Prosiding Seminar Hasil Penelitian P2TRRTahun 2003

ISSN 0854-5278

PENGEMBANGAN LABORATORIUM AAN UNTUK MENCAPAIAKREDIT ASI (lanjutan)

Sri Wardani, Th. Rina M, M. Sunarko, E RatnawatiPusat Pengembangan Teknologi Reaktor Riset -BATAN

ABSTRAK

PENGEMBANGAN LABORATORIUM AAN UNTUK MENCAPAI AKREDITASITelah dilakukan evaluasi keandalan metode Analisis Aktivasi Neutron (AAN) komparatifclan peralatan laboratorium yang digunakan di P2TRR dengan menganalisis bahan standaracuan yang disuplai dari NIST, yaitu SRM 1646a, clan SRM 1648, dengan metodekomparatif clan metode ko-AAN. Dari hasil analisis dengan metode AAN komparatifmenunjukkan bahwa metode clanperalatan yang digunakan mempunyai presisi daDakurasiyang baik serta kepekaan tinggi.Pada eksperimen ini ada beberapa unsur yang dapatdianalisis, yaitu: V,Ti, Mn, CI, As, Sill, La, Na, Sc, Cr, Fe, Co, Se, Br, In, Sb, Ba, Cs, Ce,W, U, daD In. Besarnya penyimpangan apabila dibandingkan dengan nilai sertifikatberkisar antara 2 - 12,5 % dengan tingkat kepercayaan antara 68 - 98 %. Sedangkan hasilanalisis bahan acuan SRM 1648 dengan metode ko-AAN menunjukkan bahwa metode ko-AAN yang diterapkan masih perlu pengkajian daDpenelitian lebih lanjut Dari hasil analisiskualitatif unsur kategori T1/2pendek dengan metode ko-AAN dapat ditentukan beberapaunsur, yaitu: V, Co, Na, As clan U dengan besarnya penyimpangan baku berkisar antara 1-11% daDharga limit deteksi adalah: 1,6 (0), 6,4 (Cu), 11,2 (V), 73,3 (As) daD 199,9 (Na)Ilg/g untuk cuplikan SRM 1648. Dan untuk hasilanalisis cuplikan acuan CRM 8memberikan nilai penyimpanganh baku antara 1- 13 % dengan harga limit deteksi adalah:0,71 (Cu), 1,2 (As), 2,4 (V) dan 375,9 (Na) Ilg/g.

Kata kul1ci: al1a/isis aktivasi l1eutrOI1,metode krrAAN, bahall aCIUII1stll1ular, krrparal11eter

ABSTRACT

DEVELOPMENT OF THE NAA LABORATORY FOR AN ACREDITATIONOBTAINS. The evaluation of capability of the neutron activation analysis comparativemethod and laboratory equipment at P2TRR have been performed by analyzed a referencestandard materials prepared by NIST, namely: SRM 1646a and SRM 1648 by a both ofcomparative and ko- NAA methods. From the analysis results used a comparative methodshown that the method and laboratory equipment used at P2TRR obtained in a goodprecision, accuracy an.dhigh sensitivity. In this experiments a few elements could analyzed,namely: V,Ti, Mn, CI, As, SID,La, Na, Sc, Cr, Fe, Co, Se, Br, In, Sb, Ba, Cs, Ce, W, 0,and In. The deviation values results compared with certificate values (NIST) obtained in arange 2 - 12.5% with confidence levels in range 68 - 98%. While, a reference standardmaterial of SRM 1648 analyzed by ko-NAA method shown that the method need moreresearch and study continued. From the qualitatively analysis results for short-livednuclides category analysis by ko-NAAcould identified a few elements, namely: V, Cu, Na,As and 0 with standard deviation values in range 1- 11% and limit detection values are1,6 (0),6,4 (Cu), 11,2 (V), 73,3 (As) and 199,9 (Na) Jlg/g for a SRM 1648. For analysisof CRM 8 the results obtained on standard deviation values in range 1- 13 % and limitdetection of 0,71 (Cu), 1,2 (As), 2,4 (V) and 375,9 (Na) Jlg/g.

