(Amaranthus sp) DAN KANGKUNG (Ipomoea sp) SEBAGAI BAHAN KAJIAN DOSIS RADIASIINTERNA PADA MANUSIA

Evaluasi parameter dan validasi model perpindahan radionuklida ... (Ors. Putu Sukmabuada, M.Eng.)

EVALUASI

PARAMETER

DAN VALIDASI MODEL PERPINDAHAN

RADIONUKLIDA

CESIUM DARI TANAH KE TANAMAN

BAYAM

(Amaranthus sp)

DAN KANGKUNG

(Ipomoea sp)

SEBAGAI BAHAN

KAJIAN DOSIS RADIASIINTERNA

PADA MANUSIA

Putu Sukmabuana

Pusat Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri, BATAN, Bandung e-mail: ptnbr@batan.go.id

ABSTRAK

EVALUASI PARAMETER DAN VALIDASI MODEL PERPINDAHAN RADIONUKLIDA

CESIUM OAR I TANAH KE TANAMAN BAYAM (Amaranth us sp) DAN KANGKUNG (Ipomoea sp)

SEBAGAI BAHAN KAJIAN DOSIS RADIASI INTERNA PADA MANUSIA. Kasus kecelakaan nuklir

memungkinkan terjadinya pencemaran lingkungan oleh radionuklida hasil fisi. Radionuklida kontaminan dapat masuk ke dalam tubuh manusia dan menjadi sumber radiasi interna melalui rantai makanan berdasar pada jalur tanah - tanaman pangan - manusia, sehingga kemampuan tanaman pangan tertentu dalam mengakumulasi jenis radionuklida tertentu mempunyai peranan penting dalam kaitannya dengan sumbangan dosis radiasi interna pada manusia. Serangkaian penelitian telah dilakukan dengan tujuan mempelajari kemampuan tanaman pangan dalam mengakumulasi radionuklida dari tanah tempat tumbuhnya. yang dinyatakan sebagai faktor transfer (Tf). Sayuran yang banyak dikonsumsi penduduk, seperti bayam dan kangkung, ditanam selama dua bulan pad a tanah yang dicemari radionuklida 134CS. Setiap lima hari sekali tanaman dan tanah tempat tumbuhnya dicuplik, dikeringkan, kemudian diukur kandungan radionuklidanya menggunakan spektrometer gamma. Dari penelitian ini diperoleh Tf sebesar 2,05 dan 0,03 masing-masing untuk tanaman bayam dan kangkung. Selain Tf, dihitung pula nilai koefisien laju perpindahan (kd dan diperoleh nilai sebesar 1,82 x 10'5

I

hari pada 0<t<55 hari dan 1,26 x 10,5Ihari pada t>56 hari untuk bayam. Nilai k12 untuk tanaman kangkung ditentukan hanya satu fase yaitu untuk O<t<72 hari, dan nilai yang diperoleh lebih kecil yaitu 9,93 x 10'7 Ihari. Hasil pengukuran aktivitas 134CSdalam tanaman dibandingkan dengan hasil yang diperoleh melalui model matematika menunjukkan keterkaitan yang dinyatakan sebagai koefisien regresi sebesar 90% dan 71 % untuk tanaman bayam dan kangkung. Model matematika dapat dikoreksi dengan menambahkan standar deviasi. Dengan diketahuinya nilai parameter transfer dan tervalidasinya model matematika perpindahan radionuklida 134CSdari tanah ke tanaman, maka besarnya dosis radiasi interna yang akan diterima manusia apabila mengkonsumsi tanaman sayuran, khususnya bayam dan kangkung, yang tumbuh di tanah yang tercemar radionuklida setelah waktu tertentu dapat diperkirakan.

Kata kunci: parameter perpindahan, radionuklida,Cs, 134CS,dosis radiasi interna

ABSTRACT

PARAMETER AND MODEL VALIDATION EVALUATION OF Cs RADIONUCLIDE

TRANSFER FROM SOIL TO SPINACH (Amaranthus sp) AND KANGKUNG (Ipomoea sp) PLANT

FOR ASSESSING INTERNAL RADIATION DOSES TO HUMAN. Nuclear accident can cause

environmental contamination with fission product radionuclides. The radionuclides then entering human body through the food chain of soil - crop -human pathway, and become internally radiation source. The ability of certain crop in radionuclide uptake and accumulation have an important role in internally radiation doses contribution to human body. Researches had been carried out to study radionuclides transfer from soil to crops, expressed as transfer factor (Tf). The vegetables generally consumed by people, such as spinach and kangkung, were planted in soil contaminated with 134CSfor about two months. Every five days the soil and plants were sampled, dried, and the 134CScontent were measured using gamma spectrometer. From the researches it was found that the values of Tf were 2,05 and 0,03 for spinach and kangkung, respectively. The coefficients of uptake rate (k12) were then determined according to the data obtained, and it was found to be 1.82 x 10'5

I

days at 0<t<55 days and 1.26 x 10,5

I

days at t>56 days for spinach. The k12value for kangkung was detemined for 1 phase, i.e. O<t<72, and it was found the lower value of 9.93 x 10'7 Idays. The 134CS activities obtained from experimental measurement were compared with those obtained by mathematical equation model, the relationship was expressed as regression coefficient and it was found to be 90% dan 71 % for spinach and kangkung, respectively. The mathematical model can be corrected by addition of deviation standard.

Using transfer parameter and validated mathematical model, the internally radiation doses received by people from contaminated vegetables consumption can be estimated.

Keywords: transfer parameter, radionuclide, Cs, 134CS, internal radiation dose

BABI

PENDAHULUAN

Secara umum, selama terjadi kecelakaan nuklir atau radiologik mayor terdapat

3

fase yang diidentifikasi oleh IAEA dan WHO[I]. Fase awal yaitu pada saat release sampai beberapa jam setelah mulainya release radionuklida. Fase ini kemudian diikuti dengan fase intermediate yang berlangsung secara berkesinambungan selama

1

atau

2

hari setelah release. Selanjutnya adalah fase recovery yang berlangsung dari beberapa minggu sampai beberapa tahun. Penentuan fase ini bertujuan untuk menentukan kriteria pembuatan keputusan dalam implementasi tindakan proteksi terhadap populasi dari lepasan bahan radioaktif.

Radionuklida di lingkungan dapat masuk ke dalam tubuh manusia secara tidak langsung melalui rantai makanan, yaitu melalui jalur tanah-tanaman pangan-manusia. Radionuklida dalam tanah dapat diserap dan diakumulasi oleh tanaman, dan proses perpindahan radionuklida dari tanah ke tanaman diekspresikan sebagai faktor transfer (T,)[2J.

Perpindahan radionuklida merupakan fenomena yang komplek dan dipengaruhi oleh berbagai fa ktor[3], sehingga nilai

T,

mempunyai variasi yang besar berdasarkan tipe tanah tempat tanaman tumbuh, jenis tanaman, dan jenis radionuklida[4]. Perpindahan radionuklida dari tanah ke tanaman telah banyak dipelajari terutama untuk radionuklida hasil fisi seperti Cesium (Cs) yang mempunyai potensi bahaya radiasi interna pada manusia karena energinya relatif tinggi dan umur paronya yang panjang. International Atomic Energy Agency (IAEA) telah mendata nilai transfer radionuklida di ekosistem dan dipublikasikan dalam "Handbook

of

Parameter Values for The Prediction of Radionuclides Transfer in The Ecosystem,,[5J• Namun demikian, nilai faktor tansfer yang tersedia adalah untuk jenis tanaman yang tumbuh di tempat beriklim sedang (23,5° sId 66,5° Lintan~ Utara/Lintang Selatan), sedangkan data untuk daerah tropis dan subtropis sangat terbatas ]. Penerapan nilai faktor transfer untuk iklim sedang ke ekosistem tropis sangatlah tidak mungkin, mengingat jenis tanaman, jenis tanah, dan iklim sangat berbeda[71•

Serangkaian penelitian telah dilakukan untuk menentukan nilai faktor transfer radionuklida hasil fisi yang mempunyai potensi bahaya radiasi interna pad a manusia karena energinya relatif tinggi dan umur paronya yang panjang yaitu Cs, pad a berbagai tanaman sayuran di Indonesia untuk jenis tanah kebun clay loam (andosol)[8-12]. Jenis tanaman sayuran yang telah diteliti adalah yang banyak diproduksi dan dikonsumsi oleh penduduk Indonesia, di antaranya adalah bayam, kangkung, ubi, bawang merah, dan bawang putih [13]. Konsumsi bayam, kangkung, ubi, bawang merah, dan bawang putih menurut data dari Badan Pusat Statistik (BPS) pada tahun 2007 adalah masing-masing sebesar 4,472; 4,94; 2,392; 3,006; 1,513 kg/kapita/tahun[13]. Pada makalah ini dipilih dua jenis tanaman sayuran yang paling banyak dikonsumsi menurut data BPS, yaitu bayam dan kangkung.

