KAJIAN SIFAT MAGNETIK DAN KANDUNGAN LOGAM BERAT PADA SEDIMEN MANGROVE WONOREJO SURABAYA
Lutfia Tri Wahyuni1, Siti Zulaikah2, Sutrisno2, Husni Cahyadi Kurniawan3, Susanti Mayangsari1
1) Mahasiswa Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Malang 2) Dosen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Malang 3) Mahasiswa Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya
Abstrack: Magnetic susceptibility measurements is testing magnetic properties of materials by looking of sample response to a weak external magnetic field. In this re-search, we conduct the magnetic susceptibility measurements and combined with test-ing of chemical element of the samples ustest-ing XRF (X-Ray Fluoroscense). This re-search aims to study the magnetic properties and heavy metal content of mangrove sediments in Wonorejo-Surabaya. The results shown the magnetic susceptibility ranged from 0.44 to 22.47 (x10-6m3kg-1) with an average of 3.99 (x10-6m3kg-1). The magnetic susceptibility varies each layer indicates the quantity of magnetic minerals depend on several factors such as geological condition of that area, sedimentation and anthropoghenic material. XRF results indicate there are elements of heavy metals con-tained in the sediments of mangrove Wonorejo such as Fe, Mn, Zn, Cu, Ni, and Cr. The most dominant of heavy metal is Fe of about 49.37%. The correlation between percentage of total heavy metals and magnetic susceptibility shown R2> 0 with r = 0.13. This is because of evidence of heavy metal do not react a dominant ferromagnet-ic minerals, and evidence of heavy metal may form a paramagnetferromagnet-ic or
antiferromag-netic minerals.
Kata Kunci: Suseptibilitas Magnetik, Kandungan Logam Berat
Pendahuluan
Sedimen mangrove memiliki karakteristik yang berbeda dengan lingkungan lainnya, salah satunya adalah kemampuan sedimentasinya yang tinggi dikarenakan oleh sistem perakarannya yang kuat. Selain itu, mangrove juga mampu berfungsi sebagai pengendali berbagai logam berat (Mulyadi et al, 2009). Sumber
sedimen mangrove ada 2 macam, yaitu berasal dari daratan dan lautan (allotochtonous) dan mangrove itu sendiri (autochtonous).
Sifat kemagnetan alam
menjelaskan tentang mineral yang ditemukan pada tanah, batuan, debu dan sedimen (Kucer, 2012). Salah satu parameter sifat kemagnetan dari suatu bahan adalah suseptibilitas magetik. Suseptibilitas magnetik merupakan
pengukuran respon suatu bahan terhadap pemberian medan magnet luar. Besar kecilnya nilai suseptibilitas yang ditemukan di tanah berkaitan dengan mineral magnetik dan karakteristik dari elemen yang ditemukan di tanah. Kontribusi miner-al magnetik dminer-alam suatu bahan berbanding lurus dengan suseptibilitas bahan (Schoen, 1996 dan Tarling, 1993, dalam Bijaksana et al , 2009). Semua butir mineral (mineral grains) berkontribusi terhadap suseptibilitas total, tetapi pengaruh individunya bergantung terhadap suseptibilitas intrinsiknya (Bijaksana, 2009).
Keberadaan mineral magnetik
dan kelimpahannya dapat
mencerminkan keadaan lingkungan (Bijaksana et al 2001 a; Bijaksana et al, 2001 b, dalam Bijaksana et al, 2009), secara kuantitatif kemagnetan dalam sedimen relatif sedikit, namun mineral magnetik selalu ada di dalam sedimen walaupun kelimpahannya cukup kecil sekitar 0,1 % dari massa batuan. Dengan keberadaan mineral magnetik maka tiap-tiap lapisan dalam sedimen dapat memberikan informasi tentang keadaan suatu lingkungan.
Pengukuran suseptibilitas magnetik
akan lebih optimal jika
dikombinasikan dengan pengukuran
non magnetik yaitu dengan
menggunakan XRF. Dengan
menggunakan XRF dapat mengetahui pesentase kandungan logam berat yang terdapat di dalam sedimen.
