PRO SIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLffi. Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008

Transkripsi

1 PRO SIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLffi PENENTUAN TINGKAT RADIOAKTIVITAS BETA TOTAL SAMPEL ABU VULKANIK, TANAH, SEDIMEN DAN PASm DISEKITAR GUNUNG MERAPI ERUPSIT~2006 Wijiyono, Sri Wahyuningsih Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan - BATAN ABSTRAK PENENTUAN TINGKAT RADIOAKTIVITAS BETA TOTAL SAMPEL ABU VULKANIK, TANAH, SEDIMEN DAN PASIR DI SEKITAR GUNUNG MERAPI ERUPSI2006. Telah dilakukan penentuan tingkat radioaktivitas beta total sampel abu vulkanik, tanah, sedimen dan pasir di sekitar gunung merapi erupsi Sampel diambil 5 x ulangan secara acak pada lokasi 1m3 sebanyak ± 400 gram abu vulkanik, tanah, sedimen dan pasir. Sampel dibersihkan dari berbagai bahan organik lalu digerlis dengan lumpang porselin hingga homogen dan disaring dengan ayakan lolos 100 mesh dan ditimbang 1 gram dimasukan dalam planset dan siap pengukuran dengan Low Background Counter selama 20 menit dengan efisiensi alat = 8,11%. Hasil pengukuran sampel Beta total tertinggi adalah sampel A sebesar 0, 79 ± 0, 13 Bq/g dan terendah yaitu sampel J sebesar 0, 14 ± 0,10 Bq/g. ABSTRACT THE.lEVEL OF GROSS P RADIOACTIVITY MONITORING OF THE VOLCANOES ASH, SEDIMENT AND SAND IN THE SURROUNDING OF THE MERAPI VOLCANO AFTER ERUPTION IN The level of gross fj radioactivity of the volcanoes ash, sediment and sand samples in the surrounding of the Merapi volcanoes after eruption in 2006 have been done. Each samples, about 400 g, collectedfrom some point stations with 1m x 1m area with 5 replicates. The sediment, volcanoes ash and sand samples were grinded, and sieved by 100 mesh siever. Each samples of volcanoes ash, sediment and sand were weight 1.0 g andfilled into aluminium planchet. Thesamplescounted during 20 minutes by GM detector in Ortee/LBC system, with 8,11% of efficiency. It wasfound that the highest of gross fj radioactivity of the sampleswas 0,79 ± 0, 13 Bq/g of A samp~e. Whereas the lowest of gross fj radioactivity afthe sampleswas 0,14 ± 0,10 Bq/g of J sample. PENDAHULUAN Secara berdampingan geografis gunungapi mulai di Gunung jawa tengah Ungaran, saling Telomoyo, Merbabu, dan Gunung Merapi. Dari keempat gunung tersebut, tinggal Gunung Merapi yang masih bertahan sebagai gunung api hingga sekarang ini. Berclasarkan sejarah, letusan Gunung Merapi terjadi dalam tahun 1006 dengan sangat dahsyat sehingga menyebabkan Kerajaan Mataram pindah dari Jawa Tengah ke Jawa Tmiur, walaupun dalam hal ini masih diperdebatkan kebenarannya. Awan panas atau aliran piroklastik tidak dapat dipisahkan dari setiap letusan G. Merapi yang kemudian dikenal dengan Tipe Merapi. Secara terminologi, Tipe Merapi atau awan panas tersebut dibedakan atas 2 macam, masing-masing awan panas letusan dan awan panas guguran. Awan panas letusan serupa dengan St. Vincent type pyroclastics flows (4) sebagai akibat langsung dari penghancuran batuan penutup/ kubah karena letusan. Sedangkan awan panas guguran atau dome collapse pyroclastics flows sebagai akibat hancurnya kubah karena gravitasi (4 Dengan adanya erupsi dari gunung berapi, akan berdampak pada daratan, karena adanya material yang keluar dari perut bumi. Hal ini akan berdampak langsung pada keadaan daratan. sehingga daratan akan lebih banyak mengadung radionuklida (2) Wijiyono, dkk. ISSN

