Universitas Pakuan Bogor, November 2014
ANALISIS 137Cs DALAM AIR LAUT JEPARA DENGAN PENGKOMPLEKS KALIUM HEKSASIANOFERAT [II]
Ahmad Hidayat S (1), Sutanto (2), Asep Setiawan (2)
[email protected], ________________,
[email protected]
Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pakuan Bogor ABSTRAK Teknologi yang terus berkembang tidak lepas dari kebutuhan energi yang besar untuk mencukupinya. Reaktor nuklir merupakan salah satu alternatif sumber energi yang digunakan. Gempa yang disusul dengan tsunami 2011 lalu di Jepang telah merusak reaktor nuklir Fukushima yang mana kemungkinan tersebarnya radionuklida ke perairan laut dapat terjadi salah satunya adalah 137Cs. Indonesia sebagai negara kepulauan perlu akan adanya penelitian tentang tingkat radiasi khususnya perairan. Penelitian ini bertujuan mengetahui distribusi 137Cs di perairan laut Jepara yang mungkin terbawa dari sumber (Fukushima) oleh arus laut global. Metode yang digunakan untuk mengendapkan 137 Cs yaitu menggunakan pengkompleks Heksa sianoferat (II) yang mampu mengadsorpsi 137Cs dengan cukup baik. Metoda tersebut merujuk metode yang digunakan oleh IAEA–MEL. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan spektrometer gamma. Hasil penelitian menunjukan bahwa konsentrasi 137Cs di perairan laut Jepara berkisar dari 0,0497 Bq/L sampai dengan 0,1719 Bq/L. Konsentrasi tersebut masih di bawah ambang batas yang telah ditetapkan BAPETEN sebesar 2,5 x102 Bq/m3 (PERKA BAPETEN NO.7 Tahun 2013). Kata kunci : Kecelakaan nuklir, 137Cs, Heksasianoferat (II), spectrometer gamma.
ABSTRACT Evolving technology can not be separated from the need for a large amount of energy insufficiency. The nuclear reactor is one of the alternative sources of energy used. An earthquake followed by a tsunami, 2011 in Japan has damaged the Fukushima nuclear reactor in which the possibility of the spread of radionuclides into marine waters can occur one of them is 137Cs. The Indonesian archipelago need to be any research on radiation levels in particular waters. This study aims to determine the distribution of 137Cs in marine waters Jepara that might be carried from the source (Fukushima) by the global ocean currents. The method used to precipitate 137Cs is using complexing Hex sianoferat (II) which is able to adsorb 137Cs pretty well. The method refers to the method used by the IAEA-MEL. Measurements were made using a gamma spectrometer. The results showed that the concentration of 137Cs in marine waters Jepara ranged from 0.0497 Bq/L to 0.1719 Bq/L. The concentration is still below a predetermined threshold BAPETEN of 2.5 X102 Bq/m3. (PERKA BAPETEN No.7 of 2013). Keywords: Nuclear accident, 137Cs, Heksasianoferat (II), gamma spectrometer.
1
Untuk mengetahui adanya perubahan tingkat radiasi dapat dilakukan dengan mengukur tingkat radiasi dari material aktif yang berada dalam lingkup lingkungan tersebut. Seperti yang kita ketahui daerah terjadinya kecelakaan tersebut dekat dengan pantai, kemungkinan adanya sumber radiasi yang mengkontaminasi air laut yang menyebar secara alami keseluruh Dunia, maka dilakukan penelitian ini untuk mengetahui pengaruhnya terhadap daerah di Indonesia. Meskipun terjadi di belahan bumi bagian timur, sebagai Negara yang sebagian besar wilayahnya adalah lautan, Indonesia perlu mengetahui tingkat radiasi dari lautnya.