Penelitian menggunakan
metode suseptibilitas magnetik yang dikombunasikan dengan uji kandungan logam berat sudah beberapa kali dilakukan oleh peneliti (Dlouha et al, 2013; Canbay et al, 2010; Salehi, 2013; Baghdadi 2011). Salah satu sari hasil penelitian menunjukkan adanya korelasi antara suseptibilitas magnetik dengan logam berat seperti Cu (tembaga), Pb (timbal) dan Zn (seng) (Dlouha, 2013). Metode ini menjadi
pilihan karena berbagai
keunggulannya diantaranya
pengukuran bisa dilakukan di semua jenis bahan, aman cepat, dan non de-structive (Dearing, 1991).
Dalam penelitian ini bertujuan
menentukan korelasi nilai
suseptibilitas magnetik yang diukur menggunakan suseptibilitymeter
dengan konsentrasi logam berat yang terdapat dalam sedimen mangrove.
Metodologi Penelitian
Pengambilan sampel
Pengambilan sampel dilakukan di kawasan mangrove Wonorejo yang terletak di perairan estuari muara Kali Wonorejo Surabaya dengan letak geografis 7°19’6’’LS dan 112°48’6’’. Kawasan estuari merupakan perairan yang dipengaruhi oleh 2 hal yaitu perairan dari laut dan perairan dari sungai, sehingga sumber mineral magnetik dapat berasal dari dua lokasi tersebut.
Proses pengambilan sampel dilakukan dengan menggunakan corer yang terbuat dari pipa PVC dengan panjang 1,5 dan 2,5 meter. Sampel yang berhasil diambil sebanyak 10 corer masing-masing 4 corer di area joging track dan 6 corer di area man-grove. Sampel kemudian didiamkan selama seminggu, lalu diiris-iris sepanjang 2 cm, dan dimasukkan di dalam holder untuk dilakukan pengukuran nilai suseptibilitas magnetik (χ).
Pengukuran sampel
Sampel sedimen yang diambil
diukur menggunakan
suseptibilitymeter Bartington MS2B pada frekuensi rendah 0,46 Hz. Hasil nilai suseptibilitas yang terukur merupakan suseptibilitas magnetik volume (). Untuk memperoleh suseptibilitas magnetik bermassa spesifik perlu mengkonversikan dalam persamaan
χlf = / dimana χlf = suseptibilitas bermassa spesifik pada frekuensi rendah (m3kg-1); = suseptibilitas berdasarkan volume; = massa jenis sampel (kgm-3).
Hasil pengukuran suseptibilitas magnetik digrafikkan terhadap kedalaman masing-masing sampel.
Pengukuran nonmagnetik
menggunakan XRF bertujuan
mengetahui persentase kandungan unsur-unsur logam berat dalam sampel.
Hasil dan Pembahasan
Rentang nilai suseptibilitas magnetik yang diperoleh keseluruhan sampel dari 0,44-22,47 (x10-6m3kg-1) dengan rata-rata 3,99 (x10-6m3kg-1). Nilai suseptibilitas magnetik menunjukkan kenaikan dan penurunan
yang bervariasi tiap kedalamannya, mengindikasikan adanya perbedaan kuantitas mineral magnetik dalam sedimen mangrove. Beberapa hal yang mempengaruhi nilai suseptiblitas magnetik seperti area geologi, sedimentasi, dan penambahan material anthropogenic (Kucer, 2012). Bila dibandingkan dengan hasil penelitian suseptibilitas magnetik lain di kawasan mangrove (Seetharamiah et al, 2004), nilai suseptibilitas magnetik penelitian ini relatif lebih tinggi, namun keduanya sama-sama memiliki pola yang naik turun berulang terhadap kedalaman sampel. Adapun hasil nilai suseptibilitas magnetik dapat dilihat dalam gambar 1 berikut ini
Gambar 1. Profil vertikal χ sampel area mangrove T1C1&T2C1 (biru), T2C1&T2C2 (merah)
Nilai suseptibilitas magnetik salah satunya dipengaruhi oleh sedimentasi dan juga area geologi. Mangrove berada di kawasan estuari yang merupakan daerah transisi antara dua perairan yang berasal dari daratan maupun lautan. Sehingga input miner-al magnetik yang terbawa melminer-alui
proses tranpor sedimen dan
terendapkan akan mempengaruhi nilai suseptibilitas magnetik di setiap lapisan sedimen. Pergerakan materi yang mengalir kawasan mangrove dipengaruhi pula oleh faktor fisik seperti pasang surut air laut, runoff daratan, dan curah hujan (Purnobasuki, 2005).
