Tual News- Berdasarkan laporan para peneliti dari Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN ), masing-masing, Syarbaini, Kusdiana, M. Wiyono, dan D. Iskandar, yang telah dipublikasikan jurnal internasional belum lama ini, kalau dari hasil penelitian dan pengambilan sampel tanah serta batuan di Tual dan Kepulauan Kei, ditemukan laju dosis radiasi gamma yang relatif tinggi, bila dibandingkan daerah lain di Indonesia.
Dalam laporan penelitian berbahasa Inggris yang diterjemahkan Tualnews.com, disebutkan Radionuklida alami yang terjadi secara alami tersebar di lingkungan dan sangat dipengaruhi oleh kondisi geologi suatu wilayah.
Radionuklida alami terutama berasal dari radionuklida primordial seperti ²³²Th (torium-232), ²³⁸U (uranium-238), produk peluruhannya, dan ⁴⁰K (kalium-40), yang ditemukan hampir di semua formasi batuan dan tanah.
Radionuklida primordial memiliki waktu paruh yang sangat panjang sehingga mereka meluruh secara perlahan menuju keadaan stabil sambil memancarkan radiasi pengion dalam waktu yang cukup lama.
Radiasi gamma yang dipancarkan dari radionuklida alami dan produk peluruhannya di dalam tanah merupakan salah satu komponen utama dari radiasi latar belakang alami dan menjadi penyebab utama paparan eksternal terhadap populasi manusia.
Para peneliti BATAN menyebutkan, di beberapa wilayah di dunia, tingkat radiasi latar belakang diketahui sangat tinggi secara tidak normal.
Wilayah-wilayah ini dikenal sebagai daerah dengan radiasi latar tinggi seperti Yangjiang (Tiongkok), Kerala (India), Guarapari (Brasil), dan Ramsar (Iran).
Penduduk di wilayah dengan tingkat radiasi latar tinggi dunia menerima dosis radiasi yang relatif lebih tinggi dibandingkan wilayah dengan radiasi latar normal.
Sohrabi (2013) membagi wilayah dengan radiasi latar tinggi ke dalam empat kategori: rendah (< 5 mSv/tahun), sedang (5–10 mSv/tahun), tinggi (20–50 mSv/tahun), dan sangat tinggi (> 50 mSv/tahun).
Rata-rata global dosis efektif tahunan dari radiasi latar alami adalah 2,4 mSv/tahun, sepertiga berasal dari paparan eksternal dan dua pertiga dari paparan internal.
Radioaktivitas alami dalam tanah penting untuk menilai paparan radiasi terhadap manusia.
Untuk mengevaluasi tingkat radioaktivitas alami dalam tanah, dapat dihitung dari konsentrasi ²²⁶Ra, ²³²Th, dan ⁴⁰K. Karena efek radiologi dari seri uranium sebagian besar disebabkan oleh radium dan produk peluruhannya (lebih dari 98%), kontribusi dari ²³⁸U dan prekursor ²²⁶Ra lainnya biasanya tidak diperhitungkan.
Dijelaskan, di Indonesia, beberapa penelitian telah dilakukan untuk mengetahui konsentrasi radionuklida alami dalam tanah serta laju dosis gamma luar ruangan.
Beberapa survei aktivitas radionuklida dalam tanah dari berbagai daerah telah dipublikasikan.
Survei tersebut dilakukan untuk menyusun data dasar tingkat latar radionuklida alami Indonesia dan menentukan kontribusinya terhadap dosis efektif tahunan yang diterima masyarakat umum.
Para peneliti melaporkan konsentrasi aktivitas ²²⁶Ra, ²³²Th, dan ⁴⁰K pada sampel tanah permukaan yang dikumpulkan dari Tual dan Kepulauan Kei, Indonesia, serta menilai kontribusinya terhadap dosis radiasi yang diterima karena keberadaannya di tanah.
Survei pendahuluan terhadap laju paparan radiasi gamma dari tanah permukaan di beberapa wilayah Indonesia menunjukkan, kalau Tual dan Kepulauan Kei memiliki laju dosis radiasi gamma yang relatif tinggi, dibandingkan daerah lain.
