PERBANDINGAN KANDUNGAN Cs-137 DAN Sr-90 DALAM AIR KALI CISALAK DAN CIPELANG Cerdas Tarigan, Terima Ginting, Budi Hari dan Sudiati Pusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif ABSTRAK PERBANDINGAN KANDUNGAN Cs-137 DAN Sr-90 DALAM AIR KALI CISALAK DAN CIPELANG. Telah dilakukan pengukuran Cs-137 dan Sr-90 dalam air kali Cisalak dan Cipelang di daerah PPTN Serpong. Tujuan penelitian ini untuk memperoleh data tentang konsentrasi Cs-137 dan Sr-90 serta perbandingannya dalam air kali. Pengambilan sam pel dilakukan secara acak pada 6 stasiun masing masing sebanyak 5 liter. Metoda analisis yang digunakan adalah metoda pengendapan. Pengukuran radioaktivitas Cs-137 dilakukan menggunakan spektrometri y sedangkan untuk pengukuran radioaktivitas Sr-90 dicacah dengan alai cacah 13 Jatar belakang rendah. Dari hasil pengukuran diperoleh rentang radioaktivitas Cs- 137 berkisar antara ttd sid 0,96 mbq/1 sedangkan rentang radioaktivitas Sr-90 berkisar antara ttd sid 0,55 mbq/l. Perbandingan rata-rata aktivitas Cs-137/Sr-90 dalam sampel air sekitar 1,7. Hasil pengukuran ini dalam keadaan normal dan kemungkinan berasal dari alam atau jatuhan percobaan nuklir di atmosfir pada tahun 1950 sid 1960 yang lalu. ABSTRACT RA TIO OF CONCENTRA TION OF 137 Cs AND 90Sr IN THE WA TER OF CISALAK AND CIPELANG RIVERS. Measurement of 137 Cs and 90Sr in the water of Cisalak and Cipelang rivers at area of PPTN Serpong has been carried out. The aim of study is to get data about the content of 137 Cs and 90Sr and the ratio in the river water samples. Sampling was done at random from 6 stations amount 5 liter respective~. The analytical method used was precipitation method. Radioactivity measurement of 13 Cs using gamrna spectrometry and radioactivity measurement of 90Sr counting with beta counter low background. Result of measurement of 137 Cs activity showed that, in the range of non detectable to 0.96 mbqll and 90Sr activity in the range of non detectable to 0.55 mbqll. The average measured activity ratio of 137 Csl Sr in the water about 1.7. The result of measurement is normal condition and the possibility of the source come from natural or fallout of at atmospheric nuclear tests in the last period 1950 to 1960. PENDAHULUAN Pusat Penelitian Teknologi Nuklir (PPTN) Serpong diapit oleh dua buah kali kecil yaitu sebelah Utara kali Clpelang yang jaraknya kira kira 400 m dari instalasi reaktor dan sebelah Selatan terdapat kali Cisalak yang berjarak 100 m dari instalasi reaktor yang dapat dilihat pada Gambar 1. Kedua air kali ini digunakan oleh penduduk sekitarnya sebagai bahan baku untuk pengairan sawah dan kolam pemeliharaan ikan. Pada umumnya instalasi di PPTN Serpong tidak membuang limbah ke lingkungan sekitarnya. Semua limbah baik pad at atau cair di kirim ke instalasi Pusat Pengembangan Pengelolaan Limbah Radioaktif (P2PLR) untuk diolah dan diimobilisasi. Walaupun instalasi nuklir BATAN tidak membuang limbah ke lingkungan keradioaktifan di sekitar kawasan perlu diselidiki dan dimonitor.[1] Radionuklida yang sangat berbahaya terhadap lingkungan adalah hasil belah (fission product) seperti Cs-137 dan Sr-90 karena kedua radionuklida ini dapat masuk ke dalam tubuh dan menimbulkan dampak radiologi. Salah satu jalur perpindahan (pathway) radionuklida ke manusia yaitu melalui tanaman Hasil Penelitian Tahun 2000