PENDAHULUAN Perkembangan teknologi yang pesat dalam waktu lebih dari setengah abad yang lalu sampai dengan sekarang, membutuhkan sumber energi yang besar untuk mencukupinya. Mulai dari energi bahan bakar fosil, energi dari lingkungan, energi alternatif yang bersumber dari tumbuhan maupun reaktor nuklir yang memanfaatkan reaksi fisi. Kebutuhan energi yang terus meningkat mengakibatkan bahan bakar fosil semakin menipis. Oleh sebab itu dibutuhkan sumber energi yang mampu mencukupi keperluan berskala besar yaitu reaktor nuklir. Hasil reaksi fisi yang mampu menghasilkan energi panas yang besar tersebut dapat dimanfaatkan untuk pembangkit listrik tenaga nuklir. Akan tetapi selain menghasilkan besarnya energi, resiko yang ditimbulkan dapat berakibat fatal dalam kehidupan mahluk hidup. Terjadinya gempa di Jepang yang memicu tsunami pada Maret 2011 lalu mengakibatkan meledaknya reaktor nuklir perusahaan listrik Fukushima Daichi. Reaktor yang digunakan sebagai sumber energi listrik untuk daerah Fukuoka tersebut mengalami kerusakan pada reaktor satu dan dua. Kerusakan tersebut dikhawatirkan menimbulkan terjadinya kecelakaan nuklir internasional melebihi yang terjadi di Chernobyl, Ukraina. Menurut Institute de Radioprotection et de Surete Nuclear menyebutkan Kecelakaan Fukushima melepas 137Cs ke dalam lingkungan laut (IRSN, 2011). 137Cs merupakan nuklida yang sifatnya toxic dan mempunyai waktu paruh yang cukup lama. Selain kecelakaan nuklir, tes senjata nuklir, pemanfatannya dalam berbagai bidang kesehatan dan pangan, dan sumber radionuklida yang sudah ada sejak bumi ini terbentukpun dapat mempengaruhi lingkungan dalam tingkatan tertentu.
METODE PENELITIAN Alat dan Bahan Peralatan yang digunakan meliputi beker gelas 5 liter, hot plate, stirrer, alat ukur spektrometer gamma dengan detektor HPGe, dan alat-alat gelas lainnya. Untuk bahan menggunakan sampel air laut yang diambil di sekitar laut Jepara, sumber gamma (γ), Aquadest, Kalium heksasianoferat (II), FeCl3 , NaOH 10 M, NiSO4, CsCl2, HCl pekat dan HNO3 pekat. Metode Metoda yang digunakan dalam penelitian ini yaitu pengkompleksan menggunakan Kalium heksasianoferat [II] merujuk pada metode yang digunakan oleh IAEA–MEL (International Atomic Energy Agency’s Marine Environmental Laboratories) dalam Levy et al (2010). Pengkompleksan terjadi dari pergantian kalium oleh Cesium yang terkandung di dalaam sampel membentuk Cesium heksasianoferat [II] karena sifat cesium yang mirip dengan kalium. Untuk pencacahan 137Cs ditentukan pada puncak energi 661,66 keV dengan kelimpahan di alam 85% dan mengendap hampir 100%.
2
ditambahkan 2 ml FeCl3 selama 1 jam. Terakhir ditambahkan NaOH 10 M sampai pH yang didapat berkisar 9 selama 5 menit . Dalam semua proses dilakukan dalam keadaan panas dan diaduk dengan stirer. Dekantasi dilakukan sampai endapan mengendap sampai sesuai dengan wadah atau vial berukuran 100 ml yang akan digunakan untuk pengukuran dengan spektrometer gamma. Endapan yang didapat sekitar 50 ml. Dalam vial ditambahkan beberapa tetes HCl atau HNO3 pekat dan diencerkan sampai 100 ml. waktu pencacahan dengan spektrometer gamma yaitu 54000 detik. untuk analisis sampel recovery tahapannya sama dengan dengan analisis sampel non-aktif. Akan tetapi ada penambahan 1 ml Cesium aktif 922,52 Bq/L pada tahap awal. Dalam waktu pencacahan dengan spektrometer gamma yaitu 600 detik.
A.