Dari data hasil penelitian diharapkan diperoleh parameter transfer radionuklida dari tanah ke tanaman bayam (Amaranth us spy dan kangkung (Ipomoea spy, berupa nilai faktor transfer (T,) dan nilai koefisien laju perpindahan (kI2). Selain itu pada penelitian ini dilakukan juga validasi model perpindahan radiocesium dari tanah ke tanaman bayam dan kangkung. Hasil evaluasi parameter perpindahan radionuklida Cs dari tanah ke tanaman bayam dan kangkung serta hasil validasi model perpindahannya diharapkan dapat dijadikan bahan untuk memperkirakan dosis radiasi interna pada masyarakat pad a saat terjadi pencemaran radionuklida Cs di lingkungan baik akibat kecelakaan PL TN, global fallout, maupun akibat kecelakaan nuklir lainnya.

Evaluasi parameter dan validasi model perpindahan radionuklida ... (Ors. Putu Sukmabuada, M.Eng.)

BAB II T E 0 R I

2.1. Penyerapan Unsur oleh Tanaman

Tanaman mempunyai kemampuan menyerap dan mengakumulasi unsur dalam jaringannya dari tanah tempat tumbuhnya, dan beberapa tanaman dapat mengeluarkannya kembali ke lingkungan sekitarnya walaupun dalam jumlah sangat kecil. Akumulasi unsur oleh tanaman oleh karenanya merupakan net atau selisih antara penyerapan dan pengeluaran unsur oleh tanaman. Sebagian unsur yang diserap tanaman lebih lanjut ditranslokasikan ke bagian lain tanaman[14].

Besarnya net penyerapan bergantung pad a genotip tanaman. Jenis-jenis tanaman tertentu yang disebut akumulator mempunyai kemampuan mengakumulasi unsur walaupun konsentrasi unsur di lingkungan sangat rendah. Pad a konsentrasi unsur yang sangat tinggi di lingkungan tanaman ini tidak akan meningkatkan penyerapannya karena adanya kompetisi antar elemen pada lokasi penyerapan. Kasus yang spesial untuk akumulator adalah hiperakumulator yang memperlihatkan akumulasi unsur yang sangat ekstrim pad a bagian daun. Sebagai contoh, faktor akumulasi di daun > 0,1 untuk Cd; > 1 untuk Pb, Co, Cu, Ni; atau

>

10 untuk Mn dan Zn[7.14].

Penyerapan unsur oleh tanaman berkaitan dengan pH dan ion dalam tanah. Pada pH rendah kat ion akan lepas dari koloid tanah dan sebagai akibatnya meningkatkan konsentrasi kation di sekitar akar (zona akar/rhizosphere), yang pada gilirannya akan meningkatkan akumulasi kation. Area absorpsi pada akar juga mempengaruhi penyerapan. Semakin besar area absorpsi semakin tinggi efektivitas penyerapan. Lebih jauh lagi, peningkatan produksi biomassa meningkatkan penyerapan elemen. Namun demikian, akumulasi pada jaringan akan berkurang disebabkan oleh pengenceran oleh peningkatan biomassa dan laju penyerapan lebih rendah dari laju produksi biomassa.

2.2. Penyerapan Unsur Melalui Akar

Pergerakan unsur mineral ke permukaan akar bergantung pad a hal-hal sebagai berikut[14]:

1. Difusi elemen di sepanjang permukaan akar.

2. Intersepsi akar, pada fenomena ini volume tanah digantikan oleh volume akar akibat pertumbuhan akar.

3. Mass flow atau aliran massa yang merupakan transport larutan tanah yang diakibatkan oleh perbedaan tekanaan potensial air (dipicu oleh proses transpirasi).

2.3. Parameter Perpindahan Radionuklida dari Tanah ke Tanaman

Ada dua rute utama kontaminasi radionuklida ke tanaman yang merupakan awal dari rantai makanan ke manusia, yaitu deposisi radionuklida dari udara ke permukaan tanaman dan penyerapan radionuklida dari tanah melalui sistem perakaran. Deposisi langsung ke permukaan tanaman merupakan jalur yang dominan pada periode pertama terjadinya kontaminasi lingkungan, tapi dalam waktu lama, kontaminasi ke tanaman banyak diakibatkan oleh penyerapan melalui akar. Penyerapan radionuklida oleh tanaman secara umum diekspresikan sebagai faktor transfer (T,) dan dinyatakan melalui persamaan (1).

(1 )

dengan Ap adalah konsentrasi radionuklida pada bagian yang dikonsumsi (Bq/kg berat kering) dan As adalah konsentrasi radionuklida dalam tanah (Bq/kg be rat kering). Parameter ini telah ditentukan dan digunakan secara luas atas rekomendasi dari International Union of Radioecologist (lUR), yang berkaitan dengan rasio antara jumlah total radionuklida dalam tanaman dibandingkan dengan yang ada di tanah[1.2], melalui persamaan (1).

Jalur perpindahan radionuklida dari sumber lepasan sampai ke manusia diekspresikan sebagai perpindahan radionuklida inter kompartemen lingkungan. Pada model perpindahan radionuklida dari tanah ke tanaman, tanah dan tanaman diasumsikan sebagai subsistem tunggal, di mana tanah merupakan subsistem sentral sedang tanaman merupakan subsistem resepien atau penerima seperti diilustrasikan pada Gambar 1[15].Pad a model ini

dilakukan pendekatan bahwa pada saat awal (t = 0) tidak terdapat radionuklida dalam tanaman, sehingga seluruh radionuklida berada pada subsistem sentral. Secara matematika perpindahan radionuklida dari tanah ke tanaman dan sebaliknya dirumuskan oleh Yasuda dan Maltz[15,16]dalam persamaan (2) dan (3) .

Tanah

A1

.

~

Tanaman

A2

Gambar 1. Model kompartemen perpindahan radionuklida dari tanah ke tanaman'15161.

(2)

(3)

dengan,

AI =aktivitas radionuklida dalam tanah (MBq), dan

A2

=

aktivitas radionuklida dalam tanaman (MBq).

Persamaan diferensial pada persamaan (2) dan (3) dapat diselesaikan melalui metode analisis sehingga diperoleh persamaan (4) dan (5).

A = A

e-(k12+A)1

1 1(0)

A = A

2 1(0)(e-AJ _ e-(k12+A)I)

(4)

(5)

Berdasar persamaan (4) dan (5) aktivitas radionuklida dalam tanah dapat dihitung melalui persamaan (6). AI

=

AI(o)e-AJ - A2 (6) dengan, A1(1) = A1(0) = t\ = A2 =

Aktivitas 134CSdalam tanah pad a waktu (t) Aktivitas 134CSdalam tanah pad a waktu (t=0)

Konstanta ,p,eluruhan = 0,693/732 hari = 9,26.10.4 /hari Aktivitas 13Cs dalam tanaman pada saat t

Koefisien laju penyerapan radionuklida dari tanah ke tanaman ditentukan berdasar pad a korelasi antara AI(I) dan AI(o). Dimana AI(o) adalah aktivitas awal radionuklida dalam tanah dan AI(I) adalah aktivitas radionuklida dalam tanah setelah waktu t. Nilai k12 ditentukan untuk 2 fase waktu, pertama adalah penentuan k12 menggunakan fungsi linear antara In(AI(oIAI(t)) vs t. Nilai k12 merupakan slope dari kurva linear yang dirumuskan oleh Birkes[17] seperti pad a persamaan (7).

Evaluasi parameterdan validasi model perpindahan radionuklida ... (Ors. Putu Sukmabuada, M.Eng.)

Nilai k12 fase pertama diaplikasikan pad a saat aktivitas di tanaman meningkat

sebagai fungsi waktu t (dari t

=

0 sampai t). Untuk fase ke 2, nilai k12ditentukan dengan eara substitusi AI(o) dan AI(I) ke persamaan (8) dan diaplikasikan pada sa at kondisi kesetimbangan telah tereapai. Nilai k12 merupakan rata-rata nilai dari perhitungan yang dirumuskan oleh persamaan (8).