TEORI
Penilaian parameter bahaya radiologis akibat radioaktivitas alami seperti laju dosis terserap, dosis efektif tahunan, aktivitas ekuivalen radium, dan indeks bahaya internal maupun eksternal umumnya digunakan untuk menilai implikasi radiologis terhadap tubuh manusia.
Laju dosis terserap di udara akibat radiasi gamma dari peluruhan radionuklida bergantung pada konsentrasi spesifik aktivitas radionuklida dalam tanah.
Laju dosis terserap di udara pada ketinggian 1 meter di atas permukaan tanah untuk distribusi homogen ²²⁶Ra, ²³²Th, dan ⁴⁰K dalam tanah dihitung, berdasarkan konsentrasi aktivitas radionuklida tersebut dalam tanah.
Nilainya dihitung sebagai laju dosis terserap D (nGy/jam) menggunakan Persamaan (1): > D 0,462C<sub>Ra</sub> + 0,604C<sub>Th</sub> + 0,0417C<sub>K</sub>
(1) Di mana C<sub>Ra</sub>, C<sub>Th</sub>, dan C<sub>K</sub> adalah konsentrasi aktivitas (dalam Bq/kg) dari ²²⁶Ra, ²³²Th, dan ⁴⁰K dalam sampel tanah.
Diasumsikan, kalau seluruh produk peluruhan ²²⁶Ra dan ²³²Th berada dalam kesetimbangan radioaktif.
Faktor konversi 0,462; 0,604; dan 0,0417 dinyatakan dalam nGy/jam per Bq/kg.
Berdasarkan laju dosis terserap tersebut, kata peneliti BATAN, dosis efektif tahunan (E) terhadap tubuh manusia dihitung menggunakan faktor konversi dosis 0,7 Sv/Gy dan faktor okupansi luar ruangan sebesar 0,2 (diasumsikan orang dewasa menghabiskan 80% waktu di dalam ruangan dan 20% di luar ruangan).
Dosis efektif tahunan (E, dalam mSv/tahun) dihitung menggunakan Persamaan (2): > E = D × 8760 × 0,2 × 0,7 × 10⁻⁶ (2), Di mana D adalah laju dosis terserap di udara dari Persamaan (1), dan 8760 adalah jumlah jam dalam setahun.
Aktivitas ekuivalen radium (Ra<sub>eq</sub>) digunakan untuk menilai tingkat bahaya dari tanah yang mengandung ²²⁶Ra, ²³²Th, dan ⁴⁰K.
Indeks ini dikembangkan dengan asumsi bahwa untuk batas dosis tahunan sebesar 1 mSv/tahun, 370 Bq/kg dari ²²⁶Ra, 259 Bq/kg dari ²³²Th, atau 4810 Bq/kg dari ⁴⁰K menghasilkan laju dosis gamma yang sama.
Ra<sub>eq</sub> adalah indeks bahaya yang banyak digunakan untuk menggambarkan keluaran radiasi gamma dari campuran radionuklida tersebut.
Nilainya dihitung menggunakan Persamaan (3):
Ra<sub>eq</sub> = C<sub>Ra</sub> + 1,43C<sub>Th</sub> + 0,077C<sub>K</sub>
(3)Di mana C<sub>Ra</sub>, C<sub>Th</sub>, dan C<sub>K</sub> adalah konsentrasi aktivitas ²²⁶Ra, ²³²Th, dan ⁴⁰K dalam Bq/kg.
Nilai maksimum Ra<sub>eq</sub> harus kurang dari 370 Bq/kg.
Indeks bahaya eksternal (H<sub>ex</sub>) dan internal juga berkaitan dengan Ra<sub>eq</sub> sebagai parameter radiologis lain untuk menilai paparan eksternal dari tanah dan paparan internal akibat radon serta hasil peluruhannya dari radium.
Diakui sampel tanah dikumpulkan dari pulau Tual, Kei Kecil, dan Kei Besar di area datar, terbuka, dan tidak terganggu.
Koordinat semua titik pengambilan sampel dicatat menggunakan perangkat GPS (GPS Map 60CSx, Garmin Ltd.).
Sebanyak 15 sampel tanah permukaan (yaitu, S1 hingga S15) diambil hingga kedalaman 5 cm menggunakan sekop di setiap titik.