2 Radionuklida ini akan berpengaruh pada kehidupan mahluk hidup yang berdiam di sekitar gunung berapi (3) Oeh karena itu perlu penentuan aktivitas radionuklida yang terkandung dalam sampel tanah erupsi Merapi 2006.<1 METODE Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dilakukan di PT APB BATAN Yogyakarta. dan dilaksanakan dalam waktu satu bulan dari bulan September sampai Oktober Bahan Bahan yang digunakan adalah sampel II lokasi berbeda, Abu vulaknik Jurang Jero (A) dan Deles (C), Pasir Kali Woro (B), Pasir Kali Kuning (D), Pasir Jurang Jero (G), Pasir Kali Boyong (H), Sedimen Kali boyong (I), Tanah Kali Woro (J), Tanah Deles (E), Tanah Alhikmah (F), Alat Alat yang digunakan meliputi alat cacah latar rendah Geiger Muller dengan BIN Power Ortec 40 I A, catu daya tegangan tinggi Canberra Model 3002D, Wadah polypropilen, planset aluminium, timbangan analitik, Cara Kerja PENELITIAN Sampel abu vulkanik, pasir dan tanah digerus dengan lumpang porselin hingga homogen, lalu diayak dengan ukuran 100 mesh. Kemudian masing-masing sam pel ditimbang sebanyak I gram dan masukan dalam planset serta ditambahkan sedikit aquades sambil diletakan diatas hot plate hingga kondisi sampel rata. Maka sam pel siap untuk dicacah deng an LBC. Sebelum pencacahan perlu uji kestabilan alat karena untuk mengetahui apakah alat cacah dalam kondisi optimimum maka perlu uji kestabilan dengan metode uji "chi squere" dengan rum us sbb: X 2_LX2_(LX)2 - n (L~2 J x= harga Chi Squere, minimal 3,3 maksimal16,9 x= hasil cacah ke-i dan n= banyak pencacahan Untuk tingkat kepercayaan sebesar 95% harga l harus terletak diantara 2 harga batas yang ditentukan oleh jumlah pengukuran (n). Menurut Suratman (1997), harga batas l dengan harga n terlihat pada tabel I. Selain uji kestabilan alat, perlu kalibrasi efisiensi pencacahan gross beta dengan persamaan = Cps x 100% (2) Dps (n) (1) s = Efisiensi deteksi (%) Cps = Laju cacah pengukuran (cps) Dps = Aktivitas sumber standar pada saat pencacahan (dps). Tabel I Harga batas Chi-square. Jumlah Pengukuran Maksimum 42,6 30,2 16,9 Minimum 10,1 17,7 3,3 Harga batas "1.2 Sedangkan untuk menghitung aktivitas dari sumber radioisotope digunakan persamaan: A= A.N (3) A = Aktivitas A = Tetapan peluruhan N = Jumlah partikel Untuk menghitung aktivitas jenis atau konsentrasi aktivitas gross p dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : Ap = Cn/(spXL) = (Cr-CB}/(spxl) (4) Dengan : Ap = Aktivitas jenis atau konsentrasi aktivitas gross beta (Bq/L) atau (Bq/gr). Cn = Laju cacah netto (cps) CT = Laju cacah total (cps) Cp = Laju cacah Background (cps) Ep = Efisiensi deteksi p (cps/dps) L = Kuantitas sample ( L atau gr ). HASIL DAN PEMBAHASAN Radioaktivitas merupakan gejala perubahan suatu atom menjadi atom lain yang tetjadi secara sepontan. Dalam proses ini akan dibebaskan pula suatu partikel lain atau gelombang elektromagnetik yang memiliki energi tertentu. Energi yang terbebaskan ini apabila dalam jumlah yang cukup besar akan memiliki dampak yang tidak baik bagi manusia karena dapat bertindak sebagai energi pengion. Jatuhan radiasi ini dapat berasal dari alam seperti radiasi sinar kosmis yang jatuh ke bumi maupun dari radioaktif buatan. Pengukuran Groos p sebelum melakukan pencacahan groos p sampel dipreparasi terlebih dahulu. Preparasi sampel dilakukan dengan tujuan untuk menghasilkan cuplikan yang siap cacah di dalam planset yang sesuai dengan geometri detektor. Selain itu untuk menyesuaikan dengan bentuk dari standar 40K yang digunakan untuk menentukan efisiensi, karena sinar p memiliki daya tembus yang relatif kecil. Perlakuan seperti ini tidak akan merubah tingkat radiasi dari sampel. karena radiasi unsur radioaktif adalah hasil aktivasi inti atom yang tidak dipengaruhi oleh faktor-faktor ekstemal seperti preparasi cuplikan(l) 340 ISSN Wijiyono, dkk

