ANALISIS RADIONUKLIDA Cs-137 PADA SAMPEL AIR SUNGAI KRUKUT
DENGAN MENGGUNAKAN SPEKTROMETER GAMMA
SKRIPSI
DEDE INDRI KASIH
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA
2024 M / 1446 H
ii
ANALISIS RADIONUKLIDA Cs-137 PADA SAMPEL AIR SUNGAI KRUKUT
DENGAN MENGGUNAKAN SPEKTROMETER GAMMA
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh :
DEDE INDRI KASIH NIM. 11170960000032
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA
2024 M / 1446 H
vi ABSTRAK
DEDE INDRI KASIH. Analisis Radionuklida Cs-137 pada Sampel Air Sungai Krukut dengan Menggunakan Spektrometer Gamma. Dibimbing oleh YUSRAINI DIAN INAYATI SIREGAR dan GHULAM FATHUL AMRI.
Aliran Sungai Krukut diperuntukkan sebagai bahan baku air minum. Pertumbuhan penduduk dan aktivitas di sekitarnya membuat kualitas air Sungai Krukut mengalami penurunan. Pembuangan limbah dan sampah yang mengandung beragam jenis pencemar berpotensi menyebabkan pencemaran sungai. Global fallout atau jatuhan radioaktif yang berasal dari kecelakan fasilitas nuklir dapat menyebabkan pencemaran radioaktif salah satunya radionuklida Cs-137.
Radionuklida Cs-137 merupakan radionuklida yang memiliki sifat larut dalam air dan memiliki waktu paruh yang panjang, yaitu 30 tahun yang dapat membahayakan lingkungan serta manusia yang mengkonsumsi air yang mengandung Cs-137.
Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengidentifikasi keberadaan Radionuklida Cs-137 dan konsentrasinya yang terdapat pada Sungai Krukut. Pengambilan sampel air dilakukan pada tiga titik sampling. Analisis Radionuklida Cs-137 dilakukan dengan memekatkan air sampel sebanyak 20 liter menjadi 1 liter dengan menggunakan evaporator, kemudian sampel dimasukkan kedalam beaker Marinelli dan ditutup menggunakan selotip, kemudian diukur konsentrasi radionuklida Cs- 137 dengan menggunakan Spektrometer Gamma. Hasil dari penelitian ini diketahui adanya sumber radionuklida Cs-137 pada tiga titik lokasi sampling dengan konsentrasi pada sampling simplo yaitu 0,00022532 Bq/L dan pada sampling duplo yaitu 0,00002815 Bq/L. Berdasarkan hasil yang didapatkan untuk Cs137 simplo dan duplo semua titik sampling tidak melebihi ambang batas yang ditetapkan oleh Peraturan Kepala Badan Pengawas Tenaga Nuklir No. 7 Tahun 2013 yaitu 2,5 Bq/L.
Kata kunci: air sungai, cesium, radionuklida, spektrometer gamma, sungai krukut
vii ABSTRACT
DEDE INDRI KASIH. Analysis of Cs-137 Radionuclides in The Krukut River Water Samples Using Gamma Spectrometer. Supervised by YUSRAINI DIAN INAYATI SIREGAR and GHULAM FATHUL AMRI.
The Krukut River flow is intended as raw material for drinking water. Population growth and surrounding activities have caused the water quality of the Krukut River to decline. Disposal of waste and rubbish containing various types of pollutants has the potential to cause river pollution. Global fallout or radioactive fallout originating from nuclear facility accidents can cause radioactive pollution, one of which is the radionuclide Cs-137. The radionuclide Cs-137 is a radionuclide that is soluble in water and has a long half-life, namely 30 years, which can harm the environment and humans who consume water containing Cs-137. The aim of this research is to identify the presence of Cs-137 radionuclide and its concentration in the Krukut River. Water samples were taken at three sampling points. Cs-137 radionuclide analysis was carried out by concentrating 20 liters of sample water to 1 liter using an evaporator, then the sample was put into a Marinelli beaker and closed using tape, then the concentration of Cs-137 radionuclide was measured using a Gamma Spectrometer. The results of this research revealed that there were sources of Cs-137 radionuclide at three sampling locations where the concentration in simple sampling was 0.00022532 Bq/L and in duplo sampling it was 0.00002815 Bq/L. Based on the results obtained for Cs137 simplo and duplo, all sampling points did not exceed the threshold set by Regulation of the Head of the Nuclear Energy Supervisory Agency No. 7 of 2013, namely 2.5 Bq/L.
Keywords: river water, cesium, radionuclides, spectrometer gamma, the krukut river
viii KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini tepat pada waktunya.
Shalawat serta salam tercurahkan kepada Baginda Nabi Besar Muhammad SAW beserta keluarga dan sahabatnya yang setia mengorbankan jiwa raga dan lainnya untuk tegaknya syiar Islam.
Skripsi yang berjudul Analisis Radionuklida Cs-137 pada Sampel Air Sungai Krukut dengan Menggunakan Spektrometer Gamma ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Program Studi Kimia. Penulisan skripsi ini tidak jarang penulis mengalami kesulitan dan hambatan, namun berkat bantuan dan dorongan dari berbagai pihak akhirnya penulis dapat mengatasi berbagai kesulitan dan hambatan tersebut. Oleh karena itu, penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya terutama kepada:
1. Dr. Yusraini Dian Inayati, M.Si selaku Pembimbing I yang telah memberikan pengetahuan, bimbingan serta arahan selama pelaksanaan penelitian berlangsung.
2. Ghulam Fathul Amri, S.ST., M.E., M.Kn., M.T. selaku Pembimbing II yang telah memberikan ilmunya dan kemudahan dalam penulisan.
3. Yulyani Nur Azizah, M.Si. dan Dr. Meyliana Wulandari, M.Si. selaku Penguji I dan II yang telah memberikan saran dalam penyusunan skripsi ini.
4. Prof. Dr. Hendrawati, M.Si selaku Ketua Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
ix 5. Husni Teja Sukmana, Ph.D selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi UIN
Syarif Hidayatullah Jakarta.
6. Nurhasni, M.Si selaku Pembimbing Akademik
7. Kedua orang tua dan adik yang telah memberikan dukungan baik moral, material maupun spiritual sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi ini.
8. Albion, Laili, Nana, dan Vian yang telah memberikan semangat dan dukungan kepada penulis sehingga bisa menyelesaikan skripsi ini,
9. Seluruh Dosen Kimia UIN Syarif Hidayatullah Jakarta yang telah memberikan ilmu dan bimbingan kepada penulis selama mengikuti perkuliahan.
10. Seluruh teman-teman mahasiswa Program Studi Kimia UIN Syarif Hidayatullah Jakarta Angkatan 2017.
Penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi yang membaca,
Jakarta, Februari 2024
Penulis.
x DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ... xv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 6
1.3 Hipotesis ... 6
1.4 Tujuan Penelitian ... 6
1.5 Manfaat Penelitian ... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7
2.1 Radionuklida ... 7
2.2 Cesium 137 ... 7
2.3 Sungai Krukut ... 15
2.4 Spektrometer Gamma ... 16
BAB III METODE PENELITIAN... 21
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 21
3.2 Alat dan Bahan ... 21
xi
3.2.1 Alat... 21
3.2.2 Bahan ... 21
3.3 Bagan Penelitian ... 22
3.4 Prosedur Penelitian ... 23
3.4.1 Penentuan Lokasi Sampling ... 23
3.4.2 Pengambilan Sampel Air ... 23
3.4.3 Preparasi Sampel Air ... 24
3.4.4 Kalibrasi Spektrometer Gamma ... 24
3.4.5 Cacah Latar ... 25
3.4.6 Pengukuran Sampel ... 25
3.5 Analisis Data ... 26
3.5.1 Konsentrasi radionuklida dalam sampel ... 26
3.5.2 Ketidakpastian Pengukuran ... 26
3.5.3 Konsentrasi minimum terdeteksi ... 27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 28
4.1 Kalibrasi Spektrometer Gamma ... 28
4.2 Kalibrasi Energi ... 28
4.3 Kalibrasi Efisiensi ... 31
4.4 Penentuan MDC (Minimum Detectable Concentration) ... 34
4.5 Aktivitas Radionuklida Cs-137 pada Sampel Air Sungai Krukut ... 34
4.6 Pola Penyebaran Radionuklida Cs-137 pada Sampel Air Sungai Krukut ... 36
xii
BAB V PENUTUP ... 38
5.1 Kesimpulan ... 38
5.2 Saran ... 38
DAFTAR PUSTAKA ... 39
LAMPIRAN ... 44
xiii DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Spektrum Cs-137 ... 10
Gambar 2 Reaksi terbentuknya Cs-137 ... 11
Gambar 3 Skema Peluruhan Cs-137 (Sadridin, 2020) ... 12
Gambar 4 Jalur masuknya radionuklida ke dalam tubuh manusia. ... 13
Gambar 5 Peta aliran Sungai Krukut (Hambali, 2017) ... 16
Gambar 6 Sistem spektrometer gamma (Wahyudi, 2009) ... 17
Gambar 7 Bagan alir penelitian ... 22
Gambar 8 Kurva Kalibrasi Energi ... 30
Gambar 9 Kurva Kalibrasi Efisiensi ... 33
Gambar 10 Peta Pola Persebaran Cs-137 ... 36
xiv DAFTAR TABEL
Tabel 1 Titik Koordinat Pengambilan Sampel ... 23
Tabel 2 Kalibrasi Energi Spektrometer Gamma ... 29
Tabel 3 Konsentrasi sumber standar pada saat pencacahan ... 31
Tabel 4 Kalibrasi Efisiensi Spektrometer Gamma ... 32
Tabel 5 Konsentrasi Radionukida Cs-137 pada Sampel Air Sungai Krukut... 34
xv DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Penentuan Lokasi Sampling ... 44
Lampiran 2 Spektrum Standar Mix Gamma EW-679 ... 44
Lampiran 3 Spektrum Merinelli + 1 Liter Aquadest (Background) ... 45
Lampiran 4 Spektrum Cs-137 pada Titik Sebelum Jakarta ... 45
Lampiran 5 Spektrum Cs-137 pada Titik Sebelum Jakarta (duplo) ... 46
Lampiran 6 Spektrum Cs-137 pada Titik Wilayah Jakarta ... 46
Lampiran 7 Spektrum Cs-137 pada Titik Wilayah Jakarta (duplo) ... 47
Lampiran 8 Spektrum Cs-137 pada Titik Sesudah Jakarta ... 47
Lampiran 9 Spektrum Cs-137 pada Titik Sesudah Jakarta (duplo) ... 47
Lampiran 10 Data Cacah Mix Gamma EW-679 ... 48
Lampiran 11 Data Cacah Merinelli + 1 Liter Aquades (Backgroud) ... 48
Lampiran 12 Data Cacah Sampel pada Titik Sebelum Jakarta ... 48
Lampiran 13 Data Cacah Sampel pada Titik Sebelum Jakarta (duplo) ... 49
Lampiran 14 Data Cacah Sampel pada Titik Wilayah Jakarta ... 49
Lampiran 15 Data Cacah Sampel pada Titik Wilayah Jakarta (duplo) ... 49
Lampiran 16 Data Cacah Sampel pada Titik Sesudah Jakarta ... 50
Lampiran 17 Data Cacah Sampel pada Titik Sesudah Jakarta (duplo) ... 50
Lampiran 18 Perhitungan Kalibrasi Energi ... 51
Lampiran 19 Perhitungan Peluruhan Energi Sumber Standar... 52
Lampiran 20 Perhitungan Nilai Standar Efisiensi (ɛs) ... 53
Lampiran 21 Perhitungan Nilai Minimum Detection Concentration (MDC) ... 54
Lampiran 22 Perhitungan Konsentrasi Cs-137 pada Sampel Air Sungai Krukut 54 Lampiran 23 Sertifikat Standarisasi Spektrometer Gamma ... 57
xvi Lampiran 24 Dokumentasi Lokasi Sampling Air Sungai Krukut ... 57 Lampiran 25 Dokumentasi Analisis Sampel Air Sungai Krukut ... 59
1 BAB I
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Manusia sebagai makhluk hidup pada dasarnya sangat membutuhkan air dalam kehidupan setiap harinya, baik untuk memenuhi kebutuhan sehari-hari maupun untuk dikonsumsi. Pencemaran dapat terjadi karena perubahan kondisi lingkungan baik dari tanah, air atau udara yang dapat berakibat pada lingkungan tersebut menjadi tidak berfungsi dengan semestinya. Pencemaran air merupakan salah satu permasalahan yang sering terjadi. Pencemaran dapat mengakibatkan penurunan kualitas air sehingga tidak bisa digunakan sebagaimana mestinya yang akan mengakibatkan masalah pada kesehatan manusia (Chitata, 2012). Penyebab pencemaran air tidak hanya berasal dari aktivitas industri, perternakan, pertanian, maupun kegiatan rumah tangga tetapi juga dapat berasal dari pencemaran radioaktif (Asmadi, 2012).
Zat radioaktif merupakan suatu isotop yang memiliki inti yang tidak stabil sehingga dapat memancarkan radiasi pengion yang memiliki aktivitas jenis lebih besar dari 70Bq/kg. Pencemaran radionuklida dapat berasal dari beberapa sumber yaitu, jatuhan debu radioaktif di atmosfer yang disebabkan oleh uji coba senjata nuklir yang dapat mencemari perairan, kegiatan industri makanan, kertas dan baja yang menggunakan radionuklida dalam proses produksi, dan dalam bidang kedokteran yang menggunakan radionuklida untuk proses radiografi. Proses perpindahan radionuklida ke badan air didasarkan pada kontaminan yang terdapat pada badan air yang tercemar sehingga akan terjadi
2 deposisi radionuklida ke dalam komponen air seperti sedimen, biota air maupun tumbuh-tumbuhan. Akibat dari proses tersebut dapat berdampak tidak baik pada manusia secara langsung maupun tidak langsung.
Pencemaran radionuklida juga dapat disebabkan oleh fall out atau jatuhan radioaktif yang disebabkan oleh percobaan nuklir untuk menyatakan bahan radioaktif yang turun ke permukaan bumi setelah dilepaskan ke lingkungan akibat kecelakaan fasilitas nuklir, seperti kecelakaan PLTN Chernobyl yang terjadi pada 26 April 1986 di Uni Soviet. Ada bahan radioaktif yang dilepaskan ke lingkungan akibat percobaan nuklir yang turun di sekitar lokasi percobaan segera sesudah percobaan selesai, tetapi ada juga yang mencapai stratosfir dan baru turun ke bumi setelah jangka waktu yang sangat lama. Bahan yang turun setelah jangka waktu yang singkat di sekitar lokasi percobaan disebut jatuhan lokal dan bahan radioaktif yang turun ke bumi sesudah dilepaskan ke lingkungan akibat kecelakaan fasilitas nuklir seperti kecelakaan PLTN Chernobyl disebut fall out (BATAN, 2013).
Terdapat banyak jenis radionuklida yang dapat terlepas ke perairan, salah satunya Cs-137. Cs-137 merupakan salah satu radionuklida hasil dari produk fisi U-235 yang berasal dari reaktor nuklir. Cs-137 merupakan salah satu radionuklida yang harus dipantau keberadaannya di perairan. Hal tersebut dikarenakan Cs-137 memiliki sifat yang larut dalam air, memiliki waktu paruh yang relatif panjang (t1/2 = 30,17 tahun) serta memancarkan jenis radiasi gamma. Apabila Cs-137 memasuki sistem perairan, maka menyebabkan terjadinya kontaminasi air atau produk yang berasal dari perairan yang tercemar
3 tersebut, mengakibatkan timbulnya efek negatif bagi tubuh bila mengkonsumsi produk tersebut (Harningsih & Taftazani, 2001).
Sungai merupakan alur atau wadah air yang terbentuk secara alami dan/atau buatan yang berupa jaringan pengalir air, mulai dari hulu sampai muara yang dibatasi oleh garis sempadan (Sesempuli et al., 2018). Sungai Krukut memiliki aliran sepanjang kurang dari 40 km yang mengalir dari Situ Citayam, Pasar Minggu, Tanah Abang, hingga berakhir di Banjir Kanal Barat dan akan menyatu dengan Sungai Ciliwung. Sungai Krukut memiliki panjang 31,93 km, Daerah Pengairan Sungai seluas 84,99 km2, curah hujan harian rata-rata sebesar 129 mm, serta debit puncak 135 m2 (Hambali, 2017).
Sungai Krukut pada awalnya merupakan sungai yang bersih yang bebas dari sampah atau limbah dan menjadi tujuan wisata penduduk setempat. Salah satu peruntukkan Sungai Krukut yang paling utama yaitu sebagai bahan baku air minum sehingga harus dijaga ekosistemnya. Pertumbuhan dan aktivitas penduduk sekitar mengakibatkan tekanan pada kondisi Sungai Krukut. Akibat dari pembuangan limbah atau sampah yang banyak mengandung beragam jenis pencemar, baik yang mudah terurai sampai yang sulit terurai dapat menyebabkan semakin beratnya pencemaran yang diterima oleh sungai tersebut. (Sesempuli et al., 2018). Aktivitas yang berada di sekitar sungai Krukut yaitu sebagian besar pemukiman. Jenis pencemaran tersebut dapat berpotensi menyebabkan pencemaran pada sungai. Pencemaran juga dapat mengakibatkan meningkatnya potensi penyakit berbasis air yang disebabkan oleh air limbah tidak terolah yang masuk kedalam sumber air minum yang dikonsumsi (Sesempuli et al., 2018).
