Hasil Penelitian clan Kegiatan PTLR Tahun 2006 ISSN 0852 - 2979

STUDI WAKTU TINGGAL PARTIKULAT DALAM AIR LAUT:KONSENTRASI 234TH DALAM AIR DAN SEDIMEN LAUT SEMENANJUNG

MURIA.

E. Lubis., Heny SusenoPusat Teknologi Limbah Radioaktif, BATAN

ABSTRAKSTUDI WAKTU TINGGAL PARTIKULAT DALAM AIR LAUT: Konsentrasi 234Thdalam air

dan sedimen laut Semenanjung Muria. Konsentrasi 234Thdalam air laut dan sedimen S. Muriatelah dianalisis. Hasil yang diperoleh menunjukan bahwa konsentrasi 234Thdalam air laut sebagaifungsi kedalaman terlihat ada perbedaan nilai, bila diuji secara statistika dengan uji-t menunjukanperbedaan yang nyata pada taraf kepercayaan 90 %. Bertambahnya kedalaman air laut yangdisampling terjadi peningkatan konsentrasi 234Th dibandingkan terhadap konsentrasi padapermukaan air laut. Sampling dilakukan hanya sampai pada kedalaman 15 m karena keterbatasankemampuan, sehingga konsentrasi 234Thpada kedalaman lebih dari 15 m belum dapat diketahui.Konsentrasi 234Thdalam sedimen rerata adalah 69,7 Bq/kg.

ABSTRACTSTUDY THE RESIDENCE TIME OF PARTICLE IN SEA WATER: The concentrations of

234Thin sea water and sediment of S. Muria. The concentrations of 234Th in sea water andsediment of Muria Peninsula was analyzed. The results showed that the concentrations of 234Thas function of the deep sea wtaer is significantly different in 90 % degree of confident. The resultsindicated that more deep the sea water more high 234Thconcentration compare to the surfaceconcentration. The concentrations of 234Thin sediment is 69.7 Bq/kg.

LATAR BELAKANG

Teknik nuklir (isotope) mempunyai kontribusi yang besar dalam studi lingkungan

laut, khususnya dalam pemahaman proses-proses dasar oceanografi, distribusi polutan,

rekonstruksi dan prakiraan kondisi laut dimasa yang akan datang. 234Th adalah anak­

luruh dari 238U mempunyai waktu-paro (T1/2) 24,1 hari. Sedangkan 238U adalah

radionuklida berumur panjang dengan umur-paro (T1/2) 4,47 x 109 tahun, mudah larut dan

terdapat relatif konservatif dalam air laut. Defisit radionuklida 234Th dalam air laut sebagai

fungsi kedalaman menggambarkan total pembentukan partikulat biotik dan abiotik,

mineralisasi dan proses eksport yang terjadi dalam laut. Perpindahan 234Th yang terlarut

dari dalam air laut melalui adsorpsi menjadi partikulat yang tenggelam merupakan

mekanisme penting untuk mengontrol distribusinya berdasarkan ruang yang dapat

digunakan untuk mempelajari proses scavenging kimia, eksport partikulat dan produksi

baru yang terjadi di dalam air laut. Fenomena ini juga dapat digunakan untuk mempelajari

ketidak-seimbangan 234Th/ 238Usebagai indikator fluks partikulat di permukaan laut dan

eksport karbon organik dan nitrogen ke dasar laut [1,2]. Dalam makalah dilaporkan hasil

analisis 234Th dalam air laut dan sedimen S. Muria.

9

Hasi/ Penelitian don Kegiatan PTLR Tahun 2006

TEORI

/SSN 0852 - 2979

Konsentrasi 234Th dari permukaan laut ke partikulat yang tenggelam dapat

diperkirakan dengan persamaan,

a234Th--=[NU238 XA)- (NTh234x A]-P (1)at

a 234 Th-- = Perubhan aktivitas 234Th terhadap waktu

at

A= Tetapan peluruhan 234Th,yaitu, 0,693 = 0,0288/ hari.1;./2

(NU238)dan(NTh234)= adalah total aktivitas uranium dan thorium

P = Total fluks thorium yang dipindahkan oleh partikulat.

Waktu tinggal partikulat dihitung dengan persamaan,

T=T m X R-((l- R)r (2)

T = Waktu tinggal partikulat 234Th

T m = mean life dari 234Th yaitu 34,8 hari

R = nisbah konsentrasi e34 Thl 238U)

METODOLOGI [3,4,5,6].

Lokasi Sampling

Sampling air laut permukaan pada kedalaman 0 m, 5 m serta 10m serta sedimen

dilakukan di daerah S. Muria, koordinat sampling sebagai berikut, lokasi samplingditunjukan dalam Gambar 1.

