12. APLIKASI TEKNIK NUKLIR DALAM BIDANG Lingkungan

1.  Bidang Lingkungan akhir-akhir ini menarik perhatian para ahli, teru-tama berkaitandengan masalah lingkungan yang dampaknya dapat sampai dan mengenai manusia. Lingkungan dapat mengakibatkan lingkungan tidak dapat memberikan daya dukung alamnya bagi kehidupan manusia. Hal ini sudah barang tentu akan berdampak pada kualitas hidup manusia dan lebih parah lagi akan menimbulkan kesengsaraan bagi umat manusia.

2. Atas dasar penjelasan tersebuit di atas maka para ahli lingkungan hidup berdaya upaya untuk menyelamatkan lingkungan dari berbagai pencemaran yang menyebabkan kerusakan dan menurunnya daya dukung alam bagi kelangsungan hidup manusia. 

Pencemaran lingkungan secara garis besar dapat terjadi melalui 3 cara, yaitu  :

1. Pencemaran udara

2. Pencemaran air

3. Pencemaran daratan

Persyaratan Tenologi Bersih : keselamatan, keamanan, kesehatan, lingkungan, perkembangan IPTEK, serta berdasarkan pengalaman, perkembangan masa kini dan masa yang akan datang untuk memperoleh manfaat yang sebesar-besarnya.

Berbagai usaha negara-negara maju untuk mengembangkan teknologi bersih dan standar produksi yang lebih ramah lingkungan ( ISO 14000 ) juga perlu diantisipasi karena pada waktunya nanti usaha tersebut dapat menimbulkan persyaratan baru dalam sistem produksi dan perdagangan internasional.

Hal utama lainnya adalah mendorong berkembangnya industri pemanfaa-tan limbah, baik limbah dalam eksploitasi sumber daya alam, dalam proses industri maupun limbah setelah digunakan konsumen.

 

Sistem mengacu pada pendekatan analisis mengenai dampak lingkungan yang diarahkan pada komponen lingkungan hidup ( Fisik, Kimia, Biologi, Radioaktif, sosial budaya dan ekonomi )

 

Cita – cita adanya Pembangunan Sektor Industri :

a.   Selama kurun waktu telah terjadi kemajuan berkat adanya teknologi.

b. Teknologi Kesehatan dapat mengurangi penderitaan dengan demikian dapat meningkatkan kenikmatan hidup.

Akibat Pembangunan sektor industri terdapat perkembangan lain :

a.   Terjadinya kenaikkan pencemaran

b.   Kelangkaan sumber daya alam

c.   Jumlah penduduk semakin meningkat

Dalam menghadapi permasalahan, maka perlu menyadari :

a.   Para perencana ( Teknolog ) diwaktu lampau tidak pernah memperhi-tungkan sumber energi fosil akan habis.

b.   Para perencana tidak dengan sengaja merencanakan timbulnya pence-maran.

c.   Para perencana tidak dengan sengaja ingin menimbulkan masalah kepen dudukan sehingga terjadi overpopulasi dimana-mana.

d.   Para perencana tidak dengan sengaja menjadikan masyarakat melarat dan kurang pendidikan.

Kecenderungan menggembirakan :

a.   Adanya kesadaran yang semakin meningkat mengenai keperluan akan keserasian hidup

b.   Pengertian yang lebih baik tentang hakekat lingkungan  hidup dan keperluan untuk melestarikannya.

Hubungan antara Pemanfaatan Sumber Daya Alam, GNP, dan Kualitas Lingkungan.

a.   Dalam keadaan normal maka Pemanfaatan Sumber Daya Alam ( PSDA ) oleh manusia akan menaikkan GNP.

Kenaikkan GNP akan menurunkan Kualitas Lingkungan ( KL )

c.   Untuk menjaga agar KL tidak meluncur turun , maka diupayakan de-ngan Pengelolaan Lingkungan ( PL ).

 Proses Terjadinya Pencemaran

Proses terjadinya pencemaran secara umum dapat diterangkan dari berbagai sudut pandangan , salah satunya adalah dari hukum kekekalan massa   dengan  Hukum Lavoisier  nya “  Jumlah  berat ( massa ) semua zat sebelum suatu reaksi sama dengan jumlah berat ( massa ) semua zat sesudah reaksi .

