Elin Nuraini, dkk.
ISSN 0216 - 3128
383
ANALISIS RADIOAKTIVITAS GROSS α, β DAN IDENTIFIKASI RADIONUKLIDA PEMANCAR γ DARI AIR DAN SEDIMEN SUNGAI CODE YOGYAKARTA Elin Nuraini, Sunardi, Bambang Irianto PTAPB-BATAN
ABSTRAK ANALISIS RADIOAKTIVITAS GROSS α, β DAN IDENTIFIKASI RADIONUKLIDA PEMANCAR γ DARI AIR DAN SEDIMEN SUNGAI CODE YOGYAKARTA. Telah dilakukan analisis radioaktivitas alam dari air dan sedimen sungai code. Pengukuran radioaktivitas dilakukan dengan menggunakan metode gross α, β dan spektrometri γ. Pengukuran gross α (tidak dibedakan energi maupun mode peluruhannya) menggunakan alat cacah α dengan detektor sintilasi, gross beta dengan alat cacah β dengan Geiger-Muller, terakhir radioaktivitas gamma dan identifikasi kandungan radionuklida menggunakan spektrometri gamma dengan detektor HPGe. Besarnya radioaktivitas gross alpha pada cuplikan sedimen berkisar antara 0,006 sampai 0,048 Bq/gram, cuplikan air berkisar antara 0,006 sampai dengan 0,024 Bq/liter. Radioaktivitas gross beta pada cuplikan sedimen berkisar antara 0,580 sampai dengan 0,807 Bq/ gram, cuplikan air berkisar antara 0,253 sampai 0,355 Bq/liter. Radioaktivitas gamma pada cuplikan sedimen berkisar antara 0,093 Bq/gram sampai dengan 0,379 Bq/gram, cuplikan air berkisar antara 0,0002 Bq/liter sampai dengan 0,0081 Bq/liter. Radionuklida yang teridentifikasi yaitu 214Pb berasal dari deret uranium, 208Tl berasal dari deret torium, 214 Bi berasal dari deret uranium, 228Ac dari deret torium, 40K berasal dari radionuklida primordial. Kata kunci : Radioaktivitas, air dan sedimen
ABSTRACT ANALYSIS OF α,β GROSS RADIOACTIVITY AND IDENTIFICATION OF RADIOACTIVITY AS γ RADIATION FROM WATER AND SEDIMENT CODE RIVER IN YOGYAKARTA. An analysis has been carried out on the natural radioactivity of water and sediment Code river. Measurement of radioactivity by applying two methods the gross α and β activity analysis and the γ spectrometry analysis. In the gross α and β activity analysis, the (natural) radiation exposure measured by α counter using sintilation detector , GM (β) counter and analyzed by gross methods (no different in energy radiation and decaying modes), and also to find out gamma radioactivity and to identify the content of radionuclide by gamma spectrometry using HPGe detector. The gross alpha radioactivity on the sediment: sample was 0,006 to 0,048 Bq/gram, while on the water sample was 0.006 to 0.024 Bq/litre. in. The gross Beta radioactivity on the sediment: sample was 0,58 to 0,807 Bq/gram, while on the water sample was 0,253 to 0,355 Bq/litre. Gamma radioactivity of sediment samples was 0,093 to 0,379 Bq/gram; and the water sample was 0,0002 to 0,0081 Bq/litre. Identified radionuclides were Pb that is uranium series, TI is thorium series, Bi is uranium series, Ac is thorium series and K is primordial radionuclide. Key words : Radioactivity , water and sediment
PENDAHULUAN
S
umber radioaktif yang terdapat di alam berasal dari berbagai macam sumber yaitu dari ruang angkasa atau yang lebih dikenal dengan sinar kosmis, dari batuan (radiasi primordial) dan sumbangan dari zat radioaktif buatan manusia.[1] Radionuklida yang dibebaskan tersebut terdapat dibeberapa macam contoh lingkungan yaitu udara, air, tanah, tanaman dan cuplikan lain. Zat radioaktif
yang terdapat pada berbagai media lingkungan berpotensi bahaya radiologis baik secara eksterna maupun interna terhadap masyarakat yang memanfaatkan[2], jadi zat radioaktif yang di lepaskan ke lingkungan harus dipantau dan dikendalikan secara periodik dengan cara melakukan sampling secara rutin atau berkala. Untuk mengantisipasi bahaya radiologis tersebut dibuatlah suatu peraturan pemerintah Nomor 20 Tahun 1990 tentang pengendalian pencemaran air (PP No. 20/1990) yang antara
Prosiding PPI - PDIPTN 2007 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2007
384
Elin Nuraini, dkk.
