Prosiding Perlemuan dan Presenfasi llmiah P3TM-BATAN, Yogyakarla 14-15Juli 1999 <"1 Buku II ANALISIS 14C D!ALAM CUPLIKAN DAERAH SEMENAN]UNG MURIA RADIOEKOLOGI TANAH UN11JK DARI STUD! Wisjachudin Faisal, Rosyidin Puslitbang. Teknologi Maju. (P3TM). Yogyakarta Sulistyati, Erry Anwar Puslitbang. Teknologi Isotop dan Radiasi (P3TIR). Jakarta Sutarman Puslitbang. Keselamatan Radiasi danbiomedika Nuklir(P3KRBiN), Jakarta ABSTRAK ANALISIS 14C DALAM CUPLIKAN TANAH DARI DAERAH SEMENANJUNG MURIA UNTUK STUDI RADIOEKOLOGI. Telah dilakukan analisis kadar 14C dalam tanah di daerah Semenanjung Muria di beberapa lokasi pada radius 2, 5 hingga 10 km dati Lemah Abang (rencana lokasi PL TN). Setelah dipreparasi, cuplikan tanah dibakar dengan Blat Biological Oxidizer hingga terbentuk gas CO2. Gas tersebut dialirkan pada larutan carbosorb yang telah dicampur dengan pengelip cair (pennafluor). Aktivitas 14C dapat diamati dengan Blat pencacah kelip cair (Uquid Scintillation Counter). Variasi volume carbosorb dibanding pennafluor optimum pada perbandingan 13 : 7. Variasi kedalaman dati cuplikan tanah menunjukkan harga aktivitas 14C cenderung hanya terdeteksi pada pennukaan.. Aktivitas 14C pada berbagai lokasi di Semenanjung Muria masih di bawah batas maksimum yang diperbolehkan. ABSTRACT ANAL YSIS OF 14C IN SOIL SAMPLES FROM MURIA PENINSULA FOR RADIOECOLOGY STUDY. The concentration of 14C in soil samples from Muria Peninsula at several locations in the radius of 10 km from Lemah Abang (site of the planned Nuclear Power Plant) has been analyzed. After the preparation, the samples were burnt with a Biological Oxidizer so that CO2 gas was fonned. This gas was flowed through carbosorb solution which was mixed with pennafluor. The 14C activities could be observed by using a Liquid Scintillation Counter. The obtained variation of the value of carbosorb compared with that of penna fluor was 13:7. The depth variation of the soil samples showed that the activity of 14C was detected on the surface only. 14C activity from different locations was still under the maximum pennissible limit. PENDAHULUAN D i alam 14C dihasilkan oleh karena adanya reaksi antara neutron dari sinar kosmis di atmosfer bagian atas dengan nitrogen, oksigen dan karbon. Interaksi neutron dati sinal kosmis dengan 14N adalah sumber utama terbentuknya 14C. 14N + n (sinar kosmis) ~ 14C + Y Sumber alami ini telah diperbesar dengan adanya percobaan senjata nuklir, emisi dati reaktor daya dan lain sebagainya. 14N + n (reaksi fisi) ~ 14C + Y Tabell. Perkiraan jumlah 14C yang dikeluarkan oleh beberapa tipe reaktor (kci). I Tipe ReaktorjThn70-171- 75176-8 l81-85186-9oi Total, Di reaktor nuklir 14C dihasilkan dati absorpsi neutron oleh nitrogen di udara, sebagai pendingin, moderator, struktur material atau sebagai kotoran. Adapun reaksi-reaksi yang mungkin terjadi di dalam reaktor (1) : Wisjachudin F. dkk
12 BukU II Prosiding Pertemuan dan Presentasi llmiah P3TM-BATAN, Yogyakarta 14-15Juli 1999 13C+n ~14C+y 14N+n ~14C+p 15N+n ~14C+a 160+n ~14C+3He 170+n ~14C+4He Kandungan (aktivitas spesifik) 14C di dalarn tubuh rnanusia akan sarna dengan yang diketernukan pacta cuplikan lingkungan pacta kondisi kesetirnbangan statis C4C yang rneluruh akan digantikan oleh 14C yang barn). Bila terjadi kondisi kesetirnbangan dinamis yang luar biasa rnaka cuplikan lingkungan di sekitar surnber 14C akan rnenjadi 3 kali lipat dibanding aktiviias spesifik 14COZ rerata seluruhnya. Dengan dernikianjika dilakukan analisis 14C pacta cuplikan lingkungan (dalam hal ini tanah) rnaka