4 Sungai Krukut memiliki peranan penting sebagai sumber kebutuhan dan kegiatan masyarakat di DKI Jakarta, salah satunya yaitu diperuntukan sebagai bahan baku air minum golongan B pada bagian hulu hingga bertemu dengan banjir kanal. (Yohannes et al., 2019).
Dalam Q.S Al-A’raf ayat 56 Allah SWT berfirman:
َل َو ا ْوُدِسْفُت ِض ْرَ ْلا ىِف
َدْعَب اَه ِح َلَْصِا ُه ْوُعْدا َو
اًف ْوَخ اًعَمَط َّو
ۗ َّنِا َتَمْح َر ِٰاللّ
بْي ِرَق
َن ِ م َنْيِنِسْحُمْلا
Artinya:
“ Dan janganlah kamu berbuat kerusakan di bumi setelah (diciptakan) dengan baik. Berdoalah kepada-Nya dengan rasa takut dan penuh harap.
Sesungguhnya rahmat Allah sangat dekat dengan orang yang berbuat kebaikan ” (QS. Al-A’raf 7:56).
QS. Al-A’raf ayat 56 menjelaskan bahwa, Allah melarang berbuat kerusakan di muka bumi. Larangan berbuat kerusakan salah satunya mencakup larangan membuat kerusakan pada sumber penghidupan seperti lingkungan dan lain sebagainya. Allah sudah menciptakan bumi dengan segala kelengkapannya, yang bertujuan untuk keperluan dan kesejahteraan manusia sehingga dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya. Oleh karena itu, Allah melarang manusia untuk melakukan perbuatan yang merusak bumi.
Penelitian yang menguji Cs-137 pernah dilakukan oleh (Kusuma et al., 2016) menggunakan pendekatan analisa radioaktivitas Cs-137 melalui upaya memancarkan dengan langsung melalui penggunaan spektrometer gamma dalam 259.200 detik yag menunjukkan aktivitas Cs-137 di perairan Pulau Pari
5 berkisaran 0,15-0,16 mBq/l. penelitian yang menguji Cs-137 juga pernah dilakukan oleh (Nagao et al., 2014) setelah 9 bulan dari kejadian bencana nuklir Fukushima Daichi dibeberapa air sungai provinsi Fukushima dan Provinsi Gunma Jepang dan didapatkan hasil rata-rata tingkat radioaktivitas Cs-137 di perairan sungai di Fukushima yaitu 0,011 – 0,189 Bq/l dan sungai di provinsi Gunma yaitu 0,189 – 0,008 Bq/l.
Penelitian ini menguji aktivitas dari radionuklida Cs-137 yang terdapat pada sampel air Sungai Krukut yang dilakukan dengan mengambil sampel di tiga titik berbeda pada Sungai Krukut yaitu, satu titik sebelum wilayah Jakarta, satu titik pada wilayah Jakarta, dan satu titik sesudah wilayah Jakarta. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui konsentrasi radionuklida Cs-137 pada aliran Sungai Krukut yang melintasi wilayah Jakarta.
Penelitian ini menggunakan metode spektrometer gamma yaitu alat analisis yang biasanya digunakan untuk mengidentifikasi radionuklida pemancar gamma. Spektrometer gamma memiliki prinsip dengan mengganti spektrum karakteristik yang timbul karena adanya interaksi radiasi dengan detektor, jenis detektor yang digunakan yaitu detektor HPGe (Oviarty et al., 2009). Hasil penelitian ini nantinya akan dibandingkan dengan parameter radioaktif suatu perairan berdasarkan Peraturan Kepala Badan Pengawas Tenaga Nuklir No. 7 Tahun 2013 Tentang Nilai Batas Radioaktivitas Lingkungan dengan ambang batas maksimum sebesar 2,5 Bq. Penelitian ini akan memberikan data jenis cemaran radionuklida lain yang mungkin terdeteksi untuk dijadikan data tambahan.
6 1.2 Rumusan Masalah
Apakah terdapat sumber radionuklida Cs-137 pada air Sungai Krukut dan apakah konsentrasi Cs-137 yang terdapat pada air Sungai Krukut masih dibawah nilai ambang batas yang ditentukan Peraturan Kepala Badan Pengawas Tenaga Nuklir No. 7 Tahun 2013?
1.3 Hipotesis
Hipotesis dari penelitian ini yaitu adanya keberadaan sumber radionuklida Cs-137 pada air Sungai Krukut yang masih di bawah ambang batas yang ditentukan oleh Peraturan Kepala Badan Pengawas Tenaga Nuklir No. 7 Tahun 2013.
1.4 Tujuan Penelitian
Mengetahui adanya sumber radionuklida Cs-137 yang terdapat pada air Sungai Krukut serta menentukan konsentrasi radionuklida Cs-137 yang terdapat pada air Sungai Krukut apakah masih dibawah ambang batas yang ditentukan oleh Peraturan Kepala Badan Pengawas Tenaga Nuklir No. 7 Tahun 2013.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai konsentrasi Cs-137 yang terdapat pada air Sungai Krukut sehingga dapat diketahui air sungai yang sering digunakan membahayakan atau tidak untuk manusia dan lingkungan.
7 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Radionuklida
Sebuah atom tunggal dengan suatu nomor atom serta massa dikenal sebagai nuklida. Nuklida yang bersifat radioaktif disebut radionuklida. Radionuklida adalah suatu unsur yang memiliki inti yang tidak stabil, dimana untuk menjadi suatu unsur yang lebih stabil, isotop tersebut perlu melepaskan kelebihan energinya dalam bentuk radiasi. Radionuklida itu akan mengalami peluruhan, dimana peluruhan tersebut akan memancarkan radiasi berupa partikel alfa, beta, dan sinar gamma (Mukhlis Akhadi, 2011).
Radiasi adalah suatu gelombang atau partikel sebagai pancaran energi yang berasa dari zat radioaktif atau sumber radiasi (Syariah, 2012). Radiasi ionisasi adalah fenomena terbentuknya partikel muatan positif dan negatif saat materi dilewatka oleh radiasi. Radiasi non-pengion tidak mempunyai kemampuan dalam mengubah ion atau partikel saat dilewatinya seperti cahaya tampak, gelombang radio, sinar inframerah, dan sinar ultraviolet. Radiasi pengion tersebut tidak memiliki potensi berbahaya terhadap kesehatan karena tidak dapat mengubah ion ata partikel yang akan dilewatinya (Hasmawati, 2016). Sumber radiasi dapat memancarkan energi ke segala arah. Semakin dekat jarak antara tubuh dengan sumber radiasi, semakin besar pula terkenanya paparan radiasi yang diterima oleh tubuh. Jumlah dosis radiasi yang diterima akan bertambah oleh adanya radiasi hamburan, sehingga cara pencegahan terhadap paparan sinar radiasi yakni
8 menggunakan alat pendeteksi radiasi serta membuat jarak pada kategori aman terhadap sumber radiasi (Aryawijayanti, 2015).
Radionuklida memiliki kualitas radiasi yang menguntungkan dalam hal tipe reaksi dan tingkat energi radiasi, sehingga dapat digunakan dalam beberapa domain kehidupan, seperti pertanian, kedokteran, industri, dan lainnya. Selain untuk pencitraan dan berfungsi sebagai perunut, energi material yang dihasilakn oleh radionuklida denga ukuran yang sesuai juga dapat digunakan untuk mengatur sifat- sifat unggul spesifik yang dibutuhkan oleh bahan atau sel hidup, yang dapat digunakan untuk radioterapi (Arifin, 2011). Berdasarkan UU No. 10 Tahun tentang ketenaganukliran menyatakan bahwa radionuklida merupakan isotop yang memiliki kemampuan memancarkan gelombang elektomagnetik dan partikel bermuatan sehingga mampu mengionisasi zat yang dilaluinya. Berdasarkan proses terbentuknya, radionuklida yang berada di lingkungan dapat dibagi menjadi dua golongan besar yaitu radionuklida alam dan radionuklida buatan (Sofyan, 2004).
Unsur-unsur yang tidak stabil akan melepaskan radiasi alfa, beta, dan gamma disebut unsur radionuklida alam. Radionuklida alam dibagi menjadi antara lain, radionuklida primodial yang telah ada sejak alam semesta ini terbentuk dimana radionuklida primodial ini memiliki waktu paruh yang panjang. Radionuklida primodial merupakan golongan unsur sumber radiasi alam yang keberadaannya terletak di dalam kerak bumi atau lebih dikenal dengan NORM yang merupakan singkatan dari Naturally Occuring Radioactive Material merupakan suatu unsur yang memancarkan radiasi secara alami yang dapat berasal dari luar angkasa ataupun tanah, dimana hal tersebut sudah berlangsung selama 4,5 miliyar tahun sejak bumi ini terbentuk dan merupakan bagian dari kehidupan manusia.
9 (Wisnubroto, 2003). Selain itu yang termasuk radionuklida alam yaitu radiasi kosmik yang terjadi karena adanya interaksi dengan atmosfir yang membentuk nuklida radioaktif yang memiliki waktu paruh yang panjang. Radiasi kosmik biasanya bersumber dari luar tata surya yang dapat berupa jenis radiasi lainnya dan juga dapat timbul dari interaksi radiasi kosmik dengan unsur yang terdapat di udara.
