Satrio dan Rasi Prasetio ISSN

Transkripsi

1 Satrio dan Rasi Prasetio ISSN HUBUNGAN KONSENTRASI HCO3 DAN BOBOT C6H6 PADA ANALISIS ISOTOP ALAM 14 C SERTA KAITANNYA DENGAN PELAKSANAAN SAMPLING DI LAPANGAN Satrio dan Rasi Prasetio Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, BATAN satrio@batan.go.id ABSTRAK HUBUNGAN KONSENTRASI HCO3 DAN BOBOT C6H6 PADA ANALISIS ISOTOP ALAM 14 C SERTA KAITANNYA DENGAN PELAKSANAAN SAMPLING DI LAPANGAN. Telah dilakukan proses sampling air tanah akuifer dalam di daerah Jakarta dan sekitarnya untuk analisis isotop alam 14 C. Sampling air tanah ini didahului dengan menghitung konsentrasi HCO3 (ion bikarbonat) melalui cara titrasi di lapangan. Banyaknya pengulangan sampling ditentukan berdasarkan data konsentrasi HCO3 yang didapat. Pengulangan sampling ini sangat menentukan perolehan larutan C6H6 (benzena) saat proses sintesis benzena. Di lapangan, sampling dilakukan dengan cara mengekstak 60 liter air menjadi endapan BaCO3. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui hubungan antara konsentrasi HCO3 terhadap bobot C6H6 yang diperoleh pada analisis isotop alam 14 C serta mengevaluasi jumlah pengulangan sampling yang semestinya dilakukan. Berdasarkan hasil analisis titrasi di lapangan, diperoleh bahwa konsenrtrasi HCO3 berkisar antara ppm dengan perolehan benzena antara 1,84 4,5 gram. Terdapat hubungan yang kuat antara konsentrasi HCO3 dan bobot C6H6 yang diperoleh pada proses sintesis benzena dengan korelasi sekitar 0,900. Korelasi ini dapat ditingkatkan dengan cara mengukur konsentrasi HCO3 terlebih dahulu di laboratorium yang cenderung lebih akurat dibandingkan di lapangan. Kata Kunci: sampling air tanah, isotop alam 14 C, sintesis benzena, ion HCO3, akuifer dalam Jakarta ABSTRACT RELATIONSHIP BETWEEN HCO3 CONCENTRATION TO WEIGHT OF C6H6 OF ENVIRONMENTAL ISOTOP 14 C ANALYSIS AND ITS RELATIONSHIP WITH SAMPLING IN THE FIELD. It has been done the groundwater sampling process of deep aquifer in Jakarta and surrounding areas for the analysis of environmental isotope 14 C. Groundwater sampling was preceded by calculating the concentration of HCO3 (bicarbonate ion) through titration in the field. The number of repetitions of sampling is determined by the concentration data of HCO3 which obtained. The Repetition of this sampling will determine the acquisition of a solution of C6H6 (benzene) during the synthesis process benzene. In the field, the sampling is done by extracting of 60 liters of water to precipitate BaCO3. The sampling process is repeated based on data from the bicarbonate ion concentration. The purpose of this study to determine the relationship between the concentration of HCO3 to the weights C6H6 which obtained in the analysis of environmental isotope 14 C and evaluate the number of repetitions of the sampling that should be done. Based on the analysis of titration in the field, shows that konsenrtrasi HCO3 ranged between ppm with the acquisition of benzene between 1.84 to 4.5 grams. There is a strong relationship between the concentration of HCO3 and C6H6 weights obtained in the process of synthesis of benzene with a correlation of about 0,900. This