(8)

BAB III TAT A KERJA

3.1. Bahan, Alat dan Fasilitas Percobaan

Pada penelitian ini digunakan bahan-bahan seperti radionuklida 134CS, tanah, pupuk organik, biji tanaman bayam dan kangkung, seeding tray untuk pembibitan tanaman, aluminium foil untuk tempat sampel tanah dan tanaman, serta kantong plastik. Radionuklida 134CS pada penelitian ini merepresentasikan 137CS yang banyak dijumpai di lingkungan Bada keeelakaan nuklir. Radionuklida 134CS digunakan sebagai pengganti radionuklida 37CS karena mempunyai umur paro lebih pendek, yaitu 2,05 tahun, sehingga pengelolaan limbah sisa penelitian menjadi lebih sederhana. Bahan lain yang digunakan adalah perlengkapan keselamatan seperti sarung tangan, masker, dan penutup kepala.

Peralatan yang digunakan pad a penelitian ini adalah alat bereoeok tanam, higrotermometer untuk memantau suhu dan kelembapan udara, neraea analitis merek Metler Toledo dengan ketelitian 0,01 mg, oven pengering, serta spektrometer gamma dengan detektor HPGe (High Purity Germanium) yang dilengkapi dengan Multichannel Analyser. Penelitian dilakukan dalam green house untuk menjaga lepasnya radionuklida ke lingkungan dan meneegah serangga yang dapat mengganggu pertumbuhan dan membawa kontaminan radionuklida ke lingkungan luar, sehingga berpotensi meneemari lingkungan.

3.2. Tata Kerja

3.2.1. Penyiapan Media Tanam Terkontaminasi 134CS

Pada penelitian ini digunakan tanah dari Lembang, sebelum penelitian dimulai dianalisis karakteristik fisika dan kimianya di Balai Penelitian Tanaman Sayur (BALlTSA), Departemen Pertanian di Lembang. Sebanyak 640 kg tanah yang telah dieampur dengan pupuk organik, hal ini sesuai dengan yang dilakukan oleh petani sayuran di Lembang. Selanjutnya tanah dimasukkan ke dalam 4 buah bak terbuat dari kayu yang bagian dalamnya telah dilapisi plastik tebal untuk menjaga agar air hasil penyiraman tidak meresap ke bak kayu. Bak kayu berukuran 1 m x 1 m dengan tinggi 35 em, sehingga luas permukaan tanah yang akan ditempati oleh tanaman adalah 1m2/bak dengan berat tanah berkisar antara 100 -160 kg/bak.

Radionuklida 134CS yang akan digunakan dieneerkan dengan akuades kemudian dieampurkan ke tanah di dalam bak dan diaduk menggunakan sekop sampai homogen. Homogenitas diperiksa dengan eara mengambil euplikan tanah pada 5 titik pada setiap bak kemudian diukur aktivitasnya menggunakan spektrometer gamma dengan detektor HPGe. Besarnya konsentrasi radionuklida dalam tanah ditentukan dengan mempertimbangkan umur para dan paparan radiasi yang dihasilkannya, yaitu berkisar antara 50 kBq/kg - 80 kBq/kg tanah [18], sehingga sampai waktu pengamatan selama 2 bulan aktivitas radionuklida dalam tanaman masih dapat terdeteksi oleh alat eaeah.

3.2.2. Penyiapan Tanaman

Tanaman bayam dan kangkung diperoleh dengan eara penyemaian dari biji, sehingga diperoleh tanaman dengan umur dan ukuran yang relatif seragam. Biji tanaman

ditaburkan pada seeding tray yang diisi dengan tanah dan disiram air agar kondisi tanah menjadi lembab. Biji didiamkan selama 1 bulan, sampai tanaman mempunyai ketinggian lebih kurang 10 em dan daunnya berjumlah 4, serta sistem perakaran telah eukup kuat dan dapat berfungsi dengan baik.

Untuk setiap jenis tanaman, bibit tanaman ditanam pad a qua bak yang telah dikontaminasi dan dua bak lain yang tidak dikontaminasi sebagai kontrol. Setiap bak ditanami dengan 25 tanaman dengan jarak antar tanaman 20 em, sehingga kerapatan tanaman adalah 25 tanaman/m2.

3.2.3. Pengamatan dan Preparasi Sampel

Pengamatan pertumbuhan tanaman dan penyerapan radionuklida oleh tanaman dilakukan setiap 5 hari dengan eara mengambil

3

individu tanaman [19] beserta tanah di zona

akarnya dari bak tanah yang mengandung radionuklida dan kontrol. Sam pel tanaman dicuei dengan air mengalir sampai bersih untuk menghindari menempelnya partikel tanah pada tanaman yang dapat mengakibatkan penambahan aktivitas pad a saat peneaeahan sampel. Tanaman diukur tingginya dan dipisahkan menjadi

3

bagian: akar, batang, dan daun. Sam pel tanaman dan tanah ditimbang, kemudian dikeringkan dengan oven pengering pada suhu

100°C selama

3-4

jam sampai diperoleh berat konstan. Sampel kering dimasukkan ke dalam kantong plastik dan aktivitas radionuklida 134CSdiukur menggunakan spektrcmeter gamma dengan detektor HPGe selama 600 detik pada energi 604 keV dan 795 keV (probabilitas 98% dan 85%).

3.3.

Analisis Data

Data hasil pengukuran pertumbuhan tanaman dan aktivitas radionuklida dalam sampel tanah dan tanaman dianalisis untuk mendapatkan nilai parameter pertumbuhan tanaman dan perpindahan radionuklida dari tanah ke tanaman.

3.3.1. Growth Value

Pertumbuhan tanaman diamati dengan eara mengukur biomassa kering dan tinggi tanaman untuk tanaman yang ditanam pad a tanah yang ditambah dengan 134CSmaupun untuk tanah tanpa penambahan 134CS. Parameter pertumbuhan tanaman dinyatakan sebagai growth value, yang dihitung pada saat tanaman dipindah ke media pereobaan sampai panen terakhir yaitu pada saat 2 bulan setelah tanaman dipindahkan.

Growth value (GV) merupakan rasio antara pertambahan biomassa tanaman selama waktu t (m(t) - m(O)) dengan biomassa tanaman semula (m(O))[201 seperti diperlihatkan persamaan (9).

GV

=

met) - m(O) m(O)

3.3.2. Parameter Perpindahan Radionuklida

(9)

Parameter perpindahan radionuklida dari tanah ke tanaman ditentukan dengan menghitung nilai T, menggunakan persamaan (1), sedang nilai k12 dihitung menggunakan persamaan (7) dan (8).

3.3.3. Validasi Model

Data hasil pengukuran konsentrasi 134CSdalam tanah dan tanaman digunakan untuk validasi model perpindahan radionuklida dari tanah ke tanaman[1S,16]dengan eara substitusi data ke dalam persamaan matematika (5).

Evaluasi parameter dan validasi model perpindahan radionuklida ... (Ors. Putu Sukmabuada, M.Eng.)

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Karakteristik Tanah

Sebelum digunakan dalam penelitian, parameter fisika dan kimia tanah dianalisis dan diperoleh karakteristik tanah seperti diperlihatkan pada Tabel 1 dan 2. Tanah yang digunakan terdiri dari fraksi pasir, debu dan liat dengan persentase masing-masing 18,65%; 23,36%; 57,95% (Tabel 1), sehingga berdasarkan segi tiga tekstur dari United States Department of Agriculture[21] jenis tanah yang digunakan adalah lempung berat atau clay loam. Jenis tanah ini mempunyai luas permukaan spesifik besar sehingga mempunyai kemampuan adsorpsi ion dan air yang besar pula[21].

Tabel1. Distribusi fraksi tekstur tanah yang digunakan dalam penelitian.

Persen Ukuran Partikel Fraksi(%)Total

Fraksi Sangat Kasar SedangHalus SangatFraksi Kasar Halus (%) Pasir 1,15 1,944,028,5018,653,04 Debu

-2,5223,36_13,607,24

-Liat

-8,5657,95_49,39

-

-Parameter kimia tanah diperlihatkan pad a Tabel 2. Dalam kaitannya dengan penyerapan radionuklida 134CS oleh tanaman, unsur stabil yang berpengaruh adalah exchangeable macroelement (makroelemen yang dapat dipertukarkan), misal unsur K[14].

Unsur K dan Cs berada dalam golongan yang sama dalam sistem periodik unsur, sehingga mempunyai sifat kimia yang mirip dan akibatnya mempengaruhi proses penyerapan unsur Cs oleh tanaman.