Hukum ini sangat baik untuk menelaah akan Produksi Bersih, maka untuk mendapatkan massa hasil produksi diperlukan suatu proses untuk mengubah massa faktor produksi. Pada umumnya jumlah hasil produksi yang terpakai lebih kecil dari jumlah hasil produksi yang dihasilkan dari suatu proses dan sisanya dibuang sebagai limbah.

Demikian  pula  dengan  hukum   termodinamika   kedua ( “ Tak ada sistem pengubah energi yang betul-betul efisien “ ), bila dinyatakan dengan suatu diagram arus maka bentuknya adalah :

Faktor produksi (bahan bakar ==========è Energi terpakai+energi terbuang+sisa

                                                Pengubahan energi

Karena pengubahan energi tidak efisien, maka tidak semua energi panas berhasil diubah menjadi energi mekanik. Untuk mesin bensin, rata – rata efisiensinya adalah dibawah 25 %, sisanya dibuang dalam bentuk panas dan gas.

 

Begitu cepat proses pembuangan dan banyaknya jumlah limbah buangan, sehingga siklus alam tidak mampu lagi, akibatnya terjadilah pencemaran. Masing-masing proses pencemaran   akan   diuraikan   dibawah   ini,   antara   lain :

    a. Proses Pencemaran Udara ;

    b. Proses Pencemaran Air ; dan

    c. Proses Pencemaran Tanah Permukaan ( daratan ).

Ketiga macam pencemaran lingkungan tersebut pada akhirnya akan sampai kepada manusia,

Apabila dilihat pencemaran lingkungan tersebut diatas, maka untuk mela-kukan analisis pencemaran lingkungan kita dapat mengambil sampel lingku ngan pada salah satu titik yang terletak pada daur pencemaran lingkungan. Contoh , analisis lingkungan yang tidak terletak pada daur pencemaran lingkungan , misalnya adalah analisis lingkungan terhadap sampel daun beringin. Analisis lingkungan ini tidak tepat karena manusia tidak ada yang makan daun beringin. Tapi kalau tujuan analisis lingkungan untuk membuktikan bahwa telah terjadi pencemaran lingkungan , analisis lingkungan terhadap daun beringin dapat diterima.

Aplikasi teknologi nuklir dalam bidang lingkungan pada umumnya memakai metode AAN atau analisis aktivasi neutron. Dapat juga dengan AANC atau analisis aktivasi neutron cepat. Bagaimana cara kerja AAN secara garis besar telah dibahas pada bagian muka. Berikut ini beberapa contoh pengambilan sampel untuk analisis lingkungan. 

A. Analisis Pencemaran Udara

Udara di kota-kota besar, terutama kota industri dan padat lalu lintasnya , pada umumnya sudah tercemar oleh gas COx ; SOx ; NOx ; HC dan partikel. Pencemaran ini biasa disebut dengan pencemaran primer. Sedangkan pencemaran udara lainnya tergolong pencemaran sekunder , yaitu pencemaran yaitu pencemaran akibat bereaksinya beberapa komponen pencemar udara yang menghasilkan bahan pencemar udara yang baru. Contoh pencemar sekunder adalah PAN atau Peroxy Acetyl Nitrate yang merupakan campuran antara HC, O2 dan NO2. Pencemar lainnya adalah PCS atau photo chemistry Smog yang merupakan campuran antara Ozon, CO, PAN dan senyawa organik lainnya.  

            PENGARUH KARBONMONOOKSIDA ( CO )

Karbonmonooksida berasal dari unsur arang ( karbon ) yang terdapat dalam batu-bara, arang kayu, kertas, minyak tanah, oli, solar dan bensin yang terbakar tidak sempurna. 

            O2     +   Hb                                                     O2-Hb                                                                                      Dibutuhkan darah

            CO    +   Hb                                                    CO-Hb

                                                                        240 kali daya ikat O2-Hb 

Melihat kemampuan daya ikat CO-Hb sampai 240 kali dibandingkan O2-Hb, maka karbonmonooksida ini sangatlah berbahaya bagi kesehatan manusia.