Sampling Sampel air laut diambil dari perairan laut Jepara. Ada 8 titik sampling yang berjarak 2-10 km dari garis pantai pada rentang koordinat dengan kedalaman mulai dari 1,0-15,5 meter. Pada setiap titik sampling diambil sebanyak lebih kurang 20 liter sampel air laut. Tabel 1. Lokasi Pengambilan Sampel Sandi Lokasi Sampel
Koordinat LS
BT
LBA-04
6°25’5.26”
110°45’38.24”
LBA-06
6°26’20.23”
110°45’46.02”
LBA-09
6°25’9.61”
110°47’29.05”
LBA-10
6°25’25.73”
110°47’36,96”
TJB-02
6°25’55.81”
110°43’30.31”
TJB-03-A
6°26’13.36”
110°44’22.74”
TJB-04
6°26’24.14”
110°44’25.77”
TJB-06-A
6°26’26.66”
110°45’2.33”
HASIL DAN PEMBAHASAN Radionuklida 137Cs yang waktu paruhnya relatif lama sekitar 30 tahun, merupakan produk dari hasil fisi bahan bakar reaktor nuklir yang dapat mencemari lingkungan apabila terjadi kecelakaan reaktor. Sifat dari Cesium yang mudah terdispersi dan menyerupai Kalium dapat mudah terserap oleh tumbuh-tumbuhan, hewan dan dapat masuk ke dalam tubuh manusia melalui jalur rantai makanan.
B. Analisis radioaktif 137Cs 137 Cs ditentukan aktivitasnya berdasarkan anak luruhnya yaitu 137Ba yang dalam jangka waktu singkat setimbang dengan induknya. 137Cs merupakan pemancar beta, sedangkan anak luruhnya memancarkan sinar gama dengan energi 661,66 KeV. 137Cs diisolasi dari berbagai pengganggunya dengan cara pengendapan.
Penentuan Ulangan)
Analisis sampel air laut non-aktif dilakukan dalam beker gelas ukuran 5 liter dengan cara dipanaskan dalam hotplate dalam keadaan diaduk dengan stirrer yang berkisar suhu Antara 7080oC. pertama dimasukkan 2 ml CsCl2 dan 5 ml K4Fe(CN)6 (kalium heksasianoferat (II)) ke dalam sampel air laut 5 liter, dalam selang waktu 5 menit ditambahkan 7,5 ml NiSO4 .6H2O diaduk selama 30 menit. Setelah 30 menit
Recovery
(Kedapat
Kedapat ulangan (recovery) analisis kimia adalah presentase unsur yang dapat diperoleh kembali pada tahap akhir analisis kimia. Recovery berperan dalam perhitungan dari sampel yang diukur untuk mendapatkan hasil yang baik. Perhitungan nilai kedapat-ulangan diperlukan untuk memastikan bahwa tahap kerja yang dilakukan benar-benar dapat digunakan untuk menganalisis 137Cs
3
dan Recovery diperlukan untuk mengetahui konsentrasi dari sebuah sampel yang akan diukur dengan konsentrasi yang sangat kecil. Jika recovery yang dihasilkan 100% berarti menunjukkan prosedur kerja pada saat analisis dilakukan dengan benar, namun jika dihasilkan recovery yang didapat di bawah 100%, ini menunjukkan bahwa prosedur kerja yang dilakukan kurang optimal. Tabel 2. Data 137Cs dari sampel aktif
sempurnanya proses pengendapan yang terjadi pada saat pemanasan menggunakan hotplate.
N0 137Cs (Cps)
N1 137Cs (Cps)
Recovery (%)
922.520
687.8582
74,56
2Cs2+ + Fe(CN)64-
922.520
668.0315
72,41
922.520
557.7056
60,45
922.520
566.3398
61,39
5
Kode Sampel LBA04 LBA06 LBA09 LBA10 TJB-02
Penambahan senyawa kompleks Heksa sianoferat (II) merupakan salah satu bahan kimia yang dapat dimanfaatkan untuk mengurangi kerusakan akibat dari pajanan radiasi atau sebagai bahan yang dapat mengikat radionuklida yaitu 137Cs dan Thorium yang kemudian diekresikan dari tubuh dengan cara pertukaran antar ion (Swindon. 1991) hal ini dapat digunakan untuk mengikat 137Cs yang ada di dalam air laut.