Kandungan unsur K yang dapat dipertukarkan sebesar 1,38 me/100g, dan menurut Zhu dan Smolder22J, nilai ini termasuk tinggi karena lebih besar dari 1. Keadaan ini dapat mempengaruhi penyerapan 134CSdari tanah oleh tanaman karena terjadinya persaingan dalam penyerapan unsur.

Tabel 2. Parameter kimia tanah yang digunakan dalam penelitian.

No Parameter KarakteristikSatuan Makroelemen1 pH 6,60

-2 C _5,67% 3 N 0,24% 4 C/N _24,00% 5 P _79,20ppm 6 K _429,00ppm 7 N-NH4 mg/100g5,24 8 N-N03 mg/100g50,19

Makroelemen yang dapat dipertukarkan9

Ca _{me/100g *22,13} 10 Mg me/100g *1,75 11 K _{me/100g *1,38} 12 Na _{me/100g *0,37} 13 KTK** _{me/100g *27,02}

Mikroelemen 14 Fe _5,90ppm 15 Mn 6,40ppm 16 Cu _2,40ppm 17 Zn 11,50ppm 18 S 35,70ppm 19 AI 102,40ppm 20 B 0,49ppm 21 Materi Organik% 9,75 22 Kandungan Air% 29,35 Keterangan:

* me/100g atau meq/100g adalah mili ekivalen per 100 9 tanah, menyatakan satuan dari jumlah kation suatu unsur yang dapat diikat oleh partikel tanah.

** KTK adalah kapasitas tukar kation, merupakan jumlah total kation yang dapat diikat oleh partikel tanah, atau merupakan muatan negatif total tanah.

4.2.

Kondisi Lingkungan Green House

Kondisi lingkungan green house selama penelitian dipantau melalui pengukuran suhu dan kelembapan. Data harian suhu dan kelembapan rata-rata udara green house diperlihatkan pada Gambar 2 dan 3. Suhu berfluktuasi antara 24 sampai 42°C, sedang kelembapan berkisar antara 53-98%. Suhu dan kelembapan diukur dua kali dalam sehari selama percobaan berlangsung. Suhu rendah diperoleh pada pengukuran pagi hari sedang suhu relatif tinggi diperoleh dari hasil pengukuran pada siang hari sekitar pukul 14.00. Demikian pula halnya dengan kelembapan, hasil pengukuran pad a pagi hari relatif tinggi, sedang pengukuran pada siang hari memperlihatkan kelembapan yang relatif rendah. Suhu dan kelembapan udara green house relatif lebih tinggi dibandingkan dengan udara di luar green house, namun demikian tanaman mampu beradaptasi dan tidak menampakkan gejala kekurangan air, serta dapat tumbuh normal.

45 40 IT 35 g,... 25 20

•

lopagi

I

• siang

I-•

••

•

•

•

,

0

~~-~

••

•

•

•

•

•

•

• •

0

•

• •

0• 0

•

0.o •

0

0

0

••

•

0

0

0

0

o

A

000

•

0

••

•

<£

••

0

00

o 0

o 0

I o 10 20 Ha ri ke 30 40 50

110 100

-

~~ 90

-

••

CIS ~ 80

c

CIS 70 Co CIS .Q E 60 Q,)

(jj

_~ 50 40

Evaluasi parameter dan validasi model perpindahan radionuklida ... (Ors. Putu Sukmabuada, M.Eng.)

o pagi

-00 00000 000 000 0 • siang U' 0

.0

0

•

•

•• Q

-•

s> ~ o~ 0

-.

•

iO

iO•

•

•

0 0

Ii •••

•

0 0

_•

•

••

() 00

•

••

•

••

•

•

.•.

•

, o 10 20 Ha ri ke 30 40 50

Gambar

3.

Kelembapan harian rata-rata udara dalam green house.

4.3. Efek Penambahan 134CS pada Pertumbuhan Tanaman

Parameter pertumbuhan tanaman dinyatakan sebagai growth value. Oari penelitian ini nilai growth value dari tanaman kontrol dan tanaman yang ditumbuhkan pada tanah yang mengandung 134CSdiperlihatkan pad a Tabel

3.

Tabel 3. Growth value tanaman bayam dan kangkung yang dipelihara pad a tanah mengandung 134CSdan tanah normal

Growth

value

No.

Tanaman_{Tanah kontrol}Tanah dikontaminasi 134CS 1

Bayam 4,7 7,1

2

Kangkung 5,3 5,2

Oari data pada Tabel

3

dapat dilihat bahwa besarnya growth value berbeda untuk tanaman bayam dan kangkung yang tumbuh pada tanah yang dikontaminasi dengan Cs. Tanaman dengan growth value besar mengindikasikan mempunyai kemampuan menyerap unsur yang besar pula[14J. Berdasar pada Tabel

3

tanaman bayam yang tumbuh di tanah mengandung Cs memperlihatkan pertumbuhan yang relatif cepat dibandingkan tanaman kangkung. Tanaman kontrol terlihat mempunyai growth value yang hampir sama dengan tanaman kangkung yang tumbuh di tanah yang dikontaminasi 134CS.

Pol a pertumbuhan tanaman berupa pertambahan biomassa dan tinggi tanaman diperlihatkan pada Gambar

4

sid 7, yang menunjukkan bahwa pola pertumbuhan tanaman kontrol dan tanaman yang tumbuh di tanah yang dikontaminasi relatif sama, mengindikasikan tidak ada pengaruh nyata penambahan 134CSpada tanah terhadap pertumbuhan tanaman. Tanaman yang tumbuh normal walau tumbuh pada tanah terkontaminasi Cs mengindikasikan dapat melakukan proses metabolisme yang normal sehingga penyerapan unsur-unsur hara juga berlangsung normal.

14

-.9 12

c

E

10

~

~

8

.•... C)

6

c

_';:

Q) .:..::

: 1

.•...

?'_d:

I

~

-

perlakuan

I Q) ell

~

---8---

kontrol

1

.

-0

0

20

100

40

60

80

Waktu (hari)

Gambar 4. Po/a pertambahan biomassa kering tanaman bayam.

70 60

-

E ~~ 40C) 50 .•...

~

..c

_c

~

_{C) 30} 'C'

~

20 a.. 10 0 0 20 40 60 Waktu (hari)

----

perlakuan

"'8-"

kontrol

80

100

Gambar 5. Po/a pertambahan tinggi tanaman bayam.

3 2

c;

2.5·

c

~

E R:I C ~ 1.5·

-

R:I •.. ~ 0.5 ___ Perlakuan - - - EJ- • - Kontrol o o 10 20 30 40 50 60 70 Waktu (hari)

Evaluasi parameter dan validasi model perpindahan radionuklida ... (Drs. Putu Sukmabuada, M.Eng.) 140

•

Perlakuan I ,Q 120 _{- - - EI- - - Kontrol} E I ~ 100J C)

t:

80 10 .•..._..c10 ₆₀ C)

'2

_t:

10 40 10

a.

20

a

a

20406080 Waktu (hari)

Gambar 7. Pola pertambahan tinggi tanaman kangkung.

4.4.

Pola Penurunan Konsentrasi

134CS

dalam Tanah

Tanah yang dikontaminasi dengan 134CSdan ditanami tanaman bayam dan kangkung memperlihatkan penurunan konsentrasi seiring dengan waktu seperti yang diperlihatkan Gambar 8 dan 9.

Konsentrasi 134CS dalam sampel tanah mengalami penurunan yang cukup signifikan seiring dengan waktu yaitu 58% untuk tanah yang ditumbuhi tanaman bayam dan 25% untuk tanah yang ditumbuhi tanaman kangkung (Gambar 8 dan 9). Penurunan ini disebabkan terserapnya 134CS oleh tanaman dan juga karena peluruhan fisika dari 134CS, namun pengaruh peluruhan fisika dapat dikatakan kecil (6,25%), karena umur para 134CSyang relatif panjang (2,05 tahun) .

.-.60

CI

~

50

~

~ 40

_I VI

U

~

30

---B- Peluruhan

-b-

Peluruhan dan penyerapan

"(ij

~ 20

.•...Q)VI

t:

10

t:

~

0

0

0

20

40

60

Waktu (hari)

80

100

Gambar 8. Penurunan konsentrasi 134CS dalam tanah yang ditanami tanaman bayam.

---tr-- Peluruhan + Penyerapan

-B-

Peluruhan 90 - 85 CI

g

-

..•~ 8075 M ~_ 70!II ro .::; 65Q)_:g

₀

s:: ₆₀ ~ 55 50 0 10 20 30 40 Waktu (hari) 50 60 70 80

Gambar 9. Penurunan konsentrasi 134CS dalam tanah yang ditanami tanaman kangkung.