akan diperoleh gambaran aktivitas spesifik (aktivitasl gram karbon) pacta tubuh rnanusia di sekitar lokasi penelitian. Pada penelitian ini direncanakan untuk pembakaran cuplikan tanah dilakukan dengan alat Biological Oxidizer OX-400(2). Adapun diagram alat tersebut dapat dilihat pada gambar 1. Untuk mengetahui harga aktivitas 14C, dilakukan pencacahan menggunakan alat pencacah kelip cair latar rendah (LSC-Packard 2000 A/LL). Sedangkan untuk memperoleh waktu optimum yang diperlukan agar basil pencacahan 14C didapatkan dengan kesalahan sekecil mungkin, digunakan rumus 1 (3) 40.000(Ccup -B) T= (1) (%2s) 2 (Ccup + B)2 2s = 2 sigma, Ccup = cacah cuplikan, B = latar Demikian juga untuk mengetahui batas deteksi pada pengukuran aktivitas 14C menggunakan LSC digunakan rumus di bawah ini (4): Ke atmosfer ~-- ~~ Tempat mengalir!l;:ln gas.nitrogendan oksigen emp" a Ruangpembakaran 140 \: -- 3H Gambar 1. Alat Biological Oxydizer Adapun arti penting analisis lingkungan (cuplikan tanah) ini dilakukan adalah untuk memantau sedini mungkin berapa aktivitas 14C, terutama pada daerah yang kemungkinan besar akan terkontaminasi., sehingga keselamatan lingkunggn (makhluk hidup) terutama manusianya dapat dilakukan antisipasi sedini mungkin. Sehingga seandainya ada 14C tidak melebihi bares yang diizinkan. Untuk itu perlu dilakukan penelitian agar diperoleh metoda yang memadai sedemikian sehingga analisis 14C pada cuplikan lingkungan tersebut dapat dilakukan dengan efisien dan dapat dipertanggung jawabkan. Pada penelitian ini akan dilakukan analisis aktivitas 14C langsung dari 14COZ, yang penulis nilai lebih efisien dibarc.ding bila dilakukan dengan proses sintesis yaitu memproses 14COZ menjadi asetilen atau bahkan sampai benzen, barn kemudian ditentukan aktivitasnya, jelas hal ini diperlukan waktu yang relatif lama serta beaya yang cukup tinggi. {.f:.-+(.f:.-)2 +4CI(~+~ bd=~ 2 Ic Ic Ic II )} (2) bd = batas deteksi, ~ = lamanya pencacahan cuplikan, 11 = lamanya pencacahan latar, k = 2 (0=2), c( = cacah latar TATAKERJA BAHAN Cuplikan tanah dari berbagai lokasi., Carbosorb II, Pennatluor- V (packard). PERALATAN Biological Oxidizer Ox-400 buatan Harvey Instrument Corporation., Liquid Scintillation Counter 2000 CA/LL buatan Packard. Wisjachudin F. dkk
Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah P3TM-BA TAN, Yogyakarta 14-15 Juli 1999 Buku II 13 CARAKERJA 1. Preparasi cuplikan Cuplikan tanah diambil pada kedalaman 0-10, 10-20, 20-30 cm di bawah permukaan dan pada jarak 10 km dati Lemah Abang (rencana lokasi PL IN), di sekitar Semenanjung Muria. Setelah cuplikan dikeringkan dan dibersihkan (dari kotoran akar, kerikil, plastik dan lian-lain) dilanjutkan dengan penggerusan menggunakan ballmill zroz dan penyaringan dengan ayakan ukuran 100 mesh. Setelah dilakdkan pembersihan dan homogenisasi, cuplikan disimpan pada bahan gelas kuarsa, polietilen atau teflon yang dapat ditutup rapat. 2. Optimasi campuran Pelarut (Carbosorb) dan Pengelip (Permanuor) Dibuat variasi volume pelarut (carbosorb) dan pengelip (permafluor) dengan perbandingan 10/10, 11/9, 12/8, 13/7, 14/6, 15/5, 16/4. Larutan tersebut dibuat duplo, yang satu sebagai latar sedangkan yang lainnya diberi spike (larutan yang mengandung 14C) sebanyak 2 J:!l. Kedua macam larutan pada berbagai variasi ini dicacah dengan alai LSC. Dari percobaan ini akan diperoleh perbandingan yang optimum untuk pencacahan 14C. 3. Proses Pembakaran Ditimbang sebanyak 0,3 gram masingmasing cuplikan, kemudian dibakar dengan alat Biological Oxidizer Ox-400. Gas