Tabel  : Presentase berbagai sumber pencemaran

Sumber Pencemaran Udara

Proporsi terhadap Pencemaran Udara ( % )

Pemanasan dan Pusat Tenaga

Industri Besi dan Baja

Pengecoran Logam Bukan Besi

Industri Kimia

Produk minyak mineral, Petrokimia

Transportasi bermotor

Industri Bahan Bangunan

Lainnya

27

24,3

10,5

1,3

15,5

13,1

8,1

0,2

Jumlah

100,00

 

Perhitungan Konsentrasi Pencemar Partikel Di Lingkungan Kerja

            A.  VISIBILITI  UDARA  :

                         5,2  rP  r

            Lv  =  ————–

                            K   C

Keterangan  :

            Lv        =          Jarak Visibility  ( 1 mi  =  1610  m  )

            C           =        Konsentrasi Partikel Direksi Cahaya  ( g/m3)

            rP        =          Densitas Partikel  (g/m3)

            r           =          Jari – Jari  Partikel

            K         =          Konstanta

 CONTOH SOAL  :

Bila Minyak Diameter 0,6  mm Tersuspensi Di Udara Tempat Kerja  Dengan Densitas  0,9 g/m3

a. Berapa Konsentrasi Partikel Dalam mg/m3 Untuk Visibility 1 mi DAN K =  4,1 

b. Berapa Konsentrasi Suspensi Partikel Dengan Densitas  2,5 g/m3  Dan Diameter Efektif  1  mm  ,  K  =  2  Dan  Visibility Tereduksi  5  mi

JAWAB

a.   Jarak 1 mi  Untuk  Lv  ± 1610 m

                         5,2  rP  r                           5,2  (0,9)  (0,3)

            Lv  =  ————–  => C  =  ——————–

                          K   C                       4,1  (1610)

            C  =  2,1 10-4 g/m3  =  210  mg/m3  =  0,21  mg/m3

b.  Jawaban

                         5,2  rP  r                           5,2  (2,5)  (0,5)

            Lv  =  ————–  => C  =  ——————–

                          K   C                   2  ( 1610 x 5 )

 

            C  =  404  mg/m3  =  0,404  mg/m3

            B.  KOEFISIEN HAZE   (  COH  )  : (untuk apa?)

            COH   =   100   Log ( Io/I )

               COH                          105

            ———-   =   —————————–   Log  (  Tfraksi  )-1

            1000  ft                     ( Kec. Gas ) ( Waktu )

 

Keterangan  :

            1000  ft                       =          Jumlah Panjang Sampel

            Log ( I/Io )      =          Log Fraksi Transmisi Sinar

2. Suatu Industri Mencemari Lingkungan Kerja Dan Masyarakan.  Dalam Pengamatan Secara Intensif , Maka Untuk  70 % Transmitensi Sinar Sete lah Melalui Filter  1,5 ft/s  Untuk  1,5 Jam.  Tentukan COH Untuk Unit 1000 ft

 

JAWAB

            COH                          105

            ———-   =   —————————–   Log  (  Tfraksi  )-1

            1000  ft                    ( Kec. Gas ) ( Waktu )

            COH                          105

            ———-   =   —————————–   Log  (  1 / 0,7  )-1   =  1,91

            1000  ft                   ( 1,5 ft/s ) ( 1,5 x 3600 )

[ COH / 1000 ft ] Terhadap Derajat Pencemaran

COH / 1000 ft

Derajat Pencemaran

 

  1. –  0,9

 

  1. –  1,9

 

  1. –  2,9

 

  1. –  3,9

 

  1. –  4,9

 

 

Ringan

 

Sedang

 

Kuat

 

Sangat Kuat

 

Sangat-Sangat  Kuat

            C. PARTIKEL   CO

            CO  +  Hemoglobin  à  Carboxy-Hemoglobin  (  CO-Hb ) 

            O2   +  Hemoglobin  à  Oxide-Hemoglobin        (  O2-Hb )

            Dimana Afinitas Terbentuknya   CO-Hb >>>>>  O2-Hb

                                                                             210 x

            CO-Hb                          PCO

            ———-   =  M   ——–

             O2-Hb               PO2

 
Keterangan  :

            PCO  Dan PO2   =  Tekanan    Parsiil   CO  Dan  O2    Dalam  Bentuk

                                         Gas.