ISSN 0216 - 3128
lain menetapkan persyaratan radioaktivitas dalam air. Radioaktivitas alpha dan beta di air tidak boleh melebihi harga batas 0,1 Bq/l dan 1 Bq/l.[3] Dengan demikian berdasarkan ketentuan perundangan tersebut maka sudah semestinya dibutuhkan perhatian yang serius untuk menjaga kualitas air sungai Code. Sungai Code yang terletak ditengah kota Yogyakarta mempunyai peran yang sangat penting bagi masyarakat Yogyakarta yaitu untuk memenuhi kebutuhan hidup antara lain dimanfaatkan sebagai air minum, sanitasi dan pertanian. Sehingga air harus dijaga kualitasnya. Kenyataannya, semakin meningkatnya ilmu pengetahuan dan teknologi dapat mempengaruhi peningkatan aktivitas masyarakat di Yogyakarta, yang ditunjukkan dengan bertambahnya pemukiman masyarakat, industri, rumah sakit, pusat perdagangan, dan perhotelan. Selain berdampak positif dapat juga berdampak negatif. Dampak negatif yang timbul adalah terjadinya penurunan kemampuan lingkungan untuk mendukung kelangsungan hidup atau yang disebut terjadinya pencemaran. Jika kondisi ini dibiarkan dan tidak dilakukan monitoring di sungai Code maka akan berdampak terhadap penurunan kadar oksigen didalam air, sehingga bakteri-bakteri yang berfungsi sebagai penjernih secara alamiah akan mati, sehingga mengakibatkan terjadinya perubahan fungsi air menjadi media atau sarang penyakit, sehingga air dapat membahayakan keselamatan dan kesehatan masyarakat.[2] Tidak kalah pentingnya pencemaran pada sungai juga berdampak terhadap estetika lingkungan karena semakin banyaknya sampah organik di sungai Code. Air merupakan kebutuhan pokok manusia, air harus memenuhi persyaratan fisika, kimia, mikrobiologi dan radioaktif. Karena air merupakan bagian dari komponen lingkungan hidup, maka pencemaran di sungai merupakan permasalahan pencemaran lingkungan hidup. Untuk mengantisipasi dan memonitoring permasalahan pencemaran di sungai Code dilakukan penelitian untuk mengetahui besarnya radioaktivitas lingkungan dari sedimen dan air yang diambil dari sungai Code. Besarnya radioaktivitas lingkungan tersebut selanjutnya dibandingkan dengan standarisasi air yang diijinkan dengan tujuan mengetahui adanya kemungkinan terjadi kesenjangan antara standar dengan hasil analisis. Meskipun pengukuran radioaktivitas lingkungan cukup dapat digunakan untuk mengetahui ada atau tidaknya kenaikan radioaktivitas di lingkungan, tetapi perlu dianalisis lebih lanjut jenis radionuklida dalam cuplikan lingkungan dengan metode spektrometri gamma untuk mengetahui jenis radionuklida.
Radioaktivitas Menurut Susetyo[4,5] radioaktivitas adalah gejala perubahan keadaan inti atom secara spontan yang disertai radiasi berupa zarah atau gelombang elektromagnetik. Kandungan radionuklida dalam cuplikan lingkungan berasal dari dua sumber radiasi antara lain sumber radiasi alam dan sumber radiasi buatan.
Analisis data Radioaktivitas zat radioaktif dapat ditentukan dengan cara pencacahan aktivitas dari radiasi α, β, γ yang dipancarkan oleh zat radioaktif tersebut. Dalam deteksi radiasi dikenal istilah laju cacah biasanya dinyatakan dalam satuan cacah per detik (cps) dan aktivitas dinyatakan dalam satuan bekquerel atau sering kali dinyatakan dalam disintegrasi per detik (dps).[6] Harga laju cacah sama sekali tidak mencerminkan aktivitas yang sesungguhnya dari suatu sumber. Namun aktivitas dapat dipengaruhi oleh laju cacah, efisiensi deteksi dan harga intensitas mutlak untuk tenaga sinar gamma yang diukur. Rumus yang dipakai untuk menghitung radioaktivitas gross α, β dan γ A M
Rαgross =
(1)
Pengukuran radioaktivitas gross alpha pada cuplikan air
Rαgross =
A V
(2)
Rαgross = Aktivitas gross (Bq/gram) A
= Aktivitas (Bq)
M
= Massa cuplikan (gram)
V
= Volume cuplikan (liter)
Dengan
A =
cps n
η
η
= efisiensi alat
cpsn
= cacah netto cuplikan = N
N
= N1 – N2
N1
= Cacah cuplikan + latar
N2
= Cacah latar
Prosiding PPI - PDIPTN 2007 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2007
(3)
Elin Nuraini, dkk.