correlation can be improved by measuring the concentration of HCO3 in advance in the laboratory tend to be more accurate than in the field. Keywords: groundwater sampling, environmental isotope 14 C, benzene syntesis, HCO3 ion, deep aquifer Jakarta PENDAHULUAN A ir tanah merupakan salah satu kebutuhan pokok bagi manusia, baik untuk kebutuhan air minum maupun untuk berbagai keperluan lainnya [1]. Di wilayah DKI Jakarta, kebutuhan air bersih sebagian dipasok dari perusahaan daerah air minum (PDAM) yang umumnya berasal dari proses penjernihan air sungai Kalimalang dan Kali Krukut. Sementara itu sebagian lagi masih mengandalkan pasokan air bersih yang bersumber dari air tanah. Seiring dengan pertumbuhan penduduk dan perkembangan industri, kebutuhan terhadap air bersih khususnya yang berasal dari air tanah terus meningkat dari setiap tahunnya. Namun demikian, eksploitasi air tanah secara terusmenerus akan berdampak terhadap lingkungan, seperti penurunan muka air tanah, penurunan permukaan tanah dan terjadinya intrusi air laut [2, 3]. Diperkirakan sekitar 54 % kebutuhan rumah tangga dapat dilayani dari jaringan PDAM, sementara sisanya masih bergantung pada sumber daya air tanah [4]. Kebutuhan air yang berasal dari pemanfaatan air

2 2 ISSN Satrio dan Rasi Prasetio tanah akuifer dalam yang terus meningkat menyebabkan perubahan pola aliran air tanah pada akuifer tersebut [5]. Kondisi sebenarnya mengenai air tanah akuifer dalam ini dapat diketahui melalui penelitian menggunakan isotop alam 14 C berdasarkan umur air tanahnya [6,7]. Pemanfaatan isotop alam 14 C secara luas telah diaplikasikan dalam bidang hidrologi sebagai alternatif dating tool yang dapat mengukur umur air tanah hingga tahun [8]. Dari datadata isotop alam 14 C yang diperoleh pada suatu daerah penelitian dapat dipetakan pola kontur umur air tanah menurut pola isoagenya [9]. Namun demikian, validitas data umur air tanah sangat bergantung pada kandungan karbon yang terdapat dalam bentuk senyawa C 6H 6 (benzena). Bobot C 6H 6 yang diperoleh pada proses sintesis benzena sangat ditentukan oleh proses pengambilan sampel air tanah di lapangan. Pengambilan sampel air tanah untuk analisis isotop alam 14 C biasanya dilakukan berdasarkan data ion HCO 3 (bikarbonat) yang selama ini diukur dengan cara titrasi di lapangan. Jumlah pengulangan pengambilan sampel didasarkan pada data konsentrasi ion HCO 3 tersebut. Bobot benzena minimal yang diperlukan pada saat proses sintesis benzena sebesar 3,516 gram atau setara dengan 4 ml. Dengan demikian, sebelum pelaksanaan sampling dilakukan di lapangan terlebih dahulu harus diketahui konsentrasi HCO 3 yang diukur di laboratorium sehingga lebih akurat. TATA KERJA Pengambilan sampel Gambar 1. Pengambilan sampel air tanah untuk analisis isotop alam 14 C Pelaksanaan pengambilan sampel air tanah didahului dengan proses titrasi di lapangan untuk mengetahui konsentrasi ion HCO 3. Data konsentrasi ion HCO 3 ini untuk menentukan jumlah pengulangan pengambilan sampel yang mesti dilakukan. Selanjutnya dilakukan proses pengambilan sampel, yaitu dengan cara sampel air tersebut diambil langsung dari sumbernya untuk menghindari kontaminasi udara