LO

LO

LO

LO

LAUT

LOLO

L01: 110° 45' 00" ST, 06° 25' 48,30" LSL02: 110° 46' 00" ST, 06° 23' 37,26" LSL03: 110° 47' 00" ST, 06° 23' 06,48" LSL04: 110° 48' 00" ST, 06° 23' 01,62" LSL05: 110° 49' 00" ST, 06° 23' 19,44" LSL06 : 110° 45' 00" BT, 06° 24' 13,36" LS

Gambar 1. Lokasi sampling air laut dan sedimen di Pesisir S. Muria

10

Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006ISSN 0852 - 2979

Bahan dan Peralatan

Bahan penelitian meliputi wadah sampel berupa jerigen plastik volume 20 liter dan

kantong plastik untuk sedimen volume 5 kg. Bahan kimia berupa NaOH, HCI, indikator

thymol blue, NH40H, HN03 dan Aceton semua dalam derajat pro-analysyis (p.a).

Peralatan yang digunakan adalah alat sampling air laut (pompa peristaltik), sampling

sedimen Genis piston), Centrifuce, Elektroplating yang dilengkapi power supply pemberi

arus, dan alat a-Spektrometer yang dilengkapi dengan detektor silicon surface barrier.

Tata Kerja

a. Jumlah sam pel dan deteksi limit

Untuk memperoleh jumlah sampel yang dibutuhkan pertama-tama harus

dipertimbangkan kemampuan deteksi a-Spektrometer. Hal ini karena program

pemantauan radionuklida pada lingkungan harus didukung oleh: kemampuan pengukuran

sampel, sistem pencacahan, ketidakpastian pengukuran, waktu pencacahan dan ukuran

sampel. Kapasitas potensial ini yang dinamakan MDA (minimum detectable amount or

activity), merupakan fungsi yang berkaitan dengan kapabilitas mengkaji radionuklida

yang diuji dan ukuran sampel secara teoritis. MDA merupakan salah satu harga yang

dapat melegitimasi suatu pengukuran dengan jaminan kualitas yang memadai, dihitung

dengan persamaan,

MDA=( Std(~X;~:X:X;)nd)+2,71 (3)

Std. Dev. of Background = standard deviasi cacah latar;

T = waktu pencacahan (dalam detik) per sample

Y = yield radiasi per peluruhan

E = Efesiensi detektor

M = berat sampel (gram)

K = unit konversi (dari cacahan per detik ke Bq)

MDA untuk analisis U dan Th, ditunjukkan pada Tabel1.

Tabel1. Nilai MDA untuk analisis U dan Th pada berbagai kompartemen lingkungan

.Radionuklida Metoda Jenis sam el MDA BTh a-S ektrometer Tanah/sedimen 0,2Th a-S ektrometer Air 0,02Th a-S ektrometer Biota 0,02U a-S ektrometer Air 0,02U a-Spektrometer Biota 0,01

11

Hasil Penelitian don Kegiatan PTLR Tahun 2006 ISSN 0852 - 2979

Berdasarkan hal tersebut maka harus dipertimbangkan jumlah sampel air laut

minimal sebanyak 50 liter.

b. Sampling air laut dan sedimen

Sebanyak 50 liter air laut diambil dan ditempatkan pada jerigen volume 20 liter dan

ditambahkan 1 ml asam nitrat pekat. Sedimen diambil menggunakan grap dan hasil

sampling dipotong-potong per 3 em untuk memperoleh profil konsentrasi per kedalaman

sedimen.

c. Preparasi di lapangan (in-situ)

Sebanyak 50 liter air laut di tambahakan 30 ml FeCh 1 %, diaduk dan

ditambahakan NH40H pekat hingga pH sampel menjadi 9. Pengadukan selanjutnya

dilakukan selama 1 jam dan setelah itu dibiarkan selama 12 jam. Endapan yang diperoleh

mengandung U dan Th yang selanjutnya dibawa ke laboratorium PTLR

d. Preparasi sam pel di laboratorium

Preparasi sampel sedimen dilakukan dengan mendetruksi sebanyak 5 gram

sampel kering menggunakan HN03 pekat sehingga diperoleh U dan Th dalam fase air.

Untuk hasil preparasi air laut in situ ditambahkan 10 ml asam klorida 5M dan dipanaskan

sampai dengan seluruh endapan larut. Selanjutnya kedua hasil preparasi laboratorium

siap diekstraksi. Proses ekstraski dilakukan menggunakan TBP sehingga U dan Th

berada dalam fase organik. Uranium dan thorium yang berada dalam fase organik

dijadikan senyawa anorganik dengan menambahkan 10 ml H2S04 10M dan dididihkan

sampai kering selanjutnya ditambahkan H2S04 eneer. Setelah menjadi fase anorganik

uranium dan thorium dilakukan elektroplating pada disk berukuran 1 em dengan rapat

arus 0,2 AJem2 selama 5 jam. Hasil elektroplating siap dianalisis menggunakan

a-Spektrometer.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil analisis 234Th dalam air laut dan sedimen S. Muria ditampilkan dalam

Tabel 2.

