APLlKASI APN UNTUK MENENruKAN MUL TIUNSUR D!ALAM SEDIMEN SUNGAI

(1)

Prosiding Pertemuan dan Presentasi llmiah

P3TM-BATAN, Yogyakarta 14-15Juli 1999 Buku II 65

:;';

J>

..f

APLlKASI APN UNTUK MENENruKAN

MUL TIUNSUR

D!ALAM SEDIMEN SUNGAI

Sukirno, Susana T .S.

P3TM-Batan. J/. Babarsari Katak Pas 1008. Yagyakarta 55010

ABSTRAK

APLIKAS/ APN VNTVK MENENTVKAN MVL T/VNSVR DALAM SED/MEN SVNGA/. Telah dilakukan analisis multiunsur pada sedimen sungai Suru, Balong, Kancilan, Banjaran dan Gelis di semenanjung Muria Jepara dengan metoda analisis pengaktifan netron (APN) untuk tahun ke 3. lradiasi cuplikan dilakukan selama 3 menit untuk radionuklida umur para pendek dalam sistem peneumatik dan 12 jam untuk nuklida umur para panjang dalam fasilitas Lazy Susan, pengukuran dilakukan dengan cara komparatif dengan fluks netron sekitar 5,85.1010 .n.cm-2 .S-I. Oari hasil analisis terdapat 24 radionuklida yang terdeteksi dengan menggunakan sJ]ektrometri gamma den~an detektor Ge(U). Radionuklida pada sistem pneumatik adalah: Tt-51, Mi7, \1'2, ArB , CU67, SeB m, EU152m, Nt-57, Mn56, Na24, ~2. dan 15 radionuklida J]ada fasilitas Lazy Susan adalah:Na24 ~2 Sml53 Ce141 CS134 Lu177 Np239(_{VI pa233 (Th ) Cr1 AS76 Sb122 SC46 Fe59}

60 '140 ' , , " J, """

CO dan La .Konsentrasi unsur yang tertinggi dalam sedimen adalah Fe berl<isar 7,901:1:0,598 % sid 14,89 f 1,34 % dan yang terendah adalah Cr berl<isar 0,06:1:0,007 jJg/g sid 6,79:1:0,36 jJg/g

ABSTRACT

APPL/CA TION OF NAA FOR THE DETERMINA TION OF MUL TIELEMENTS IN RIVER SEDIMENT. The third years analysis of multielements in sedime~ of river Sum, Balong, Kancilan, Banjaran and Gelis in Muria peninsula Jepara have been ca~ed out by using method of neutron activation analysis (NAA). Irradiation of short lived radionuclides sample was carried out for 3 minutes for at the pneumatic system and for the long lived wero irradiated for hours by using Lazy Susan facility. Comparative measurements was done with neutron flux of approximately 5,85.1010 .n.cm-2.s-1. The result of analysis using gamma spectrometry with a Ge (Li) detector showed that there were 24 detected. radionuclides. The radionuclides at the pneumatic system were:TI-51, Mi7 vs2, ArB, CU67, SeBlm, EU152m, NI-57, Mn56, Na24, ~2 and at the Laz~ Susan facility were: Na24, 1<42, Sml53, Ce141, CS134, LUI77, Np239 (U), pa233 (Th), cll , As76, Sb 1 2, SC46, Fe59, C06o and La 140. The element of highest concentration found in sediment was Fe of 7.901:1:0.598 % to 14.89:1: 1.34 % and the lowest was Cr of 0.06:1:0.007 jig/g to 6.79:1:0.36 jig/g

PENDAHULUAN

D alam rangka pengumpulan cuplikan untuk pemantauan lingkungan (Environmental

Monitoring Specimen Bank), maka sedimen sungai

termasuk salah satu spesimen yang terpilih untuk

cuplikan lingkungan yang dikumpulkan daD

diawetkan. Sedimen

merupakan

padatan

yang dapat

langsung mengendap jika air didiamkan tidak

terganggu selama beberapa waktu, daD padatan

tersuspensi yang

berlahan

akan

terjadi

penggumpalan

karena terjadi kesetimbangan

dengan

zat-zat lain kemudian diikuti dengan pengendapan

kedasar sungai(I). Penelitian ini perlu dilakukan

untuk mengetahui

kandungan multiunsur, temtama

unsur toksis atau logarn-logam beret beracun yang

ada didalarn sedimen

sungai..

