dilakukan karena pada bagian saat pengambilan selama gerakan sedimen dalam pipa terjadi pencampuran antara lapisan atas dengan lapisan dibawahnya. Sampel dikeringkan agar diperoleh kondisi yang sama dari lapisan atas dan bawah, ditimbang 7 gram. Penimbangan 7 gram ini disamakan dengan berat SRM IAEA-315 untuk mendapatkan efisiensi pencacahan sedimen. Tenaga sinar gamma dari Pb adalah pada tenaga 46,2 kev. Waktu pencacahan selama 2 jam atau 72 detik dimana pada berat dan waktu ini pencacahan sudah cukup optimum. Supported atau aktivitas Pb dari lapisan tanah diperoleh dengan melihat aktivitas total Pb yang telah konstan. Laju akumulasi sedimen dihitung dari aktivitas Pb yang berasal dari atmosfer, dihitung dari aktivitas setiap lapisan dikurangi dengan aktivitas Pb dari tanah ( supported ). jenis total Pb yang menurun pada sedimen muara Kalisari kedalaman 2-4 cm dan 4-6 cm dapat disebabkan karena pada saat lapisan terbentuk, terjadi erosi misalnya karena banjir, air pasang surut atau gelombang besar yang membawa lumpur yang telah diendapkan sehingga endapan yang tersisa berbentuk pasir. Pada lumpur yang terlarut banyak mengandung Pb sehingga larutnya lumpur menyebabkan kandungan Pb dalam sedimen berkurang, dan aktivitas total Pb menurun. Lumpur di bagian ini banyak mengandung pasir. Di kedua lokasi makin dalam sedimen aktivitas total Pb cenderung makin rendah karena umurnya makin tua, meskipun kenyataannya berfluktuasi disebabkan karena kondisi lapisan yang berbeda-beda. Tinggi rendahnya kandungan Pb dalam sedimen pada kedua lokasi selain dipengaruhi oleh kandungan bahan organik dan ukuran butir sedimen, juga dipengaruhi oleh kondisi lingkungan. Erosi maupun penggalian di lokasi lain ( daerah sepanjang sungai) yang terbawa oleh arus sungai dan kemudian mengendap di muara lokasi tersebut. Disamping itu gelombang yang kuat yang membawa endapan dari dasar laut mengendap di daerah pantai menyebabkan kandungan Pb di muara meningkat. Sedangkan kondisi lingkungan yang menyebabkan kandungan Pb menurun adalah pasang surut. Pada saat air surut, air akan bergerak kelaut dengan membentuk aliran yang cepat. Fenomena tersebut berlangsung terus menerus sehingga aliran air tersebut dapat mengikis endapan di muara. Kondisi lingkungan ini mempengaruhi laju akumulasi sedimen. Di lokasi 1(muara Kalisari) aktivitas antara 11,996 Bq/kg pada kedalaman cm sampai cm sampai 26,992 Bq/kg pada permukaan atau kedalaman -2 cm. supported Pb dihitung dari rata-rata aktivitas terendah yaitu dari lapisan dengan kedalaman 32-34cm sampai cm, sebesar 11,996 Bq/kg. Laju sedimentasi dari,46 cm/th pada kedalaman 3-32 cm sampai,858 cm/th pada kedalaman 4-6 cm. Sedangkan laju akumulasi sedimen antara,417 kg/m2.th. pada kedalaman 3-32 cm sampai 6,561 kg/m2.th pada kedalaman 2-4 cm.. Di lokasi 2 (muara Kalianak ) aktivitas Pb antara 1,696 Bq/kg pada kedalaman cm sampai 28,212 Bq/kg pada permukaan atau kedalaman -2 cm. Supported Pb adalah rata-rata aktivitas dari kedalaman 3-32 cm sampa cm sebesar 11,626Bq/kg. Pb dari atmosfer antara,93 Bq/kg pada kedalaman 28-3 cm sampai 16,586 Bq/kg pada permukaan. Laju akumulasi massa sedimen antara 2,762 kg/m 2.th pada kedalaman cm sampai 11,226 kg/m 2.th pada kedalaman 8-1 cm. Sedangkan laju sedimentasi dari,84 cm/th pada kedalaman cm sampai,41 cm/th pada kedalaman -2 cm. Data menunjukkan bahwa terjadi pencampuran lapisan sedimen lokasi Kalisari kedalaman cm sampai dengan 18-2 cm, dapat dilihat dari aktivitas total yang hampir sama. Laju sedimentasi lokasi 1 (muara Kalisari) lebih tinggi dari lokasi 2 (muara Kalianak), mungkin disebabkan karena sungai Kalisari membawa lebih banyak lumpur atau limbah dari sungai Kalianak. Pada sedimen lokasi Kalisari laju sedimentasi makin kedalam makin lambat, hal ini karena di muara Kalisari sedimen pada lapisan bawah mengalami tekanan yang semakin besar dari lapisan sedimen di atasnya sehingga semakin kebawah sedimen semakin padat. Peristiwa ini disebut kompaksi atau pemampatan. Pemampatan menyebabkan ketebalan sedimen berkurang sehingga dari hasil perhitungan diperoleh nilai laju akumulasi sedimen yang lebih kecil dari yang seharusnya (grafik 1) yang cenderung menurun. Pemampatan ini selain dapat dilihat dari grafik laju sedimentasi juga adapat dilihat dari massa kering total lapisan sedimen yang makin kebawah massanya makin besar. Tidak banyak gangguan dialami oleh kedua lokasi baik secara fisik, karena kegiatan biota maupun manusia dapat dilihat dari tidak adanya fluktuasi aktivitas Pb pada grafik aktivitas Pb versus kedalaman secara signifikan (gambar 1dan 2). Dari data aktivitas Pb yang makin kedalam makin menurun menunjukkan bahwa sedimen yang diambil memenuhi syarat untuk dating yaitu sedimen yang : Prosiding PPI - PDIPTN 26