Tabel 2. Konsentrasi 234Thdalam air taut dan sedimen S. Muria

Lokasi Dalam air laut, mBQ/L.Dalam sedimen,Sampling

Om5m10 m15 mBq/kg.L1

19120,621,422,565,6L2

19821,021,722,370,1L3

18720,921,522,068,4L4

20521,222,022,773,6L5

19420,721,922,571,3L6

19520,421,022,469,8Rerata

195,320,821,622,469,7Oeviasi

6,22,83,62,4 2,7

12

Hasil Pene/itian don Kegiatan PTLR Tahun 2006 /SSN 0852 - 2979

Berdasarkan data yang ditampilkan dalam Tabel 2 terlihat bahwa konsentrasi

234Th dalam air laut sebagai fungsi kedalaman terlihat ada perbedaan nilai, bila diuji

secara statistika dengan uji-t menunjukan perbedaan yang nyata pad a taraf kepercayaan

90 %. Hal ini memberikan informasi bahwa bertambahnya kedalaman air laut yang

disampling terjadi peningkatan konsentrasi 234Th.Sampling yang dilakukan hanya sampai

kedalaman 15 m karena keterbatasan kemampuan secara teknis, sehingga konsentrasi

234Th pada kedalaman lebih dari 15 m belum dapat diketahui, namun secara teoritis

konsentrasi 234Th pada kedalaman tertentu akan sam a dengan konsentrasi radionuklida

induk 238U.Sementara konsentras rerata 234Thdalam sedimen adalah 69,7 Bq/kg.

Radionuklida 234Th adalah anak luruh dari 238U, mempunyai waktu-paro pendek

selama 24 hari. Sementara radionuklida induk 238U mempunyai waktu-paro panjang

dan konsentrasinya relatif konstan sebagai fungsi kedalaman. Radionuklida 234Th reltif

reaktif dan sangat mudah melekat (adsorpsi) ke partikulat yang ada di sekitarnya,

termasuk ke partikulat organik yang terlibat dalam proses daur biogeokimia di laut. Hal-hal

ni yang menyebabkan 234Th aktivitasnya akan jauh lebih rendah dibandingkan dengan

induknya 238U dekat permukaan laut. Radionklida 234Thyang tenggelam bersamaan

dengan partikulat yang ada di dalam air laut mengakibatkan radionuklida ini akan

mengalami penumpukan sebagai fungsi kedalaman, konsentrasinya akan terus

meningkat. Hal ini seprti ditunjukan dalam Tabel 2 bahwa konsentrasi 234Thbertambah

tinggi pada kedalaman yang lebih tinggi, yang pad a kedalaman tertentu konsentrasinya

dapat mendekati konsentrasi radionuklida induknya.

KESIMPULAN

Radionuklida 234Th bersifat reaktif terhadap partikulat-partikulat yang ada di

sekitarnya. Radionuklida 234Th yang teradsorpsi dalam partikulat akhirnya ikut tenggelam

(scavenging) bersama partikulat tersebut ke air yang lebih dalam, sehingga terjadi

penumpukan (build-up) sebagai fungsi kedalaman. Hal ini yang menyebabkan konsentrasi

234Th sebagi fungsi kedalaman mengalami peningkatan. Pad a kedalaman tertentu

konsentrasi 234Th akan menyamai konsentrasi radionuklida induknya, 238U. Konsentrasi

rerata 234Thdalam sedimen adalah 69,7 ± 2,7 Bq/kg.

DAFT AR PUST AKA

1. STAN EVA J., BUESSELER K., LIVINGSTON H., Application of Isotope Tracers to Study

Ocean Circulation. Validation of Numeric Simulations Against Observed Chernobyl 137Cs

and 90Sr data. Department of Meteorology and Geophysics, University of Sofia, Sofia

Bulgaria National science Foundation, Ocean Sciences Division, Arlington USA.

]3

Hasil Penelitian don Kegialan PTLR Tahun 2006 ISSN 0852 - 2979

2. 'NNW, elsevier.comllocate/epsl., The Influence of Particle Composition on Thorium

Scavenging in the NE Atlantic Ocean.

3. HODGE V. L., GURNEY M. E., Analytical Chemistry, 47,1866 - 68,1975.

4. IAEA, Collection and Preparation of Bottom Sediment Samples for Analysis of

Radionuclides and Trace Elements, IAEA-TECDOC-1360.

5. JOHN GRIGGS, The Radionuclides Rule Analytical Issues and Considerations, U.S. EPA,

Office of Radiation and Indoor Air National Air and Radiation Environmental Laboratory.

6. U.S. Environmental Protection Agency Eastern Environmental Radiation Facility (EPA­

EERF), Department of Energy Environmental Measurements Laboratory (DOE-EML), and

commercial laboratories.

14