Keywords: neutron activation analysis; krrNAA method, environment reference material, krrparameters

41

ISSN 0854-5278

PENDAHULUAN

Dalam rangka pengembanganlaboratorium Analisis Aktivasi Neutron(AAN) di P2IRR guna mendapatkanakreditasi di tingkat nasional clan ditingkat intemasional, maka . telahdilakukan beberapa perbaikan fasilitaslab clan metode AAN yang digunakan.Salah satu usaha yang telah dilakukan,yaitu dengan melakukan pengujianterhadap keandalan metode AAN yangmeliputi sistem perangkat lunakspektrometer-y dengan program GammaIrac clan sistem perangkat lunakKAYZERO/SOLCOI yang barn mulaiditerapkan di akhir tahun 2002. Pactaeksperimen tahun 2004 ini merupakankelanjutan dari eksperimen tahunsebelumnya dengan tujuan untukmengevaluasi keandalan metode clanperalatan yang digunakan denganmenganalisis berbagai jenis bahanstandar acuan dari National Institute ofStandard and Technology (NISI-USA),yaitu SRM 1648a (urban particulatero,atter) clan SRM 1646a ( Estuarinesediment). Sebagai aplikasinya dilaku-kan eksperimen untuk analisis cuplikanlingkungan clan geologi. Bahan standaracuan, unsur standar komparator, ko-monitor clan cuplikan lingkungan/geologi yang akan dianalisis diiradiasidengan neutron thermal di posisi sistemrabbit hidrolik. Lama iradiasi didasarkanpactaumur para unsur target, yaitu dibagidalam 3 kategori analisis, yaitu:kategori-1 untuk analisis nuklida umurpara pendek, kategori-2 untuk analisisnuklida timor para sedang, clankategori-3 untuk analisis nuklida umur parapanjang. Pengukuran spektrum energisinar-y dari masing-masing unsur clandilakukan dengan metode spektrometrisinar-y menggunakan detektor HPGe clansistem perangkat lunak GAMMA TRACuntuk metode komparatif, clanmenggunakan sistem perangkat IunakKAYZERO/SOLCOI .untuk metode ko-AAN

Pengembangan Lab..Sri Wardani

METODOLOGI

1. Persia pan bahan acuan, ~-monitor clan unsur standarkomparator.

a Bahan acuan standar yangdianalisis terdiri dari NISI-SRM1648 clan SRM 1646a. Pemilihanjenis bahan acuan didasarkanpactaruang lingkup akreditasi clanuntuk studi lingkungan denganharapan dapat berperan aktif pactaprogram FNCA clan RAS 02IAEA.. Bahan acuan yang akandianalisis dengan berat :!:100 mg(umur para panjang/sedang) clan:!: 40 mg (umur para pendek)dibungkus dengan kantungpolietilen bersih rangkap dua(high purity poliethylene bag),clan di-seal pacta kedua sisinya.Pacta metode AAN komparatif,jumlah un sur yang dapatditentukan masih terbatas pad astandar komparator yang tersedia

b Untuk unsur standar komparatordibungkus dalam kantungpolietilen rangkap dua (highpurity poliethylene bag) yangdimasukkan kertas saring sebagaiabsorber larutan standar terse but.

c Untuk kG-monitor digunakan AI-Au alloy wire (Au 0,1 %, IRRM530RB), clan Zr foil (tebaI0,125mill, 99.9 %) dengan berat :!:5 mg(AI-Au) dan:!: 20 mg (Zr) clandibungkus dengan kantungpoliethilen rangkap dua yangdiseal dua sisinya. Kemudiancuplikan, kG-monitor clan unsurstandar yang akan dianalisisdimasukkan ke dalam kapsuliradiasi.

d Untuk aplikasi cuplikanlingkungan diambil cuplikantanaman sayuran dari bantaransungai Cisadane (JIn. DaanMogot Km 15-16 dengan 4 titiklokasi. Cuplikan sayuran dicuci

42

Prosiding Seminar Hasi! Pene!itian P2TRRTahun 2003

e

terlebih dahulu, dikeringkan (:1:

40 ° C) clan kemudian ditumbukhalus (homogen). Berat euplikanditimbang sebesar 100 mg,dimasukkan kedalam kantungpolietilen rangkap dua clan siapuntuk diiradiasi.Untuk analisis euplikan geologi,kita pilih euplikan pasir merahyang terletak di desa Galugakecamatan Cibungbulang Bogoryang merupakan bahanalternative yang dapat digunakansebagai pengganti pasir dalampembuatan barD bata, eampuransemen clan pembuatan keramik.Pada ekperimen disini ditentukankandungan unsur logam berat didalam euplikan. Sampe1 diambilpada 7 titik didaerah tersebut.Cuplikan dikeringkan padatemperatur :1: 80 °c, kemudiandihomogenisasikan sampai padaukuran yang homogen. Cuplikandengan berat 50 - 100 mgdibungkus dalam kantungpolietilen rangkap dua clan siapuntuk diiradiasi.