baik secara langsung maupun melalui tanah atau air. Radionuklida Cs-137 dan Sr-90 dapat mencemari manusia melalui makanan yang bersumber dari tanaman atau hewan. Karena waktu paruh Cs-137 hampir mendekati Sr-90 maka perbandingan aktivitas Cs-137/Sr-90 dalam sam pel lingkungan pada berbagai lokasi dalam jangka waktu lama dan pada keadaan konstan yaitu kira kira 1,6. Untuk mengetahui ada tidaknya atau seberapa jauh radionuklida tersebut telah mencemari lingkungan kedua radionuklida ini digunakan sebagai indikatornya karena hasilnya relatif tinggi sekitar 6 % dari hasil pembelahan U- 235 dan mempunyai waktu paruh panjang.[2] Cs-137 adalah radionuklida hasil belah pemancar y dengan toksitas tinggi, mempunyai energi 661,66 kev dan waktu paruh panjang yaitu 30 tahun. Cs-137 bisa masuk ke dalam tubuh melalui inhalasi atau mela!ui jalur rantai makanan. Bila masuk ke dalam tubuh mempunyai sifat kimia yang sarna dengan kalium dengan sangat cepat terserap ke dalam gel tubuh. Metoda yang digunakan dalam penentuan Cs-137 adalah metoda pertukaran ion dengan menggunakan larutan amonium pospomolibdat (AMP). Metoda ini digunakan karena mempunyai beberapa keuntungan yaitu sangat efektif untuk penyerapan Cs sedangkan pencacahan dilakukan menggunakan alat spektrometri gamma. Sr-90 mempunyai waktu paruh panjang yaitu 28,8 tahun, memancarkan partikel p murni dengan energi rata rata 198,8 kev dan energi maksimum 540 kev. Sr-90 akan meluruh menjadi Y-90 yang juga pemancar p, waktu paruh 64 jam, energi rata rata 934,8 kev dan energi maksimum 2270 kev. Untuk mencapai kesetimbangan, Sr-90 dengan anak luruhnya Y-90 harus didiamkan selama 14 hari, dimana pada kondisi kesetimbangan aktivitas induk mendekati sarna dengan aktivitas anak luruhnya. Sr-90 juga memiliki energi relatif tinggi dan mudah terdistribusi ke lingkungan sekitarnya. Umumnya Sr-90 terabsorbsi ke dalam tubuh melalui inhalasi atau ingesti. Sr-90 mempunyai sifat kimia sarna dengan kalsium (Ca) yang merupakan salah satu komponen paling besar terakumulasi pada tulang Metoda yang digunakan untuk penetapan Sr-90 adalah metode pen~endapan kemudian dicacah dengan alat cacah p latar belakang rendah. [3,4,] Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan perbandingan kandungan Cs-137 dan Sr-90 dalam air kali Cisalak dan Cipelang di daerah instalasi nuklir PPTN Serpong. TATA KERJA Bahan Larutan pengemban S~+(10 mg/ml), y3+(10 mg/ml), Fe3+(5 mg/ml) dan Ba2+ (10 mg/ml). Larutan standart CsNO3, Sr(NO3)2 dan bahan kimia lain untuk analisis seperti HNO3 berasap, HNO3 65 %, HNO3 6 N, (NH4)3P(Mo3010)10, H3PO4 85 %, NaOH 5 N, NH4OH 25 %, CH3COOH 6 M, CH3COONH4 6 M, Na2CrO4 1.5 M, (NH4)2CO3 padat, H~O21 H~C204 8 %, indikator metil merah 1 % dan kertas saring Whatman 42. Hasil Penelitian Tahun 2000 208