ISSN 0216 - 3128
385
Alat
TATA KERJA Bahan Sumber standar Am-241 , KCL , Co-60, Cs137 dan Eu-152. Cuplikan sedimen dan air dari sungai code dan aquades.
Gayung, jerigen, sendok, ember, tali, baki, sendok, alat penggerus, ayakan, lampu pemanas, planshet, neraca digital, gelas beker volume 1 liter, gelas plastik,plastik klip, pipet vol, kompor listrik, tempat untuk memasak air dari porselain, detektor sintilasi ZnS, detektor Geiger Muller, detektor HPGe dan spektrometri gamma.
Alur Penelitian
Prosiding PPI - PDIPTN 2007 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2007
ISSN 0216 - 3128
386
HASIL DAN PEMBAHASAN Radioaktivitas rerata gross alpha, beta, dan gamma pada cuplikan sedimen dan air sungai Code dapat dilihat pada Gambar 1, 2, 3, dan 4. Pada Gambar 1 terlihat bahwa radioaktivitas rerata gross alpha pada cuplikan sedimen sungai Code adalah antara 0,006 sampai 0,048 Bq/gram. Radioaktivitas paling rendah dijumpai di Dam Boyong dan di Jembatan Boyong dan yang paling tinggi dijumpai di Jembatan Sarjito. Sedangkan radioaktivitas rerata gross alpha pada cuplikan air sungai Code adalah antara 0,006 sampai 0,024 Bq/liter. Radioaktivitas paling kecil dijumpai dilokasi Dam Boyong dan Jembatan Boyong sedangkan yang paling besar dijumpai di Jembatan Sarjito. Hal ini karena besarnya radioaktivitas yang terhitung merupakan kontribusi dari pemancar alpha yang bersumber dari radionuklida alam. Hal itu wajar karena Dam Boyong sebagai titik 0 hanya terdapat mata air dan Jembatan Boyong sebagai daerah kontrol 1 hanya terdapat sungai-sungai kecil yang mulai bergabung. Besarnya radioaktivitas gross alpha mulai meningkat di Jembatan Ringroad Utara hingga paling besar di Jembatan Sarjito, hal ini karena di sekitar Jembatan Sarjito merupakan daerah tengah kota sehingga besarnya aktivitas yang terdeteksi berasal dari radionuklida yang terbawa oleh aliran air bawah tanah yang sedikit banyak tercampur limbah dari pemukiman penduduk. Besarnya radioaktivitas gross alpha mulai menurun di Jembatan Ring-Road Selatan dan di Jembatan Pacar Wonokromo, karena daerah ini sudah keluar dari daerah perkotaan sehingga pengaruh dari limbah pemukiman penduduk berkurang, dan aktivitas yang terdeteksi berasal dari air buangan dari sawah yang menggunakan pupuk organik. Dari hasil perhitungan radioaktivitas gross alpha untuk cuplikan air masih berada dibawah ambang batas baku mutu air yang sudah ditetapkan (PP No.
Elin Nuraini, dkk.
20/1990 yaitu sebesar 0,1 Bq/liter). Hal ini menunjukkan air dari sungai Code masih dalam kondisi yang baik. Sedangkan radioaktivitas gross alpha untuk cuplikan sedimen yang teramati tidak dapat menunjukkan bahwa sungai Code dalam kondisi yang baik atau tidak karena didalam Peraturan Pemerintah belum ada ketetapan untuk sedimen. Dari hasil perhitungan radioaktivitas rerata gross beta pada cuplikan sedimen adalah sekitar 0,580 ± 0,038 Bq/gram sampai dengan 0,807 ± 0,04 Bq/gram. Sedangkan pada cuplikan air berkisar antara 0,253 ± 0,026 Bq/liter sampai dengan 0,355 ± 0,026 Bq/liter. Radioaktivitas gross beta untuk cuplikan air paling besar dilokasi Dam Boyong, dan untuk cuplikan sedimen di Jembatan Boyong sedangkan radioaktivitas gross beta paling kecil untuk cuplikan sedimen dijumpai di Jembatan Sarjito, dan untuk cuplikan air di lokasi Jembatan Ringroad Utara. Pada Gambar 2 terlihat bahwa di lokasi yang paling atas mempunyai radioaktivitas gross beta yang besar dan semakin ke bawah radioaktivitas gross beta semakin menurun. Kondisi ini diduga karena besarnya aktivitas rerata pemancar beta yang terukur merupakan sumbangan dari zat radioaktif alamiah yang berasal dari mineral batuan dan dari tanah. Hal ini bisa dipengaruhi oleh peristiwa vulkanik dari gunung Merapi. Sehingga ada mineral yang semula berada dibagian dalam perut bumi kemudian pindah kepermukaan dan selanjutnya mengalir ke sungai Boyong yang merupakan jalur aliran lahar dari gunung Merapi. Besarnya radioaktivitas gross beta untuk cuplikan air masih dibawah ambang batas yang ditentukan oleh pemerintah (1 Bq/liter). Radioaktivitas gamma pada cuplikan sedimen berkisar antara 0,093 Bq/gram sampai dengan 0,379 Bq/gram, cuplikan air berkisar antara 0,0002 Bq/liter sampai dengan 0,0081 Bq/liter.