 

            M                     =  Konstanta  ( =  200  –  250  ) (tergantung apa?)

 

  1. Di Lingkungan  Kerja  Mesin Yang Semi Tertutup Dengan Sistem Lingkungan Kerja Yang Kurang Baik Sering Terjadi Keluhan Pusing Dan Lemas Yang Diderita Oleh Pekerja , Setelah Melalui Monitoring Yang Cermat Ternyata CO Lingkungan Kerja 100 ppm Bila Estimasi Harga  M Di Lingkungan Kerja Tersebut Adalah 210. 

           

            Buatlah Estimasi Kejenuhan CO-Hb Pada Darah Pekerja  ??

 

            JAWAB 

            Di Udara Oksigen ( O2 ) =  21 %  =  210.000   ppm 

            CO-Hb                        PCO                    100

            ———-   =  M   ——–  =  210  ———-                     =  0,1

            O2-Hb               PO2                 210.000

            CO / O =   0,1  è   CO + O2 = 1 + 10  =  11 Point

            Kejenuhan  =  1 / 11  »  9,09  %

Pencemaran udara oleh partikel logam berat saat ini cukup tinggi, terutama di sekitar jalan raya yang padat lalu lintasnya. Untuk analisis logam berat ( misalnya Pb ) di dalam udara pada saat ini dapat memanfaatkan aplikasi teknologi nuklir, yaitu AAN atau AANC. Timah hitam atau Pb perlu diteliti di dalam udara, karena sebagai pencemar udara Pb akan berdampak kepada manusia, antara lain dapat terjadi gangguan pada pembentukan sel darah merah, gangguan sel syaraf , gangguan pencernaan, gangguan sistem reproduksi, gangguan tekanan darah ( diastolik ), dan menurunkan tingkat Iq pada anak-anak. 

Urutan pekerjaannya adalah sebagai berikut  :

1. Pengambilan cuplikan ( sample ) udara dengan pompa hisap udara yang dilengkapi dengan filter khusus ( selulosa ) TFA 2133. Filter digunakan untuk menangkap debu yang diperkirakan mengandung Pb.

2.  Perlakukan cuplikan ( sampel ) dengan memasukkan ke dalam kantong plastik yang sebelumnya sudah ditimbang beratnya dan diberi catatan.

3. cuplikan ( sampel udara ) dan juga cuplikan standar diradiasi dengan fluks neutron yang cukup ( 1011  ~  1013 n/cm2/detik )

4.  Kalibrasi spektrometri gamma perlu dilakukan sebelum dipakai untuk menganalisis cuplikan ( sampel ) udara. Kalibrasi ini meliputi kalibrasi energi gamma dan kalibrasi effisiensi.

5.  Pencacahan cuplikan ( sampel udara ) dengan detektor yang sesuai, seperti detektor NaI(Tl), detektor  Ge(Li), detektor Si(Li).

6.  Analisis data hasil pencacahan yang terdiri atas  :

a.  Analisis  kualitatif, yaitu untuk mengetahui unsur-unsur yang terda-pat dalam cuplikan ( sample ) udara.  Ketelitian dalam kalibrasi ener gi gamma sangat mempengaruhi hasil analisis kualitatif.

b.  Analisis kuantitatif, yaitu untuk mengetahui kadar atau konsentrasi masing-masing unsur. Masing-masing unsur dihitung berdasarkan persamaan.

            Kcuplikan  =  [ ( CPScuplikan ) x ( Kstandard ) ]  /  [ CPSstandard ]

            Kcuplikan        =   Kadar unsur yang dicari

            Kstandard       =   Kadar unsur standard

A. Analisis Pencemaran Air

       Zat pencemar yang dibuang ke dalam air sungai dapat dikatagorikan  :

            1.   Yang dapat Terurai

            2.   Yang tidak dapat terurai / Tegar ( stabil )

1.  Zat Pencemar Yang dapat Terurai  :

a.   Kegiatan Industri Pengolahan

b.   Sisa metabolisme manusia

c.   Kegiatan Pertanian

d.  Aliran air hujan dari perkotaan.

