DISTRIBUSI RADIONUKLIDA ALAM DALAM SEDIMEN PADA DAERAH TANGKAPAN SUNGAL STUDI KASUS SUNGAI JUGIONG, NEW SOUTH WALES AUSTRALIA

(1)

SEMINAR NASIONAL II SDM TEKNOLOGI NUKLIR

YOGY AKARTA, 21-22 DESEMBER 2006 ISSN 1978-0176

DISTRIBUSI RADIONUKLIDA ALAM DALAM SEDIMEN

PADA DAERAH TANGKAPAN SUNGAI.

STUDI KASUS SUNGAI JUGIONG, NEW SOUTH WALES

AUSTRALIA

TOMMY HUTABARAT

Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi (PATIR) BATAN)

Jl. Lebak Bulus Raya Pasar Jumat Telp. 7690709.

Kotak Pos 7002 JKSKL. Jakarta 12070

E-mail: tevarito@batan.go.id

Abstrak

DISTRIBUSI RADIONUKLIDA ALAM DALAM SEDIMEN PADA DAERAH TANGKAPAN SUNGAL STUDI KASUS : SUNGAI JUGIONG, NEW SOUTH WALES-AUSTRALIA. Telah dilakukan penelitian tentang distribusi dan konsentrasi bahan radioaktif alam dan antropogenik dalam sedimen sungai pada daerah tangkapan sungai Jugiong-New South Wales-Australia. Degradasi sumber daya tanah dan lingkungan merupakan problem pada banyak negara termasuk Australia. Sampel sedimen diambil dari lima lokasi sungai yaitu : sungai Curanans bagian hulu, pertemuan sungai Curanans dan sungai Cunningham, sungai Gonan bagian hulu, sungai Douglas bagian hulu dan pada pertemuan sungai Spring dan sungai Jugiong. Pengambilan sampel dilakukan menggunakan alat scrapper dan kemudian sampel dibawa ke laboratorium untuk analisis lebih lanjut. Pengukuran konsentrasi radionuklida U-238 dan Th-232 beserta turunannya dan konsentrasi radionuklida antropogenik dilakukan dengan alat ukur spektrometri gama. Tujuan penelitian adalah untuk mengevaluasi tingkat radioaktivitas lingkungan sekaligus sebagai data pendukung untuk mengetahui asal-usul sumber sedimen dan laju sedimentasi. Secara umum dari hasil penelitian diperoleh bahwa rata-rata aktivitas U-238 dan Th-232 pada kelima lokasi lebih besar dari

rata-rata dunia. Konsentrasi Cs-137 dalam sampel berkisar antara 0,12 hingga 3,72 bq/kg. Kata-kata kunci : daerah tangkapan sungai, radionuklida alam , sedimen, lingkungan.

Abstract

DISTRIBUTION OF RADIONUCLIDES IN SEDIMENTS ON THE CATCHMENT AREA. CASE STUDY: JUGIONG RIVER, NEW SOUTH WALES - AUSTRALIA. The distribution and concentration of natural radioactive materials and anthropogenic in river sediment on catchment area of Jugiong Creek-New South Wales -Australia were investigated. Degradation of soil resources and environment are a problem in most countries including Australia. Sediment samples were taken from five locations of river namely : Curanans creek upstream, Curanans creek and Cunningham junction, Gonan creek upstream, Douglas creek upstream, and Spring creek and Jugiong creek junction. Sediment sampling was done using scrapper tool and then samples were brought to the laboratory for analyzing. The concentration of U-238 and Th-232 and their daughters and anthropogenic were measured using gamma spectrometry. The aim of research is to evaluate the environmental radioactivity level and as supporting data to know recharge of sediment source and sedimentation rate. Generally, the activities ofU-238 and Th-232 onfive locations are higher than the world average. The concentration of Cs-137 in the samples is ranging from 0.12 to 3.72 bq/kg.

Key words: catchment area, natural radionuclides , sediment, environment.