dan dimasukkan ke dalam tabung pengendap berkapasitas 60 liter [10]. Gambar 1 menjelaskan mengenai proses pengambilan sampel air tanah di lapangan. Proses pengendapan karbonat dilakukan dengan cara menambahkan sejumlah larutan kimia seperti FeSO 4.7H 2O, NaOH (bebas CO 2), BaCl 2 dan Praestol dalam kondisi basa. Dari proses ini diperoleh endapan sampel dalam bentuk senyawa BaCO 3. Endapan BaCO 3 yang diperoleh dibawa ke laboratorium untuk dilakukan analisis kandungan 14 C dan 13 C. Analisis Isotop 14 C Proses analisis dilakukan menggunakan alat sintesis benzena melalui beberapa tahapan reaksi sebagai berikut: o C Bobot larutan benzena (C 6H 6) yang diperoleh kemudian ditimbang menggunakan neraca digital. Setelah ditambahkan 1 ml sintilator [11], aktivitas 14 C yang terkandung dalam senyawa benzena dicacah menggunakan alat Liquid Scintillation Counter merek Packard 1900TR selama 20 menit sebanyak 50 pengulangan. HASIL DAN PEMBAHASAN Tabel 1 memperlihatkan lokasi pengambilan sampel air tanah akuifer dalam (> 40 m) yang diambil di beberapa lokasi di daerah Jakarta dan sekitarnya. Kedalaman sumur bervariasi antara 55 m hingga 250 m di bawah permukaan tanah setempat (dbpts). Lokasi pengambilan terdiri atas 12 sampel berasal dari daerah Jakarta, 3 sampel dari daerah Tangerang, 2 sampel dari daerah Bekasi dan 1 sampel dari daerah Depok. Kedalaman sumur air tanah maksimum 250 m dbpts berasal dari PT. Diamond yang terletak di Jakarta Utara dan kedalaman sumur minimum 55 m berasal dari PT. Susu Bendera yang terletak di Jakarta Selatan. Secara umum daerah utara Jakarta memiliki kedalaman sumur lebih dari 100 m dbpts. Gambar 2 berikut memperlihatkan lokasi pengambilan sampel air tanah akuifer dalam di daaerah Jakarta, Tangerang, Bogor, Bekasi dan Depok.

3 Satrio dan Rasi Prasetio ISSN Tabel 1. Lokasi pengambilan sampel daerah Jakarta dan sekitarnya Kedalaman Koordinat No. Kode Lokasi Sumur X Y (m, dbpts) 1 B1 PT. Lion Star B2 PT. Ancol Iron Factory B3 PT. Diamond B4 PT. Bogasari B5 Gajah Mada Plaza B6 PT. Tancho Indonesia B7 PT. Arthamas B8 PT. Sinar Sosro B9 PT. Yuasa B10 LEMIGAS B11 PT. Kaos Aseli B12 PT. Wonderful B13 PT. Peony Blanket B14 PT. Trebor B15 PT. Susu Bendera B16 PT.Sari Sedap B17 PT. Gillete B18 PT. YKK Zipper Tabel 2. Konsentrasi bikarbonat (HCO 3 ) dan bobot benzena (C 6H 6) yang diperoleh No. Kode * Konsentrasi Sampling di Bobot Benzena Pengulangan HCO3 (ppm) Lapangan (gram) Sampling Semestinya 1 B kali 2,868 2,5 ** (3 kali) 2 B kali 4,018 1,8 (2 kali) 3 B kali 2,656 2,6 (3 kali) 4 B kali 3,360 2,1 (3 kali) 5 B kali 2,565 2,7 (3 kali) 6 B kali 4,256 1,7 (2 kali) 7 B kali 3,120 2,3 (3 kali) 8 B kali 2,740 3,8 (4 kali) 9 B kali 4,000 1,8 (2 kali) 10 B kali 3,518 2,0 (2 kali) 11 B kali 1,840 1,9 (2 kali) 12 B kali 5,520 2,5 (3 kali) 13 B kali 3,174 3,3 (4 kali) 14 B kali 4,050 2,6 (3 kali) 15 B kali 2,400 1,5 (2 kali) 16 B kali 2,474 1,4 (2 kali) 17 B kali 2,540 2,8 (3 kali) 18 B kali 3,600 2,0 (2 kali) * titrasi di lapangan ** dibulatkan