Tujuan penelitian ini

adalah untuk

memperoleh

data analisis multiunsur pada sedimen

sungai di rencana lokasi PL TN secara periodik.

Sedimen sungai yang dipelajari berasal daTi lima

sungai yang mengalir (Sum, Balong, Banjaran,

Kancilan dan Gelis) yang berada di semenanjung

Muria. Radius pengarnbilan cuplikan sedimen

sekitar 1 sarnpai

dengan 10 kIn daTi rencana lokasi

PLTN. Kandungan

unsur-unsur

yang terdapat dalarn

ISSN

0216-3128

Kimia

Nuklir

(2)

Prosiding Peltemuan dan Presentasi llmiah P3TM-BATAN, Yogyakalta 14-15Juli 1999

66 _{Buku II}

sedimen perlu sedini mungkin dipantau clan diamati kualitas lingkungan pad a waktu sekarang clan akan datang disekitar daerah tersebut walaupun sumber pencemar belum ada.

Untuk keperluan tersebut saat ini PPNY didukung industri serta lembaga pemerintah yang lain sedang membuat program BPBCL 'atau Bank Penyimpanan Bahan Cuplikan Lingkungan untuk jangka waktu menengah yang menggambarkan

bentuk moderen daTi suatu cuplikan lingkungan yang dirancang secara sistematis sehingga memungkinkan dilakukannya analisis perbandingan clan evaluasi dalam waktu yang akan datang sehingga dapat diketahui bahwa polusi lingkungan yang terjadi bukan disebabkan oleh beroperasinya PLTN. Suatu kegiatan yang penting sebelum dilakukan pemantauan adalah pengumpulan clan pengawetan cuplikan lingkungan sedemikian sehingga kualitas kirniawi daTi cuplikan tersebut dapat dijarnin sarna saat cuplikan tersebut dikumpulkan. Dengan demikian apabila diperlukan dikemudian hari dapat dilakukan pelacakan kembali. Untuk itu diperlukan suatu teknik analisis guna menentukan kandungan unsur-unsur apa saja yang terdapat dalam sedimen. Menurut Leddicotte et aI'2) clan Grirnanis(3) salah satu cara analisis unsur dalam suatu cuplikan baik kualitatif maupun kantitatif adalah menggunakan teknik aktivasi netron yang saat ini sudah berkembang pesat clan telah diterapkan dalam berbagai jenis .penentuan unsur. Sukirno dkk(4) telah inelakukan analisis unsur-Ul1sur dalam sedirnen sungai dengan lokasi yang sarna clan asungai sarna, dua tahun sebelumnya dengan teknik aktivasi netron dengan menghasilkan banyak unsur, sekitar 22 unsur mayor, minor clan kelumit, dengan basil analisis yang cukup akurat clan cukup dapat diandalkan. Hasil analisis unsur-unsur logam dua tahun sebelumnya dengan hasil yang dilakukan pada tahun ini untuk unsur kelumit konsentrasinya tidak terlihat mencolok, hanya pada unsur-unsur mayor ada perbedaan konsentrasi yang mencolok, dapat dilihat pada proceeding PPI PPNY-Batan tahun 1997 clan 1998. Pada penelitian ini merupakan prograrn lanjutan untuk jangka waktu menengah (5 tahun). Selain itu teknik ini bersifat instrumental atau tanpa pemisahan radiokirnia sehingga tidak memerlukan terlalu banyak tenaga.

Cara kerja

Sedimen sungai diambil dengan cara mengambil endapan bagian atas yang ada didasar sungai, untuk mempermudah pengambilan sedimen dengan mengalihkan aliran sungai. Kemudian sedimen dicuci dengan menggunakan air sungai tersebut dan disaring untuk menghindari kotoran yang terikut sedirnen. Sedirnen tersebut dikeringkan dalam oven pada suhu 600 C sekitar 3 x 24 jam, kemudian dilakukan penghalusan butiran dan diayak lolos 100 mesh kemudian dihomogenkan, dilanjutkan penempatan pada wadah yang telah disediakan.