4.5.

Pola Distribusi

134CS

pad a Organ Tanaman

Penurunan konsentrasi 134CS dalam tanah diikuti dengan terdeteksinya 134CS dalam organ tanaman seperti diperlihatkan oleh Gambar 10 dan 11. Nilai konsentrasi 134CS dalam sam pel tanaman merupakan nilai rata-rata dari tiga buah sam~el untuk setiap waktu pengamatan. Konsentrasi total merupakan penjumlahan aktivitas 1 4CS pad a bagian daun, batang, dan akar dibagi dengan berat kering tanaman.

Dalam tanaman bayam, konsentrasi 134CS meningkat seiring dengan lamanya waktu pemeliharaan (Gambar 10). Pada Gambar 10 dapat dilihat bahwa konsentrasi 134CS berurutan dari yang terbesar adalah daun :::: bunga > akar > batang. Tanaman bayam menyerap 134CS melalui akar, kemudian didistribusikan ke seluruh bagian tanaman, yaitu batang dan daun, serta bunga apabila tanaman sudah mencapai usia reproduksi. Di antara organ tanaman, daun mempunyai konsentrasi 134CSyang tertinggi.

45 - 40

-+-

akar

C')

-

---batang

C'" 35 _aJ

-

-.- daun

I/) 30

₍₎

_-+-

_bunga

'<t M .•.. 25

'iij

20

-e-

total

ns a.. 'E 15I/)

t:

0

_Q) 10 ~ 5 0 0 20406080 Waktu (hari)

Evaluasi parameter dan validasi model perpindahan radionuklida ... (Ors. Putu SUkmabuada, M. Eng.)

-+-

Akar _ Satang ---.- Daun - Total ,-30 25 Ci

0-

@.tII 20 E 15

-

Q)tII

c

15 10-~ 5 0 0 20 40 Waktu (hari) 60 80

Gambar 11. Distribusi konsentrasi 134CS dalam tanaman kangkung.

Untuk tanaman kangkung, konsentrasi 134CStertinggi terlihat r,ada akar kemudian batang dan daun (Gambar 11). Pad a sampling pertama (hari ke 5) 1 4CS terdeteksi pad a bagian akar dan batang, sedang pada bagian daun 134CSbaru terdeteksi pad a hari ke 15. Ini dapat dipahami karena pada awal sampling baru sedikit 134CSyang mencapai daun, sehingga tidak terdeteksi oleh alat spektrometer gamma.

Konsentrasi 134CS pada akar berfluktuasi menurut waktu sampling (Gambar 11), dengan kecenderungan konsentrasi meningkat sampai pad a hari ke 15 yaitu mencapai 27 Bq/g dan terlihat menurun setelah hari ke 15 menjadi sekitar 10 Bq/g pada akhir penelitian. Konsentrasi 134CS dalam batang berfluktuasi dan apabila dibandingkan dengan akar konsentrasinya jauh lebih rendah yaitu sekitar 5 Bq/g.

Berbeda dengan akar dan batang, dalam daun 134CSbaru terdeteksi pada hari ke 15 dengan konsentrasi sebesar 1,371 Bq/g dan pad a hari ke 40 konsentrasinya meningkat mendekati 2 Bq/g. Oaun merupakan tempat terjadinya proses fotosintesis di mana pad a daun banyak diperlukan K yang mempunyai sifat kimia mirip dengan 134CS. Akan tetapi pad a tanaman kangkung yang diteliti tidak terlihat konsentrasi 134CSyang tinggi di daun, bahkan jauh lebih rendah dibandingkan dengan yang terdeteksi di bagian akar. Akumulasi radionuklida Cs pada bagian akar tanaman pernah dilaporkan oleh Ban-nai dan Negri[7,23J•

Proses transpirasi pada daun menyebabkan mineral yang diserap ke dalam akar akan bergerak ke bagian atas tanaman. Oaun yang terkena sinar matahari akan kehilangan air melalui stomata, kutikula, atau melalui lenti sel yang akan segera diganti oleh molekul air yang ada di bawahnya. Proses naiknya molekul air ini juga membawa berba~ai mineral yang larut termasuk 134CSdari tanah melalui akar menuju bagian tanaman lainnya[1 ,221.

Pada batang 134CSakan didistribusikan melalui xylem menuju daun. Air dan larutan lainnya didistribusikan melalui media yang disebut apoplast[221. Oi daun unsur-unsur yang telah cukup atau unsur-unsur yang tidak dibutuhkan lagi oleh daun akan dikembalikan lagi ke batang melalui floem. Cesium akan mengalami metabolisme dalam tanaman sama seperti kalium. Oleh karena itu apabila pada daun 134CS tidak dibutuhkan lagi, 134CS akan dikembalikan ke batang dan bagian tanaman lainnya. Hal ini dapat menjadi penyebab konsentrasi 134CSdalam batang dan akar lebih besar dari pada daun.

Proses penyerapan Cs oleh tanaman dapat dijelaskan seperti penyerapan unsur K. Menurut Zhu dan Smolder[221, unsur Cs masuk ke dalam tanaman melalui membran sel dengan dua mekanisme, sama seperti halnya unsur K, yaitu sistem K transporter dan K channel. Mekanisme K transporter berfungsi pad a penyerapan K dengan konsentrasi rendah

« 0,3mM) dan tidak membedakan antara K dengan Cs, sedang mekanisme K channel

bekerja pada konsentrasi K > 0,3 mM serta dapat membedakan antara K dan Cs. Pad a konsentrasi K sangat tinggi kemungkinan Cs terserap oleh akar tanaman sangat kecil, karena kompetisi unsur sangat tinggi. Tanah yang digunakan pada penelitian ini mempunyai kandungan K relatif tinggi, yaitu 429 ppm (Tabel 2) yang setara dengan 11 mM. Unsur K dalam tanah yang tersedia bagi tanaman adalah 1,38 me/100 g, dan ini termasuk dalam

kategori sangat tinggi (>1 me/100g), sehingga 134CS yang dapat diserap o/eh tanaman menjadi sang at keci!.

Daun merupakan organ tanaman utama yang berfungsi dalam proses fotosintesis, yaitu proses pembentukan karbohidrat dari karbondioksida dan air dengan bantuan sinar matahari. Terakumulasinya 134CSpada daun dapat dijelaskan melalui peran unsur K dalam proses fotosintesis, karena K dan Cs terdapat dalam golongan yang sama dalam sistem periodik unsur.

Peran K dalam proses fotosintesis agak rumit, yaitu dalam aktivasi enzim yang diperlukan dalam proses fotosintesis dan ter/ibat dalam produksi Adenosin Tri Phospat

(ATP)[24J• Pada saat terjadi reaksi antara CO2 dan

H20

dengan bantuan energi dari sinar matahari, maka energi yang pertama kali dihasilkan adalah ATP yang kemudian digunakan sebagai sumber energi untuk reaksi kimia yang terjadi dalam tanaman. Unsur K berperan menjaga keseimbanga'n muatan listrik pad a saat pembentukan ATP. Jadi selain berperan pada proses pembentukan ATP, K juga berperan pada proses aktivasi enzim. Unsur K berperan dalam mengaktifkan sedikitnya 60 enzim yang terlibat dalam pertumbuhan tanaman[24]. Selain itu, unsur K juga berperan dalam mengatur gerakan membuka dan menutupnya stomata daun. Mengacu pada peran K dalam tanaman terutama di daun, dapat dipahami mengapa 134CSbanyak terakumulasi di daun dibandingkan dengan bagian lain tanaman.

Konsentrasi 134CSpad a bunga juga terlihat tinggi (Gambar 6). Pad a tanaman bayam, bunga muncul dari ketiak daun pad a batang. Cesium yang didistribusikan oleh batang menuju daun juga dapat ikut terdistribusikan ke bunga. Oleh karena itu pada bunga terdapat pula akumulasi aktivitas 134CS.

4.6.

Parameter Perpindahan 134CS

dari

Tanah ke Tanaman

4.6.1. Faktor Transfer

Faktor transfer merupakan rasio konsentrasi 134CS dalam tanaman terhadap konsentrasinya dalam tanah Rasio konsentrasi Cs dalam tanaman dan tanah tempat tumbuh tanaman bayam dan kangkung dip/otkan pad a Gambar 12 dan 13.

2.5 E

n;

C1I 2 't:I If)

O.r::

"<t C1I ~

,-

..