Tabel 1 menunjukkan koordinat dari setiap lokasi pengambilan sampel tempat tanah diambil. Setelah lapisan humus tanah yang mengandung bahan organik yang membusuk dan material luar seperti akar tanaman dihilangkan, sekitar 2 kg tanah dimasukkan ke dalam kantong plastik polyethylene dan diberi label sesuai dengan nama lokasi pengambilan.
Persiapan dan Pengukuran Sampel
Sampel tanah yang dikumpulkan dihomogenisasi dan dikeringkan dalam oven pada suhu 110 °C selama sekitar satu hari hingga berat konstan untuk menghilangkan kelembaban yang tersisa.
Selanjutnya, sampel tanah dihancurkan menjadi bubuk halus dan diayak melalui saringan 2 mm dan kemudian 150 mesh untuk menghilangkan bahan lain seperti organik, batu, dan gumpalan.
Setelah itu, sampel tanah homogen dimasukkan ke dalam bejana Marinelli 1 liter dan ditutup rapat dengan hati-hati untuk mencegah keluarnya gas radon.
Sampel dibiarkan selama setidaknya 4 minggu untuk mencapai kesetimbangan sekuler antara nuklida induk berumur panjang ²²⁶Ra dan ²³²Th serta produk peluruhannya sebelum dilakukan pengukuran.
Konsentrasi aktivitas ²²⁶Ra, ²³²Th dan ⁴⁰K dalam sampel tanah diukur menggunakan sistem spektrometri gamma ORTEC tipe coaxial HPGe (High Purity Germanium) yang memiliki efisiensi relatif sebesar 50%.
Detektor ini ditempatkan dalam perisai berbentuk silinder yang dilapisi lapisan timah dan tembaga di semua permukaan internalnya.
Semua sistem spektrometri dipasang di laboratorium penghitungan di ruang bawah tanah untuk mengurangi latar belakang sinar gamma eksternal dalam spektrum terukur.
Kalibrasi energi dan efisiensi dilakukan menggunakan campuran radionuklida standar dalam bejana Marinelli berisi volume aktif 1 liter dan bahan acuan dari IAEA (RGU-1, RGTh-1, dan RGK-1).
Pengukuran latar belakang dilakukan dalam kondisi yang sama dengan sampel dan digunakan untuk mengoreksi puncak area spektrum radionuklida yang terukur.
Jaminan kualitas dilakukan melalui partisipasi rutin dalam uji banding nasional dan internasional.
Puncak energi gamma 295 keV dan 352 keV dari ²¹⁴Pb serta 609.31 keV dari ²¹⁴Bi digunakan untuk menentukan ²²⁶Ra.
Energi gamma dari 238.6 keV dari ²¹²Pb, 911.2 keV dan 969 keV dari ²²⁸Ac, serta 583 keV dari ²⁰⁸Tl digunakan untuk menentukan ²³²Th. Sedangkan untuk ⁴⁰K ditentukan dari puncak energi gamma sebesar 1460.8 ke V.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Performa sistem spektrometri gamma dalam pengukuran ²²⁶Ra, ²³²Th dan ⁴⁰K pada bahan referensi IAEA menunjukkan kesesuaian yang baik dengan deviasi relatif masing-masing 5%, 6%, dan 4%.
Batas deteksi minimum (MDC) dari sistem penghitungan untuk radionuklida ini adalah 0,2 Bq/kg untuk ²²⁶Ra, 0,3 Bq/kg untuk ²³²Th dan 1,4 Bq/kg untuk ⁴⁰K pada tingkat kepercayaan 95%.
Hasil pengukuran konsentrasi aktivitas dalam sampel tanah ditunjukkan pada Tabel 1. Konsentrasi aktivitas ²²⁶Ra berkisar dari 7,50 ± 0,72 Bq/kg hingga 6326 ± 594 Bq/kg dengan nilai rata-rata 2162 ± 177 Bq/kg.
Konsentrasi ini lebih dari 62 kali lebih tinggi dari nilai rata-rata dunia yaitu 35 Bq/kg.
Konsentrasi aktivitas ²³²Th berkisar dari 0,99 ± 0,13 Bq/kg hingga 157 ± 9 Bq/kg dengan rata-rata 69,68 ± 6,52 Bq/kg. Nilai ini sekitar 2,3 kali lebih tinggi dari nilai rata-rata dunia yaitu 30 Bq/kg [1].