3 Tabel. 3 Hasil Pencacahan dan Perhitungan Aktivitas Gross ~ Total Terhadap Sampel Abu Vulkanik, Sedimen, Pasir dan Tanah Erupsi Merapi 2006 Kode 0,50 0,29+ 0,88+ 0,83 0,57± 0,84± 0,74+ 1,13+0, ,12+ Berat 0,96± 1, , , , , , ,0657 1, , ,2332 (Bq/g) Aktivitas Cuplikan 2,40+ 3,55 6,00 3,85 4,95 0,43 4,15 + 5,40 5,25 Netto 2,15+0,33 2,00 2, ,15±0,33 2,20± 2,85 2,80 3,25 0,70 3,00 68,05 49,55 1,80 50,39± 53,02 1,40 57,37 44,23 1,95 1,70+0,55 (dpm) (%) 30,02 34,47 (gr) 17,44 0,11 0,16 0,17 Sampel 0,18 6,94 10,08 Latar 8,03 Efisiem 5,66 5,65 + ± + 0,38 0,42 0,44 0,46 0,52 0,51 0,55 + ± 0,32 0,30 0,35 0,62 0,33 0,53 0,60 0,50 0,56 9,77 5,01 11,28 10,54 10,63 9,67 10,94 6,65 11,04 9,96LajuLaiu Peluruhan Cacah Keterangan : A : Abu Vulkanik Jurang Jero B : Pasir Kali Woro C : Oeles o : Pasir Kali Kuning E : Tanah Oeles F :Tanah Alhikmah G : Pasir : Jurang Jero H : Pasir: Kali Boyong 1 : Sedimen : Kali boyong J :Tanah : Kali Woro Efisiensi pencacahan ~ dilakukan dengan mencacah aktivitas sumber standar KCl sedangkan untuk mengetahui kestabilan alat dilakukan uji chi square menggunakan sumber standar 90Sr.(I) Pencacahan menggunakan Geiger-Muller Counter Ortec 401 A. Hasil uji chi square dari sepuluh kali pengukuran pada tegangan 1150 volt diperoleh X\itung = 11,70 (3,3<X2hitung< 16,9) pada taraf signikansi 95 %, uji chi square GC 0H BE FJ I ini bertujuan untuk A mengetahui optimasi alat. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa alat cacah ~ dalam kondisi stabil dan cukup baik untuk digunakan. Pad a penentuan efisiensi sumber standar KCI dilakukan selama 10 menit dengan massa 0,05 g, 0, I g, 0,15 g, dan seterusnya sampai 1,80 g. ketebalan sampel dalam planset turnt mempengaruhi besamya nilai efisiensi. DaTi grafik Iinier tersebut dapat diketahui nilai efisiensi pada massa sampel tertentu. dengan mengetahui efisiensi dapat menghitung aktivitas gross ~ sebagaimana tertulis pada Tabel 3 di bawah ini. Tabel 3. Hasil Pengukuran Effisiensi Abu Vulkanik, Pasir, Sedimen dan Tanah Kode Sampel 1, , , , , ,2332 0,0657 1, , ,00115 Efisiensi(%) 10,08 8,03 5,66 5,65 Berat (gram) I./J<J O/J<J O.7! ,21 1,60 1, o.r K CI (gi Gambar I Kurva Effisiensi Kemudian dibuat grafik linier hubungan antara massa sam pel dan efisiensi. Dari kurva kalibrasi LBC dengan KCI didapat persamaan Y= 1,6216 Ln (X) + 5,6668, dimana X merupakan berat sam pel. Pada pencacahan ~ ini setiap massa sampel akan memberikan efisiensi yang berbeda karena Berdasarkan hasil pencacahan dan perhitungan yang telah dilakukan dalam sampel abu vulkanik, tanah, sedimen dan tanah aktivitas gross ~ total yang terukur adalah 1,13 ± 0,19 Bq/g (sampel A), 0,50±0,16 Bq/g (sampel B), 0,96±0,18 Bq/g (sampel C), 0,74± 0,16 Bq/g (sampel D), 0,88 ± 0,16 Bq/g (sam pel E), 0,29 ± 0, II Bq/g (sampel F), 0,83 ± 0,18 Bq/g (sampel G), 0,57 ± 0,17 Bq/g (sam pel H), 0,84 ± 0,18 Bq/g (sampel I), 0,12 ± 0,08 Bq/g (sampel J) dan 0,90 ± 0,18 Bq/g untuk sam pel K. Dilihat dari hasil pengukuran diatas diketahui bahwa aktivitas gross ~ total tertinggi adalah sampel A dan yang mempunyai Wijiyono, dkk. ISSN

4 PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLffi aktivitas gross p total terendah adalah sample J. Berdasarkan data yang teramati, besar kecilnya hasil pengukuran dipengaruhi oleh faktor-faktor antara lain konsentrasi aktivitas yang berbeda-beda setiap sampel, pengukuran radioaktivitas sampel lingkungan tidak dapat menghindari bias-bias pengukuran yang disebabkan oleh factor-faktor tertentu. Faktor-faktor yang dapat menyebabkan bias-bias, antara lain faktor geometri (bentuk dan ukuran sumber atau detektor dan placet bentuknya sam a bulat), faktor absorpsi