~ 1.5 -If) _ C1I C ••• C1I

C

(1) E C1I If) C C C1I ~ 'en•• 0.5-

₀

C1I 0 a:= 0

-+-

akar ___ batang ~daun

-+-

bunga

20

40

60

80 100 Waktu

(hari)

Gambar 12. Rasio konsentrasi 134CSda/am tanaman bayam terhadap konsentrasi da/am tanah

Evaluasi parameterdan validasi model perpindahan radionuklida ... (Ors. Putu Sukmabuada, MEng.) 0.45 E 0.4 10

(ij

"C 0.35· en .c: ;;';() 10c: 0.3 ~ ~ '(jj -10 c: 0.25 •... c:Q) •.._{en E}10100.2 c: ~

0

c:10 •..

0

0.15 '(jj &. 0.1 0.050 0 10 20 30 40 50

-+--Akar

- Satang -.- Daun ---G-- Total 60 70 80 Waktu (hari)

Gambar 13. Rasio konsentrasi 134CS dalam tanaman kangkung terhadap konsentrasi dalam tanah

Nilai faktor transfer 134CSdari tanah ke tanaman ditentukan Ipada nilai rasio yang paling tinggi pad a saat tercapai tingkat kejenuhan!14]. Untuk tanaman bayam terlihat paling tinggi pad a hari ke 55 setelah tanaman dipelihara dalam media tanah yang mengandung 134CS,yaitu sebesar 1,43 (Gambar 12). Nilai faktor transfer terbesar terdapat pad a daun dan bunga, yaitu masing-masing sebesar 2,05 dan 2,08 yang terjadi pad a hari ke 55.

Faktor transfer tanaman melampaui angka satu mengindikasikan bahwa jumlah 134CS yang terkonsentrasi pada tanaman lebih besar dari cesium yang terkonsentrasi pad a tanah. Oapat juga dikatakan bahwa tanaman bayam merupakan akumulator 134CS[14].

Nilai faktor transfer 134CSdari tanah ke tanaman kangkung adalah 0,07. Bagian tanaman kangkung yang paling tinggi mengakumulasi 134CSadalah organ akar, yaitu sebesar 0,42; sedang untuk daun kangkung yang dikonsumsi manusia nilai faktor transfer relatif kecil, yaitu 0,03.

Zhu dan Smolders!22J mengemukakan bahwa faktor transfer untuk tanaman sayuran yang ditanam pada tanah liaUlempung pad a umumnya berkisar antara 0,001-1, sedang di tanah yang berpasir atau pad a tanah organik faktor transfer pada tanaman sayuran dapat mencapai angka 28,1. Oari pernyataan ini dapat dilihat bahwa faktor transfer tanaman bayam tergolong tinggi (>1), walaupun tanah pertanian di Lembang merupakan tanah liat berlempung dan mengandung K yang dapat dipertukarkan dalam jumlah yang tinggi. Oari hasil uji laboratorium Balitsa diketahui bahwa banyaknya K yang dapat dipertukarkan (K yang tersedia bagi tanaman) adalah sebesar 1,38 me/100 g. Menurut kriteriayang dikeluarkan oleh Balitsa, kandungan K sebesar 1,38 me/100 9 termasuk dalam kategori sangat tinggi (>1 me/100 g). Seperti yang telah dikemukakan pad a penelitian Zhu dan Smolders! J mekanisme

masuknya Cs pad a konsentrasi K tinggi belum diketahui dengan jelas. Masuknya larutan ke dalam akar adalah melalui fenomena osmosis dan bergerak dari akar ke bagian tanaman yang lain karena adanya perbedaan nilai osmosis antara larutan dengan larutan dal.am dinding sel.

Secara teoritis, dilihat dari karakteristik tanah, seharusnya tanaman bayam yang tumbuh pad a tanah di ladang-Iadang pertanian di Lembang yang berjenis clay loam memiliki faktor transfer yang rendah, tetapi yang diperoleh dari penelitian ini nilai faktor transfer melebihi 1 (tinggi). Besarnya faktor transfer pad a tanaman tidak hanya diRengaruhi oleh karakteristik kimia tanah, melainkan juga oleh faktor fisiologis tanaman! 2,25J. Tanaman memiliki perbedaan secara genetik akan kebutuhan nutrisi dan mineral. Variasi secara genetik pad a penyerapan radiocesium menyebabkan variasi besarnya faktor transfer pad a berbagai spesies tanaman.

Willey, dkk.!26] dalam laporan penelitiannya mengenai perbedaan penyerapan 134/137CS

antar-taxa tanaman mengemukakan bahwa akumulasi cesium tertinggi terdapat

pada tanaman bayam (genus Amaranthus) dan sebangsa sawi (genus Brassica). Jadi memang tanaman bayam yang digunakan dalam penelitian ini memiliki potensi sebagai akumulator 134CS.

Tanaman memiliki perbedaan secara genetik akan kebutuhan nutrisi dan mineral. Variasi secara genetik pad a penyerapan radiocesium menyebabkan variasi besarnya faktor transfet26]. Ban-nai[7] melaporkan beberapa nilai faktor transfer radionuklida Cs untuk beberapa tanaman sayuran, yaitu sebesar 0,13; 0,15; dan 0,055 masing-masing untuk tanaman cabage (kol), chineese cabage, dan letuce (slada).

Tabel 4. Tf radionuklida Cs dari tanah ke beberapa tanaman pangan.

No. Jenis tanahTanamanFaktor transferPustaka

1

Clay loam Bayam2,05 (daun)

8

2

Clay loam Kangkung0,03 (daun)9 3

Clay loam Ubi 2,0 (umbi)13 4

Clay loam Bawang merah110,2 (umbi) 5

Clay loam Bawang putih0,3 (umbi)12

Nilai parameter transfer yaitu

T,

yang diperoleh melalui beberapa penelitian dicantumkan pada Tabel 4, dan dapat dilihat bahwa besarnya

T,

sangat bervariasi. Menurut Greget14] dan Trapp[27] perpindahan setiap unsur dari tanah ke tanaman mengikuti mekanisme yang berbeda-beda sesuai jenis tanaman, karakteristik tanah dan kondisi lingkungan tanah. Ada tiga mekanisme penyerapan unsur melalui akar tanaman yaitu difusi, intersepsi, dan mass flow. Mekanisme difusi pada penyerapan unsur melalui akar bekerja apabila terjadi perbedaan konsentrasi unsur antara tanah dan tanaman, sedang mekanisme intersepsi akar terjadi Ipada saat volume/matrik tanah digantikan oleh volume akar akibat

adanya pertumbuhan. Proses mass flow (aliran massa) merupakan proses transport larutan tanah yang disebabka'n oleh perbedaan tekanan potensial air yang dipicu karena adanya proses transpirasi. Ketiga mekanisme ini dapat terjadi bersamaan atau secara bergantian bergantung pad a keadaan lingkungan, atau dapat juga satu proses lebih dominan dari yang lain menurut jenis tanaman[14].

Cesium dalam tanah berada akan berikatan dengan partikel tanah, sehingga mempengaruhi ketersediaan Cs untuk tanaman. Kandungan lempung dalam tanah mempengaruhi penyerapan Cs oleh tanaman karena lempung mengikat kuat Cs pada partikelnya. Tanaman menyerap Cs dalam bentuk terlarut dalam larutan tanah sebagai bentuk kation monovalen. Pengambilan Cs oleh tanaman berkaitan dengan keberadaan K di tanah melalui hubunga'n yang komplek lebih dari sekadar kompetisi, melainkan "concentration dependent relation". Penyerapan Cs oleh akar tidak paralel dengan penyerapan K, selain itu perbedaan antara K dan Cs dianggap sebagai selektivitas oleh xylem. Faktor lain yang mempengaruhi penyerapan Cs oleh akar adalah temperatur, tekanan air, kondisi osmosis, serta diduga penyerapan Cs dikontrol oleh proses difusi [14].

Besarnta konsentrasi Cs dalam tanaman pada umumnya berkisar antara 0,03-0,44 mg/kg kering[28. Distribusi akumulasi Cs dalam tanaman bervariasi menurut jenis tanaman. Dalam tanah kandungan Cs alam sebesar 4 ppm relatif rendah dibanding dengan unsur K yang segolongan yaitu sebesar 14000 ppm[28].

Faktor transfer (T,) merupakan parameter yang umum digunakan pada proses transfer radionuklida di lingkungan.