Tommy Hutabarat 111 Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - SA TAN

(2)

PENDAHULUAN

Daerah tangkapan (catchment area) sungai Jugiong terletak di sebelah selatan New South Wales-Australia. Sungai Jugiong merupakan salah satu anak sungai utama dari sungai Murrumbidgee yang mengalir ke bendungan Burrinjuck (Gambar.l). Luas daerah tangkapan dan anak sungainya sekitar 2000 km2 dan merupakan sumber utama sedimen yang terlepas dari bagian utara daerah tangkapan. Degradasi sumber daya tanah dan lingkungan merupakan problem yang dihadapi oleh banyak negara termasuk Australia[l]. Batuan sedimen (sedimentary) yang terdapat pada permukaan bumi akan mengalami pelapukan dan terkikis oleh air hujan akibat proses fisika dan kimia. Sedimen-sedimen lepas yang terangkut bersama air hujan akan bergerak menuju sungai sebagai tempat pembuangan akhir sebelum menuju ke laut. Menurut Wigman, 1970[2] sedimen didefinisikan sebagai setiap serpihan material yang terangkut, tersuspensi atau terdeposisi oleh media seperti air, udara atau es. Dalam tulisan ini dibahas hanya yang berhubungan dengan angkutan sedimen oleh air. Pelapukan batuan sedimen menjadi serpihan-serpihan sedimen terdiri dari beberapa ukuran butiran yang umumnya dapat digolongkan sebagai coarse grained sediment dengan diameter di atas 62 mikron dan fine grained sediment dengan diameter dibawah 62 mikron. Karena dalam batuan sedimen banyak mengandung unsur radioaktifitas lingkungan, sehingga dalam perjalanannya juga banyak terdapat dalam suatu sistim aliran sedimen(fluvial).

Berdasarkan data dari Geological Survey of NSW (1970)[3], daerah tangkapan sungai Jugiong didominasi oleh batuan jenis Devonian

Young Granites, Silurain Douro Volcanics dan Devonian Tuff Andesite. Demikian juga jenis tanah berwarna kuning muda dengan tekstur tanah umumnya kasar. Distribusi partikel butiran tanah terdiri dari 67 % pasir (sand), 16 %Lumpur (silt) dan 17%lempung (clay) [3].

Berdasarkan asal-usulnya, sumber radiasi alam dapat dikelompokkan sebagai radionuklida primordial dan radionuklida kosmogenik. Radionuklida primordial berasal dari deret uranium (U-238), actinium (U-235) dan deret torium (Th-232) serta radionuklida

kalium (K-40) yang banyak terdapat dalam batuan dan tanah. Sedangkan radionuklida kosmogenik berasal dari ruang angkasa. Pencemaran ekosistem oleh radionuklida dapat berasal dari sumber alami dan sumber buatan. Sumber kegiatan manusia yang dapat membantu menyebarkan zat radioaktif ke lingkungan adalah pertanian, pertambangan dan industri. Unsur radioaktif yang terdapat pada sebagian besar pupuk kimia (fosfat, NPK., KCL) terutama pupuk yang mengandung fosfat, pada umumnya adalah unsur radioaktif alam yang mempunyai waktu paruh sangat panjang. Unsur radioaktif tersebut antara lain adalah turunan uranium, torium dan kalium, sehingga dalam jangka waktu yang lama ada penumpukan atau akumulasi di alam [4]. Penulis

melakukan penelitian ini di CSIRO Land and Water Division di Canberra Australia ketika mengikuti pelatihan fellowship selama 3 bulan pada tahun 1999. Csiro Land and Water Division merupakan lembaga penelitian yang berkaitan dengan bidang hidrologi lingkungan. Tujuan penelitian adalah untuk mengevaluasi tingkat radioaktivitas lingkungan sekaligus sebagai data pendukung untuk mengetahui asal-usul sumber sedimen dan laju sedimentasi. BAHAN DAN METODE

Sampel sedimen sungai dikumpulkan dari lima lokasi sungai yang berada pada daerah tangkapan sungai Jugiong selama bulan September dan Oktober 1999. Kelima sungai masing-masing adalah sungai Curanans bagian hulu, pertemuan sungai Curanans dan sungai Cunningham, sungai Gonan bagian hulu, sungai Douglas bagian hulu dan pada pertemuan sungai Spring dan sungai Jugiong. Sampel sedimen sungai diambil pada permukaan sungai menggunakan scrapper pada jarak 5 meter dari tepi sungai. Setiap lokasi diwakili dengan 5 titik pengambilan sampel dan berat setiap sampel sekitar 1,5 hingga 2 kg. Kemudian sampel climasukkan ke clalam kantong plastik clan dibawa ke laboratorium.