diri dan waktu mati. Faktor kedua adalah pada pencacahan p dengan metode seperti yang dilakukan dalam penelitian ini tidak dapat menghindari faktor absorpsi diri yaitu akibat lapisan sumber yang tidak cukup tipis (± 2 mm) serta dengan ketebalan yang tidak rata, mengakibatkan pancaran partikel p didasar sumber diabsorpsi dalam bahan sumber sehingga lajc cacah berkurang dari aktivitas totalnya, untuk mengatasi faktor yang kedua ini telah dilakukan kalibrasi efisiensi sebagai fungsi berat KCI Faktor ketiga adalah setiap alat yang dipakai mencacah adalah radiasi atau partikel yang menunjukkan gejala konstanta waktu karakteristik. Gejala tersebut adalah setelah mencacah satu denyut, alat cacah tidak dapat memberi respon pada denyut berikutnya selama selang waktu tertentu yang disebut waktu paralisis atau waktu mati. Oalam alat detektor Geiger Miller yang digunakan untuk mencacah sampel dalam penelitian ini, aktivitas gross beta total dalam sampel dapat terukur. Hal ini disebabkan apabila sinar kosmik lemah mengenai perisai timbal bagian luar maka tenaganya akan terserap, sehingga partikel tidak mampu untuk menembus perisai bagian dalam. Kemungkinan lain karena adanya logam-iogam yang ada didalam timbal maupun kerangka besi yang dipakai akan menimbulkan radiasi sekunder. Tetapi tenaga radiasi ini sangat lemah, sehingga tidak mampu menembus perisai timbal bagian dalam. Partikel sinar kosmik kuat mampu menembus bumi sejauh kira-kira 500 meter atau timbal sebesar I meter. Hingga partikel mampu menembus partikel timbal luar mengenai GM tingkap ujung. Apabila partikel ini mengenai GM logam dan GM tingkap ujung bersama-sama, maka denyut yang ditimbulkan kedua macam GM tersebut, oleh system antikoinsidensi tidak diteruskan ke alat pencatat. Dan mengenai GM tingkap ujung, maka denyut yang dihasilkan oleh GM tingkap ujung tersebut oleh system antikoinsidensi diteruskan ke alat pencatat. Sehingga pada sistim ini cacah latar background hanya berasal dari sinar kosmik kuat yang hanya mengenai GM tingkap ujung saja. Dengan system ini cacah background dapat dikurangi menjadi kurang lebih 2.0 cpm dengan memasang GM logam serapat mungkin. Dengan sistim pencacah aktivitas rendah ini pada pencacahan cuplikan, maka aktivitas yang tercatat hanyalah aktivitas yang berasal dari cuplikan. Oalam pengukuran aktivitas gross p total tidak dapat memberikan informasi jenis radionuklida apa saja yang terkandung dalam sample, karena pencacahan tidak membedakan tenaga dan metode peluruhannya (I). Meskipun demikian data yang diperoleh dapat dijadikan sebagai dasar untuk memantau kualitas sample air minum dalam kemasan dalam penelitian ini. Berdasarkan hasil penelitian pada sampel tanah erupsi Merapi 2006 dengan kode A-K diperoleh informasi berbagai nuklida. Namun demikian aktivitas dari berbagai nuklida diduga berasal dari mineral-mineral magnetis didalam kulit bumi yang mengandung sejumlah elemen radionuklida alamiah atau primordial, yang pada umumnya merupakan pancaran alpha, beta dan gamma, karena rata-rata aktivitas tertinggi yang terkandung pada berbagai nuklida tersebut masih sangat rendah. Pada umumnya, radioaktivitas yang ada di lingkungan berasal dari debu jatuhan radioaktif, hasil pelapukan dari batuan yang mengandung radionuklida alam atau berasal dari mineral hasil erupsi gunung berapi. Keadaan tanah, pasir dan batuan ikut menentukan radiasi alam di tempat tersebut. Adanya aktivitas p total pada tanah gunung Merapi ini dikarenakan tanah tersebut berasal dari salah satu material hasil erupsi yaitu aliran lava atau magma yang mengalir keluar dari dalam bumi melalui kawah gunung api atau