2. Iradiasi cuplikan.

a Bahan standar aeuan, ko-monitorclan unsur standard komparatorkemudian diiradiasi denganneutron thermal di fasilitas rabbithidrolik dengan waktu iradiasiyang ter-gantung pada jenis unsuryang akan ditentukan. Padametode komparatif, untuk unsur Ty> - panjang lama iradiasi adalah2 jam, unsur T y> - sedangdiiradiasi selama 15 meDii, clanuntuk unsur T y, - pendekdiiradiasi se1ama 1 meDii denganfluks neutron> 1O13n.em-2.s.l.

b Untuk iradiasi euplikan sayuran,sayuran diiradiasi dengan neutronthermal selama 1 jam di posisirabbit hidrolik dengan dayareaktor 15 MW clanfluks neutron

ISSN 0854-5278

,,- 1013 -2 -I d-',J. .n.em.s an secaraserempak diiradiasi bersama-sama dengan unsur standarkomparatornya. .

c Untuk iradiasi euplikan pasirmerah dilakukan dengan 2 teknikiradiasi, yaitu :1) iradiasi diposisi sistem rabbit hidrolikselama 1 jam. 2) Cuplikandiiradiasi di posisi CIP untukselama 30 meDii dengan fluks

0 5 1013 -2-1neutron ,.. .n.em.s.Kondisi iradiasi ditunjukkandalam Tabel 1.

3. Pengukuran spektrum sinar-y

Untuk mengukur spektrum energisinar-y clan besamya aktivitas daTi. .masmg-masmg unsur yangterkandungan dalam euplikanteraktivasi dilakukan dengan metodespektrometri-y menggunakan detektorHPGe clan sistem perangkat lunakGAMMA TRAc. Cuplikan paseairadiasi setelah mengalamipendinginan selama periode waktutertentu, kemudian dilakukanpengukuran spektrum sinar-y denganspektrometer-ypada jarak detektor (S-D distance) adalah 5 - 15 em. Lamapengukuran adalah 3600-10000 detik(mnur pare panjang), 600 - 1000detik (umur pare sedang) dab 300 -500 detik (umur para pendek).Kondisi analisis bahan aeuan clansemua euplikan yang dianalisis sertabasil analisis kualitatif ditunjukkandalam Tabe11.

4. Aualisis kualitatit:

Pada analisis kualitatif ini dilakukanidentifikasi unsur yang terkandungdalam bahan aeuan standar.Identifikasi unsur dilakukan untukmenentukan banyaknya clan jenisunsur yang terkandung dalamcupJikan seeara kualitatif yangditentukan daTiunsur nuklidanya.

43

ISSN 0854-5278

5. Analisis kuantitatif.

Pada metode komparatif, analisiskuantitatif ditentukan dengan metodeperbandingan (komparatif) antaraspektrum euplikan clan standar daTiunsur yang akan dianalisis . Untukmetode ko-AAN, analisis kuantitatifdilakukan dengan programKAYZERO/SOLCOI. Sebagaievaluasi hasil analisis, hasilperhitungan eksperimen dibandingkandengan harga sertifikat untukmenghitung besamya penyimpanganyang terjadi. .