4 4 ISSN Satrio dan Rasi Prasetio Gambar 2. Peta lokasi pengambilan sampel air tanah akuifer dalam daerah Jakarta dan sekitarnya Berdasarkan data pada Tabel 2 terlihat bahwa konsentrasi bikarbonat yang berasal dari air tanah akuifer dalam daerah Jakarta dan sekitarnya bervariasi antara 180 ppm hingga 600 ppm. Konsentrasi terkecil berasal dari sampel B8 dan konsentrasi terbesar berasal dari sampel B6 dan B9. Pelaksanaan sampling di lapangan dilakukan antara satu hingga empat kali pengulangan pada setiap lokasi sampel tersebut diambil. Pada setiap analisis bobot minumum benzena yang diharpakan sebesar sebesar 3,516 gram atau setara 4 ml benzena. Dengan demikian, 1. Sebanyak 11 sampel (B1, B3, B4, B5, B7, B8, B11, B13, B15, B16, B17) menghasilkan bobot benzena kurang dari bobot minimum tersebut. Bobot benzena yang diperoleh antara 1,84 gram hingga 3,36 gram. Konsentrasi total bikarbonatnya antara 480 ppm hingga 980 ppm, sehingga diperlukan pengulangan sampling antara 2 4 kali. 2. Sebanyak 7 sampel (B2, B6, B9, B10, B14, B18) menghasilkan bobot benzena antara 3,518 gram hingga 4,256 gram yang sesuai dengan bobot minimum yang dikehendaki. Konsentrasi total bikarbonat bikarbonatnya antara ppm. 3. Satu sampel yaitu B12 menghasilkan bobot paling tinggi sebesar 5,52 gram dengan konsentrasi total bikarbonat 1400 ppm, namun ini dilakukan dengan pengulangan sampling empat kali, padahal dengan tiga kali pengulangan sampling saja sudah cukup mendapatkan bobot benzena minimum tersebut. Hal ini tentunya memboroskan bahan kimia sampling sebagaimana disebutkan di atas. Gambar 3. Grafik hubungan bobot benzena terhadap konsentrasi HCO 3

5 Satrio dan Rasi Prasetio ISSN Sebagaimana diperlihatkan melalui grafik hubungan antara konsentrasi bikarbonat (HCO 3 ) terhadap bobot benzena (C 6H 6) terlihat bahwa semakin rendah konsentrasi bikarbonat diperlukan pengulangan sampling yang lebih banyak. Sebaliknya konsentrasi bikarbonat yang tinggi, jumlah pengulangan sampling lebih sedikit. Dengan demikian, dari grafik tersebut terlihat bahwa dengan korelasi sekitar 0,900 mengindikasikan terdapat hubungan yang kuat antara konsentrasi bikarbonat dengan bobot benzena yang diperoleh dalam analisis sampel isotop 14 C. Bobot benzena minimum yang dibutuhkan untuk analisis isotop 14 C sebesar 3,516 gram sehingga pada pelaksanaan sampling harus diperhatikan agar memenuhi kebutuhan minimum bobot benzena tersebut. Berdasarkan persamaan bobot benzena terhadap konsentrasi bikarbonat terlihat bahwa untuk mendapatkan 1 gram benzena, maka konsentrasi bikarbonatnya sekitar 203 ppm atau Pada analisis isotop 14 C diperlukan 3,515 gram yang setara dengan 4 ml benzena, maka konsentrasi total bikarbonat yang diperlukan sekitar 1042 ppm. Dari dari pembahasan tersebut diperlukan data konsentrasi bikarbonat sebelum dilakukan sampling sesungguhnya di lapangan, sehingga pengulangan sampling yang akan dilakukan dapat diketahui secara pasti. KESIMPULAN Konsentrasi bikarbonat yang berasal dari air tanah akuifer dalam daerah Jakarta dan sekitarnya bervariasi antara 180 ppm hingga 600 ppm. Konsentrasi terkecil berasal dari sampel B8 dan konsentrasi terbesar berasal dari sampel B6 dan B9. Pelaksanaan sampling di lapangan dilakukan antara satu hingga empat kali pengulangan pada setiap lokasi sampel tersebut diambil. Jumlah sampling ini