 

Zat-zat ini bila dibuang ke dalam suatu aliran air di makan dan diuraikan atas zat pembentuknya oleh bakteri-bakteri, akibatnya terjadinya penurunan kandungan oksigen. Air bisa pulih kembali bila bersentuhan dengan oksigen ( O2 ).

Akan tetapi bila jumlah zat pencemarnya terlalu banyak maka oksigen yang terlarut bisa habis ( Proses penguraian tanpa oksigen dinamakan Proses Anaerobik ).

Aliran air yang mengalami proses penguraian anaerobik ditandai dengan bau busuk, air berubah warna menjadi kehitam-hitaman dan berbusa, dengan demikian akan kehilangan keindahan. Dalam proses penguraian tersebut terdapat hasil samping yang berupa Gas Karbon Dioksida ( CO2 ), Metanol ( CH3OH ) dan hidrogen sulfida ( H2S ).

Jumlah zat pencemar organik yang dapat terurai dinyatakan oleh oksigen yang diperlukan untuk proses oksidasi bahan tersebut, baik secara kimiawi ataupun biologik, yaitu dinyatakan dengan  :

COD  ( Chemical Oxygen Demand )

Kebutuhan oksigen secara kimiawi

BOD ( Biological Oxygen Demand )

Kebutuhan oksigen secara biologi, yang sering dinyatakan  dalam BOD5, artinya pengukuran kebutuhan oksigen oleh bakteri pembusuk dan pengurai selama waktu 5 ( lima ) hari pada suhu tertentu 20 oC.

Kebutuhan oksigen untuk kehidupan ikan adalah 7 – 8 ppm. Pembuangan zat organik ke dalam arus air adalah dengan tumbuhnya tanaman algae ( ganggang ), ganggang tumbuh karena mendapatkan makanan senyawa nitrat dan fosfat yang berasal dari penguraian zat organik tersebut oleh bakteri pengurai dan pembusuk. 

Apabila jumlah ganggang terlalu banyak akan dapat meracuni ikan , memberi bau busuk, merusak keindahan, dan menimbulkan masalah pada pembersihan  air.

 Tabel  :  Zat Kimia Berbahaya dari Limbah Air Buangan Industri , Pengaruh dan Jenis Sumbernya.

Group Komponen

Pengaruh

Jenis Sumber

1

1.    Bentuk-bentuk ion :  Fe, Ca, Mg, Mn, Cl, SO4 

 

2. Zat – zat racun primer ( As, CN, Cr, Cd, Cu, FeII, Pb, Zn)

 

 

 3. Asam dan Alkali

 

 

Mengubah kekha san air, warna, ke sadahan, salinitas.

 

 

Mematikan ikan, meracuni ternak, mematikan plank ton, terakumulasi dalam daging ikan dan kerang.

 

Mengganggu pH penyangga dari sistem perairan alami

Pembuatan barang logam, semen ke ramik, pemompaan sumur bor..

Pencucian logam plating pickling, kilang fosfat dan bauksit, pembuatan  gas Cl2, pembuatan baterai dll.

 

Penyaringan pabrik batubara, steel pick ling, pabrik bahan kimia, wool dll.

 

Pencemaran air lingkungan, terutama air sungai, pada saat ini sudah masuk “ lampu merah “ , terutama sungai-sungai yang melintasi kota besar. Pencemaran air ( sungai )menjadi lebih parah manakala limbah kota di buang ke sungai tanpa melalui proses pengolahan limbah terlebih dahulu.

Apabila air sungai telah tercemar, misalkan oleh logam berat As, Co, Cr, Cu, Hg, , dan Zn, maka biodata perairan masuk dalam daur pencemaran lingkungan maka cepat atau lambat pasti akan sampai kepada manusia. Perlu diketahui bahwa di dalam masalah ini ada pengertian tentang Biological Magnification yaitu pelipatan biologis oleh biota yang hidup didaerah perairan tercemar.