Hasil ini menunjukkan bahwa konsentrasi radionuklida ²²⁶Ra dan ²³²Th dalam sampel tanah dari Tual dan Kepulauan Kei lebih tinggi dibanding nilai rata-rata global.
Kehadiran nilai tinggi ini jelas menunjukkan adanya mineral berat di wilayah penelitian tersebut.
Sebaliknya, konsentrasi aktivitas ⁴⁰K dalam sampel tanah jauh lebih rendah dibandingkan radionuklida lainnya (²²⁶Ra dan ²³²Th).
Konsentrasi ⁴⁰K berkisar dari 2,99 ± 0,28 Bq/kg hingga 98,91 ± 11,75 Bq/kg dengan rata-rata 30,74 ± 4,40 Bq/kg. Konsentrasi ini jauh lebih rendah dibanding nilai rata-rata dunia sebesar 400 Bq/kg.
Distribusi radionuklida ²²⁶Ra, ²³²Th, dan ⁴⁰K di Tual dan Kepulauan Kei diperlihatkan, Rata-rata urutan konsentrasi aktivitas radionuklida yang dikumpulkan dari sampel tanah adalah sebagai berikut:
²²⁶Ra > ²³²Th > ⁴⁰K.
Konsentrasi total dari ketiga radionuklida ini (²²⁶Ra, ²³²Th, dan ⁴⁰K) dalam sampel tanah berkisar dari 28,01 Bq/kg hingga 6515,7 Bq/kg dengan rata-rata total 2262 Bq/kg. Konsentrasi ²²⁶Ra merupakan sekitar 96% dari total.
Aktivitas gamma total dari sampel tanah menunjukkan bahwa aktivitas spesifik akibat ²²⁶Ra merupakan kontributor terbesar terhadap total aktivitas di semua lokasi pengambilan sampel.
Untuk mengevaluasi dampak radiologis dari radioaktivitas tanah yang mengandung ²²⁶Ra, ²³²Th, dan ⁴⁰K, digunakan berbagai parameter radiologi yang ditampilkan pada laju dosis terserap (D), ekuivalen dosis efektif tahunan (E), ekuivalen aktivitas radium (Ra_eq), serta indeks bahaya eksternal dan internal (H_ex dan H_in).
Nilai laju dosis terserap berkisar antara 4,88 nGy/jam hingga 3018,80 nGy/jam dengan rata-rata 1042 nGy/jam, yang jauh lebih tinggi (18 kali lipat) dari nilai rata-rata dunia yaitu 57 nGy/jam.
Sebagian besar lokasi pengambilan sampel memiliki nilai yang lebih tinggi daripada rata-rata global untuk radiasi primordial.
Nilai laju ekuivalen dosis efektif tahunan di daerah Tual dan Kei berkisar dari 0,01 mSv/tahun hingga 3,70 mSv/tahun, dan rata-rata diperoleh sebesar 1,28 mSv/tahun.
Nilai ini jauh lebih tinggi daripada nilai rata-rata dunia untuk ekuivalen dosis efektif dari radiasi gamma terestrial luar ruangan yaitu 0,07 mSv/tahun. Nilai tertinggi tercatat di titik S₁₀ (3,70 mSv/tahun), yang 53 kali lebih tinggi dari nilai yang direkomendasikan.
Nilai ekuivalen aktivitas radium (Ra_eq) pada sampel tanah dari Tual dan Kei berkisar dari 10,42 Bq/kg hingga 6553,03 Bq/kg dengan rata-rata 2264 Bq/kg.
Rata-rata Ra_eq dalam studi ini lebih tinggi (6 kali lipat) dibandingkan batas maksimum yang direkomendasikan yaitu 370 Bq/kg.
Indeks bahaya eksternal dan internal untuk studi ini berkisar dari 0,03 hingga 17,71 dengan nilai rata-rata masing-masing 6,12 dan 11,96.
Nilai-nilai ini juga melebihi batas aman (nilai ambang). Indeks bahaya (H_ex dan H_in) harus kurang dari 1 mSv/tahun agar tidak membahayakan kesehatan akibat paparan radiasi.
Terjadi pelampauan batas atas yang direkomendasikan di 12 titik pengambilan sampel. Hal ini disebabkan oleh tingginya konsentrasi radionuklida, terutama ²²⁶Ra, kemudian diikuti oleh kontribusi dari ²³²Th dan ⁴⁰K.