Peralatan Alat cacah spektrometri y PCA II detektor HPGe dengan analisis menggunakan Gamma Trac untuk Cs-137 dan alat cacah 13 latar belakang rendah dengan detektor proporsional counter untuk Sr-90. Selain itu digunakan juga alat hot plate, sentrifuse, oven, furnace, planset, pompa vakum dan lampu infra merah. Daerah Penyelidikan Oaerah penyelidikan di sekitar aliran kali Cisalak dan Cipelang. Jarak pengambilan antara lokasi satu dengan yang lain sekitar 200 m dapat dilihat pada Gambar 1. Metoda Pengambilan Sampel Sampel air diambil secara acak pada 6 stasiun dapat dilihat pada Gambar 1. Aliran air kali Cisalak dan Cipelang mempunyai kedalaman kira kira 0,5 m sedangkan lebar kali 1 m. Sampel air diambil langsung pada bagian aliran atas menggunakan jerigen plastik. Ke dalam masing masing sample kemudian ditambahkan beberapa ml HNO3 pekat lalu diberi label nomor dan tanggal pengambilan. Pengolahan Sam pel Proses Perlakuan Awal Ke dalam contoh air ditambahkan 10 ml pengemban Cs+(10 mg/ml) kemudian diaduk dan disaring. Contoh diuapkan sampai hampir kering kemudian volumenya dijadikan 1 liter dengan akuades. Larutan siap untuk dianalisa. Prosedur analisis Cs-137 Larutan corltoh diatur ph nya menjadi 2 dengan penambahan HCI pekat kemudian ditambahkan amonium pospomolibdat (AMP) lalu diaduk dan didiamkan semalam. Endapan disaring kemudian dicuci dengan HNO3 1 %, selanjutnya dilarutkan dengan NaOH 5 N dan volumenya dijadikan 500 ml dengan akuades dalam tabung Marinelli (volume larutan harus sarna dengan larutan standart). Larutan dicacah dengan alat spektrometri y selama 17 jam.. Prosedur analisis Sr-90 Sampel air ditambahkan 10 ml pengemban S~+(1 0 mg/ml), kemudian diaduk dan disaring, larutan diuapkan sampai hampir kering dan siap untuk dianalisa. Larutan dilarutkan dengan 15 ml akuades kemudian dipanaskan sampai larut lalu didiamkan pada suhu kamar. Larutan diatur ph nya menjadi 8 dengan penambahan NaOH 4 N kemudian ditambahkan Na2CO3 20 % sampai terbentuk endapan dengan sempurna. Endapan dilarutkan dengan tetes demi tetes 4 ml HNO3 16 N kemudian ditambahkan 20 ml HNO3 16 N lalu didinginkan pada penangas es selama 1 jam dan diaduk. Kemudian larutan dipusingkan, filtrat dibuang, endapan dicuci 2 kali dengan methanol, 1 ml pengemban Ba2+(10mg/ml), 1 ml CH3COOH 6 M, 4 ml CH3COONH4 6 M dan diatur ph Hasil Penelitian Tahun 2000 209
menjadi 5,5 dengan penambahan NH4OH. Larutan dipanaskan pada penangas air pada suhu 90 C, lalu ditambahlan 1 ml Na2CrO4 1,5 M kemudian didinginkan pada suhu kamar, larutan dipusingkan kemudian endapan dicuci dengan larutan K2CrO4, air cucian digabung dengan filtrat. Filtrat ditambahkan NaOH 4 N sampai ph 8 lalu dipanaskan pada suhu 60-70 C kemudian ditambahkan 2 ml Na2CO3 20 %, endapan dilarutkan dengan sedikit HNO3 6 N, beberapa tetes H2O2 30 % dan 1 ml pengemban Fe3+(5 mg/ml) lalu dipanaskan sambil diad uk. Volume larutan dijadikan 15 ml dengan akuades lalu ditambahkan NH4OH sampai terbentuk endapan dengan sempurna kemudian dipanaskan selama 2-3 menit lalu dipusingkan endapan dibuang dan filtrat