Persiapan sampel dilakukan dengan memisahkan menjadi 2 kelompok yaitu kelompok sedimen halus dan sedimen kasar. Sampel sedimen diayak (sieving) untuk mendapatkan ukuran butiran kasar, kemudian dilakukan pengendapan (settling) secara

(3)

YOGY AKAR TA, 21-22 DESEMBER 2006 ISSN 1978-0176

gravitasi untuk untuk butiran yang lebih halus. Hasil pengayakan dan pengendapan ini kemudian dikeringkan pada suhu 50°C selama 24 jam. Setelah kering, sampel dikeluarkan dan dibiarkan hingga dingin dan ditimbang. Kemudian sampel dimasukkan ke dalam aluminium foil dan diabukan pada suhu 450°C selama 48 jam untuk menghilangkan senyawa-senyawa organik yang mungkin ada. Selanjutnya sampel dikeluarkan dan dibiarkan hingga dingin dan digerus hingga halus menggunakan

grinder.

Langkah selanjutnya sampel dimasukkan kembali ke dalam aluminium foil dan ditutup rapat agar tidak teIjadi kontaminasi. Sebelum dilakukan pengukuran aktivitas radionuklida alam, sampel sedimen dicetak menggunakan alat cetak yang terbuat dari bahan aluminium [5]

Hasil cetakan berupa

disk

atau

cup

dibiarkan selama 30 hari untuk mencapai kesetimbangan antara U-238 dan Th-232 dengan anak luruhnya[6,7,8]. Aktivitas sinar gamma dalam sedimen diukur menggunakan spektrometri gamma dengan detektor HPGe

(High Pure

Germanium)

yang mempunyai

effisiensi 25 % dan resolusi 2 keY. Energi sinar gamma dari Pb-212 (238,63 keY) digunakan untuk menentukan konsentrasi Th-232, sedangkan energi sinar gamma dari Th-234 (63,29 keY) digunakan untuk mengukur aktivitas U-238. Radionuklida K-40 dan Cs-137 diukur dari energinya masing-masing yaitu energi 1461 keY dan 661,66 key[9,1O,11J. Geometri sampel sarna dengan geometri standard dan pencacahan dilakukan selama 24 jam. Analisa data dilakukan menggunakan

program SAMDAT [12]. Dalam penelitian ini

digunakan standar uranium Ore BI-5, thorium nitrate

(Amersham International)

dan larutan Cs-137

(Amersham

International).

Cacahan latar belakang yang disebabkan oleh radionuklida alam sekitar detektor diperhitungkan pada setiap sampel dan standar deviasi yang dihitung sebesar

±

1a.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Aktivitas konsentrasi radionuklida alam dalam sedimen sungai dan aktivitas rasionya disajikan pada Tabel 1 sampai Tabel 5. Pada sedimen dari kelima lokasi sungai, aktivitas konsentrasi U-238 dan Th-232 semakin besar pada ukuran butiran lebih halus. Dalam hal ini, konsentrasi minimum diperoleh pada butiran paling

kasar/coarse grained

(>500 mikron) dan konsentrasi maksimum pada butiran paling halus /

fine grained

«10 mikron). Namun tidak demikian halnya untuk konsentrasi

Cs-13 7 dan K -40 yang cenderung berfluktuasi. Pada pertemuan sungai Curanans dan Cunningham, sungai Douglas bagian hulu dan pertemuan sungai Spring dan sungai Jugiong (Tabel 2,4,5)

rata-rata konsentrasi U-238 lebih besar dari pada Th-232 yaitu 79 bq/kg ;75 bq/kg dan 108 bq/kg dan masing-masing konsentrasi berkisar dari 18 bq/kg hingga 140 bq/kg ; 24 bq/kg hingga 130 bq/kg dan 37 bq/kg hingga 205 bq/kg. Aktivitas konsentrasi Th-232 pada sungai Curanans bagian hulu dan sungai Gonan bagian hulu lebih tinggi dari pada konsentrasi U-238 yaitu dengan rata-rata konsentrasi Th-232 masing-masing sebesar 66 bq/kg dan 80 bq/kg (Tabell,3).