(Kautsar, 2018).
Radionuklida buatan merupakan sumber radiasi dimana proses terbentuknya melibatkan interversi manusia yang dapat berasal dari hasil samping pemanfaatan energi nuklir atau yang sering disebut dengan TENORM (Technologically-Enhanced Naturally Occuring Radioactive Material) (Supriadi, 2012) yang dilakukan oleh manusia yang tidak sengaja maupun disengaja yang dibuat dengan tujuan atau maksud tertentu. Radiasi buatan dapat dihasilkan oleh aktivitas manusia, seperti prosedur medis, uji coba nuklir, dan pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN), dimana aktivitas tersebut dapat menghasilkan radionuklida dari fisi, seperti 137Cs, 85Kr, 90Sr, 95Zr, 131I dan aktivasi seperti 14C, 14N, dan 60Co (Sofyan dan Akhadi, 2004). Radionuklida sebagai kontaminan yang menembus ekosistem pada akhirnya akan mencapai jaringan manusia melalui rantai makanan (Murniasih & Sukirno, 2019). Tubuh manusia mengandung radionuklida alami yang dapat masuk melalui pencemaran, pernafasan, dan luka kulit (Alatas, 2001).
2.2 Cesium 137
Cs-137 merupakan produk hasil fisi dari U-235 yang memiliki waktu paruh yang panjang, dapat lepas ke lingkungan yang berasal dari kecelakaan nuklir, tes bom nuklir, dan pembuangan limbah nuklir (Makmur, 2009). Cs-137 merupakan radionuklida pemancar gamma hasil dari fisi bakar nuklir, mempunyai waktu paruh
10 30,17 tahun, mempunyai nomor massa 137 serta nomor atom 55, besar energi gamma yang dimiliki Cs-137 yaitu sebesar 661 KeV pada kelimpahan 85,1% dan mempunyai toksisitas yang tinggi (Suzie D., et al., 1996). Cs-137 memiliki daya rusak biologis yang cukup tinggi sehingga termasuk golongan IIA (BAPETEN, 2013). Spektrum Cs-137 dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Spektrum Cs-137
Radionuklida Cs-137 dapat memancarkan radiasi gamma yang merupakan radiasi elektromagnetik (Kusuma et al., 2016). Cs-137 terbentuk dari hasil reaksi fisi U-235 yang ditembakan dengan neutron berkecepatan tinggi membentuk Ba-140 dan Kr-94. Hasil dari Ba-140 akan ditembakan kembali dengan neutron berkecepatan tinggi membentuk Ba-141 yang tidak stabil yang kemudian akan meluruh menjadi Cs-137, dimana reaksi terbentuknya Cs-137 dapat dilihat pada Gambar 2.
11 Gambar 2 Reaksi terbentuknya Cs-137
Berbagai sumber menjadi pengaruh terdapatnya Cs-137 di lingkungan, seperti kecelakaan Chernobyl yang menyebabkan terbawa dan tersebarnya radioaktif Cs-137 ke penjuru dunia. Cs-137 dihasilkan dari penyerapan neutron dan produk hasil pembelahan fisi olej U-235 atau P-239. Hasil reaksi fisi U-235 dalam meluruh menjadi Cs-137 (Igarashi, 2005).
0𝑛 +
1 23592𝑈→ 23692𝑈
92𝑈
236 → 13755𝐶𝑠+3795𝑅𝑏+ 4 𝑛01 + 191 𝑀𝑒𝑉
Radionuklida Cs-137 merupakan hasil peluruhan pada saat Xe-137 berada pada keadaan dasar (ground state) dan bentuk pancara sinar radiasi 𝛽−pada keadaan tereksitasi. Hasil dari peluruhan Cs-137 berupa produk isomer inti Ba-137 dan Ba- 137m (Barium-137 metastabil). Waktu paruh milik Ba-137m yaitu 2,55 menit dengan pancaran sinar gamma (𝛾) berenergi 661,66 keV. Dalam keadaan dasar terjadi peluruhan Cs-137 menjadi Ba-137 stabil sejumlah 5,4% pada jalur pertama, sedangkan pada jalur kedua produk luruh Cs-137 berupa Ba-137m (Barium metastabil) sebesar 94,6% yang kemudian terjadi peluruhan berlanjut oleh Ba-137 menjadi Ba-137 yang stabil dan memancarkan radiasi sinar gamma (𝛾). Berikut adalah proses peluruhan Cs-137.
12 Gambar 3 Skema Peluruhan Cs-137 (Sadridin, 2020)
Radioisotop Cs-137 biasa digunakan dalam keperluan di bidang industri, seperti pengukuran densitas kelembapan, dan pengukuran ketebalan lembaran logam. Sementara di bidang medik radioisotope Cs-137 dapat digunakan karena memancarkan radiasi sinar gamma (𝛾) untuk penyakit kanker atau proses diagnostik, kalibrasi peralatan radiasi, dan sterilisasi peralatan kedokteran.
Cs-137 termasuk radionuklida yang bersifat mudah terserap dalam jaringan tubuh (ICRP, 2000) namun masih terbatas pada hati dan otot. Radionuklida Cs-137 merupakan salah satu unsur radioaktif bersifat konservatif yang mudah larut dalam perairan, sehingga persebarannya dalam perairan sangat dipengaruhi oleh proses fisika yaitu pencampuran dan difusi (Silalahi, 2014). Radionuklida Cs-137 yang masuk kedalam tubuh manusia memiliki organ target, dimana organ target ini merupakan organ yang mempunyai serapan terbesar untuk radionuklida tersebut dibandingkan dengan organ tubuh lainnya. Organ target dari Cs-137 yaitu seluruh tubuh terutama hati, limpa, dan otot (Agung, 2009).
Cs-137 dapat dengan mudah terdistribusi di seluruh organ tubuh, seperti ginjal, hati, jantung, limfa, otot, dan paru-paru. Apabila Cs-137 ditemukan dalam
13 kadar dosis rendah, hal tersebut dapat memicu timbulnya penyakit kanker. Namun, apabila ditemukan dengan kadar dosis tinggi hal tersebut dapat membahayakan keselamatan karena dapat membunuh dan bersifat mematikan. Cs-137 dapat terdistribusi dan terpapar masuk ke dalam tubuh melalui proses pernafasan (inhalasi) dari udara yang terhirup, sehingga akan masuk dan menyusup ke dalam jaringan halus seperti jaringan otot (Akhadi, 2011).
Cs-137 perlu dan sangat penting untuk diketahui sumber, pengaruh, hingga tingkat persebaran radioaktivitasnya di perairan karena Cs-137 merupakan radionuklida yang memiliki waktu paruh yang cukup panjang yaitu selama 30 tahun (Bois et al., 2012). Selain itu Cs-137 juga bersifat konservatif dimana mudah terdistribusi di perairan laut dan pada kondisi tertentu dapat mengendap pada dasar perairan maupun organisme (Maderich et al., 2014). Cs-137 tingkat aktivitasnya dapat dipengaruhi dengan kuat arus dan kandungan bahan organik juga tingkat pencemarannya (Prihatiningsih, 2017). Jalur masuknya radionuklida ke dalam tubuh manusia dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 4 Jalur masuknya radionuklida ke dalam tubuh manusia.
14 Merujuk pada PP No. 22 Tahun 2001, air merupakan sumber daya alam yang memiliki perana penting bagi kehidupan manusia, penghidupan, dan peningkatan kesejahteraan rakyat, akibatnya, air adalah modal fundamental dan komponen utama pembangunan (Sheftiana, 2017). Jika kualitas air tidak sesuai dengan peruntukannya, sungai dianggap tecemar. Merujuk pada PP No. 22 Tahun 2021 tentang pengelolaan kualitas air dan pengendalian pencemaran air, kriteria kualitas air sungai digunakan untuk menentukan kualitas air (Pohan et al., 2017).
Radioaktivitas merupakan jumlah dari inti suatu zat radioaktif, dimana inti tersebut akan mengalami proses perluruhan persatuan waktu, sedangkan nilai batas tertinggi yang dapat dinyatakan dalam konsentrasi aktivitas radionuklida di lingkungan yang telah ditetapkan oleh Badan Pengawas Tenaga Nuklir biasa disebut dengan baku tingkat radioaktivitas di lingkungan. Menurut Taftazani &
Muzakky, (2009) mengatakan bahwa beban pencemaran dapat diketahui dari nilai radioaktivitas dan parameter kimia pada air sampel yang diukur dengan melihat perbandingan pada baku nilai radioaktivitas. Konsentrasi radionuklida Cs-137 tertinggi yang diizinkan berada di dalam air yaitu 2,6 x 102 Bq/L (BAPETEN, 2013).