dipindahkan ke dalam tabung pemusing lain. Pad a filtrat ditambahkan 2 ml Na2CO3 20 % dicatat waktu terbentuk endapan (t1), endapan disaring pada kertas saring kemudian dicuci berturut-turut dengan akuades, methanol dan dietil eter. Endapan dikeringkan pada lampu IR sampai beratnya konstan lalu endapan ditimbang dan dicacah dengan alat cacah beta latar belakang rendah, dicatat waktu mulai pencacahan (t2). Endapan dilarutkan dengan 5 ml HNO3 6 N lalu ditambahkan 1 ml pengemban y3+(10mg/ml) lalu didiamkan selama 14 hari (t3). Setelah 14 hari ditambahkan 10 ml NH4OH 15 N kemudian dipanaskan selama 10 menit pada penangas air lalu didinginkan dan dipusingkan, filtrat dimasukkan kedalam gelas piala 100 ml (t4). Endapan dilarutkan dengan 15 ml akuades yang mengandung 2 ml HCI 6 N lalu ditambahkan 20 ml (NH4)2C2O4 jenuh lalu dipanaskan selama 30 menit pada penangas air sampai hampir mendidih. Larutan didinginkan pada penangas es kemudian disaring dan endapan dicuci dengan akuades dan aseton. Endapan dikeringkan selama 1 jam lalu ditimbang selanjutnya dicacah (dicatat waktu t). Filtrat ditambahkan 2 ml Na2CO3 20 % lalu didiamkan selama 10 menit kemudian dipusingkan dan filtratt dibuang dan endapan dicuci berturut-turut dengan akuades, methanol dan dietil-eter dan dipindahkan ke dalam planset kemudian dikeringkan sampai berat konstan (untuk penentuan kedapat ulangan Sr-90). Endapan dicacah dengan alat cacah P latar belakang rendah.[6o7.8] HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengukuran Cs-137 dan Sr-90 dalam air kali Cisalak dan Cipelang di daerah PPTN Serpong dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2. Hasil pengukuran Cs-137 pad a kali Cisalak bervariasi antara ttd sid 0,96 mbq/1 sedangkan hasil pengukuran Cs-137 pada kali Cipelang bervariasi antara ttd sid 0,63 mbq/l. Hasil pengukuran Sr-90 pada kali Cisalak bervariasi antara ttd sid 0,55 mbq/1 sedangkan hasil pengukuran Sr-90 pada kali Cipelang tidak terdeteksi (ttd) mbq/l. Korelasi perbandingan rata rata aktivitas Cs-137/Sr-90 dalam sam pel air sekitar 1,7, dimana harga ini mendekati harga di literature ya.itu 1,6.[9] Hasil kedapat ulangan metode pemisahan ini cukup tinggi yaitu 80 %, batas deteksi alat spektrometri y sebesar 0,35 mbq/1 sedangkan batas deteksi alat cacah 13 sebesar 0,2 mbq/1 jadi metode ini sangat baik digunakan untuk pemisahan sampellingkungan.. Hasil Penelitian Tahun 2000 210
Tabel1. Data hasil pengukuran Cs-137 dan Sr-90 dalam air kali Cisalak di daerah PPTN Sercona Tabel2. Data hasil pengukuran Cs-137 dan Sr-90 dalam air kali Cipelang di daerah PPTN Serponq KESIMPULAN Perbandingan rata rata aktivitas Cs-137/Sr-90 dalam air sekitar 1,7 dim ana mendekati harga pad a literatur yaitu 1,6.