Gambar 1. Histogram radioaktivitas gross alpha pada sedimen dan air. Prosiding PPI - PDIPTN 2007 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2007
Elin Nuraini, dkk.
ISSN 0216 - 3128
Gambar 2. Histogram radioaktivitas gross beta pada sedimen dan air
Gambar 3. Histogram radioaktivitas gamma pada sedimen.
Gambar 4. Histogram radioaktivitas gamma pada air.
Prosiding PPI - PDIPTN 2007 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2007
387
Elin Nuraini, dkk.
ISSN 0216 - 3128
388
alamiah ini berasal dari mineral batuan dan dari tanah. Perhitungan radioaktivitas dengan menggunakan spektrometri gamma tersebut spektrum yang terlihat jelas hanya K-40, sedangkan radionuklida pemancar gamma dari deret Uranium dan Thorium terlihat kurang jelas. Hal ini karena aktivitas K-40 besar sedangkan aktivitas dari radionuklida pemancar gamma yang berasal dari deret Uranium dan Thorium sangat rendah.
Dari hasil analisis secara kualitatif Tabel-1 dan 2, radionuklida yang teridentifikasi untuk cuplikan air dan sedimen adalah : Pb-214 (351 keV) berasal dari deret Uranium, Tl-208 (510 keV) berasal dari deret Thorium, Bi-214 (609) berasal dari deret Uranium, K-40 (1460 keV) merupakan radionuklida Primordial. Setelah dilakukan analisis secara kualitatif dengan menggunakan spektrometri gamma kandungan radionuklida yang teridentifikasi merupakan zat radioaktif alam. Zat radioaktif
Tabel-1. Hasil pencacahan dengan spektrometri γ pada cuplikan sedimen. No
Lokasi
Energi (keV)
1.
Dam Boyong
351
214
510
208
609
214
1460
40
Isotop
Sumber
Radioaktivitas (Bq/gram)
Deret Uranium
0,185
Tl
Deret Thorium
0,152
Bi
Deret Uranium
0,163
K
Radionuklida
0,276
Pb
Primordial 2.
3.
4.
5.
Jembatan Boyong
Jembatan RingRoad Utara
Jembatan Sardjito
Jembatan RingRoad Selatan
609
214
510
208
1460
40
510
208
609
214
1460
40
510
208
609
214
1460
40
510
208
1460
40
Deret Uranium
0,093
Tl
Deret Thorium
0,109
K
Radionuklida Primordial
0,207
Tl
Deret Thorium
0,217
Bi
Deret Uranium
0,139
K
Radionuklida Primordial
0,344
Tl
Deret Thorium
0,174
Bi
Deret Uranium
0,163
K
Radionuklida Primordial
0,310
Tl
Deret Thorium
0,195
K
Radionuklida Primordial
0,379
Deret Uranium
0,166
Tl
Deret Thorium
0,152
Bi
Deret Uranium
0,209
K
Radionuklida Primordial
0,345
Bi
214
6.
Jembatan Pacar Wono kromo
Pb
351
214
510
208
609
214
1460
40
Pb
Prosiding PPI - PDIPTN 2007 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2007
Elin Nuraini, dkk.
ISSN 0216 - 3128
389
Tabel-2. Hasil pencacahan dengan spektrometri γ pada cuplikan air. No 1.
Lokasi Dam Boyong
Energi (keV) 510 1460
Sumber
Radioaktivitas (Bq/liter)
Tl
Deret Thorium
0,0028
K
Radionuklida
0,0052
Isotop 208 40
Primordial 2.
Jembatan Boyong
510
208
609
214
1460 3.