Pelepasan polutan radioaktif ke lingkungan akan menimbulkan berbagai macam dampak yaitu penyebaran polutan di atmosfer, dan manusia akan menerima dengan berbagai cara. Pencemaran radioaktif lingkungan yang disebabkan oleh udara atau air pada akhirnya akan mencemari manusia (Zaman et al., 2007).
Pencemaran pada manusia dapat terjadi secera internal atau eksternal, dan memiliki berbagai bahaya dan efek. Kontaminasi eksternal terjadi ketika radionuklida menempel di luar tubuh dan kontaminasi internal terjadi ketika radionuklida
15 melewati saluran pernapasan (inhalasi), tertelan atau diserap ke dalam tubuh melalui kulit atau utuh. Oleh karena itu, individu yang terkontaminasi secara eksternal juga dapat terkontaminasi secara internal (Roh Karo, 2018).
2.3 Sungai Krukut
Sungai merupakan suatu wadah atau aliran air yang terbentuk secara alami atau buatan berupa jaringan pengalir yang dimulai dari hulu hingga muara yang dibatasi oleh garis sempadan (Sesempuli et al., 2018). Kualitas air sungai bagian hulu pada umumnya memiliki kualitas yang lebih baik daripada air sungai bagian hilir. Hal tersebut disebabkan karena adanya keragaman pemanfaatan lahan dari daerah hulu ke hilir yang semakin meningkat, sehingga hal tersebut menyebabkan air akan menerima berbagai bahan pencemar (Oktavia et al., 2018). Sebagai salah satu sumber daya alam air memiliki fungsi yang sangat penting bagi kehidupan.
Pencemaran air sungai baik secara kimia, fisik, maupun biologi dapat disebabkan oleh waktu curah hujan, penggunaan lahan, litologi hingga aktivitas manusia (Sheftiana, 2017). Sebagai ekosistem yang berperan penting dalam menunjang kegiatan dan kehidupan manusia, sungai memiliki peran bagi masyarakat dan pembangunan daerah setempat (Pasisingi et al., 2014).
16 Gambar 5 Peta aliran Sungai Krukut (Hambali, 2017)
Pada Gambar 4 dapat dilihat bahwa sungai krukut merupakan sungai yang memiliki aliran sepanjang kurang dari 40 km yang mengalir dari Situ Citayam, Pasar Minggu, Tanah Abang, hingga berakhir di Banjir Kanal Barat dan akan menyatu dengan Sungai Ciliwung. Berdasarkan struktur hidrologinya Sungai Krukut memiliki panjang 31,93 km, Daerah Pengairan Sunga seluas 84,99 km2, curah hujan harian rata-rata sebesar 129 mm, serta debit puncak 135 m2 (Hambali, 2017). Sungai Krukut merupakan salah satu sungai besar yang mengalir di Jakarta yang memiliki peran penting guna menunjang aktivitas masyarakat sekitar salah satunya sebagai bahan baku air minum yang dikelola oleh PT PAM Jaya.
2.4 Spektrometer Gamma
Spektrometer gamma merupakan suatu alat untuk mengidentifikasi radionuklida dengan melihat spektrum karakteristik yang muncul yang disebabkan oleh adanya interaksi radiasi dengan detektor. Kelebihan dari spektrometer gamma yaitu dapat menganalisis radionuklida secara bersamaan tanpa adanya proses pemisahan yang rumit sehingga dapat menghemat waktu
17 pencacahan dikarenakan pengukuran puncak gamma dilakukan secara serentak dari tenaga yang rendah hingga tenaga yang tinggi (Harningsih & Taftazani, 2001). Bagian-bagian dari spektrometer gamma dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 6 Sistem spektrometer gamma (Wahyudi, 2009)
Spektrometer gamma memiliki prinsip yaitu dengan mengidentifikasi spektrum energi radiasi gamma yang dihasilkan dari pancaran bahan radioaktif.
Spektrum radiasi yang dihasilkan oleh bahan radioaktif ditunjukan oleh nilai intensitas pada setiap tingkat energi yang kemudian puncak dari energi radiasi sinar gamma tersebut dapat ditentukan (Kriswarini & Anggraini, 2011).
Spektrometer gamma bekerja berdasarkan interaksi radiasi gamma dengan material detector. Sistem spectrometer atas sistem ADC (Analog to Digital Converter), tegangan tinggi (high volume), sistem analisis saluran ganda (Multi Channel Analyzer), serta penguat (amplifier) (Prihatiningsih, 2012).
Prinsip dari spektrometer gamma, yakni interaksi antar bahan dengan radiasi gamma terjadi saat radiasi gamma telah memasuki tabung detektor. Dari hasil interaksi tersebut, dihasilkan suatu efek fotolistrik berupa produksi pasangan dan hamburan Compton. Elektron atom dari bahan detektor akan memantul keluar
18 dan menyebabkan terjadinya proses eksitasi pada atom-atom tersebut. Atom yang telah tereksitasi akan memancarkan pantulan cahaya dan kembali ke keadaan dasar. Cahaya yang ditampakkan akan diteruskan ke foto katoda sensitif, elektron akan dilepaskan saat cahaya yang dipantulkan sampai pada permukaan foto katoda. Kemudian melalui medan listrik elektron akan diteruskan ke dalam tabung pelipat ganda elektron sebagai dinoda pertama (Akhadi, 2000).
Sinyal pulsa yang tinggi dihasilkan dari interaksi sinar gamma dengan detektor, hal ini setimbang dengan tenaga sinar gamma. Kemudian sinyal pulsa tersebut selanjutnya diolah secara elektronik pada sistem penguat dan pengolah pulsa, yang mana akan menentukan hasil akhir dalam bentuk spektrum gamma yang muncul pada layar monitor. Melalui spektrum gamma, proses analisis pada perangkat lunak (software) komputer dapat dilakukan. Hasil dari proses analisis kandungan sampel yang terdiri atas puncak energi spektrum dapat dihitung (kuantitatif) dan diidentifikasi nilai kadar radionuklida pemancar sinar gamma- nya. Hasil interaksi antara detektor dengan sinar gamma membentuk suatu sinyal pulsa yang sangat lemah, dengan begitu diproses melalui sistem penguat pulsa untuk dapat diperkuat dan mudah untuk diamati (Dotzel, 2003).
Sistem spektrometer gamma terdiri dari detektor yang mutlak digunakan untuk membedakan energi radiasi. Menggunakan detektor sebaiknya dengan resolusi energi yang sangat rendah (seperti detektor semikonduktor). Fungsi detektor ini adalah untuk mengukur aktivitas radionuklida. Detektor ini memiliki jangkauan luas saat terkena energi gamma dengan timbal responsif yang linear, resolusi daya pisah energi tinggi, rendahnya cacah latar, dan efisiensi tinggi.
Semikonduktor-Ge terdiri atas ikatan antar kristal Ge tipe-n dan tipe-n yang
19 diberikan medan listrik. Pasangan-pasangan elektron dan lubang (hole) yang terbentuk dengan adanya foton gamma akan bergerak menuju elektroda untuk menghasilkan pulsa-pulsa listrik (Dotzel, 2003). Preamplifier adalah bagian tak terpisahkan dari detektor. Amplifier (amplifilter) merupakan rangkaian penguat dengan beberapa fungsi tambahan, yang sering kali perlu disesuaikan saat memasang sistem. Analog Digital Cornnerter (ADC) merupakan rangkaian kunci dari sistem spektroskopi karena rangkaian inilah yang berfungsi untuk mengukur tinggi setiap sinyal yang memasukinya, berarti mengukur energi dari setiap radiasi. Sehingga pada rangkaian ini sinyal-sinyal listrik yang bersifat analog akan dikonversikan menjadi angka-angka digital yang nilainya sebanding dengan tinggi sinyalnya. Multi Chanel Analyzer (MCA) merupakan rangkaian yang berfungsi untuk menyimpan dan menampilkan hasil pengukuran ADC. Rangkaian ini tidak dapat dipisahkan dari ADC. Oleh karena itu seringkali rangkaian ADC dan MCA menjadi satu kesatuan (Ratnawati, 2016).
Spektrometer gamma perlu dikalibrasi sebelum melakukan mengujian dengan tujuan untuk mendapatkan hasil pengukuran yang baik. Terdapat dua jenis kalibrasi pada spectrometer gamma yaitu kalibrasi energi dan kalibrasi efisiensi.
Kalibrasi energi dilakukan untuk mengetahu hubungan radionuklida dengan kanal dalam perangkat lunak, kestabilan posisi energi. Ada beberapa hal yang harus dilakukan dalam kalibrasi energi yaitu melakukan pengukuran standar dengan berbagai sumber energi dari tingkat rendah hingga tinggi sehingga kalibrasi yang dilakukan memiliki rentang energi yang luas (Liana & Setia, 2017). Tujuan dilakukannya kalibrasi efisiensi yaitu untuk mengetahui perbandingan efisiensi dari aktivitas sumber standar dengan kecepatan hitungan yang diterima detektor.