Berdasarkan hasil perhitungan rata-rata nilai suseptibilitas magnetik di kawasan joging track tidak berbeda secara signifikan dengan kawasan sungai mangrove. Rata-rata nilai suseptibilitas magnetik di joging track sebesar 4,00(x10-6m3kg-1) sedangkan di sungai mangrove sebesar 39,96 (x10-6m3kg-1). Hal ini mengindikasikan bahwa sumber mineral magnetik dikedua tempat sama. Diperkirakan mineral magnetik yang terbawa melalui transpor sedimen pada
perairan, baik perairan yang berasal
dari lautan maupun daratan
berkontribusi terhadap nilai suseptibilitas magnetik dikedua lokasi.
Korelasi antara Suseptibilitas Magnetik dengan Kandungan Logam Berat
Kehadiran logam berat
mengindikasikan korelasi yang kuat antara suseptibilitas magnetik dengan logam berat (Gelisli, Aydin,1998; Canbay, 2010) dengan faktor dominan yang mempengaruhi adalah polusi
antropogenic. Adanya sumber
antropogonic dapat meningkatkan
nilai suseptibilitas magnetik (Canbay, 2010). Berdasarkan hasil uji XRF, kandungan unsur logam berat sedimen mangrove meliputi Fe, Cu, Zn, Ni, Mn dan Cr. Berdasarkan perhitungan korelasi χlf dengan persentase unsur logam berat diperoleh dalam tabel 1.
Tabel 1. Korelasi Kandungan Logam Berat
Titik R Fe R Cu R Ni R Mn R Cr R Zn T2 0,49 0,19 0,16 0,40 0,16 0,26 T4 0,04 0,17 0,13 0,22 0,13 0,28 Korelasi TLB 0,13
Ket: TLB =total logam berat, r =korelasi
Korelasi logam berat bernilai positif (R2>0) dan lemah (r=0,31). Hal ini bisa terjadi karena logam berat yang ada dimungkinkan tidak membentuk ferromagnetik secara dominan. Selain itu unsur Fe yang terkandung membentuk mineral paramagnetik dan antiferomagnetik (Dlouha, 2013). Akibatnya sinyal-sinyal magnetik akan berkurang dalam jumlah yang besar.
Dari keseluruhan unsur logam berat, unsur terbanyak ialah Fe dengan rata-rata persentase 49,36%. Korelasi tinggi antara suseptibilitas magnetik dan persentase Fe pernah ditunjukkan (Schädlich et al., 1995, 1999 dalam
Maher, 1999). Penghitungan
matematis antara nilai suseptibilitas magnetik dan persentase kandungan Fe sedimen mangrove menunjukkan korelasi positif (R2>0) dan lemah. Korelasi antara persentase Fe dan suseptibilitas magnetik untuk T2 sebesar 0,493 sedangkan untuk T4 sebesar 0,004, selain itu korelasi total persentase Fe dengan suseptibilitas magnetik pada grafik sebesar 0,21.
Gambar 2. Grafik Hubungan Persentase Fe dengan suseptibilitas Magnetik T2
Gambar 3. Grafik Hubungan Persentase Fe dengan Suseptibilitas Magnetik T4
Gambar 4. Grafik Hubungan Total Persentase Fe dengan Suseptibilitas Magnetik
Korelasi yang lemah
diperkirakan terjadi karena Fe telah beasosiasi dengan mineral magnetik lain sehingga antara nilai χ dan Fe tidak menunjukkan korelasi yang tinggi. Selain itu keberadaan logam
berat lain juga berpengaruh terhadap korelasi antara niali suseptibilitas magnetik dan Fe.
Korelasi yang sangat lemah antara kandungan Fe dan χ pada tanah permukaan atas pernah diteliti oleh Dearing et al (1996) dalam (Dlouha et al, 2013). Berdasarkan Maher (1998) efek ini terjadi karena tingginya jumlah mineral Fe oksida yang yang
lemah (misalkan geothite,
ferryhidryite) (Dlouha et al, 2013). Kandungan Fe yang lemah tentu akan mempengaruhi nilai suseptibilitas magnetik total sedimen.