T,

bervariasi untuk setiap radionuklida dan jenis tanaman. Menurut IUR dalam Greger[14] besarnya T, untuk radionuklida Cs berkisar antara 2x10-4 sId 3x101. Pad a Tabel 4 nilai

T,

yang diperoleh dari penelitian ini masih masuk dalam kisaran nilai yang diberikan oleh IUR. Untuk spesies tanaman yang berbeda maka nilai

T,

nya juga berbeda karena setiap spesies mengakumulasi elemen pada tingkat yang berlainan. Karena itu data

T,

mutlak spesifik untuk tempat dan jenis tanaman. Nilai

T,

dari penelitian ini relatif tinggi dibanding dengan yang diperoleh peneliti lain untuk tanaman yang berbeda.

4.6.2. Koefisien Laju,Penyerapan (k1-d

Parameter transfer lainnya yang perlu ditentukan adalah k12 134CSdari tanah ke

Evaluasi parameter dan validasi model perpindahan radionuklida ... (Ors. Putu Sukmabuada, M.Eng.)

besarnya konsentrasi 134CS dalam bagian tanaman yang dikonsumsi apabila tanah tercemar dengan 134CS setelah waktu tertentu. Nilai k12 ditentukan berdasarkan kurva pada Gambar 10

dan 11, menggunakan persamaan (7) dan (8). Untuk tanaman bayam nilai k12 ditentukan untuk fase pertama dari t = 0 sampai t = 55 hari, sedang nilai k12 untuk fase ke

2

ditentukan pad a periode t = 55 hari sampai t = 78 hari. Nilai k12 untuk transfer 134CS dari tanah ke tanaman bayam adalah 1,82x1 0-5/hari untuk 0< t<55 hari dan 1,26x1 0-5 /hari untuk t>56 hari. Untuk tanaman kangkung nilai k12 ditentukan hanya satu fase untuk 0< t<72, dan diperoleh 9, 93x1 0-7/hari.

Nilai k12 radionuklida dari tanah ke tanaman bervariasi untuk setiap spesies tanaman, dipengaruhi oleh metabolisme tanaman. Tanaman bayam memiliki koefisien laju perpindahan lebih tinggi dibandingkan dengan tanaman kangkung karena setiap tanaman mempunyai karakterisrtik fisiologi yang berbeda[22].

Nilai parameter transfer k12 yang diperoleh dari penelitian ini digunakan untuk memperkirakan konsentrasi radionuklida dalam tanaman setelah terpapar selama waktu t.

Nilai k12 sama halnya dengan

T,

juga bervariasi menurut jenis tanah, radionuklida dan tanaman.

4.7.

Validasi Model Perpindahan Radionuklida

134CS

dari Tanah ke Tanaman

Perkiraan konsentrasi radionuklida 134CS dalam tanaman dapat dihitung melalui model matematik. Validasi model matematika dilakukan dengan membandingkan aktivitas 134CS dalam bagian tanaman yang dikonsumsi (batang dan daun), berdasarkan hasil penelitian dengan hasil perhitungan matematis.

Pada validasi modei nilai k12 yang diperoleh dari hasil percobaan disubstitusikan Bada persamaan matematika (5) untuk menghitung aktivitas 134CS dalam tanaman. Aktivitas 34CS dalam tanaman dihitung untuk setiap kali sampling dan hasilnya diperlihatkan pad a Tabel 5 dan 6, kemudian diplotkan pada Gambar 14 dan 15.

Tabel 5. Perbandingan aktivitas 134CS dalam tanaman bayam berdasarkan percobaan dan model matematika.

Aktivitas

134CS

pada organ tanaman bayam

Waktu

yang dikonsumsi (Bq)

(hari)

Percobaan

Model matematika

(Bq)

(Bq)

0 0 0 5 0 16,801 9 0 30,129 14 0 46,649 19 0,74863,014 26 11,306 85,667 30 16,978 98,478 35 67,175114,356 40 74,828130,083 44 89,664142,557 51 141,496 164,159 55 196,361 176,374 78 169,'190 169,768

~ 250

>-"

J:> I:

"

~ ~ 200 I: IT ~ e1 ___ Experimental

-B-

Mathematical model I:

.-"

'" '" E ~ ::J o '"_I: " 0

~ ~

0. '" '" I: U " •••

>-~

.. jJ .S:

~

«

150 100 50 o o 20

40

60

Waktu (hari) 80 100

Gambar 14. Perbandingan aktivitas 134CSpad a organ tanaman bay am yang dikonsumsi berdasarkan hasil percobaan dan perhitungan.

Tabel 6. Perbandingan aktivitas 134CSdalam tanaman kangkung berdasarkan percobaan dan model matematika.

I Aktivitas

134CS pad a organ tanaman

Waktu

kangkung yang dikonsumsi (Bq)

(hari)

PercobaanModel matematika (Bq) (Bq) 0 0 0 5 0,485 0,384 101 0,557 0,764 15 0,655 1,140 20 1,5071,514 25 1,2321,883 30 1,2082,250 35 1,2502,612 40 6,796 2,972 45 3,0793,328 50 2,233 3,680 55 6,746 4,030 60 2,4394,376 65 3,3124,718 70 4,774 5,058 76 4,332 5,461

(12)

Evaluasi parameter dan validasi model perpindahan radionuklida ... (Ors. Putu Sukmabuada, M.Eng.)

8

C) ~xperimental

I: 7

--i3-

Mathematical model

:;, '"I:C)

6

"

'"

"

_EI:

-

_tr

5

" [Q •..I: -

"

I: ,-'"E 4

"

:;, C)•.• I:o '"0

3

"

'" '"

"

,-'" a. C) '" I:

₂

o "

_".(')

~

'" _>- 1 .::J '> •• '"

₀

<I:

0

20

60

40

80

Waktu (hari)

Gambar 15. Perbandingan aktivitas 134CSpad

a

organ tanaman kangkung yang dikonsumsi berdasarkan hasil percobaan dan perhitungan

Dari data yang diplotkan pad a Gambar 14 dan 15 dapat dilihat adanya perbedaan antara hasil percobaan dengan hasil perhitungan matematika. Pada Gambar 14 dan 15 kurva aktivitas dari hasil perhitungan matematika terlihat mulus sedang hasil percobaan memperlihatkan kurva yang berfluktuasi. Fakta ini dapat dipahamil karena dalam model matematika tidak diperhitungkan kekomplekan fisiologi tanaman[15.29J.

Hubungan antara aktivitas 134CSdalam tanaman yang diperoleh dari percobaan dan perhitungan matematika dievaluasi melalui penentuan koefisien korelasi (r) yang dirumuskan melalui persamaan (1Op7l.

Dengan perhitungan menggunakan persaman (10) diperoleh nilai r 0,90 dan 0,71 masing-masing untuk bayam dan kangkung. Ini berarti 90 persen data hasil perhitungan cocok dengan data hasil percobaan sedang untuk tanaman kangkung hanya 71 persen data yang sesuai. Perbedaan ini dapat dikoreksi meng~unakan Standar Deviasi atau simpangan baku (SO) yang dinyatakan dalam persamaan (11) 17Jdan disubstitusikan ke persamaan (5) sehingga diperoleh persamaan (12).

(11 )

Untuk tanaman bayam besarnya SO 48,65 pada 0 < t< 55 hari dan 20 pada 56 < t< 78 hari, sedang untuk kangkung SO yang diperoleh sebesar 0,36. Nilai ISO disubstitusikan ke persamaan matematika (5) sehingga diperoleh persamaan (13 dan 14) untuk tanaman bayam dan (15) untuk tanaman kangkung.

A-A

2 - 1(0)(-AI

e

_

e

-(k12+A)/)

+

-

SD

A2

=

A1(O)(e-(9.25527XIO-4)1 _e-(9.67862X10-4)t )±20,00

A2

=

A (10)(e-(9.25527XIO-4)1 _e-(9.56xI0-4)1 )+0 36- ,

pada t > 56 (14)

(15)

4.8. Aplikasi

Par~meter

Perpindahan Radionuklida dan Model Validasi pada

Prakiraan Dosis Radiasi Interna

Parameter perpindahan 134CSdapat diaplikasikan dalam memperkirakan dosis radiasi interna yang diterima manusia apabila mengkonsumsi tanaman pangan yan~ tumbuh di tanah yang terkontaminasi 134CS. Pada saat terjadi cemaran radionuklida 13Cs di tanah dapat diperkirakan berapa besar konsentrasi Cs dalam tanaman setelah terpapar selama waktu t.

Hasil validasi model memperlihatkan keterkaitan antara model dan hasH penelitian yang relatif baik, mendekati 90% sehingga melalui model matematika dapat diperkirakan konsentrasi Cs dalam tanaman. Apabila diketahui konsentrasinya dalam tanaman dapat diperkirakan dosis radiasi intern a yang diterima manusia melalui persamaan (16).