hanya didasarkan pada pengukuran titrasi bikarbonat di lapangan yang cenderung kurang akurat. Terdapat hubungan yang kuat antara konsentrasi HCO 3 dan bobot C 6H 6 yang diperoleh pada proses sintesis benzena dengan korelasi sekitar 0,900. Korelasi ini dapat ditingkatkan dengan cara mengukur konsentrasi HCO 3 terlebih dahulu di laboratorium yang cenderung lebih akurat dibandingkan di lapangan. UCAPAN TERIMAKASIH Terimakasih kami ucapkan kepada tim lapangan dari Pusat Lingkungan Geologi, Badan Geologi Bandung dalam membantu mendapatkan data lokasi sampling. DAFTAR PUSTAKA 1. Satrio dan Paston Sidauruk, Studi Daerah Imbuh Sistem Air Sungai Bawah Tanah Gunungkidul Yogyakarta Menggunakan Isotop Stabil 18 O dan 2 H, Jurnal Ilmiah Aplikasi Isotop dan Radiasi, Vol. 12 No Agus, R. N., Ferrina Q dan Yusuf, M., Analisis Potensi Intrusi Air Asin Menggunakan Anomali Gravitasi Mikro Antar Waktu (Studi Kasus: DKI Jakarta), Prosiding Seminar Nasional Fisika dan Aplikasinya, Unpad, Nurnawaty dan Inarmiwati, Model Penurunan Muka Tanah Akibat Pemompaan Air Tanah, Prosiding SNTT FGDT, Fakultas Teknik UM Makasar, Wahyono, A., dan Wardiat, D., Integritas Pelayanan Publik Dalam Perizinan Pemanfaatan Air Bawah Tanah Di DKI Jakarta, Jurnal Masyarakat & Budaya, Vol. 14, No. 1, Satrio dan Taufiq, A., Studi Air Tanah Akuifer Dalam Di Cekungan SemarangDemak Menggunakan Isotop Alam 14 C, Prosiding Pertemuan Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir, Pusat Sains dan Teknologi Akselerator BATAN, Puji Indiyati, E.R., dan Satrio, Aplikasi Isotop Alam ( 18 O, 2 H dan 14 C) Untuk Studi Dinamika Air Tanah dan Hubungannya Dengan Air Sungai Di Daerah Bandung, Eksplorium, Vol 34 No.2, Takahashi, H.A., Nakamura, T., Tsukamoto, H., et.al., Radiocabon Dating Of Groundwater In Granite Fractures In Abukuma Province, Northeast Japan, Radiocarbon, Vol. 55, Nr 23, Faurescu, I., Feru, A., Varlam, C., et.al., Use of C14 and Environmental Isotopes to Estimate Aquifer Recharge Conditions, Rom. Journ. Phys., Vol. 56, Nos. 1 2, Hoque, M.A., Burgess, W.G., (2012), 14 C dating of deep groundwater in the Bengal Aquifers System, Bangladesh: Implications for aquifer anisotropy, recharge sources and sustainibility, Journal of Hydrology, , Satrio dan Nurfadlini, Studi AsalUsul Air Tanah Daerah Sembalun Rinjani Nusa Tenggara Barat Menggunakan Isotop Alam, Prosiding Pertemuan Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir 2016, Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan BATAN, Satrio dan Abidin, Z., Perbandingan Metode Sintesis Benzena dan Absorpsi CO 2 untuk Penanggaln Radioisotop 14 C, Jurnal Aplikasi Isotop dan Radiasi, Vol. 3 No. 1, 2007.

6 6 ISSN Satrio dan Rasi Prasetio TANYA JAWAB Darlina Apakah ada hubungan antara konsentrasi HCO 3 yang ditemukan dengan pencemaran dari pabrik? Apakah tujuan dari pabrik dalam pengukuran air tanah? Satrio Tidak ada, karena sampel air yang diambil langsung dari air tanah tanpa melalui proses di pabrik. Tidak ada penambahan apapun ke dalam air tanah tersebut. Penentuan umur/dating air tanah bertujuan untuk melihat efek eksploitasi air tanah terhadap kesetimbangan hidrologis, bukan tingkat pencemaran.