Tabe1.1.Aktivitas Radionuklida Dan Aktivitas Ratio Dalam Sedimen Sungai Curanans Bagian Hulu

No Size U-238 Th-232K-40 Cs-137Th-232Th-232U-238 (mikron) (bq/kg) (bq/kg) (bq/kg)(bq/kg)K-40U-238 K-40 1. < 10 970,441030,472161,911,06 2. 10-20 862580,332,430,34891,03 3. 20-40 762590,290,310,79801,05 4. 40-63 66253_0,26_0,31_0,7879_1,19 5. 63-125 542770,190,231,21641,18 6. 125-250 361641,180,210,23621,72 7. 250-500 221720,590,130,16291,31 8. > 500 180,091860,210,13251,38 Rata-rata 57 66 2230,240,271,141,24

Tabe1.2. Aktivitas Radionuklida dan Aktivitas Ratio Dalam Sedimen Pada Pertemuan Sungai Curanans dan Sungai Cunningham.

Tommy Hutabarat

113

(4)

(5)

YOGY AKARTA, 21-22 DESEMBER 2006 ISSN 1978-0176

berasal dari kawasan industri seperti pabrik

pupuk fosfat, industri kimia, fasilitas-fasilitas

pengolahan limbah industri dan fasilitas industri

lainnya

sehingga

untuk

memastikan

perlu

di1akukan penelitian secara khusus. Penggunaan

pupuk

secara

berlebihan

selain

membuat

pencemaran tanah dan air dengan zat kimia

yang

terkandungan

pada

pupuk,

juga

menyebabkan

pencemaran

zat radioaktif ke

lingkungan. Aktivitas konsentrasi K-40 pada

kelima lokasi penelitian rata-rata berkisar antara

223 bq/kg hingga 310 bq/kg. Nilai ini lebih

kecil bila dibandingkan dengan negara-negara

lain seperti : China (524 bq/kg), Prancis (599

bq/kg), Mesir (316 bq/kg), Ita1i (443 bq/kg),

republik Irlandia (350 bq/kg) dan Spanyol (572

bq/kg).

Namun

lebih

besar

dibandingkan

dengan

danau Nasser,

Mesir

(155 bq/kg).

Secara keseluruhan, ratio U-238/K-40 dan

Th-232/K-40 sangat tinggi apabila dibandingkan

dengan rata-rata dunia yaitu sebesar 0,067

[13].

Konsentrasi Cs-137 pada kelima lokasi sungai

berftuktuasi terhadap ukuran butiran. Rata-rata

konsentrasi

Cs-137 terhadap

butiran

untuk

sungai Gonan bagian hulu sebesar 0,85 bq/kg

(Tabel .3), sedangkan sungai-sungai lainnya

rata-rata di atas 1,14 hingga 1,63 bq/kg (Tabel

1,2,4,5).

Radionuklida

Cs-137

merupakan

radionuklida buatan yang berasal dari pengujian

senjata nuklir di atmosfir selama tahun 1960

hingga 1970 dan juga berasal dari kecelakaan

pembangkit

tenaga

nuk1ir Chemobyl

yang

banyak terdapat di permukaan tanah

[14].

Seperti

telah dijelaskan di atas bahwa konsentrasi

U-238 dan Th-232 semakin besar pada ukuran

butiran lebih halus. Menurut Christensen

et.al.

(1990), fraksi liat

«

10 mikron)

mampu

mengikat

Th-232

5 kali

lebih

tinggi

dibandingkan pasir dan lumpur

[15].

Dari kelima

lokasi sungai yang diteliti diperoleh korelasi

yang 1inier antara U-238 dan Th-232 pada

setiap butiran dan menurut Murray

et al.

[16]

hubungan linieritas ini dapat digunakan untuk

mengetahui

asal-usul

sumber

sedimen

dan

proses pencampuran.