CO2 yang terjadi akan mengalir pada trap yang telah diisi dengan larutan campuran carbosorb clan permafluor optimum. Larutan tersebut dituang pada vial gelas ukuran 20 mi. 4. Pencacahan dengan slat LSC Dua buah vial ukuran 20 ml yang telah diisi campuran carbosorb clan permafluor pada kondisi optimum di atas (No.2) dicacah selama 100 menit clan diulang 10 kali. Penetapan lama pencacahan ini didasarkan pada waktu yang diperlukan agar harga pencacahan optimum yaitu dengan rumus (1). Dari data pencacahan akan dapat dihitung harga efisiensinya karena harga aktivitas spike 14C sebesar 2 ~l yang dimasukkan telah diketahui (Eff = cprn/dpm). Dari harga efisiensi deteksi ini maka aktivitas 14C cuplikan tanah dapat dihitung. HASIL DAN PEM.BAHASAN Hasil variasi perbandingan volume carbosorb dan permafluor dapat dilihat pacta tabel I di atas. Dari data tersebut menunjukkan bahwa perbandingan volume yang paling optimum adalah pada data nomer 4 atau pada perbandingan 13 : 7. Tabel2. Variasi Volume Carbo Sorb-II dan Permafluor- V Variasi volume Carbo Sorb- No II/Permafluor-V (ditambah 21.11 spike 14C) I 1. 10/10 2. 11/9 3. 12/8 4. 13/7 5. 14/6 6. 15/5 7. 16/4 - Dari data pencacahan yang ada maka dapat dihitung waktu pencacahan yang optimum dengan rumus 1 diperoleh harga T = :1:100 menit. Adapun harga batas deteksi pencacahan dapat dihitung dati rumus 2 di atas, diketahui cacah latar = 3,55 cpm, 1., = t( = 1000 menit (setiap kali pencacahan 100 menit diulang 10 kali) maka harga batas deteksi pada pencacahan ini adalah = 0,17 cpm. Maka cacah cuplikan yang dianggap signiflkan haruslah lebih besar 3,55 + 0,17 = 3,72 cpm. Bila data cuplikan di bawah harga tersebut maka data tersebut dianggap sarna dengan cacah latar (tidak terdeteksi). Untuk mengetahui seberapa jauh pengaruh migrasi 14C ditinjau pada kedalaman tanah maka dilakukan anal is is dengan variasi kedalaman yang hasilnya terlihat pacta robe! 3. Tabel3. Hasil pencacahan (com) 15,35 18,24 21,19 29,29 26,41 25.89 25,76 Variasi kedalaman cuplikan tanah (cm). Temyata yang dapat terdeteksi J1anya pada kedalaman (0-10) cm. Untuk mengetahui kandungan 14C ditempat lain sebagai perbandingan dipilih cuplikan dari daerah Krakal, Gunung Kidul. Di daerah Krakal ini pada semua kedalaman tidak terdeteksi. Dari data tersebut maka untuk cuplikan dari daerah lain hanya dianalisis pada kedalaman (0-10 ) cm. Adapun basil perhitungan harga aktivitas 14C dari data pencacahan dapat dilihat pada tabel 4. Wisjachudin F, dkk
14 Buku II Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah P3TM-BATAN, Yogyakarta 14-15 Juli 1999 Oari tabel kadar tertinggi yang diperbolehkan untuk 14C yang acta hanya untuk air yaitu sebesar = 3 x 104 Bq/L atau setara dengan 8,1 x 10-4 I:LCi/grarn, berdasarkan SK Dirjen BATAN, No. 293/DJNII/95. Dari harga kadar tertinggi yang diperbolehkan tersebut, maka data yang pacta tabel 4 terlihat masih dibawah batas maksimum. Tabel 4. Aktivitas 14C dalarn tanah di daerah Semenanjung Muria No. Kode Sampel Ha~yitas ~CfT(jam. tjumiharjo E (2-5) 3,47 ):10-6: uermolo SE (5-10) 2,40) 10-6: ITubanan SW (2-5) 2,37) 10-6 Balong ESE (2-5) 2,38) 10-6 Kaliaman SW (5-10) I 3,12 ) 10-6 tjumiharjo E (5-10) 2,08 x 10-6 Balong SE (0-2) I 2,58x 10-6 Lemah Abang (0) 1,46x 10-6 Il:!ayuran (2-5) 1,32 x 10-6,D.111. Balong SE (2-5) 2,65 X 10-6 Bafong ER (0-2) 12. tjumiha~o E (5-10)! 