Cuplikan sedimen dan SRM masing-masing ditimbang 0,10 g dalam vial yang berbeda. Tiga cuplikan sedimen sungai dan satu standar dimasukkan kedalam satu kelongsong yang sarna dan diiradiasi bersama-sama dalam reaktor dengan fluks netron 5,85.1010 n.cm-2.s-1 dalam fasilitas Lazy Susan, selama 12 jam untuk unsur umur paro panjang dan 3 menit untuk unsur umur paro pendek dengan sistem pneumatik. Pencacahan dilakukan langsung dan pendinginan selama 24 jam setelah diiradiasi untuk umur pendek dan untuk umur paro panjang dilakukan setelah pendinginan selama 5 dan 12 hari, pencacahan dengan menggunakan seperangkat sepektrometri y, dengan detektor Ge (Li). Dari pencacahan dapat diketahui unsur-unsur yang terkandung dalam sedimen, dengan melihat tenaga yang ada dalam sepektrum layar dapat dipastikan unsur-unsur yang diperhatikan. Perhitungan kadar unsur yang diperhatikan dalam sedirnen dapat dilakukan secara komparatif dengan membandingkan kadar unsur yang ada dalam SRM dengan unsur yang ada dalam cuplikan. Rumus perhitungan kadar dalam cuplikan dapat ditulis seperti dibawah ini:

W = Kadar unsur yang diperhatikan Cps = Laju cacah

HASIL

DAN PEMBAHASAN

Analisis unsur secara kualitatif dilakukan

dengan menentukan

tenaga dari puncak spektrum

radionuklida kemudian mencocokkan

dengan tabel

isotop (5). Pada tabel 1, disajikan hasil analisis

kualitatif dengan sistem pneumatik ada 11 unsur

yang terdeteksi dan pada tabel 2, merupakan

radionuklida umur panjang, dengan fasilitas Lazy

Susan, dapat diidentifIkasi 15 radionuklida yang

terdeteksi.

TATA

KERJA

Bahan dan alat. Sedimen sungai, NBS kode SRM 1645 clan SRM 2704 river sediment, Reaktor Nuklir Kartini, Seperangkat sepektromefer gamma, Timbangan Analitik Ohaus-GT 410, Ayakan Karl Colb, Lumpang porselin clan stainless steel, Oven, vial dan alat-alat gelas

(3)

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah

P3TM-BATAN, Yogyakarta 14-15Juli 1999 Bukt II 67

Tabell

Isotop-isotop basil proses (n, Y) APNI dengan sistem pneumatik dan waktu iradiasi 3 menit

konsentrasi dibawah 0, 10 % atau dibawah 1000 ~g/g(6) yaitu berturut-turut adalah 229,90:t20,98 dan 970,54:\:80,98 ~g/g, sehingga masuk dalam kelompok unsur-unsur kelumit.

Tabel3. Hasil analisis kuantitatif (%) unsur Mayor & Minor dalam sedimen di 5 sungai I Unsur I Suru I Kancilan I Gelis I Banlaran' ~Ioro

Ti Fe K AI Mn Mg Na O,489:tO,O2 8,630:tO,59 O,413:tO.04 3,640:t0,14 O,233:tO,O5 O,299:tO,O2 I 1,010:1:0,04 14,89:1:1,34 0,911:1:0,09 3,632:1:0,27 0,218:1:0,01 0,169:1:0,01 0,251:1:0,03 0,319:1:0,02 8,120:1:0,91 O,507~O,04 6,803~O,71 0,142:1:0,03 \ O,224~O,02 O.760:I:O,~ 0,513:1:0,03 11,830:1:1,02 O,591:tO,05 8,180:1:0,45 0,122:1:0,00 0,291:1:0,02 O,391i:O,OO

Isoto-isotop basil proses (n, y) APNI

fasilitas Lazy Susan dengan waktu

iradiasi 12 jam

Unsur kelumit yang terdapat dalarn sedimen ke 5 sungai disajikan pada tabel 4. Pada tabel 4 terlihat bawa unsur yang dikelompokkan unsur kelumit sebanyak 17 unsUr yang mempunyai konsentrasi berbeda. Akan tetapi unsur yang mempunyai konsentrasi kecil terlihat bahwa kadamya yang terkandung dalarn sedimen harnpir mendekati sarna untuk sungai satu ke sungai yang lain. Dari kelompok ini konsentrasi yang terbesar adalah unsur Ce berkisar antara 239,16:1: 17,94 sampai dengan 457,87:1:20,26 (J.Lg/g) dan unsur terkecil adala Cr yang berkisar ~tara 0,06:1:0,007 sarnpai dengan 6,79:1:0,36(J.Lg/g).

