HUBUNGAN KONSENTRASI HCO
3-DAN BOBOT C
6H
6PADA ANALISIS
ISOTOP ALAM
14C SERTA KAITANNYA DENGAN PELAKSANAAN
SAMPLING DI LAPANGAN
Satrio dan Rasi PrasetioPusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, BATAN email: satrio@batan.go.id
ABSTRAK
HUBUNGAN KONSENTRASI HCO3- DAN BOBOT C6H6 PADA ANALISIS ISOTOP ALAM 14C SERTA
KAITANNYA DENGAN PELAKSANAAN SAMPLING DI LAPANGAN. Telah dilakukan proses sampling air tanah akuifer dalam di daerah Jakarta dan sekitarnya untuk analisis isotop alam 14C. Sampling air tanah ini
didahului dengan menghitung konsentrasi HCO3- (ion bikarbonat) melalui cara titrasi di lapangan.
Banyaknya pengulangan sampling ditentukan berdasarkan data konsentrasi HCO3- yang didapat.
Pengulangan sampling ini sangat menentukan perolehan larutan C6H6 (benzena) saat proses sintesis
benzena. Di lapangan, sampling dilakukan dengan cara mengekstak 60 liter air menjadi endapan BaCO3.
Tujuan penelitian ini untuk mengetahui hubungan antara konsentrasi HCO3- terhadap bobot C6H6 yang
diperoleh pada analisis isotop alam 14C serta mengevaluasi jumlah pengulangan sampling yang semestinya
dilakukan. Berdasarkan hasil analisis titrasi di lapangan, diperoleh bahwa konsenrtrasi HCO3- berkisar
antara 180 – 600 ppm dengan perolehan benzena antara 1,84 – 4,5 gram. Terdapat hubungan yang kuat antara konsentrasi HCO3- dan bobot C6H6 yang diperoleh pada proses sintesis benzena dengan korelasi
sekitar 0,900. Korelasi ini dapat ditingkatkan dengan cara mengukur konsentrasi HCO3- terlebih dahulu di
laboratorium yang cenderung lebih akurat dibandingkan di lapangan. Kata Kunci: sampling air tanah, isotop alam 14C, sintesis benzena, ion HCO
3-, akuifer dalam Jakarta
ABSTRACT
RELATIONSHIP BETWEEN HCO3- CONCENTRATION TO WEIGHT OF C6H6 OF ENVIRONMENTAL
ISOTOP 14C ANALYSIS AND ITS RELATIONSHIP WITH SAMPLING IN THE FIELD. It has been done the
groundwater sampling process of deep aquifer in Jakarta and surrounding areas for the analysis of environmental isotope 14C. Groundwater sampling was preceded by calculating the concentration of HCO
3
-(bicarbonate ion) through titration in the field. The number of repetitions of sampling is determined by the concentration data of HCO3- which obtained. The Repetition of this sampling will determine the acquisition
of a solution of C6H6 (benzene) during the synthesis process benzene. In the field, the sampling is done by
extracting of 60 liters of water to precipitate BaCO3. The sampling process is repeated based on data from
the bicarbonate ion concentration. The purpose of this study to determine the relationship between the concentration of HCO3- to the weights C6H6 which obtained in the analysis of environmental isotope 14C and
evaluate the number of repetitions of the sampling that should be done. Based on the analysis of titration in the field, shows that konsenrtrasi HCO3- ranged between 180-600 ppm with the acquisition of benzene
between 1.84 to 4.5 grams. There is a strong relationship between the concentration of HCO3- and C6H6
weights obtained in the process of synthesis of benzene with a correlation of about 0,900. This correlation can be improved by measuring the concentration of HCO3- in advance in the laboratory tend to be more accurate than in the field.