KESIMPULAN

Secara umum dari hasil penelitian dapat

disimpulkan

bahwa

dalam sampel

sedimen

sungai yang diteliti pada daerah tangkapan

sungai

Jugiong

ditemukan

unsur-unsur

radionuklida induk U-238 dan Th-232 beserta

turunannya dengan aktivitas konsentrasi yang

berubah secara linier terhadap ukuran butiran

sedimen dan juga aktivitas radioaktif buatan

Cs-137

dan radionuklida

alam K-40 yang

berfluktuatif

terhadap

butiran.

Distribusi

radionuklida alam pada lokasi penelitian relatif

terhadap negara-negara lain dengan aktivitas

konsentrasi yang bervariasi, namun rata-rata

konsentrasi U-238 dan Th-232 pada kelima

lokasi lebih besar dari rata-rata dunia. Perlu

adanya kebij akan dalam hal penggunaan pupuk

kimia

yang

tidak

berlebihan,

pembuangan

limbah

industri

dan

pengelolaan

fasilitas-fasilitas

industri

lainnya

agar

tingkat

pencemaran

radioaktif ke lingkungan dapat

dikurangi.

DAFTAR PUSTAKA

1. ANON, A basis for soil conservation policy in Australia, Commonwealth and State Government Collaborative Soil Conserv-ation Study 1975-77, Rep.No.l, Aust Govt Publ. Ser., Canberra, 1978.

2. WIGMAN, J.M. 1970. Sediment Transportation, Chapter 11 In Gray, D.M. (ed). Handbook on The Principles of Hydrology, Canadian National Committee for The International Hydrological Decade.

3. RUSTOMJI PAUL, The effect of topography on pattern of sediment delivery to streams in Jugiong Creek, New South Wales, A thesis submitted for the degree of Bachelor of Science (Honours), ANU, 1998.

4. ZAPATA. F (2002). Handbook for the Assessment of Soil Erosion and Sedimentation using Environmental Radionuclides.

5. HARALDS, DANNY, and WALLBRINK, Radionuclides in the environment: training manual , Sep-Nov, 1999, (CSIRO-CANBERRA).

6. IBRAHIEM, N.M. and M. PIMPL. 1994. Uranium concentrations in sediments of the Suez Canal. Applied Radiation and Isotopes 45 (9): 919-921.

7. IBRAHIEM, N.M, S.M. SHAWKY and H.A. AMER. 995, Radioactivity levels in lake Nasser sediments. Applied Radiation and Isotopes 46 (5): 297-299.

8. SCHOTZING, U,. DEBERTIN, K, 1983. Photon emission probabilities per decay of 226Ra

(6)

and 232Thin equilibrium with their daughter products. Applied Radiation and Isotopes 34, 533-538.

9. ICRP, 1983. Radionuc1ide transformations. Publication of International commission on Radiological Protection. ICRP-38. Vol.

lI-B.

1O.IAEA, 1989. Measurement of radionuc1ides in food and environmental samples. In: IAEA Technical Report Series, 295. International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria. 11. SIEMAN, K., ESTERLUND , R.A,.V AN

AARLE. J., KNAAEK. M., ESTMEIER, W., PATZELT, P., 1992. A new measurement of the gamma ray intensities of 234Mpaaccompanying the decay of 238U. Applied Radiation and Isotopes 43 (7), 873-880.

12. WALLBRINK, P.J. Use of fallout radionuc1ides in studies of erosion and sedimentation, Unpubl, Ph.D. thesis, ANU, 1996.

13. UNSCEAR, 1988. United Nations Scientific Committee on the Effect of Atomic Radiation. Exposure from Natural Sources of Radiation. Report to the General Assembly, United Nations, New York. 14. CAMPBELL, B.L., LOUGHRAN, R.J., and

ELLIOTT, G.L., "Caesium-137 as indicator of geomorphic processes in a drainage basin system", Australian Geographical Studies 20, (1982),49-53. 15. UNSCEAR. 1993. Sources, effect and risks of

ionizing radiation. United Nations Scientific Committee on the effect of Atomic Radiation. Report to The General Assembly, with Annexes, United Nations, New York.

16. MURRAY, A.S., OLLEY, lM. and WALLBRINK, P.J., Natural radionuc1ide behaviour in the fluvial environment, Rad Dot. ProtoDos. 45 (14), 285-288, 1992.