Sebagai pembanding analisis unsur dalarn sedimen pada lokasi. dan sungai yang sarna, selarna 3 tahun. Untuk unsur mayor dan minor yang paling mencolok kadarnya adalah unsur Fe dalam sedimen sungai Kancilan pada tahun pertama, kedua dan ketiga berturut-turut mempunyai kadar 8,111:1:0.810 %(4), 25,681:1:2,461 %(7) dan 14,891:1:1,342 % (tabel 3). Sedangkan untuk unsur kelumit yang paling mencolok adalah unsur Ni dalarn sedimen sungai Sum dimana untuk tahun pertarna mempunyai konsentrasi sebesar 301,67 J.Lg/g, tahun kedua tidak terdeteksi dan tahun ketiga konsentrasinya adalah 4,18 :I: 0,50 J.Lglg (tabel 4). Sebagian besar unsur kelumit yang terdekteksi dengan metoda APN, setiap tahunnya mempunyai konsentrasi harnpir mendekati sarna. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada pustaka 4 dan 7.

Setelah diketahui beberapa jenis unsur

logam yang terdapat dalarn sedimen secara

kualitatif, maka selanjutnya

adalah penentuan

seCara

kuantitatif dengan metode relatif yaitu

memperban-dingkan unsur-unsur

dalarn cuplikan dengan

unsur-unsur yang acta dalam standar sertifIkat. Dari rerata

kandungan unsur yang terdapat dalarn 5 cuplikan

sedimen temyata kandungan unsumya bervariasi

dan acta juga unsur yang mempunyai konsentrasi

harnpir mendekati sarna, unsur ini yang pacta

umumnya mempunyai konsentrasi rendah. Hasil

analisis kuantitatif dapat dibedakan menjadi 2

kelompok, yaitu kelompok unsur mayor dan minor

(tabel 3) dan kelompok unsur kelumit (tabel 4).

Pacta

tabel 3 unsur mayor dan minor yang terdapat

di lima sedimen sungai adalah: Ti, Fe, K, Mn, Mg,

Al dan Na. Khusus unsur Na yang terdapat dalam

sedimen sungai Sum dan Banjaran dikelompokkan

unsur kelumit, hal ini karena Na mempunyai

Analisis selama 3 tahun berturut-turut

diharapkan dapat digunakan sebagai data dasar

untuk

dapat

dilakukan

sebagai analisis

pembandingan

serta evaluasi sebelum clan sesudah

terjadinya pencemaran.

Khususnya untuk kelompok

unsur kelumit, dimana sebagian besar yang ada

merupakan

logam beracun

yang sangat

diperhatikan.

Walaupun

unsur tersebut

logam berat beracun, akan

tetapi pada saat ini sedimen sungai Sum, Balong,

Kancilan, Banjaran clan Gelis yang diambil

sedimenya sebagai cuplikan belum terpengaruh

pencemaran

oleh air buanagan industri maupun

pabrik

-pabrik.

ISSN 0216-3128 Kimia Nuklir Sukirno, dkk

~~

7,901:tO,59 ,0,951:tO,09 :7,270:tO,0B 0,113:tO,OO 0,299:tO,03

(4)

Prosiding Perlemuan dan Presentasi Ilmiah P3TM-BATAN, Yogyakarla 14-15Juli 1999

68 BukuII

Tabel 4. Hasil analisis kuantitatif (Jlglg) unsur kelumit dalam sedimen di 5 sungai.

Research In Developing Countries., IAEA VIENNA (1987)

SUKIRNO, WISY AHUDIN, SUDARMADJIo, " Analisis unsur mayor daD minor pada sedimen sungai di daerah Muria secara APN"o, PPI, PPNY-Batan., Yogyakarta (1997) 50 ERDTMANN, Go, Neutron Activation Tables., New York (1976)

60 NBS.,Standard reference material 1645, Rever Sediment, Washington, DC (1982)

7. SUKIRNO, WISYAHUDIN,

SUDARMADJI., "Analisis unsur mayor, minor daD kelumit pada sedimen sungai secara analisis pengaktifan netron"., PPIo, PPNY-BAT AN, Yogyakarta (1998)

TANYA JAWAB

KESIMPULAN

2. Dengan menggunakan metoda APN dapat

ditentukan 24 unsur logarn yang terkandung

dalarn sedimen di 5 sungai, dan berdasarkan

konsentrasinya maka unsur-unsur tersebut

dikelompokkan menjadi 2 yaitu kelompok

mayor -minor dan kelumit.