Nomor Sampel Laju dosis terserap (D, nGy/jam) Ekuivalen dosis efektif tahunan (E, mSv/tahun) Ekuivalen aktivitas radium (Ra_eq, Bq/kg) Indeks bahaya eksternal (H_ex) Indeks bahaya internal (H_in)
S₁ 416,05 0,51 905,04 2,45 4,74
S₂ 4,88 0,01 10,42 0,03 0,05
S₃ 397,94 0,49 864,47 2,34 4,56
S₄ 1459,36 1,79 3164,65 8,55 16,92
S₅ 612,79 0,75 1330,01 3,59 7,05
S₆ 1136,42 1,39 2470,64 6,68 12,99
S₇ 1521,63 1,87 3305,01 8,93 17,50
S₈ 1966,96 2,41 4271,45 11,54 22,64
S₉ 1944,75 2,39 4226,62 11,42 22,28
S₁₀ 3018,80 3,70 6553,03 17,71 34,81
S₁₁ 2590,64 3,18 5626,18 15,21 29,81
S₁₂ 167,48 0,21 365,21 0,99 1,83
S₁₃ 53,20 0,07 118,30 0,32 0,49
S₁₄ 272,10 0,33 596,82 1,61 2,99
S₁₅ 67,47 0,08 147,43 0,40 0,74
Rentang nilai:
D: 4,88–3018,80 nGy/jam
E: 0,01–3,70 mSv/tahun
Ra_eq: 10,42–6553,03 Bq/kg
H_ex: 0,03–17,71
H_in: 0,05–34,81
Rata-rata:
D: 1042 nGy/jam
E: 1,28 mSv/tahun
Ra_eq: 2264 Bq/kg
H_ex: 6,12
H_in: 11,96
[15/5, 22.30
Perbandingan tingkat dosis gamma luar ruang di daerah latar belakang radiasi alami tinggi di dunia.
Negara Area Laju dosis terserap di udara (nGy/jam) Ekuivalen dosis efektif tahunan (E, mSv/tahun)
Brasil Guarapari 90 – 90.000 0,11 – 110,38
China Yangjiang (370) (0,45)
India Kerala 200 – 4.000 0,25 – 4,91
Iran Ramsar 70 – 17.000 0,09 – 20,85
Studi di Tual dan Kei 4,88 – 3018,80 (1042) 0,01 – 3,70 (1,28)
Jika dibandingkan dengan daerah latar belakang radiasi alami tinggi (High Natural Background Radiation Areas – HNBRAs) di dunia seperti Yangjiang (China), Kerala (India), Guarapari (Brasil), dan Ramsar (Iran), maka nilai laju dosis eksternal luar ruang pada studi ini tergolong sebanding.
Nilai-nilai yang diperoleh dalam studi ini dan HNBRAs dunia disajikan dalam tabel menunjukkan bahwa Kepulauan Tual dan Kei secara alami memiliki tingkat radioaktivitas tinggi, yang terutama disebabkan oleh tingginya kadar ²²⁶Ra.
KESIMPULAN
Evaluasi tingkat radionuklida alami dalam sampel tanah yang dikumpulkan dari Kepulauan Tual dan Kei, Indonesia dilakukan melalui spektrometri gamma.
Untuk ⁴⁰K, sebagian besar konsentrasi aktivitasnya tergolong rendah, sedangkan konsentrasi aktivitas ²²⁶Ra dan ²³²Th pada sampel tanah jauh lebih tinggi dibandingkan nilai rata-rata global.
Konsentrasi aktivitas ²²⁶Ra di tanah pada daerah studi secara signifikan lebih tinggi daripada ⁴⁰K dan ²³²Th.
Ini menunjukkan bahwa ²²⁶Ra adalah kontributor terbesar terhadap paparan radiasi kepada masyarakat umum.
Terdapat bahaya radiologis yang signifikan (>1 mSv/tahun) bagi masyarakat di wilayah Kepulauan Tual dan Kei.
Studi ini menurut para peneliti BATAN menunjukkan bahwa daerah ini memiliki tingkat radiasi latar belakang alami yang tergolong tinggi dan sebanding dengan beberapa daerah terkenal lain di dunia yang memiliki radiasi latar tinggi.