Contoh : suatu perairan telah tercemar oleh logam berat sebesar 10-6 ppm. Walaupun sangat kecil tetapi akan berlipat menjadi 10-2 ppm manakala dimakan oleh zooplankton. Kalau zooplakton dimakan ikan kecil, maka ikan kecil akan mengandung logam berat 0,5 ppm. Apabila ada ikan besar memakanikan-ikan kecil maka ikan besar adakemungkinan mengandung 2 ppm.    

Pelipatan biologis ini bisa berkisar antara 75.000  –   150.000 kali konsen-trasi awal. Oleh karena itu walaupun pencemaran perairan sangat kecil konsentrasinya tetapi akan berbahaya bila sampai kepada manusia, karena adanya kelipatan biologis.

Untuk mengetahui apakah telah terjadi pencemaran air, selain dengan melakukan analisis air lingkungan secara langsung atau analisis primer, dapat juga dilakukan dengan analisis sekunder, yaitu dengan menganalisis biota yang hidup diperairan atau lebih dikenal dengan analisis biota yang hidup diperaairan atau lebih dikenal dengan analisis indikator biologis.

Jadi indikator biologis adalah petunjuk adanya pencemaran lingkungan melalui analisis hewan atau tanaman yang hidup diperairan yang kemungkinan telah tercemar. Indikator biologis yang dipilih sebaiknya yang terletak pada jalur daur pencemaran lingkungan yang pada akhirnya sampai ke manusia. Misalkan untuk lingkungan perairan , indikator biologis yang diambil adalah ikan , kepiting , udang , kerang , teripang , lopang , dan lain-lain.

Seandainya akan dilakukan penelitian pencemaran airmelalui analisis indikator biologis, misalnya pencemaran terhadap perairan sungai yang berfungsi sangat vital bagi kehidupan masyarakat disekitarnya, maka indikator biologisnya adalah ikan dan kepiting. 

Alasan pengambilan ikan dan kepiting sebagai indikator biologis, karena ikan hidup diseluruh bagian tubuh air sungai ( bagian atas , bagian tengah , dan bagian bawah sungai. Sedang kepiting dipilih sebagai indikator biologis karena kepiting hidup merayap pada tepi dan dasar sungai. Jadi ikan dan kepiting dapat mewakili semua kehidupan yang ada pada bagian tubuh sungai.

Urutan pekerjaannya adalah sebagai berikut  :  

1. Pengambilan Cuplikan  :

a.  Ikan dan kepiting diambil pada musim kemarau ( kalau bisa ) agar bahan pencemar tidak mengalami pengenceran karena air hujan.

b.  Ikan dan kepiting masing masing diambil sebanyak 15 – 20 ekor

c.  Ikan dan kepiting setelah dibersihkan lalu dimasukkan kedalam termos dingin ( diber es ) supaya awet.

2. Preparasi Cuplikan  :

a.  Ikan dan kepiting dikupas dan diambil dagingnya.

b.  Daging ikan dan kepiting dihaluskan ( ditumbuk ) dalam wadah SS yang berisi N2 cair.

c.  Keringkan dengan freezer dryer kemudian dihaluskan dengan me-nggunakan Centrifugal Ball Mill .

d.  Saring dengan saringan halus ( 200 mesh ) kemudian ditimbang se-banyak  100 gram. 

3.  Preparasi irradiasi

a.  Cuplikan sebanyak 100 mg dimasukkan ke dalam vial polyethylene.

b.  Beri label vial polyethylene dan tutup. Setelah itu dimasukkan ke dalam reaktor untuk di-radiasi.

c.   Fluks neutron diatur sebesar  1011  n/cm2/detik

d.   Atur irradiasi 10 menit untuk radionuklida umur pendek dan 12 jam untuk radionuklida berumur panjang.

4. Analisis :

a.  Analisis kualitatif, yaitu untuk mengetahui unsur-unsur yang terda-pat dalam cuplikan dengan cara kalibrasi radiasi energi gamma. Ke-telitian dalam kalibrasi sangat menentukan dalam analisis kualitatif.

b.  Analisis kuantitatif, yaitu untuk mengetahui kadar atau konsentrasi masing-masing unsur. Perhitungannya seperti yang dilakukan pada analisis pencemaran udara dimuka. 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s