Korelasi antara suseptibilitas
magnetik dengan kandungan unsur logam bernilai lemah tidak terlepas dari kemampuan mangrove dalam mengendalikan logam berat baik dari perairan daratan maupun perairan lautan. Kemampuan ini terkait dengan peran sedimen mangrove sebagai jebakan dan memainkan peranan yang penting dalam menghilangkan logam berat dari berbagai macam sumber (Veerasingam et al, 2014). Hal ini diperkirakan menjadi faktor yang
mempengaruhi korelasi nilai
y = 0.373x - 15.60 R² = 0.243 -5 0 5 10 15 40 50 60 S u se p ti b il it as M ag n et ik Fe y = -0.001x + 3.262 R² = 2E-05 0 5 10 15 25 35 45 55 S u se p ti b il it as M ag n et ik Fe y = 0.104x - 2.220 R² = 0.043 0 5 10 15 40 60 S u se p ti b il it as M ag n et ik Fe
suseptibilitas magnetik dengan kandungan unsur logam berat.
Logam berat bisa sampai di mangrove diduga karena aktivitas nelayan yang menggunakan perahu motor untuk melaut. Selain itu adanya tempat buka tutup air (dam) yang terdapat banyak sampah hasil aktivitas masyarakat akan menyumbangkan mineral anthropogenic pada sedimen mangrove.
Kesimpulan
Secara keseluruhan rentang nilai suseptibilitas magnetik sebesar 0,44-22,47 (x10-6m3kg-1) dengan rata-rata 3,99 (x10-6m3kg-1). Unsur-unsur logam yang terkandung dalam sedimen man-grove meliputi Fe, Cu, Zn, Ni, Mn dan Cr. Hasil korelasi masing-masing kandungan unsur logam terhadap susetibilitas magnetik bernilai positif (R2>0) dan lemah. Penyebab kuatnya korelasi karena adanya logam berat.
Dengan lemahnya korelasi
menandakan logam berat tidak berkontribusi besar terhadap nilai suseptibilitas magnetik, melainkan ada faktor lain yang berkontribusi seperti keadaan geologi, sedimentasi, komposisi, ukuran bulir mineral
magnetik dimana semakin besar suseptibilitas magnetik maka semakin besar bulirnya. Selain itu rendahnya korelasi antara persentase unsur logam berat dengan suseptibilitas magnetik dimungkinkan karena logam berat yang ada tidak membentuk mineral ferromagnetik yang dominan. Jika dilihat dari segi kemampuan sedimen mangrove, salah satu diantarannya mampu menahan logam berat, hal ini karena sedimen mangrove sebagai jebakan menguraikan logam berat dari berbagai macam sumber (Veerasingam et al, 2014).
Ucapan Terima Kasih
Kami mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang terlibat dalam penelitian ini hingga selesai. Terutama kepada tim geofisika angkatan 2011 Universitas Negeri Ma-lang (Agus Rianto, Eka Sri Mu’alimah, Rizka Amirul Hikma, Rosyida Azzahro, Shelita Dwi S, Yuni Chairunnisa)
Daftar Rujukan
Amalia, Tauhida., Hamdi., Mufti, Fatni,.2014. Identifikasi Mineral Magnetik pada Gua Bau-Bau Kalimantan Timur MenggunakanScanning Electron Microscope (SEM).Padang:Jurnal Geofisika.
Arief, Arifin. Hutan Mangrove, Fungsi dan Manfaatnya,
(online),(http://books.google.co.id/b ooks), diakses 3 September 2014 Baghdadi, M.E., Barakat, A., Sajieddine, M &
Nadem, S. 2011. Heavy Metal Pol-lution and Soil Magnetic Suscepti-bility in Urban Soil of Beni Mellal City (Maroco). Environ Earth Sei. DO1.10.1007/ S12665-011-1215-5 Canbay, M., Aydin, M & Kurtulus, C. 2010.