HASIL DAN PEMBAHASAN

a. Basil analisis euplikan aeuan akanmemberikan data akurasi clanpresisidari metode clan peralatan yangdigunakan dengan membandingkanpada harga sertifikat yang ada.Presisi clan akurasi hasil yangdiperoleh secara kuantitatif daTibanyak unsur yang terkandung dalameuplikan acuan bergantung padakeandalan metode AAN yangdigunakan. Jika dibandingkandengan sertifikat, jumlah unsur dari 3jenis cuplikan yang dapat dianalisisdengan metode komparatifmenggunakan program Gamma Tracadalah 23 unsur dari 30 unsur(SRM 1648), 23 unsur dari 39 unsur(SRM 1646a), clan 19 unsur daTi 30unsur (CRM 8) yang tersertifikasi. .Ada beberapa unsur yang belumdapat di analisis baik secara kualitatifmaupun kuantitatif, antara lain: Rb,K, Th, Cd, Cu, Ni, clan Mg (SRM1648), Sf, Ba, Mo, Cu, K, As, Hg,Mg, Ca, Ni, Ag, Pt clan Th (SRM1646a) clan Ca, Mg, Sf, Cu, Ni, Cd,Rb, Se, Ag, Eu, clan Lu (CRM 8).Dari 3 jenis cuplikan dapat diketahuibeberapa unsur sejenis seperti Th,Cd, Cu, Ni, Sf, Rb clan Mg tidakdapat terdeteksi dengan programGamma Trac.

Pengembangan Lab....Sri Wardan;

b. Pada perhitungan kuantitatif denganmetode komparatif jumlah unsur yangdapat dihitung hanya untuk beberapaunsur dikarenakan keterbatasanjumlah unsur standar pembandingyang tersedia. Besar penyimpanganuntuk masing-masing unsur padaanalisis dengan Gamma traG berkisarantara 2 - 12 %. Basil analisiskuantitatif ditunjukkan dalamTabel2.

c. Pada perhitungan konsentrasi unsurdef!-ganmetode ko-AAN barn untukbeberapa unsur T1/2- pendek yangdapat diperhitungkan dengan akurasiclan presisi yang baik. Hal inidisebabkan masih banyak kendalayang ada clan belum dapatdiselesaikan sampai saat ini. Kendalayang ada, antara lain: a) sumberstandar untuk perhitungan kurva PITclan effisiensi detektor (sebagaikalibrasi detektor clan neutronspectrum) b) hasil perhitunganparameter ko masih terjadikesalahan/kekeliruan denganbesamya harga parameter ko yangbelum sesuai perIn adanya penelitianlebih lanjut. Hasil analisisditunjukkandalam 3 dibawah ini.

d. Aplikasi metode AAN komparatifuntuk penentuan kandungan logamberat dalam sayuran di bantaransungai Cisadane. Dari hasil analisisyang dapat dihitung secara kuantitatifhanya ada 3 unsur, yaitu: Zn (Zn-65),Co (Co-60), clan Mn (Mn-56).Berdasarkan batas ambang yangberlaku tingkat konsumsi per hari perkilogram berat badan yang dapatditerima untuk Zn adalah 1 mg,sedangkan batas untuk unsur Mnadalah 3 - 7 mg. Untuk batas ambangCo adalah 25 -100 ~g/g. Dari hasileksperimen menunjukkan bahwaketiga jenis sayuran yang ditanam dibantaran sungai Cisadane belummembahayakan kesehatan clanrelatifdapat dikonsumsi dengan aman.

44

Prosiding Seminar Hasil Penelitian P2TRRTahun 2003

Sungai Cisadane digunakan sebagaitempat pembuangan limbah pabrikdisekitamya, pada sore sampaimalam hari volume air sungaicenderung naik clan pada siang haricenderung menyurut. Meskipun aliransungai tidak deras, namun pergerakandapat memperkecil konsentrasi zatyang terlarut.

e. Aplikasi metode AAN komparatifuntuk menentukan unsur logam beratyang terkandung dalam cuplikan pasirmerah. Dari basil analisis dengankedua teknik iradiasi diperolehperbedaan basil analisis yangbesamya 1:2 untuk unsur Co, Cr clanLa (pada posisi CIP nilai

DAFTAR PUSTAKA

ISSN 0854-5278

kuantitatifnya :J: 2 x nilai pada posisiRabbit)

KESIMPULAN

Pertama, hasil pengujiankeandalan metode AAN di P2TRRdengan metode AAN komparatifmenunjukkan bahwa basil analisismempunyai akurasi yang baik clanlayakuntuk menganalisis cuplikan lingkungan.

Kedua, pada analisis bahan acuandengan metode ko-AAN memberikanbasil analisis dengan presisi clan akurasiyang belum memadai sehingga perludilakukan penelitian lebih lanjut.