Unsur mayor & minor terdiri dari 7 unsur (Ti,

Fe, K, AI, Mg, Mn dan Na), konsentrasi

unsur

yang tertinggi adalah Fe = 14,89:1: 1,34 %

terdapat

dalarn sedimen

Kancilan.

Unsur kelumit terdiri dari 17 unsur yaitu V, Cu,

Se, Eu, Sm, Ce,Lu, Cr, La, Sb, Sc, Co, U, Th,

As, Ni dan Cs. Unsur Cr merupakan

unsur yang

mempunyai

konsentrasi terkecil

yaitu

0,06:1:0,007

J.1g1g

terdapat

pacta

sedimen

Suru

Unsur yang terdeteksi dengan metoda APN

selama 3 tahun berturut-turut mempunyai

konsentrasi harnpir mendekati sarna, terutama

unsur kelumit, dan logarn-iogarn

ber~t yang acta

merupakan kandungan sedimen sungai yang

masih dipengaruhi

alam sekitamya.

3.

4.

Supriyanto C :

);- Dari Tabel 4 disajikan hasil analisis kuantitatif

unsur kelumit, salah satunya adalah Np/U

dimana yang terbesar adalah sedimen Suru 4,95 :!: 0,51. Mohon penjelasan darimana asal Np/U

dalam sedimen Sum.

Sukirno :

.t;.. Uranium yang ada dalam sedimen adalah uranium alam yang sudah ada sejak terbentuknya alam/bumi ini. Dari ke lima sungai yang diselidiki U yang ada pada Suru, don yang terkecil adalah Gelis 0,73 + 0,09,ug/b:

H. Suntoko :

);- Mengapa unsur Fe di sungai Suru > Gelis, padahal sungai Sum < hila dibanding Gelis? );- Bila dibaca dari atas ke bawah sid kesimpulan

tidak ada tujuan. Apa tujuannya? Karena sedimen sungai kan macam-macam.

Sukirno :

.t;.. Sedimen yang diambil adalah lapisan alas endapan daripada $ungai dianalisis.

Kandungan Fe yang ado dalam sedimen

tidak dipengaruhi apakah itu sungai besar atau kecil. Jadi kandungan Fe yang ada tergantung dari alam lingkungan sekitarnya. .t;.. Untuk memperoleh data analisis multi unsur,

pada sedimen sungai di daerah rencana...

lokasi pembangunan PLTU/PLTN secara:: periodik. Untuk mendukung program Bank'

Penyimpanan Bahan Cuplikan lingkungan,

DAFTAR

PUSTAKA

2. SRIKANDI FARDIAZ., Polusi Air Dan

Udara.,Kanisius.

Yogyakarta (1992.)

LEDDICO1TE, G.W, and MULLINS,W.T.,

The Use of Neutron Activation Analisys In

Anallytical Chemistry., USA (1958)

GRIMANIS, A.P., "Neutron activation analysis

in Greece", Significance and Impact of Nuclear

3.

Sukirno, dkk Kimia Nuklir

(5)

Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah

P3TM-BATAN, Yogyakarta 14-15 Juli 1999 Buku II 69

..c.. Kalau untuk analisis unsur dalam sedimen saja, bisa dikatakan kurang ekonomis. Akan tetapi, metoda APN yang dilakukan bersama-sarna dengan cuplikan lainnya, Reaktor Kartini dalam fasilitas Lazy Susan ada 40 lubang irradium, setiap lubang bisa dimasukkan 2 -3 cuplikan dalam kelongsong, berarti sehari operasi reaktor dalam waktu tertentu bisa dilakukan analisis cuplikan 80 -120 vial. Jadi metoda APN cukup ekonomis untuk iradiasi bermacam-macam cuplikan bersama-sama.

sehingga memungkinkan dilakukannya analsis perbandingan dan evaluasi dalam waktu yang akan datang.