922.520
574.9740
62,33
6
TJB-03
922.520
677.9449
73,49
7
TJB-04
922.520
550.9901
59,73
8
TJB-06
922.520
863.7401
93,63
922,520
643,448
69,75
.Pengukuran dilakukan dengan menggunakan spektrometer gamma, langkah pertama yang harus dilakukan adalah mengkalibrasi alat terlebih dulu. Kalibrasi atau dapat disebut juga sebagai pengecekkan alat dilakukan terlebih dahulu agar alat yang digunakan dapat bekerja dengan baik dan hasil dari pengukuran dapat dipertanggungjawabkan dengan hasil yang valid. Penentuan konsentrasi dari 137Cs dilakukan dengan menggunakan nilai ROI Net (Region of Interest) yang dapat dihasilkan dari cacah persekon atau luas puncak dari sampel. Harga laju cacah didapatkan dengan menentukan luas puncak serapan total suatu puncak dan membaginya dengan waktu pencacahan (dalam detik). Hasil laju cacah perdetik kemudian dibagi dengan nilai efisiensi dikali recovery, yield (kelimpahan) dengan Volume.
air laut Jepara (Recovery) N o 1 2 3 4
Rata-rata
Dari tabel 2 terlihat bahwa ratarata kedapat ulangan yaitu sekitar 69,75% dengan nilai tertinggi terdapat pada sampel TJB-06 dengan nilai kedapat ulangan mencapai 93,63% dan terendah dengan nilai 59,73% untuk sampel TJB04. Hasil recovery yang mencapai lebih dari 90% menunjukan bahwa kemampuan kompleks heksasianoferat cukup baik dalam mengikat 137Cs dan prosedur yang dilakukan dalam analisis cukup baik. Untuk konsentrasi recovery 137Cs yang didapat di bawah 100% ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor misalnya ketika pemindahan sampel dari beker gelas yang berukuran 5 liter kadalam beker gelas dengan ukuran yang lebih kecil secara berurutan dari 2 L, 1 L, 500 ml, 250 ml dan vial 100 ml. Kurang 4
→
Cs2 Fe(CN)6
dengan kode LBA-10. Untuk sampel dengan konsentrasi terendah terdapat pada kode pengambilan sampel TJB-04. Konsentrasi di lokasi tersebut secara berurutan berkisar antara 0,0497 Bq/L dan 0,1719 Bq/L. Konsentrasi yang tertinggi kemungkinan dipengaruhi oleh jatuhan dari pembakaran batubara di PLTU Tanjung Jati B dan konsentrasi terendah kemungkinan didapat Karena adanya lekukan yang dalam di perairan laut Jepara yang mempengaruhi kecilnya konsentrasi yang didapat. Dengan konsentrasi 137Cs di perairan laut Jepara tersebut dengan rata-rata jonsentrasi yang didapat 0,1049 Bq/L dapat dikatakan berada dibawah ambang batas yang sudah ditetapkan oleh PERKA BAPETEN NO.7 Tahun 2013 sebesar 2,5x102 Bq/m3 dan hanya merupakan faallout saja. Dibandingkan dengan data di beberapa laut dunia, ternyata konsentrasi 137Cs di perairan laut Jepara masih dibawah konsentrasi yang tersebar di laut dunia. Konsentrasi yang kecil tersebut 137 dimungkinkan karena Cs di laut dunia yang terbawa oleh arus global seperti di laut asia pasifik mengendap sebagian sebelum masuk ke perairan laut Jepara (Indonesia). Konsentrasi rata-rata 137Cs di laut dunia yang dihasilkan dari fallout yaitu sekitar 2 Bq/m3 (Galian. 2004), konsentrasi 137Cs di air laut permukaan di Asia Pasifik rata-rata sekitar 3 Bq/m3 (Duran et al 2004), di laut pasifik selatan sekitar 0,07-1,7 Bq/m3 (Povinec. 2006) Pada konsentrasi tertinggi di Samudera India, yaitu 2,23 Bq/m3 , berarti 2,23 x 103 Bq/L. Jika data yang didapatkan dari hasil perhitungan dimasukkan ke dalam peta pengambilan sampel maka akan diketahui lokasi-lokasi yang mempunyai konsentrasi tertentu seperti gambar 1.
Tabel 3. Hasil perhitungan sampel air laut Jepara (Non-Aktif) Sandi No
Lokasi Sampel
1
2
3
4
Koordinat LS : BT
LBA-
6°25’5.26” .
