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

(1)

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 Suseno

Pusat Teknologi Limbah Radioaktif, BATAN

ABSTRAK

STUDI WAKTU TINGGAL PARTIKULAT DALAM AIR LAUT: Konsentrasi 234Thdalam air dan sedimen laut Semenanjung Muria. Konsentrasi 234Thdalam air laut dan sedimen S. Muria telah dianalisis. Hasil yang diperoleh menunjukan bahwa konsentrasi 234Thdalam air laut sebagai fungsi kedalaman terlihat ada perbedaan nilai, bila diuji secara statistika dengan uji-t menunjukan perbedaan yang nyata pada taraf kepercayaan 90 %. Bertambahnya kedalaman air laut yang disampling terjadi peningkatan konsentrasi 234Th dibandingkan terhadap konsentrasi pada permukaan air laut. Sampling dilakukan hanya sampai pada kedalaman 15 m karena keterbatasan kemampuan, sehingga konsentrasi 234Thpada kedalaman lebih dari 15 m belum dapat diketahui. Konsentrasi 234Thdalam sedimen rerata adalah 69,7 Bq/kg.

ABSTRACT

STUDY 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 and sediment of Muria Peninsula was analyzed. The results showed that the concentrations of 234Th as function of the deep sea wtaer is significantly different in 90 % degree of confident. The results indicated that more deep the sea water more high 234Thconcentration compare to the surface concentration. The concentrations of 234Thin sediment is 69.7 Bq/kg.

LA TAR 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/ 238U sebagai 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.

(2)

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

_at

XA)-

(NTh234x

A]-P

(1)

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

Tm

=

mean life

dari 234Th yaitu 34,8 hari

R = nisbah konsentrasi

e34Thl

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 sampling

ditunjukan dalam Gambar 1.

LO

LAUT

LO

L01: 110° 45' 00" ST, 06° 25' 48,30" LS

L02: 110° 46' 00" ST, 06° 23' 37,26" LS

L03: 110° 47' 00" ST, 06° 23' 06,48" LS

L04: 110° 48' 00" ST, 06° 23' 01,62" LS

L05: 110° 49' 00" ST, 06° 23' 19,44" LS

L06 : 110° 45' 00" BT, 06° 24' 13,36" LS

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

(3)

Hasil Penelitian dan Kegiatan PTLR Tahun 2006 ISSN 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 sam pel 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 sam pel (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

B

Th

a-S ektrometer

Tanah/sedimen

0,2

Th

a-S ektrometer

Air

0,02

Th

a-S ektrometer

Biota

0,02

U

a-S ektrometer

Air

0,02

(4)

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 sam pel 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 234Th dalam air taut dan sedimen S. Muria

Lokasi

Dalam air laut, mBQ/L.

Dalam sedimen,

Sampling

Om

5m

10 m

15 m

_Bq/kg.

L1

191 21,4

22,565,6

20,6

L2

198 _21,7

_22,370,1

_21,0

L3

187 21,5

22,068,4

20,9

L4

205 22,0

22,773,6

21,2

L5

194 21,9

22,571,3

20,7

L6

195 21,0

22,469,8

20,4

Rerata

195,3

20,8

21,6

22,469,7

Oeviasi

6,2

2,8

3,6

2,4 2,7

12

(5)

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 234Th dalam 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.

(6)

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.