melalui celah (patahan) yang kemudian membeku menjadi batuan yang berbentuk bermacam-macam. Magma itu sendiri adalah batuan cair pijar bertemperatur tinggi yang terdapat di dalam kulit bumi, terjadi dari berbagai mineral dan gas yang terlarut didalamnya cairan larutan silika pijar yang terdapatdidalam lapisan kulit bumi dengan suhu tinggi (Iebih dari q, mempunyai sifat fisika dan kimia tertentu yang terdiri dari unsur-unsur pembentuk batuan, dan apabila sudah beku disebut batuan beku (3). Mineral-mineral magnetis didalam kulit bumi inilah yang diduga mengandung sejumlah elemen radionuklida alamiah atau promordial, yang pada umumnya merupakan pancaran lapha, beta dan gamma. Gunung Merapi merupakan gunung tipe basalt-andesitik dengan komposisi SiOz (quartz) berkisar an tara 50-58%. Sisanya merupakan deretan mineral-mineral magnetis yang lain. Batuan Merapi sebagian besar didominasi oleh mineral silika, tersusun dari feldspar (plagioklas), olivin, piroksen, magnetit dan amphibol (hornblende). Plagioklas merupakan 342 ISSN Wijiyono, dkk

5 mineral utama pada batuan Merapi dengan komposisi sekitar 34%. Mineral-mineral tersebut diatas temyata diketahui mengandung beberapa radiasi alamiah atau radionuklida primordial antara lain sederetan nuklida hasil peluruhan alam yang terdiri atas deret Uranium, Actinium dan thorium serta nuklida turunannya. Sehingga jelas mengapa aktivitas ~ total terdapat pad a sampel tanah pasca erupsi Gunung Merapi ini karena sampel tanah tersebut bersumber dari mineral-mineral yang mengandung radionuklida alamiah yang pada umumnya merupakan pancaran ~. Radioaktivitas jenis ~ total dalam abu vulkanik, tanah dan pasir Gunung Merapi ini tidak dapat menunjukkan daerah tersebut tercemar atau tidak karena belum memiliki baku mutu atau nilai ambang batas dari Peraturan Pemerintah rneskipun begitu diduga nilai aktivitas ~ total pada sampel tanah ini masih tergolong rendah karena sampel bersumber dari radionuklida alamiah yang konsentrasi di alam jumlahnya sangat kecil Oosis radiasi yang diterima dari radionuklida primordial merupakan radiasi latar (background radiation) yang sering dipakai sebagai garis dasar di dalam melakukan AMOAL KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan sbb : I. Berdasarkan data beta total pada sampel abu vulkanik, tanah dan pasir akibat erupsi Merapi tidak dapat menunjukkan daerah tersebut tercemar atau tidak karena belum memiliki baku mutu atau nilai am bang batas dari Peraturan Pemerintah 2. Diduga nilai aktivitas ~ total pada sampel abu vulkanik, tanah dan pasir ini masih tergolong rendah mengingat abu vulkanik, tanah dan pasir, sedimen bersumber radionuklida alamiah, karena dosis radiasi yang diterima dari radionuklida alamiah (primordial) merupakan radiasi latar (background radiation) yang sering dipakai sebagai garis dasar di dalam melakukan AMDAL 3. Beta total tertinggi adalah sampel A sebesar 0,79 ± 0,13 Bq/g dan terendah yaitu sampel J sebesaro,14 ± 0,10 Bq/g. DAFT AR PUSTAKA I. SURA TMAN Pengukuran Radioaktivitas Beta.Yogyakarta: P3TM-BATAN. (1997). 2. THOYlB. Radionuklida Pencemaran Lingkungan Dan Ekaloginya. Yogyakarta : Penerbit Pusat Dosimetri dan Standarisasi BAT AN. (1985). 3. WARDANA. Dampak Pencemaran Lingkungan. Yogyakarta : Penerbit Andi Offset. (2001). 4. ANONIM,. Pengetahuan Dasar Gunungapi Indonesia. Vulcanological Survey of Indonesia. Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi. < Diakses tanggal 1 Juli (2006) 5. ANONIM, Organisasi.. Vulcanological Survey of Indonesia. Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi. < Oiakses tanggal 8 Januari (2006) Wijiyono, dkk. ISSN