20 Perlu dilakukan terlebih dahulu pengukuran standar radioaktif yang telah diketahui sumber radioaktivitasnya (dps) sebelum dilakukan kalibrasi efisiensi, dari spektrum gamma dapat dilihat cps (counts per second) setiap puncak pada energi tertentu dengan mencari luas bersih puncak dibagi dengan menghitung waktu pencacahan (dalam detik). Pengolahan data dalam pembuatan kurva kalibrasi efisiensi harus dilakukan secara teliti dan cermat, dikarenakan perhitungan konsentrasi aktivitas sampel mengacu pada kurva ini (Maskur et al., 2017).
21 BAB III
METODE PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Pusat Riset Teknologi Keselamatan, Meteorologi, dan Mutu Nuklir (PRTMMN), Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) Lebak Bulus, Jakarta Selatan. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan November 2021 sampai April 2022.
3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat
Alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain spidol, label, lem sealer, corong plastik, kertas saring, spektrometer gamma ORTEC GEM35P4 dengan detektor HPGe, beaker marinelli 1 L, hotplate, alat alat gelas serta peralatan sampling sederhana.
3.2.2 Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain yaitu 20 L sampel air sungai dan nitrogen cair untuk mendinginkan detektor.
22 3.3 Bagan Penelitian
Penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahapan yaitu diantaranya, pengambilan sampel, preparasi sampel, dan analisis sampel. Bagan alir penelitian dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 7 Bagan alir penelitian Sampling pada lokasi
20 liter sampel air sungai krukut
Sampel dipekatkan menggunakan evaporator
Dimasukkan kedalam beaker marinelli
Ditutup dan diberi kode sampel
Diukur radionuklida Cs-137 menggunakan spectrometer gamma
selama 3600 s
Spektrum gamma dianalisis Volume sampel 1L
23 3.4 Prosedur Penelitian
3.4.1 Penentuan Lokasi Sampling
Lokasi sampling dipilih pada beberapa titik di Sungai Krukut dimana posisi penentuan lokasi sampling ditentukan dengan menggunakan metode GPS (Global Position System) dimana metode ini menggunakan purposive dengan teknik mempertimbangkan keadaan khusus dalam penentuan sampel (Aryanti & Mawardi, 2016).
Pengambilan sampel dilakukan pada tiga titik di Sungai Krukut yaitu satu titik pada wilayah sebelum Jakarta, satu titik pada wilayah Jakarta dan 1 titik pada wilayah sesudah Jakarta. Tujuan pengambilan sampel di tiga titik tersebut yaitu untuk mengetahui konsentrasi radionuklida Cs-137 yang terdapat pada air Sungai Krukut yang mengalir di wilayah Jakarta.
Tabel 1 Titik Koordinat Pengambilan Sampel
Titik Koordinat Titik Sampling Lokasi
S E
1 -6°20’18.92” 106°81’10.96” Sebelum Wilayah Jakarta 2 -6°23’97.19” 106°81’71.48” Wilayah Jakarta 3 -6°36’74.92” 106°79’48.30” Sesudah Wilayah Jakarta 3.4.2 Pengambilan Sampel Air
Sampel air Sungai Krukut diambil sebanyak 20 L per titik pada air permukaan yang dianggap sudah mewakili untuk pengujian radionuklida pada air sungai. Sampel air dibutuhkan dalam jumlah banyak dikarenakan konsentrasi Cs-137 di perairan sungai kecil sehingga dibutuhkan jumlah yang banyak untuk dipekatkan. Sampel air yang sudah diambil selanjutnya dibawa ke laboratorium untuk dilakukan tahap preparasi (Kusuma et al., 2016).
24 3.4.3 Preparasi Sampel Air
Sampel air Sungai Krukut yang telah diambil kemudian dilakukan pemekatan dari volume 20 L hingga menjadi 1 L. Pemekatan sampel dapat dilakukan dengan cara penguapan/evaporasi. Dilakukan penguapan dikarenakan konsentrasi radionuklida yang terdapat pada sampel relatif kecil sehingga perlu dilakukan pemekatan pada sampel. Kemudian sampel yang sudah dilakukan penguapan diletakkan kedalam beaker marinelli volume 1 L dan ditutup rapat.
Selanjutnya sampel diukur dengan spektrometer gamma (BATAN, 2013).
3.4.4 Kalibrasi Spektrometer Gamma 3.4.4.1 Kalibrasi Energi
Kalibrasi energi dalam pengujian dengan menggunakan spektrometer gamma bertujuan sebagai analisis kualitatif. Hal ini dilakukan dengan mencacah sumber radioaktif standar, dimana sumber radioaktif tersebut sudah diketahui tenaganya dengan tepat. Sumber standar yang digunakan pada kalibrasi energi ini yaitu Mix Gamma EW- 679.
3.4.4.2 Kalibrasi Efisiensi
Kalibrasi efisiensi dalam pengujian dengan menggunakan spektrometer gamma bertujuan sebagai analisis kuantitatif karena pada dasarnya sumber radioaktif selalu memancarkan sinar ke segala arah.
Cuplikan radioaktif tersebut diukur pada jarak yang telah diukur terhadap detektor, sehingga sinar yang terdeteksi pada cuplikan hanya sebagian saja. Pengukuran kalibrasi efisiensi diperlukan perhitungan yang mutlak, yang dapat dihitung dengan persamaan
25
εγ =
Ns−NBGAt x Pγ (1) dimana:
ɛγ : efisiensi mutlak detektor pada energi E Ns : net area standar
NBG : net area background
At : aktivitas sumber standar pada saat pencacahan Pγ : kelimpahan energi gamma (yield)
(BATAN, 2013) 3.4.5 Cacah Latar
Pengukuran latar atau background dilakukan dengan cara mengukur Marinelli kosong selama dengan menggunakan spectrometer gamma detektor HPGe selama satu jam (3600 detik). Detektor sebaiknya dilapisi dengan lapisan tipis (seperti: foil polietilen, PVC) guna mencegah kontaminasi. Jika detektor terkontaminasi, prosedur dekontaminasi berikut perlu dilakukan: diusap bagian luar detektor dengantisu yang dibasahi air, lalu dengan tisu yang dibasahi dengan 1% tetra natrium EDTA dalam air (BATAN, 2013).
3.4.6 Pengukuran Sampel
Sampel yang sudah di preparasi kemudian diukur dengan Spektrometer Gamma yang sebelumnya sudah dikalibrasi dengan standar yang ditentukan. Sampel terlebih dahulu dilapisi dengan plastik guna mencegah kontaminasi antara sampel dan detektor. Sampel dilakukan pencacahan selama satu jam yang kemudian dilakukan analisis pada spektrum yang dihasilkan untuk mengetahui radionuklida yang terkandung dalam sampel dan untuk mengetahui konsentrasi radionuklida yang terkandung pada sampel (BATAN, 2013)
26 3.5 Analisis Data
3.5.1 Konsentrasi radionuklida dalam sampel
Perhitungan konsentrasi radionuklida menunjukan jumlah zat radiasi yang terkandung dalam suatu sampel dengan satuan Bq/L apabila sampel cair. Persamaan konsentrasi radionuklida dalam sampel dapat ditulis dengan persamaan:
V C F P
n C n
k B
S
= ( − )
(2)
dengan:
C : konsentrasi radionuklida dalam sampel (Bq/L) nS : laju cacah sampel (cps)
nB : laju cacah latar (cps)
µC : ketidakpastian pengukuran (Bq/L)
: efisiensi pencacahan (%) P : kelimpahan energi gamma (%) Fk : faktor koreksi serapan diri V : Volume sampel
(BATAN, 2013b) 3.5.2 Ketidakpastian Pengukuran
Ketidakpastian pengukuran merupakan nilai simpangan suatu pengukuran yang dilakukan. Ketidakpastian menunjukan kepercayaan pengambilan data pada kalibrasi alat. Semakin kecil hasil ketidakpastian pengukuran maka pengukuran tersebut semakin terpercaya. Penentuan ketidakpastian suatu pengukuran dapat ditentukan dengan persamaan:
2 2 2
2 2
+
+
+
+
=
Fk Fk V
V P
P Nt
C Nt
C
(3)
27 dengan:
µC : ketidakpastian pengukuran (Bq/L)
Nt : deviasi standar laju cacah sampel
: deviasi standar efisiensi
P : deviasi standar pancaran radiasi gamma
Fk : deviasi standar faktor koreksi serapan diri Nt : laju cacah sampel (cps)
(BATAN, 2013) 3.5.3 Konsentrasi minimum terdeteksi
Batas deteksi terendah menggambarkan kemampuan pengukuran suatu system yang tidak mengikutsertakan sampel. Apabila pengukuran yang berkaitan dengan sampel maka dapat dihitung dengan persamaan konsentrasi minimum terdeteksi (MDC) pada persamaan:
V F P
t MDC n
k B B
=
/ 66 , 4
(4)
dengan:
MDC : Konsentrasi minimum terdeteksi Fk : faktor koreksi serapan diri Pγ : kelimpahan energi gamma (%) V : volume sampel (kg)
ℇ : efisiensi pencacahan (%) 𝑛𝐵 : laju cacah latar (cps) 𝑡𝐵 : waktu cacah latar (s)
Jika konsentrasi radionuklida dalam sampel lebih kecil dari atau sama dengan MDC dikatakan bahwa konsentrasi radionuklida dalam sampel yang diukur tidak terdeteksi, sebaliknya jika lebih besar daripada MDC radionuklida yang terkandung dalam sampel terdekteksi (BATAN, 2013).