Keywords: groundwater sampling, environmental isotope 14C, benzene syntesis, HCO
3- ion, deep aquifer Jakarta
PENDAHULUAN
ir tanah merupakan salah satu kebutuhan pokok bagi manusia, baik untuk kebutuhan air minum maupun untuk berbagai keperluan lainnya [1]. Di wilayah DKI Jakarta, kebutuhan air bersih sebagian dipasok dari perusahaan daerah air minum (PDAM) yang umumnya berasal dari proses penjernihan air sungai Kalimalang dan Kali Krukut. Sementara itu sebagian lagi masih mengandalkan pasokan air bersih yang bersumber dari air tanah. Seiring dengan
pertumbuhan penduduk dan perkembangan industri, kebutuhan terhadap air bersih khususnya yang berasal dari air tanah terus meningkat dari setiap tahunnya. Namun demikian, eksploitasi air tanah secara terus-menerus akan berdampak terhadap lingkungan, seperti penurunan muka air tanah, penurunan permukaan tanah dan terjadinya intrusi air laut [2, 3]. Diperkirakan sekitar 54 % kebutuhan rumah tangga dapat dilayani dari jaringan PDAM, sementara sisanya masih bergantung pada sumber daya air tanah [4]. Kebutuhan air yang berasal dari pemanfaatan air
A
tanah akuifer dalam yang terus meningkat menyebabkan perubahan pola aliran air tanah pada akuifer tersebut [5]. Kondisi sebenarnya mengenai air tanah akuifer dalam ini dapat diketahui melalui penelitian menggunakan isotop alam 14C berdasarkan
umur air tanahnya [6,7].
Pemanfaatan isotop alam 14C secara luas telah
diaplikasikan dalam bidang hidrologi sebagai alternatif “dating tool” yang dapat mengukur umur air tanah hingga 40.000 tahun [8]. Dari data-data isotop alam 14C yang diperoleh pada suatu daerah
penelitian dapat dipetakan pola kontur umur air tanah menurut pola iso-age-nya [9]. Namun demikian, validitas data umur air tanah sangat bergantung pada kandungan karbon yang terdapat dalam bentuk senyawa C6H6 (benzena). Bobot C6H6 yang diperoleh
pada proses sintesis benzena sangat ditentukan oleh proses pengambilan sampel air tanah di lapangan. Pengambilan sampel air tanah untuk analisis isotop alam 14C biasanya dilakukan berdasarkan data ion
HCO3- (bikarbonat) yang selama ini diukur dengan
cara titrasi di lapangan. Jumlah pengulangan pengambilan sampel didasarkan pada data konsentrasi ion HCO3- tersebut. Bobot benzena
minimal yang diperlukan pada saat proses sintesis benzena sebesar 3,516 gram atau setara dengan 4 ml. Dengan demikian, sebelum pelaksanaan sampling dilakukan di lapangan terlebih dahulu harus diketahui konsentrasi HCO3- yang diukur di laboratorium
sehingga lebih akurat.
TATA KERJA
Pengambilan sampel
Gambar 1. Pengambilan sampel air tanah untuk analisis isotop alam 14C
Pelaksanaan pengambilan sampel air tanah didahului dengan proses titrasi di lapangan untuk mengetahui konsentrasi ion HCO3-. Data konsentrasi
ion HCO3- ini untuk menentukan jumlah pengulangan
pengambilan sampel yang mesti dilakukan. Selanjutnya dilakukan proses pengambilan sampel, yaitu dengan cara sampel air tersebut diambil langsung dari sumbernya untuk menghindari kontaminasi udara dan dimasukkan ke dalam tabung pengendap berkapasitas 60 liter [10]. Gambar 1 menjelaskan mengenai proses pengambilan sampel air tanah di lapangan. Proses pengendapan karbonat dilakukan dengan cara menambahkan sejumlah larutan kimia seperti FeSO4.7H2O, NaOH (bebas
CO2), BaCl2 dan Praestol dalam kondisi basa. Dari
proses ini diperoleh endapan sampel dalam bentuk senyawa BaCO3. Endapan BaCO3 yang diperoleh
dibawa ke laboratorium untuk dilakukan analisis kandungan 14C dan 13C.