[9] Harga kedapat ulangan cukup tinggi yaitu 80 % dan prosedur ini cukup baik untuk pemisahan Cs-137 dan Sr-90 dalam sampel air di lingkungan. Kandungan Cs-137 dan Sr-90 dalam air kali Cisalak dan Cipelang umumnya normal. Tingkat radioaktivitas Cs-137 dan Sr-90 dalam sample air kemungkinan berasal darj alam atau jatuhan radioaktif (fallout) akibat adanya percobaan nuklir di atmosfir pada tahun 1950 sid 1960 yang lalu. Perlu dilakukan penyelidikan keradioaktifan Cs-137 dan Sr- 90 di lingkungan secara berkala untuk mengetahui kenaikan radioaktivitas dari waktu ke waktu. DAFTARPUSTAKA 1. BATAN., Program Pemantauan Keradioaktifan Lingkungan Lokasi RSG-LP Dalam Radius 5 km., Pusat Teknologi Pengolahan Limbah Radioaktif, BATAN, Serpong (1987). 2. UNSCEAR., Ionizing Radiation Sources and Biological Effects, Reports to the General Assembly, United Nations, New York (1982). 3. TARIGAN, C., Konsentrasi Sr-90 dalam air sumur penduduk di Lepas Kawasan PPTN Serpong, Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan VI, BATAN (1998). 4. UNTARA,dkk., Konsentrasi Cs-137 dan Sr-90 dalam rumput di lingkungan kawasan PPTN Serpong, Presentasi Ilmiah Keselamatan Radiasi dan Lingkungan VI, BATAN (1998). 5. KAWAMURA, S., Radiochemical Determination of 90Sr in Environmental Materials, Professor of Chemistry, The University of Kanagawa, Japan (1990). Hasi! Penelitian Tahun 2000 211
6. KEPUTUSAN DIRJEN BATAN., Prosedur Analisis Sampel Lingkungan, Badan Tenaga Nuklir Nasional (1998) 7. GUTHRIE, J.E. AND GRUMMIT, W.E., Manual of Low Activity Environmental Analysis, Atomic Energy of Canada Limited, Chalk River, Ontario (1963). 8. HERBERT, W.F., Environmental Measurements Laboratory, Procedures Manual, HASL-300, 27th ed., Vol. I, New York (1990). 9. CAMBRAY, R.S., E.M.R. Fisher, K.Playfort et. al. Radioactive fallout in air and rain; results to the end of 1977, AERE-R-90 16 (1978). ~E Sucipta (P2PLR) Pertanyaan: 1. Apa kekhususan penelitian ini bila dibandingkan dengan penelitian Ibu Suzie D.? 2. Apakah pengambilan sam pel di lapangan sudah representatif? Jawaban : 1. Penelitian Ibu Suzie hanya menitik beratkan pada evaluasi kandungan Cs- 137 dalam air kali, sedangkan penelitian saya setelah diperoleh kandungan Cs-137 lalu dibandingkan dengan kandungan Sr-90 dan kemudian dihitung berapa kira -kira perbandingan Cs-137/ Sr -90 dalam air kali. 2. Pengambilan sampel di lapangan kami lakukan sebanyak 3 titik yaitu pertama pada lokasi pembuangan saluran air dari P2PLR, kemudian kedua pada jarak 100 m ke hulu dan ketiga pad a jarak 100 m ke muara kali, jadi kami rasa telah representatif. Karena penelitian ini hanya dititik beratkan lokasinya hanya pada kawasan Puspiptek jadi pengambilan sam pel tidak dilakukan diluar dikawasan Puspiptek. Pada penelitian berikutnya kami akan pertimbangkan saran tersebut. ~E Bahdir Johan (P2PLR) Pertanyaan : 1. Mohon penjelasan apakah di kali Cisalak dan Cipelang terdapat Cs-137, karena pada evaluasi kandungan Cs-137 dalarn air yang sarna tidak terdapat Cs-137 I rnengapa pada penelitian ini terdapat Cs-137 dari ttd sid 0,96 rnbq/1? Jawaban : 1. Pada penelitian Ibu Suzie D. tidak diperoleh kandungan Cs-137 sedangkan pada penelitian saya diperoleh antara ttd sid 0,96 mbq/l. Dalam hal ini kemungkinan ada perbedaan ketelitian dalam pengolahan sample pada laboratorium sehingga ada perbedaan hasil cacahan. Hasi/ Pene/itian Tahun 2000 212
213