28 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Kalibrasi Spektrometer Gamma
Spektrometer gamma perlu dilakukan kalibrasi terlebih dahuu sebelum digunakan untuk menganalisis Cs-137pada sampel air Sungai Krukut. Kalibrasi spektrometer gamma dilakukan dengan menggunakan sumber radionuklida standar Mix Gamma EW 679 yang mengandung radionuklida Co-60 dan Cs-137. Sumber standar Mix Gamma EW 679 yang mengandung beberapa jenis radionuklida seperti Cs-137 dan Co-60. Sumber standar Mix Gamma EW 679 yang mengandung beberapa jenis radionuklida seperti Cs-137 dan Co-60 telah mewakili beberapa radionuklida karena memiliki waktu paruh yang panjang. Hal tersebut membuat sumber standar Mix Gamma EW 679 dapat digunakan menjadi suatu campuran sumber radioaktif dengan jangka waktu yang lebih lama dan memiliki tingkat energi sedang dan tinggi sehingga diperoleh hadil kalibrasi dengan rentang energi yang lebih luas dan lebar yang dapat mencakup lebih banyak jenis radionuklida yang terdeteksi. Sumber radionuklida standar tersebut telah diketahui energi awalnya yaitu untuk Co-60 sebesar 142,9 Bq dan untuk Cs-137 sebesar 1806,6 Bq.
Kalibrasi yang dilakukan pada spektrometer gamma dibagi menjadi dua jenis kalibrasi yaitu, kalibrasi energi dan kalibrasi efisiensi.
4.2 Kalibrasi Energi
Pengukuran kalibrasi energi gamma merupakan analisis kualitatif yang bertujuan untuk mengetahui kondisi latar atau background dari ruang pencacahan dengan menggunakan sumber standar (Noviarty, 2007). Kalibrasi energi bertujuan
29 untuk mensinergikan puncak tiap energi spektrum dengan energi yang sebenarnya sehingga untuk mencacah sampel selanjutnya akan diperoleh spektrum dengan puncak-puncak energi yang sesuai (Yusro et al., 2013). Kalibrasi energi dilakukan dengan manggunakan sumber standar Mix Gamma EW 679 yang mengandung Cs- 137 dan Co-60. Sumber standar Mix Gamma EW 679 dilakukan pencacahan dari tingkat energi rendah sampai dengan tingkat energi yang tinggi menggunakan spektrometer gamma dengan detektor HPGe seri GEM F5930-3 dengan waktu pencacahan 3600 detik. Energi dan nomor salur yang diperoleh dari pengukuran kalibrasi energi menggunakan sumber standar Mix Gamma EW 679 dengan waktu cacah 3600 detik dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Kalibrasi Energi Spektrometer Gamma
No. Nuklida Nomor Salur (channel) Energi (keV)
1 Cs-137 2648 661,66
2 Co-60 4697 1173,23
3 Co-60 5332 1332,51
Spektrum energi yang diamati yaitu Cs-137 yang memiliki tingkat energi menengah yaitu 661,66 keV dengan nomor salur 2648 dan Co-60 yang memiliki tingkat energi tinggi yaitu 1173,24 keV dengan nomor salur 4697. Puncak-puncak spektrum pada nomor salur sistem spektrometer gamma akan sebanding dengan energi sinar gamma. Jika nomor salur dihubungkan dengan energi gamma standar akan terbentuk kurva kalibrasi energi spektometer gamma dengan detektor HPGe seri GEMF5930-3 dengan sumber standar Mix Gamma EW 679 (BATAN, 2013b).
Kalibrasi energi kemudian dicari hubungannya antara nomor salur dengan energi sinar gamma yang biasa (Luhur et al., 2013). Cacah pulsa-pulsa yang
30 mempunyai tinggi yang sama dicatat dalam suatu salur dengan nomor tertentu yang biasa disebut dengan nomor salur. Nomor salur penganalisis salur ganda juga sebanding dengan energi sinar gamma. Nomor salur merupakan puncak serapan yang didapatkan dari radionuklida yang diukur pada spektrometer gamma. Hasil dari kalibrasi energi yang telah dilakukan akan diperoleh kurva kalibrasi energi pada Gambar 7.
Gambar 8 Kurva Kalibrasi Energi
Kurva kalibrasi tersebut memiliki persamaan y=0,2499x – 0,0943, x dinyatakan sebagai nomor salur dan y dinyatakan sebagai energi dalam satuan
keV. Persamaan dari kurva kalibrasi tersebut menghasilkan koefisien determinasi (R2) = 1. Berdasarkan hasil pencacahan yang ditunjukkan oleh kurva kalibrasi pada Gambar 7 diperoleh hubungan 3 titik puncak yang linear. Hal ini ditandai dengan diperolehnya koefisien determinasi (R2) sebesar 1 (Setiawan & Widiyawati, 2015).
Hasil kurva kalibrasi pada Gambar 7 dapat dikatakan bahwa standar tersebut linear dan baik untuk digunakan dalam mendeteksi zat dalam sampel uji karena nilai keberterimaan yang baik dapat dilihat jika nilai koefisien determinasinya > 0,0997.
y = 0,2499x - 0,0943 R² = 1
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Energi Gamma (keV)
Nomor Salur
31 4.3 Kalibrasi Efisiensi
Kalibrasi efisiensi bertujuan untuk analisis kuantitatif. Kalibrasi ini dilakukan untuk menentukan hubungan antara energi dan efisiensi. Besarnya efisiensi ditentukan berdasarkan nilai cacah persatuan waktu (detik), aktivitas sumber standar serta probabilitas pancaran sinar gamma (yield). Kalibrasi efisiensi diukur dengan cara mencacah sumber standar yang sudah diketahui aktivitasnya.
Kalibrasi efisiensi pada penelitian ini dilakukan dengan menggunkan dua jenis sumber standar yang diperoleh dari puncak hasil pencacahan (Wijono, 2006).
Pencacahan standar pertama kali dilakukan pada tanggal 10 Juni 2020 dengan aktivitas awal 1806,6 Bq/Kg untuk Cs-137 dan 142,9 Bq/Kg untuk Co-60 dan dicacah lagi masing masing pada tanggal 25 November 2021. Hasil kalibrasi efisiensi dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3 Konsentrasi sumber standar pada saat pencacahan Nuklida Tanggal
pembuatan sumber
(T0)
Aktivitas awal sumber
(A0)
Tanggal pengukuran
kalibrasi (Ta)
Waktu tunda (hari)
Aktivtas saat kalibrasi
(At)
137Cs 10/06/2020 1806,6 25/11/2021 533 1746.754009
60Co 10/06/2020 142,9 25/11/2021 533 117.9377418
60Co 10/06/2020 142,9 25/11/2021 533 117.9377418 Berdasarkan Tabel 3 terlihat peluruhan masing-masing radionuklida Cs-137 dan Co-60 dengan aktivitas akhir (At) yaitu 1746,75 dan 117,93 Bq. Nilai efisiensi pada masing-masing tingkat energi radionuklida dapat diperoleh dengan memasukan data-data cps, yield, dan aktivitas sumber radioaktif standar pada saat pencacahan (Wijono, 2006).
32 Nilai efisiensi pencacahan ɛγ (%) dapat diperoleh dengan memasukkan nilai cacah per detik (cps), aktifitas sumber standar pada saat pencacahan/At (Bq) dan kelimpahan energi gamma. Nilai efisiensi pencacahan sumber standar gamma Mix Gamma EW 679 dengan waktu pencacahan 3600 detik dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4 Kalibrasi Efisiensi Spektrometer Gamma Nuklida Net area
(Ns)
Nbg Ts Tbg Pγ (%) ɛγ
137Cs 30976 2 3600 3600 0,851 0,00579
60Co 2059 2 3600 3600 0,999 0,00484
60Co 1878 2 3600 3600 0,999 0,00441
Pembuatan kurva kalibrasi efisiensi dilakukan dengan pengukuran sumber standar radioaktif yang diketahui produktivitasnya. Spektrum gamma dapat membantu untuk mengetahui counts per second (cps) dari setiap puncak pada energi tertentu dengan mencari net area dari puncak tersebut dibagi dengan counting time dalam detik (Suparman, 2008). Penentuan kalibrasi efisiensi ini menggunakan sumber standar Mix Gamma EW 679 yang telah diketahui energinya serta tanggal pembuatannya dan program Maestro ORTEC (Wahyudi et al., 2017).