Analisis Isotop
14C
Proses analisis dilakukan menggunakan alat sintesis benzena melalui beberapa tahapan reaksi sebagai berikut:
750 – 900 oC
Bobot larutan benzena (C6H6) yang diperoleh
kemudian ditimbang menggunakan neraca digital. Setelah ditambahkan 1 ml sintilator [11], aktivitas 14C
yang terkandung dalam senyawa benzena dicacah menggunakan alat Liquid Scintillation Counter merek Packard 1900TR selama 20 menit sebanyak 50 pengulangan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1 memperlihatkan lokasi pengambilan sampel air tanah akuifer dalam (> 40 m) yang diambil di beberapa lokasi di daerah Jakarta dan sekitarnya. Kedalaman sumur bervariasi antara 55 m hingga 250 m di bawah permukaan tanah setempat (dbpts). Lokasi pengambilan terdiri atas 12 sampel berasal dari daerah Jakarta, 3 sampel dari daerah Tangerang, 2 sampel dari daerah Bekasi dan 1 sampel dari daerah Depok.
Kedalaman sumur air tanah maksimum 250 m dbpts berasal dari PT. Diamond yang terletak di Jakarta Utara dan kedalaman sumur minimum 55 m berasal dari PT. Susu Bendera yang terletak di Jakarta Selatan. Secara umum daerah utara Jakarta memiliki kedalaman sumur lebih dari 100 m dbpts. Gambar 2 berikut memperlihatkan lokasi pengambilan sampel air tanah akuifer dalam di daaerah Jakarta, Tangerang, Bogor, Bekasi dan Depok.
Tabel 1. Lokasi pengambilan sampel daerah Jakarta dan sekitarnya
No. Kode Lokasi Koordinat
Kedalaman Sumur (m, dbpts)
X Y
1 B1 PT. Lion Star 9322749.00 692415.00 175 2 B2 PT. Ancol Iron Factory 9322766.66 701722.94 128
3 B3 PT. Diamond 9322554.80 703717.27 250
4 B4 PT. Bogasari 9324685.00 711235.07 120
5 B5 Gajah Mada Plaza 9318747.63 701224.23 150 6 B6 PT. Tancho Indonesia 9320613.71 708814.94 200 7 B7 PT. Arthamas 9317296.03 707571.19 85 8 B8 PT. Sinar Sosro 9315310.68 717040.60 150 9 B9 PT. Yuasa 9312229.74 680362.14 130 10 B10 LEMIGAS 9309995.94 695402.03 118 11 B11 PT. Kaos Aseli 9310521.50 703616.97 140 12 B12 PT. Wonderful 9310528.25 709953.12 120 13 B13 PT. Peony Blanket 9311712.00 718347.00 100 14 B14 PT. Trebor 9306295.66 703778.15 96 15 B15 PT. Susu Bendera 9302761.42 706141.45 55 16 B16 PT.Sari Sedap 9303963.00 719654.00 150 17 B17 PT. Gillete 9295442.92 690720.97 140 18 B18 PT. YKK Zipper 9296761.90 705093.50 120 Tabel 2. Konsentrasi bikarbonat (HCO3-) dan bobot benzena (C6H6) yang diperoleh
No. Kode *Konsentrasi HCO3- (ppm) Sampling di Lapangan Bobot Benzena (gram) Pengulangan Sampling Semestinya 1 B1 300 2 kali 2,868 2,5 **(3 kali) 2 B2 500 2 kali 4,018 1,8 (2 kali) 3 B3 335 2 kali 2,656 2,6 (3 kali) 4 B4 490 2 kali 3,360 2,1 (3 kali) 5 B5 250 2 kali 2,565 2,7 (3 kali) 6 B6 600 2 kali 4,256 1,7 (2 kali) 7 B7 365 2 kali 3,120 2,3 (3 kali) 8 B8 180 3 kali 2,740 3,8 (4 kali) 9 B9 600 2 kali 4,000 1,8 (2 kali) 10 B10 510 2 kali 3,518 2,0 (2 kali) 11 B11 480 1 kali 1,840 1,9 (2 kali) 12 B12 350 4 kali 5,520 2,5 (3 kali) 13 B13 215 3 kali 3,174 3,3 (4 kali) 14 B14 400 3 kali 4,050 2,6 (3 kali) 15 B15 540 1 kali 2,400 1,5 (2 kali) 16 B16 560 1 kali 2,474 1,4 (2 kali) 17 B17 360 2 kali 2,540 2,8 (3 kali) 18 B18 540 2 kali 3,600 2,0 (2 kali) *titrasi di lapangan **dibulatkan
Gambar 2. Peta lokasi pengambilan sampel air tanah akuifer dalam daerah Jakarta dan sekitarnya Berdasarkan data pada Tabel 2 terlihat bahwa
konsentrasi bikarbonat yang berasal dari air tanah akuifer dalam daerah Jakarta dan sekitarnya bervariasi antara 180 ppm hingga 600 ppm. Konsentrasi terkecil berasal dari sampel B8 dan konsentrasi terbesar berasal dari sampel B6 dan B9. Pelaksanaan sampling di lapangan dilakukan antara satu hingga empat kali pengulangan pada setiap lokasi sampel tersebut diambil. Pada setiap analisis bobot minumum benzena yang diharpakan sebesar sebesar 3,516 gram atau setara 4 ml benzena. Dengan demikian,
1. Sebanyak 11 sampel (B1, B3, B4, B5, B7, B8, B11, B13, B15, B16, B17) menghasilkan bobot benzena kurang dari bobot minimum tersebut. Bobot benzena yang diperoleh antara 1,84 gram hingga 3,36 gram. Konsentrasi total
bikarbonatnya antara 480 ppm hingga 980 ppm, sehingga diperlukan pengulangan sampling antara 2 – 4 kali.