40
Tl
Deret Thorium
0,0006
Bi
Deret Uranium
0,0006
K
Radionuklida Primordial
0,0013
Tl
Deret Thorium
0,0002
Bi
Deret Uranium
0,0004
K
Radionuklida
0,0012
Jembatan RingRoad
510
208
609
214
Utara
1460
40
Primordial 4.
Jembatan
510
208
Sardjito
609
214
1460
40
Tl
Deret Thorium
0,0022
Bi
Deret Uranium
0,0023
K
Radionuklida
0,0040
Primordial 5.
Jembatan
510
208
Ring-Road
609
214
Selatan
1460
40
Tl
Deret Thorium
0,0022
Bi
Deret Uranium
0,0019
K
Radionuklida
0,0052
Primordial 6.
Jembatan Pacar Wono kromo
510
208
609
214
1460
40
Tl
Deret Thorium
0,0029
Bi
Deret Uranium
0,0039
K
Radionuklida
0,0081
Primordial
KESIMPULAN 1. Radioaktivitas gross alpha untuk sedimen sungai Code berkisar antara 0,006 sampai 0,048 Bq/gram sedangkan radioaktivitas gross alpha untuk air sungai Code berkisar antara 0,006 0,024 Bq/liter. 2. Radioaktivitas gross beta untuk sedimen sungai Code berkisar antara 0,580 ± 0,038 sampai dengan 0,807 ± 0,04 Bq/ gram, sedangkan radioaktivitas gross beta untuk air sungai Code berkisar antara 0,253 ± 0,026 sampai 0,355 ± 0,026 Bq/liter. 3. Beberapa jenis radionuklida yang terdeteksi dari cuplikan sedimen antara lain : 214Pb, 208Tl, 214Bi
dan 40K, sedangkan untuk cuplikan air tidak terdeteksi 214Pb, dan radioaktivitas gamma pada cuplikan sedimen berkisar antara 0,093 Bq/gram sampai dengan 0,379 Bq/gram, cuplikan air berkisar antara 0,0002 Bq/liter sampai dengan 0,0081 Bq/liter. 4. Besarnya radioaktivitas gross alpha, beta dari sedimen dan air sungai Code masih berada dibawah baku mutu air yang ditetapkan (besarnya radioaktivitas alpha yang diperbolehkan adalah 0,1 Bq/gram atau 0,1 Bq/liter dan radioaktivitas beta yang diperbolehkan adalah 1 Bq/gram atau 1 Bq/liter), dan bila ditinjau dari besarnya radioaktivitas gross alpha maupun radioaktivitas gross beta sungai Code belum tercemar dan masih bisa dimanfaatkan.
Prosiding PPI - PDIPTN 2007 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2007
ISSN 0216 - 3128
390
DAFTAR PUSTAKA 1.
2.
Elin Nuraini, dkk.
TANYA JAWAB
BRODA , ENGELBERT AND THOMAS, SCHONFELD, Application of Radioactivity The Technical, Volume I. London: Pergamon Press, 1966. ANONIM, http://www.yahoo.com/Radioaktivitas Lingkungan/PLTN: Faktor Pencemaran Lingkungan dan Gangguan Kesehatan, Elektro Indonesia. Edisi Ke-14, Agustus 1998.
3.
NCRP, Enviromental Radioactivity Measurement, Recomendation of the National Council on Radiation Protection and Measurements, NCRP Report No. 50.
4.
SURATMAN, Pengukuran Radioaktivitas Beta, Pusat Penelitian Nuklir YogyakartaBATAN, 1997.
5.
SUSETYO, W., Spektrometer Gamma dan Penerapanya dalam Analisis Pengaktifan Neutron, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta, 1988.
6.
KNOLL, GLENN,F. Radiation detection and Measurement, John Wiley & Sons Inc: Canada, 1997.
Wisnu Arya Wardana − Pada penelitian ini radioaktivitas gross β terbesar terdapat pada lokasi mana (dikatakan mulai menurun). Elin N. − Pada penelitian ini radioaktivitas gross β untuk cuplikan sedimen terbesar di jembatan Boyong yaitu sekitar 0,807 ± 0,04 Bq/gr. Sedang untuk cuplikan air terbesar didaerah dam Boyong yaitu sekitar 0,355 ± 0,026 Bq/lt. Kondisi ini diduga karena besarnya aktivitas gross β yang terukur merupakan sumbangan radioaktivitas alam yang berasal dari batuan dan tanah atau peristiwa vulkanik dari gunung Merapi, sehingga mineral yang semula berada di bagian dalam perut bumi pindah kepermukaan dan mengalir ke sungai Boyong yang merupakan jalur aliran lahar dari gunung Merapi.
Prosiding PPI - PDIPTN 2007 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2007