Nilai efisiensi yang telah diperoleh kemudian dikonversi menjadi kurva kalibrasi dengan menghubungakan energi (keV) dan nilai efisiensi yang ditunjukan pada Gambar 8.
33 Gambar 9 Kurva Kalibrasi Efisiensi
Data efisiensi pencacahan selanjutnya dihubungkan dengan energi maka diperoleh kurva kalibrasi efisiensi spektometer gamma dengan detektor HPGe seri GEM F5930-3 menggunakan standar Mix Gamma EW 679 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8. Kurva kalibrasi efisiensi sumber standar pada Gambar 8 diperoleh persamaan dengan y = 2x106x + 0,0071, y adalah efisiensi pengukuran dan x adalah energi sehingga efisiensi pencacahan adalah 0,00579%.
Persamaan dari kurva kalibrasi tersebut menghasilkan koefisien regresi (R2) = 0,9931 menunjukkan hubungan kontinuitas titik efisiensi dari setiap angka energi yang membentuk kurva kalibrasi, maka dapat dikatakan bahwa standar tersebut mendekati linear dan cukup baik untuk digunakan dalam mendeteksi analit pada sampel uji karena keberterimaan yang baik dilihat dari regresi yang linear, jika keofisien determinasi > 0,997. Perbedaan pada nilai efisiensi Co-60 terjadi karena Co-60 mempunyai 2 energi yaitu 1173 keV dan 1332,5 keV hal ini dikarenakan tiap energi memiliki nilai kelimpahan gamma yang berbeda dan pada tiap energi ini mempunyai net area yang berbeda sehingga menyebabkan nilai efisiensi Co-60 berbeda meskipun sumbernya hanya satu yaitu EW-679 dan Mix Gamma.
y = - 0 x + 0,0071 R² = 0,9931
0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Efisiensi
Energi (keV)
34 4.4 Penentuan MDC (Minimum Detectable Concentration)
Minimum Detectable Concentration (MDC) adalah nilai atau batas terkecil/minimum suatu alat spektrometer gamma dalam mendeteksi konsentrasi radionuklida di dalam suatu sampel. Penentuan MDC (Minimum Detectable Concentration) bertujuan untuk mengetahui besarnya konsentrasi aktivitas minimum yang dapat dideteksi untuk suatu sistem spektrometer gamma dengan menggunakan nilai efisiensi pencacahan, cacah latar dan massa sampel. Hasil dari perhitungan didapatkan nilai MDC pada Cs-137 sebesar 0,222990633 Bq/L.
Selanjutnya, nilai MDC akan digunakan untuk membandingkan dengan nilai konsentrasi hasil analisis pada seluruh sampel.
4.5 Aktivitas Radionuklida Cs-137 pada Sampel Air Sungai Krukut
Konsentrasi aktivitas radionuklida Cs-137 setiap titik sampling dilakukan sebanyak dua kali pencacahan pada setiap sampel air dengan waktu masing-masing 3600 detik tiap pencacahan dan nilai efisiensi yang sama yaitu 0,005788066%.
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil pencacahan menunjukan net area dari masing-malsing sampel pada energi radionuklida Cs-137 yaitu 661,62 KeV maka diperoleh konsentrasi aktivitas radionuklida Cs-137 dalam sampel air Sungai Krukut pada Tabel 5.
Tabel 5 Konsentrasi Radionukida Cs-137 pada Sampel Air Sungai Krukut Titik Sampling Konsentrasi (Bq/L) MDC
Simplo Duplo
1 < MDC 0,00014094
0,222990633 Bq/L
2 < MDC 0,00012743
3 0,00022532 0,00002815
35 Data hasil pengukuran menunjukan variasi kandungan Cs-137 pada masing masing titik sampling. Hasil konsentrasi aktivitas negatif memiliki nilai aktivitas yang berada di bawa batas minimum deteksi (MDC) dari detektor spektrometer gamma ini yaitu 0,22299 Bq/L sehingga dianggap 0 Bq/L atau zero nuclide. Titik ketiga memiliki aktivitas paling tinggi yaitu 0,00022 Bq/L. Secara keseluruhan aktivitas Cs-137 pada sampel Sungai Krukut masih di bawah ambang batas yang ditetapkan yaitu 2,5 Bq/L (BAPETEN, 2013).
Masuknya radionuklida ke dalam lingkungan perairan mengalami penyebaran dan pemadatan. Penyebaran radionuklida dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu arus, difusi pengadukan, pelarutan isotop, dan transpor biologi.
Sedangkan proses pemekatan di dapat melalui proses biologi, kimia, dan fisika.
Kuat dan lemahnya penyebaran juga sangat dipengaruhi oleh tipe arus laut global (Rafsani et al., 2014) karena dinamika perairan laut menentukan pola dan jangkau sebaran unsur radioaktif sebagai fungsi waktu (Sinaga, 2015).
Hasil konsentrasi aktivitas Cs-137 pada sampel air Sungai Krukut menunjukkan niali yang bervariasi dengan kisaran nilai jauh berbeda disebabkan pergerakkan arus Sungai Krukut yang dinamis yang mengakibatkan konsentrasi aktivitas radionuklida Cs-137 tidak tersebar merata di permukaan air sehingga memberikan pengaruh pada konsentrasi aktivitas radionuklida (Prihatiningsih, 2012). Radionuklida yang lepas dari fasilitas dapat mengkontaminasi sistem perairan pada suatu wilayah secara langsung maupun tidak langsung. Sumber pencemaran zat radioaktif seperti Cs-137 dapat berasal dari jatuhan nuklir (global fallout) yang disebabkan oleh kecelakaan fasilitas nuklir. Meskipun Indonesia
36 belum ada pembangunan maupun beroperasinya PLTN, jatuhan nuklir dapat berasal dari percobaan-percobaan nuklir yang dilakukan oleh negara maju.
4.6 Pola Penyebaran Radionuklida Cs-137 pada Sampel Air Sungai Krukut
Gambar 10 Peta Pola Persebaran Cs-137
Pola penyebaran memberikan suatu gambaran yang dapat menjelaskan fenomena mengenai proses distribusi radionuklida 137Cs pada Sungai Krukut yang menjadi titik lokasi penelitian. Pembuatan peta penyebaran digunakan software ArcGis 10.2. ArcGis 10.2 berperan dalam pembuatan layout serta pewarnaan peta, baik pengambilan sampel maupun pola penyebaran radionuklida.
Pola persebaran radionuklida untuk setiap titik menunjukkan bahwa konsentrasi radionuklida Cs-137 berada jauh dari ambang batas maksimal.
Konsentrasi Cs-137 yang bervariasi dengan kisaran nilai yang jauh berbeda pada sampel air Sungai Krukut disebabkan oleh pergerakkan arus yang dinamis
37 mengakibatkan konsentrasi aktivitas radionuklida Cs-137 tidak tersebar merata pada permukaan air. Berdasarkan nilai konsentrasi radionuklida Cs-137 yang terdapat pada sampel air Sungai Krukut relatif rendah. Hal ini disebabkan arus yang terjadi tidak banyak berperan dalam penyebaran radionuklida Cs-137 melainkan diperoleh dari pengaruh global fallout yang berasal dari radioaktif yang sudah lama masuk ke perairan atau radioaktif yang baru dan sudah tersebar secara merata oleh arus global (Silalhi, 2014). Bahan yang turun setelah jangka waktu yang singkat di sekitar lokasi percobaan disebut jatuhan lokal dan bahan radioaktif yang turun ke bumi sesudah dilepaskan ke lingkungan akibat kecelakaan fasilitas nuklir disebut dengan global fallout. Jatuhan zat radioaktif sisa percobaan nuklir terbawa secara global melalui air hujan yang kemudian jatuh dan mengkontaminasi air sungai (BAPETEN, 2013).
38 BAB V
PENUTUP 5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan didapatkan kesimpulan bahwa adanya sumber radionuklida Cs-137 pada sampel air Sungai Krukut yang dimana, konsentrasi radionuklida Cs-137 tertinggi pada sampel Sungai Krukut yaitu pada titik lokasi sampling ketiga yaitu wilayah sesudah Jakarta yang memiliki konsentrasi radionuklida pada sampling simplo yaitu 0,00022532 Bq/L dan pada sampling duplo yaitu 0,00002815 Bq/L. Berdasarkan hasil yang didapatkan untuk Cs-137 simplo dan duplo semua titik sampling tidak melebihi ambang batas yang ditetapkan oleh Peraturan Kepala Pengawas Tenaga Nuklir No. 7 Tahun 2013 yaitu 2,5 Bq/L.
5.2 Saran
Perlu dilakukan penelitian dengan menambah variable dalam penentuan lokasi sampling sehingga hasil yang didapatkan akan lebih lengkap dan dapat dijadikan perbandingan dan melakukan pengecekan secara berkala atau pertahun untuk melihat perubahan kualitas air Sungai Krukut sehingga dapat dijadikan perbandingan.