2. Sebanyak 7 sampel (B2, B6, B9, B10, B14, B18) menghasilkan bobot benzena antara 3,518 gram hingga 4,256 gram yang sesuai dengan bobot minimum yang dikehendaki. Konsentrasi total bikarbonat bikarbonatnya antara 1020 – 1200 ppm.
3. Satu sampel yaitu B12 menghasilkan bobot paling tinggi sebesar 5,52 gram dengan konsentrasi total bikarbonat 1400 ppm, namun ini dilakukan dengan pengulangan sampling empat kali, padahal dengan tiga kali pengulangan sampling saja sudah cukup mendapatkan bobot benzena minimum tersebut. Hal ini tentunya memboroskan bahan kimia sampling sebagaimana disebutkan di atas.
Sebagaimana diperlihatkan melalui grafik hubungan antara konsentrasi bikarbonat (HCO3-)
terhadap bobot benzena (C6H6) terlihat bahwa
semakin rendah konsentrasi bikarbonat diperlukan pengulangan sampling yang lebih banyak. Sebaliknya konsentrasi bikarbonat yang tinggi, jumlah pengulangan sampling lebih sedikit. Dengan demikian, dari grafik tersebut terlihat bahwa dengan korelasi sekitar 0,900 mengindikasikan terdapat hubungan yang kuat antara konsentrasi bikarbonat dengan bobot benzena yang diperoleh dalam analisis sampel isotop 14C. Bobot benzena minimum
yang dibutuhkan untuk analisis isotop 14C sebesar
3,516 gram sehingga pada pelaksanaan sampling harus diperhatikan agar memenuhi kebutuhan minimum bobot benzena tersebut. Berdasarkan persamaan bobot benzena terhadap konsentrasi bikarbonat terlihat bahwa untuk mendapatkan 1 gram benzena, maka konsentrasi bikarbonatnya sekitar 203 ppm atau Pada analisis isotop 14C
diperlukan 3,515 gram yang setara dengan 4 ml benzena, maka konsentrasi total bikarbonat yang diperlukan sekitar 1042 ppm. Dari dari pembahasan tersebut diperlukan data konsentrasi bikarbonat sebelum dilakukan sampling sesungguhnya di lapangan, sehingga pengulangan sampling yang akan dilakukan dapat diketahui secara pasti.
KESIMPULAN
Konsentrasi bikarbonat yang berasal dari air tanah akuifer dalam daerah Jakarta dan sekitarnya bervariasi antara 180 ppm hingga 600 ppm. Konsentrasi terkecil berasal dari sampel B8 dan konsentrasi terbesar berasal dari sampel B6 dan B9. Pelaksanaan sampling di lapangan dilakukan antara satu hingga empat kali pengulangan pada setiap lokasi sampel tersebut diambil. Jumlah sampling ini hanya didasarkan pada pengukuran titrasi bikarbonat di lapangan yang cenderung kurang akurat. Terdapat hubungan yang kuat antara konsentrasi HCO3- dan bobot C6H6 yang diperoleh
pada proses sintesis benzena dengan korelasi sekitar 0,900. Korelasi ini dapat ditingkatkan dengan cara mengukur konsentrasi HCO3- terlebih dahulu di
laboratorium yang cenderung lebih akurat dibandingkan di lapangan.