6 12 ISSN Sumining, dkk. 1. Mempunyai ukuran butiran berukuran<63 µm lebih dari 1%. Unsupported atau excess Pb yang berasal dari atmosfer biasanya berasosiasi dengan bahan butiran halus 2. Tidak terganggu oleh pencampuran fisik atau biota. 3. Paling sedikit 2 gram setiap lapis sampel diperlukan untuk satu kali penentuan unsupported Pb dengan menggunakan metoda spektrometri alpha. Untuk pengulangan analisis dan untuk penanggulangan aktivitas rendah atau hilangnya sampel selama proses preparasi diperlukan 5 gram 4. Paling sedikit 2 gram diperlukan untuk penentuan unsupported Pb dengan metoda spektrometri gamma. 5. Sampel tidak boleh dikeringkan pada temperatur > Untuk mengevaluasi hasil perhitungan perlu dilengkapi data-data dengan informasi besaran butiran terutama fraksi <63 µm dan <2 µm, kandungan organik, porositas dan densitas kering. KESIMPULAN Di lokasi 1(muara Kalisari) aktivitas antara 11,996 Bq/kg padakedalaman cm sampai 26,992 Bq/kg pada kedalaman -2 cm. Laju sedimentasi dari,46 cm/th pada kedalaman 3-32 cm sampai,858 cm/th pada kedalaman 4-6 cm. Sedangkan laju akumulasi massa sedimen antara,417 kg/m2.th. pada kedalaman 3-32 cm sampai 6,561 kg/m2.th pada kedalaman 2-4 cm.. Di lokasi 2 (muara Kalianak ) aktivitas Pb antara 1,696 Bq/kg pada kedalaman cm di permukaan atau pada kedalaman -2 cm sampai 28,212. Laju akumulasi massa sedimenantara antara 16,62 kg/m 2.th pada kedalaman -2 cm sampai 2,762 kg/m 2.th. Sedangkan laju sedimentasi dari,84 cm/th pada kedalaman cm sampai,498 cm/th pada kedalaman -2 cm. Data menunjukkan bahwa laju akumulasi sedimen lokasi 1 (muara Kalisari) lebih tinggi dari lokasi 2 (muara Kalianak). Hal ini mungkin disebabkan karena sungai Kalisari membawa lebih banyak lumpur atau limbah dari pada sungai Kalianak Morokrembangan. Tidak banyak gangguan dialami oleh kedua lokasi pengambilan sampel. DAFTAR PUSTAKA 1. RON SZYMCZAK, Sampling Strategies And Methodologies, IAEA Regional Training Course On Application of Tracers To Study Transport Processes And Sedimentation Rates in The Marine Environment, Thailand, 21 February 4 March WISNU SUSETYO, Spectrometri Gamma dan Penerapannya Dalam Anlisis Pengaktifan Neutron, Gadjah Mada University Press (1988) 3. SANCHEZ-CABEZA, J.A., Sediment Core Frofiles And Accumulation Rates. University 4. Antonoma dengan Barcelona (2). 5. EISMA, D; BERGER, G.W., CHEN WEI-YUE & SHEN JIAN, Pb- As a Tracer For Sediment Transport And Deposition In The Dutch-German Waddensea. Proceeding KNGMG Symposium Coastal Lowlands, Geology And Geotechnology, (1989) 6. BERGER, G.W., EISMA, D and VAN BENNEKOM, A.J., Pb- Derived Sedimentation 7. Rate In The Vlieter, A Recently Filled In Tidal Channel In The Waddensea. Netherland 8. Journal Of Sea Research 21 (4) (1987). TANYA JAWAB H. Muryono Fungsi penentuan profil Pb- untuk apa saja? Selain penetuan laju sedimentasi? Sumining Untuk mengetahui kejadian-kejadian yang dialami sediment setiap lapisan /setiap kurunwaktu tertentu. Setelah mengetahui umur lapisan sedimen, data ini dapat digunakan untuk mengetahui kapan terjadi kontaminasi di lokasi tersebut, secepatnya dapat ditelusur asal kontaminan. No Name Mengapa pengirisan sediment harus 2 cm? Mengapa bagian luar irisan dipisahkan? Prosiding PPI - PDIPTN 25

7 Sumining, dkk. ISSN Biasanya Pb tidak dapat dideteksi karena energinya rendah. Bagaimana cara mengukurnya? Sumining Agar dapat diperoleh perubahan aktivitas Pb dalam kurun waktu yang pendek, untuk mengetahui /estimasi kronologi kejadian yang dialamisetiap 2 cm lapisan sediment Dlam proses pendorongan keluar sedimen dari PVC lapisan terluar yang menempel di dinding PVC akan bercampur dengan lapisan diatasnya, sehingga perlu dipisahkan, tidak ikut dideteksi, tetapi beratnya masih diperlukan. Detektor gamma disetel dulu khusus untuk tenaga rendah. Prosiding PPI - PDIPTN 26