2,08 X 10-6 13. Tubanan SR (2-5) 2,58 X 10-6 KESIMPUIAN Analisis 14C secara langsung dari 14CO2 telah dapat dilakukan cukup memadai. Kondisi optimum untuk campuran pelarut (carbosorb) dad pengelip (permafluor) tercapai pada perbandingan volume 13 : 7. Kandungan 14C hanya terdeteksi pada daerah permukaan (0-10) cm dad masih di bawah batas kadartertinggi yang diperbolehkan. DAFTAR PUSTAKA 1. NCRP (National Council on Radiation Protection and Measurement), Carbon-14 in the Environment, NCRP Report No.81, Bethesda, Maryland (1985). 2. Operating And Service Manual, Biological Material Oxidizer, R.J. Harvey Instrument Corporation, New Yersey (1980). 3. FAISAL, W., "Perbandingan Penggunaan Pencacah Kelip Cair Dengan Spektrometer Massa Akselerator Untuk Pertanggalan Radiokarbon", Seminar Nasional Teknologi Akselerator Dan Aplikasinya, PPNY BAT AN, Yogyakarta (1998). 4. WISJACHUDIN, F., WISNu, S., F. LAHAGU,.P. PUJIYONO, E. SUPRIYATNI, "Pemanfaatan Fasilitas Pertanggalan Radiokarbon Untuk menentukan Kandungan Tritium Di Dalam Air Di Lingkungan PPNY", Pertemuan dan Presentasi Ilmiah Penelitian Dasar Pengetahuan dan Teknologi Nuklir, PPNY-BATAN, Yogyakarta (1992). 5. Technical A Guide book "Meauserement of Radionuclides in Food and the Environment", Reports Series No. 295, IAEA, Vienna (1989). TANYAJAWAB Supriyanto ~ Aktivitas 14C cenderung hanya terdeteksi pada permukaan tanah dikaitkan dengan kedalaman tanah semakin banyak mineralnya. Apakah ada kaitannya, mohon penjelasan...c.. Dari percobaan yang telah dilakukan (/ihat label 2) menunjukkan bahwa di bawah 10 cm kemungkinan ada /4C tetapi karena relatif kecil sehingga tidak terdeteksi. Sukirno }> Darimana datangnya C-14? }> Pacta tabel 2 hanya pacta pennukaan (0-10 cm) kenapa tidak terdeteksi dalam kedalaman lebih dari 10 cm? -<}- Telah dijelaskan pada pendahuluan. -<}- Dari percobaan terlihat bahwa kedalaman dibawah 10 cm tidak terdeteksi. Mungkin /4C ada di daerah tersebut tetapi tidak terdeteksi. Mungkin /4C di kedalaman tertentu pada tanah ada proses "chemical exchange" /4C dengan /2C sedemikian /4C ikut larut dengan air migrasi ke tempat lain. Agus S. }> Metoda analisis yang anda pergunakan memiliki rekoveri (kedapatrilangan) berapa %? Karena baik tidaknya suatu metoda analisis dapat dilihat dari besar kecilnya rekoveri. -<}- Sebelum analisis cuplikan tanah dilakukan, terlebih dahulu dilakukan percobaan rekoveri yaitu dengan cara membakar cuplikan 'standar" yang telah diketahui aktivitasnya. Hasil rekoveri yang dihasilkan berkisar 98-99 %. Dengan demikian analisis ini dapat dipertanggungjawabkan secara ilmiah. Wisjachudin F. dkk
Prosiding Pertemuan dan Presentasi llmiah P3TM-BA TAN, Yogyakarta 14-15 Juli 1999 Buku II 15 Sahat Simbolon )- Apakah distribusi 14C tidak mengikuti distribusi Boltzman? )- Apa yang dimaksud dengan aktivitas 14C yang masih di bawah batas maksimum yang diperbolehkan?..t;.. Distribusi /4C sangat tergantung kondisi alam pada saar itu, jadi sangat jluktuatij Misalnya karena banyaknya percobaan bom (senjata) nuklir maka produksi /4C meningkat, demikian juga pada saar /2C terdapat banyak di udara (industri, pabrik batubara, dsb) /4C banyak "dilarutkan" oleh /2C...t;.. Menurut SK Dirjen BATAN No. 293/DJ/VIIU95, kandungan 14C tertinggi yang diperbolehkan hanya untuk air yaitu sebesar 8,1 X 10-",uCi/gram. Gatot Suhariyono» Bagaimana Saudara menenti.lkan perbandingan 13:7, sebab dari beberapa penelitian biasanya digunakan 12:8. 12 untuk sintilator 8 untuk sampel. -<). Dari percobaan kami diperoleh hasil optimasi dengan perbandingan volume 13:7 (Corbosorb pemefluor). Percobaan ini sesuai dengan percobaan yang mirip dan dilakukan oleh peneliti Canada hasil optimasi (65%: 35%). Wisjachudin F, dkk