H

=

02(1)

xKxl,3xlo-8

dengan,

H

=

Dosis y,ang diterima oleh manusia (Sv/tahun)

C2(1) =Konsentrasi pada makanan (Bq/kg berat basah)

1,3x 10-8=Koefisien dosis total untuk 134CS(Sv/Bq) K =Konsumsi/tahun perkapita (kg/th)

BAB V KESIMPULAN

(16)

Nilai parameter transfer baik T, maupun k12 bervariasi, dipengaruhi oleh jenis tanaman, tanah dan radionuklida. Nilai faktor transfer radionuklida dari tanah ke bagian tanaman bayam dan kangkung masing-masing sebesar 2,05 dan 0,03 den~an nilai k12 untuk tanaman bayam sebesar 1,82x10-5 /hari pad a 0< t <55 hari dan 1,26x 10- /hari pad a t >56 hari. Nilai k12 untuk tanaman kangkung ditentukan hanya satu fase yaitu untuk 0< t <72 hari, dan diperoleh nilai 9, 93x10-7/hari.

Dengan diketahuinya nilai parameter transfer dan tervalidasinya model matematika perpindahan radionukli~a dari tanah ke tanaman, maka besarnya dosis radiasi interna yang akan diterima manusia apabila mengkonsumsi tanaman sayuran, khususnya bayam dan kangkung, yang tumbuh di tanah yang tercemar radionuklida setelah waktu tertentu kontaminasi dapat diperkirakan.

Diharapkan nilai parameter transfer yang telah diperoleh dapat diajadikan dasar dalam pengkajian dampak radiologik akibat lepasan radionuklida ke lingkungan.

DAFT AR PUST AKA

[1] ANJOS, R.M., Radioecology Teaching: Response to A Nuclear or Radiological Emergency, Eur. J. Phys., 27 (2006) 243-255.

[2] CHOI, Y.H., LlM, K.M., JUN, I., PARK, D.W., KEUM, D.K., and LEE, C.W., Root Uptake of Radionuclides Following Their Acute Soil Deposition During The Growth of Selected Food Crops, J. Environ. Radioactivity, xxx (2009) 1-6.

[3] BUTKUS, D., LUKSIENE, B., and KONSTANTINOVA, M., Evaluation of 137CSSoil-To-Plant Transfer: N<{1turaland Model Experiments, J. Radioanal. and Nucl. Chem., 279,2 (2009) 411-416.

Evaluasi parameter dan validasi model perpindahan radionuklida ... (Ors. Putu SUkmabuada, M.Eng.)

[4] ROVDAN E.N. and ABRAMETS A.M., Physicochemical Processys Effecting 137CSand 90Sr Migration in Soils and Uptake by Plants. In: ed. HORST W. J., Plant Nutrition-Food_I Security And Sustainabioity of Agro-ecosystem. Kluwer Academic Publishers (2001) 996-997.

[5] INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY, Handbook of Parameter Values for The Prediction of Radionuclides Transfer in Ttemperate Environme~ts, Technical Report Series No. 364. IAEA (1994) 1-34.

[6] CARVALHO, C., MOSQUERE, B., ANJOS, RM., SANCHES, N., BASTOS, J., MACARIO, K., and VEIGA, R, Accumulation and Long-term Beh~vior of Radiocaesium in Tropical Plants, Brazilian J. of Phys., 36(4B) (2006) 1345-1348.

[7] BAN-NAI, T., MURAMATSU, Y., and YANAGISAWA, K., Transfer Factors of Some Selected Radionuclides (radioactive Cs, Sr, Mn, Co, and Zn) from Soil to Leaf Vegetables, J Radiat Res. 36 (1995) 143-154.

[8] TJAHAJA, P.1. dan SUKMABUANA, P., Penyerapan Cs-134 dari Tanah Andosol ke Tanaman Bayam (Amaranthus spy, Prosiding Seminar Nasionall ke 14 Teknologi Dan Keselamatan PLTN Serta Fasilitas Nuklir. PTRKN BATAN - UNPAD (2008) 348-356. [9] SUKMABUANA, P. dan TJAHAJA, P.I., Perpindahan Radiocaesium dari Tanah Berair ke

Tanman Kangkung (Ipomoea spy, Prosiding Seminar Nasionai Sain dan Teknologi Nuklir. PTNBR BATAN -ITB (2009) 207-214.

[10] TAMBUNAN, OT, ARIF, I., SUKMABUANA, P., dan TJAHAJA, P.I., Perpindahan 134CS dari Tanah ke Tanaman Ubi Jalar (Ipomoea batatas), Prosiding Seminar Nasional Sain dan Teknologi Nuklir. PTNBR BATAN -ITB (2009) 180-186.

[11] CHUSSETIJOWATI, J., TJAHAJA, P.I., dan SUKMABUANA, P., Perpindahan Radionuklida 134CSdari Tanah ke Tanaman Bawang Merah (Allium cepa) , Prosiding Seminar Nasional ke 15 Teknologi Dan Keselamatan PLTN Serta Fasilitas Nuklir. PTRKN BAT AN - UNS (2009) 370-376.

[12] CHUSSETIJOWATI, J., TJAHAJA, P.I., dan SUKMABUANA, P., Faktor Transfer Radionuklida 134CSdari Tanah ke Tanaman Bawang Putih (Allium sativum), Prosiding Seminar Nasional Keselamatan dan Kesehatan V. PTKMR BATAN - FKM UI (2009) 31-41.

[13] BADAN PUSAT STATISTIK, Pengeluaran untuk Konsumsi Penduduk Indonesia 2007. BPS (2007).

[14] GREGER, M., Uptake of Nuclides by Plants, Technical report, Swedish Nuclear Fuel and Waste Management C (2004) 13-52.

[15] YASUDA, H., Transfer Models in Soil-Plant System Used for Environmental limpact Assessments, J. Nucl. Sci. And Techno!. 2,12 (1995) 1272-1283.

[16] MALTZ, J., Compartmental modelling [cited 2008 May]. Available form URL: http://www. berkeley. edu.

[17] BIRKES, D. and DODGE, Y., Alternative Methods of Regression. John Willey and Son INC (1993).

[18] MEENA, S. and RAJARAJAN, A., Transfer Factor of Caesium-137 from Soil to Plant, Madras Agric. J., 90,4-6 (2003) 207-210.

[19] FUJIMOTO, K., General Protocol for Transport Measurement Transfer of Radionuclides from Air, Soil, and Freshwater to The Foodchain of Man in Tropical and Subtropical Environment. IAEA (1993).

[20] SOUDEK, P., VALENOVA, S., VAVRIKOVA, Z., VANEK, T., 137CSand 90Sr Uptake by Sunflower Cultivated Under Hydroponic Conditions. J. Environ. Radioactivity, 20 (2006) 1-15.

[21] SUTANTO, R, Dasar-dasar IImu Tanah, Konsep dan Kenyataan, Percetakan Kanisius (2005).

[22] ZHU, G. and SMOLDERS, E., Plant Uptake of Radiocaesium: A Review of Mechanisms, Regulations and Application, J. Exp. Bot., 51, 351 (2000) 1635-1645.

[23] NEGRI, C.M. and HINCHMAN, RR, The Use of Plants for The Treatment of Radionuclide, in eds. I. RASKIN and B. D. ENSLEY, Phytoremediation of Toxic Metals Using Plants To Clean Up The Environment. Wiley - Interscience Publication, (2000). [24] BEEGLE, D., The Agronomy Guide. Department Of Agronomy, Penn State University

(1989).

[25] MASSAS, I., SKARLOU, V., and HAIDOUTI, C., Plant Uptake of 134CSin Relation to Soil Properties and Time, J. Environ. Radioactivity, 59 (2009) 245-255.

[26] WillEY,

N.J., TANG, S., and WATT, N.R.,

Predicting Inter-taxa Differences in Plant Uptake ofCaesium-134, J. Environ. Qual., 34 (2002) 1478-1489.

[27] TRAPP, S. and KULHANEK, A., Human Exposure Assessment for Food - One Equation for All Crops is Not Enough, In: eds. MACKOVE, M., DOWLING, D., and MACEK, T., Phytoremediation Rhizoremediation. Springer (2006).

[28] BOWEN, H.J.M., IEnvironmental Chemistry of The Elements. Academic press (1979)

195-267. i

[29] GONCHAROVA, N.v., Availability of Radiocaesium in Plant from Soil: Facts, Mechanisms and Modelling, Global Nest Journal, 10 (2009) 1-7.