04
110°45’38.24”
LBA-
6°26’20.23” .
06
110°45’46.02”
LBA-
6°25’9.61” .
09
110°47’29.05”
LBA-
6°25’25.73” .
10
110°47’36,96”
5
TJB-02
6
TJB-03
7
TJB-04
8
TJB-06
6°25’55.81” . 110°43’30.31” 6°26’13.36” .
Konsentrasi Bq/L
0,0658
0,1570
0,0835
0,1719
0,1203 0,919
110°44’22.74” 6°26’24.14” . 110°44’25.77” 6°26’26.66” . 110°45’2.33”
0,0993
0,0497
Isotop Cesium merupakan produk fisi yang dominan karena kelimpahannya yang tinggi dan waktu paruh yang cukup lama (30,17 tahun). Sehingga keberadaannya di lingkungan akan sangat mempengaruhi mahluk hidup di dalamnya, terutama dalam linkungan perairan laut (Chih-Chieh 2000). 137Cs akan terakumulasi pada ikan atau biota lainnya, dan melalui rantai makanan akan masuk ke manusia sehingga keberadaannya isotop ini perlu diketahui konsentrasinya. Dari tabel 3. konsentrasi dari radionuklida 137Cs dari sampel perairan laut Jepara yang tidak dapat di deteksi oleh detektor Germanium kemurnian tinggi dengan nilai MDC 0,0149 adalah sampel TJB-04 [2]. Untuk keseluruhan konsentrasi yang ada dan dapat diukur pada sampel berkisar 0,0276 sampai dengan 0,2987 Bq/L. konsentrasi tertinggi terdapat pada daerah pengambilan sampel
5
Gambar 1. Pola Persebaran Radionuklida137Cs di Perairan Laut Jepara
Gambar 2. Peta persebaran 137Cs di Perairan Laut Jepara
Dari gambar 1. Jika di masukan ke dalam peta maka akan didapat peta persebran radionuklida 137Cs seperti gambar 2.
6
Kesimpulan 1. Konsentrasi dari 137Cs di daerah perairan laut Jepara dapat di katakan tersebar dengan merata berkisar dari yang tertinggi 0,1719 Bq/L pada titik lokasi pengambilan sampel dengan kode LBA-10 dan terendah 0,0497 Bq/L dengan kode sampel TJB-06 dengan MDC detektor 0,0149 Bq/L. 2. Konsentrasi 137Cs yang berkisar 0,0497 – 0,1719 Bq/L dengan rata-rata 0,1049 Bq/L masih di bawah ambang batas yang telah ditetapkan BAPETEN sebesar 2,5 x102 Bq/m3. (PERKA BAPETEN No. 07 Tahun 2013) Saran Dalam proses pemisahan endapan dengan cairan lebih baik dilakukan dengan cara di saring dengan kertas saring. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut pada sampel air laut di daerah lain agar tidak berpotensi mencemari lingkungan. DAFTAR PUSTAKA Chih-Chieh su et al. 2000, A Rapid Method for determination of
137
Cs in seawater,
TAO,Vol 11.No. 4.753-764 Duran, E.B. et al,.2004.
137
Cs and
239+240
Pu Levels in the Asia Pacific Regional Seas,
Journal of Environmental Radioactivity, 76. 139-160 Galina Lujaniene, et al. 2004, Behaviour of Radiocesium in marine environment, Environmental Researh, Enginering and Management, No.2 23-32 IRSN (Institut de Radioprotection et de Surete Nucleaire). 2011. Impact on Marine Environment of Radioactive Releases Resulting From the Fukushima-Daiichi Nuclear Accident. Levy, I., et al. 2011. Marine Antrhopogenic Radiotracers in the Southern Hemisphere:New Sampling and Analytical strategies. Elsevier. Progres in Oceanography, 89 120-133. Povinec P.P. 2006. 137Cs in the Indian Ocean, Proceedings 2006 SHOOTS Workshop, Meteorological Research Institute, Japan. Swindon, T.N. 1991. Manual on the medical management of individulas involved in radiation accidents, Australian Radiation Laboratory, Victoria.
7