Magnetic Susceptibility and heavy-metal contamination in topsoil along the Izmit Gulf Coastal area IZAYTAS (Turkey). Journal of Ap-plied Geophisics 70 (2010) 46-57 Dearing, J. 1999. Envirometal Magnetic
Sus-ceptibility Using the Bartington MS2 System. British Library Cata-loguing in Publication Data
Dlouha, Sarka., Petrovsky, Eduard., Kapicka, Ales., Boruvka, Lubos., Ash, Chris-topher & Drabek, Ondrej. 2013. In-vestigation of Polluted Alluvial Soils by Magnetic Susceptibility Method a case study of Litavka Riv-er. Soil &Water Res., 8, 2013 (4): 151-157
Huliselan, EK & Satria, B: Identifikasi Miner-al Magnetik pada Lindi (Leachate). Jurnal Geofisika 2007/2
Kristiarni, Endah. 2002. Pengaruh Kawasan Mangrove terhadap Laju Sedimen Transpor dan Perubahan Garis Pantai di Curah Sawo Kabupaten Probolinggo.(http://digilib.its.ac.id/ pengaruh-kawasan-mangrove- terhadap-laju-sedimen-transpor- dan-perubahan-garis-pantai-di- curah-sawo-kabupaten-probolinggo/741), diakses 2 Oktober 2014.
Kucer, N., Sabikoglu, I & Can, N. 2012. Measurements of Enviromental Pol-lution in Industrial Area Using Magnetic Susceptibility Method. Proceeding of International Con-gress on Advanced in Applied
Phisics and Materials Science. Vol 121, 20-22
Maher, B.A & Thompson, R. 1999.Quaternary Climates, Enviroments and Mag-netism.Cambridgee University Press: New York
Megasains.2009.Buletin,Klimatologi,Kualitas Udara dan Geofisika,Volume 1.Hal. 12-17
Murdock, K.J.,Wilkie, K.& Brown, L.L.,2013.Rock magnetic proper-ties, magnetic susceptibility, and organic geochemistry comparison in core LZ1029-7 Lake El’gygytgyn,Russia Far East, Clim. Past, 9, 467–479, 2013.
Nugroho, RA., Widada S & Pribadi, R. 2013. Studi Kandungan Bahan Organik dan Mineral (N,P,K,Fe dan Mg) Sedimen di Kawasan Mangrove Desa Bedono, Kecamatan Sayung, Kabupaten Demak. Journal of Ma-rine Research. Volume 2, Nomor1, Tahun 2013, Halaman 62-70. Mulyadi, Edi., Rudi, L. &Dewi A: Fungsi
Mangrove Sebagai Pengendali Pencemar Logam Berat. Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan Vol 1 Edisis Khusus
Purnobasuki, H. 2005. Hutan Mangrove. Airlangga University Press: Sura-baya
Rosanti, Dian farida. 2012. Korelasi antara Suseptibilitas Magnetk dengan Unsur Logam Berat pada Sekuensi Tanah di Pujon Malang.skripsi: Universitas Negeri Malang
Salehi, M.H., Jorkesh, SH & Mohajer, R.M. 2013. Relationship between Mag-netic Susceptibility and Heavy Met-al Concentration in Polluted Soils of Lenjanat Region of Ishafan. ED Science. E3S Web of Conferences 1, 04003(2013) DOI : 10.1051/e3 scorf/20130104003
Satriadi, Alfi. 2004. Jenis dan Karakteristik Sedimen Mangrove di Pantai Kabongan Lor Kabupaten Rembang. (Online). (http://eprints.undip.ac.id/22763/1/3
22-ki-fpik-05-a.pdf), diakses 8 Sep-tember 2
Seetharamiah, J., N.Basaviah., S. Chakraborty., K. Nageswara Rao., dan A.S. Khadkikar. 2004. Use of magnetic Susecptibility for Identifi-cation of Mangrove Deposits in Vibracores from deltaic environ-ment. J. Ind. Geophisics. Vol.8, No.1, pp.65-70
Tamuntuan, G.,Bijaksana, S.,Gaffar,E.,Russel,J.,Safiuddin, L & Huliselan, E.,The Magnetic Properties of Indonesian Lake Sediment: A Case Study of a Tec-tonic Lake in South Sulawesi and Maar
Lakes in East Java. ITB J. Sci. Vol. 42 A, No. 1, 2010, 31-48
Veerasingam,S., Vethamony, P., Murali, R.M & Fernandes, B. Depositional rec-ord of trace metal ang degree of contamination in core sediments from the Mandovi estuarine man-grove ecosystem, west coast of In-dia. Elsevier, Marine Pollution Bul-letin xxx (2014)xxx-xxx