UCAPAN TERIMAKASIH
Terimakasih kami ucapkan kepada tim lapangan dari Pusat Lingkungan Geologi, Badan Geologi Bandung dalam membantu mendapatkan data lokasi sampling.
DAFTAR PUSTAKA
1. Satrio dan Paston Sidauruk, Studi Daerah
Imbuh Sistem Air Sungai Bawah Tanah
Gunungkidul – Yogyakarta Menggunakan Isotop Stabil 18O dan 2H, Jurnal Ilmiah
Aplikasi Isotop dan Radiasi, Vol. 12 No. 2. 2015.
2. Agus, R. N., Ferrina Q dan Yusuf, M., Analisis
Potensi Intrusi Air Asin Menggunakan Anomali Gravitasi Mikro Antar Waktu (Studi Kasus: DKI Jakarta), Prosiding Seminar Nasional Fisika dan
Aplikasinya, Unpad, 2015.
3. Nurnawaty dan Inarmiwati, Model Penurunan
Muka Tanah Akibat Pemompaan Air Tanah,
Prosiding SNTT FGDT, Fakultas Teknik UM Makasar, 2015.
4. Wahyono, A., dan Wardiat, D., Integritas
Pelayanan Publik Dalam Perizinan
Pemanfaatan Air Bawah Tanah Di DKI Jakarta, Jurnal Masyarakat & Budaya, Vol. 14,
No. 1, 2012.
5. Satrio dan Taufiq, A., Studi Air Tanah Akuifer
Dalam Di Cekungan Semarang-Demak
Menggunakan Isotop Alam 14C, Prosiding
Pertemuan Ilmiah Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir, Pusat Sains dan Teknologi Akselerator – BATAN, 2015. 6. Puji Indiyati, E.R., dan Satrio, Aplikasi Isotop
Alam (18O, 2H dan 14C) Untuk Studi Dinamika
Air Tanah dan Hubungannya Dengan Air Sungai Di Daerah Bandung, Eksplorium, Vol 34 No.2, 2013.
7. Takahashi, H.A., Nakamura, T., Tsukamoto, H., et.al., Radiocabon Dating Of Groundwater In
Granite Fractures In Abukuma Province, Northeast Japan, Radiocarbon, Vol. 55, Nr 2-3,
2013.
8. Faurescu, I., Feru, A., Varlam, C., et.al., Use of
C-14 and Environmental Isotopes to Estimate Aquifer Recharge Conditions, Rom. Journ.
Phys., Vol. 56, Nos. 1–2, 2011.
9. Hoque, M.A., Burgess, W.G., (2012), 14C dating of deep groundwater in the Bengal Aquifers System, Bangladesh: Implications for aquifer anisotropy, recharge sources and sustainibility, Journal of Hydrology, 444-445,
2012.
10. Satrio dan Nurfadlini, Studi Asal-Usul Air
Tanah Daerah Sembalun Rinjani Nusa
Tenggara Barat Menggunakan Isotop Alam,
Prosiding Pertemuan Ilmiah – Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Nuklir 2016, Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan – BATAN, 2014.
11. Satrio dan Abidin, Z., Perbandingan Metode
Sintesis Benzena dan Absorpsi CO2 untuk Penanggaln Radioisotop 14C, Jurnal Aplikasi
TANYA JAWAB
Darlina Apakah ada hubungan antara konsentrasi HCO3
-yang ditemukan dengan pencemaran dari pabrik? Apakah tujuan dari pabrik dalam pengukuran air
tanah?
Satrio
– Tidak ada, karena sampel air yang diambil
langsung dari air tanah tanpa melalui proses di pabrik. Tidak ada penambahan apapun ke dalam air tanah tersebut.
– Penentuan umur/dating air tanah bertujuan untuk
melihat efek eksploitasi air tanah terhadap kesetimbangan hidrologis, bukan tingkat pencemaran.