1. SUSAN J. PARRY, "Activation Spectrometry in Chemical Analysis", Vol. 119,1990.

2. IAEA-RIPC Physics Section, "Nuclear Analysis Software", Vienna, 19913. SHOGO SUZUKI, "The Development of Instrumental Neutron Activation

Analysis for Environmental Samples Analysis", Edition I, 19884. LL YOD A CURRIE, "Limits for Qualitative Detection and Quantitative

Determination (Application to Radiochemitry) Analytical Chemitry DW", NBS,Vol. 40 No. 3,1968

45

ISSN 0854-5278 Pengembangan Lab...Sri Wardani

Tabel 1 Kondisi eksperimen dan basil analisis kualitatif

Tabel 2a basil analisis cuplikan bahan acuan estuarine sediment SRM 1646a (NIST.SRM)

46

Cuplikan Kat.anal Tiradiasi T peluruhan Tcacah Jenis unsure

SRM 1648 TII2pdk 1m 2-15 m 5-lOm AI, V, Ti, CI, MnT1/2sdg 15 m 2 - 4 hr 10OOdt Na, As, La, Sill, UT1iPj 2j 7 - 15 hr 1-2j Se, Cr, Fe, Co, In, Se, Br, In,

Sb, Ba, Cs, Ce, WSRM 1646 TI/2pdk 1m 2-15 m 5-lOm AI, Ti, V, Mn

TI/2sdg 15 m 4 - 8 hr 900 dt Na, La, Sm, BrT112pj 2j 8 - 20 hr 1 -2j Se, Cr, Fe, Co, In, Se, Rb, Sb,

CePasir merah TII2 pj 1j 7 - 15 hr 1 2j Se, Co, Cr, Fe, 1,Eu, Sm, La

(Rabbit)T1/2-pj 30m 10- 20hr 1-2j Na, Se, Cr, Mn, Co, Fe, I, La,(CIP) Eu, Sill, Yb, Lu, Au, Np

D. singkong TIIpj 1j 4 - 7 hr 1j Na, K, Cr, Co, In, Br, I, La,In, Sill, Pa, U, Au, Rb

TI/2pdk 50 dt 2m 5m Na, Mn, KD. papaya T1/pj I j 4 - 7 hr 1j Na, K, Cr, Co, In, Br, I, Au,

Se

T1/2pdk 50 dt 2m Sm Na, Mn, KD bayam TII pj 1j 4 - 7 hr 1j Na, K, Cr, Co, In, Br, I, La,

Sm, Ga, Se, Ca, Se.T1/2pdk 50 dt 2m Sm Na, Mn, K

Sam pel Unsur NIST value P2TRR value Range[g/g(p)][mglkg(p)] atau [gIg(p)J atau atau [% wt (w)]

[% wt (w)] [% wt (w)]SRM 1646a Se (5) (p) 7,8 (p) 7,4 - 8,2 (p)(T1/2pj) Cr 40.9:t 1.9 Ep) 35,5 (p) 33,2-37,3 (p)

Co (5) (p) 8,2 (p) 7,0 - 9,7 (p)In 48.9:t 1.6 (p) 52,0 (p) 33,9 - 69,6 (p)

SRM 1646a Na 0.741:t 0.017 (w) 0.6]4 (w) 0.611-0.617 (w)

(T1/2sdg)SRM 1646a AI 2.297:t 0.018 (w) 2,97 2,97

(T1I2pdk) V 44.84:t0.76 (p) 48,56 48,56Mn 234.5:t2.8 (p) 200,5 200,5

Prosiding Seminar Hasil Penelitian P2TRRTahun 2003

ISSN 0854-5278

Tabel2b Hasil analisis kuantitatifbaban acuan dengan metode AAN komparatif.

Tabel 3a. Hasil analisis cuplikan lingkungan dengan metode AAN komparatif

Tabel 3b. basil analisis cuplikan geologi (pasirmerab) dengan metode AAN komparatif

41

Sampel Unsur NIST value P2TRR value range[Jlg/g(P)] atau [% [Jlglg(p)] atau

wt (w)] [% wt (w)]SRM 1648 Sc (7) (p) 8,95 8,4 - 9,5(T1/2pj) Cr 403:t 12 (p) 258,6 244 -275

Co (18) (p) 20,2 17,6 - 24,8Zn 0.476:t 0.014 (w) 0.238 0,223-244Sb (45) (p) 69,6 64,6 - 74,4Ba (737) (p) 494 465 -544

SRM 1648 Na 0.425:t 0.002 (w) 0,4865 0,412 - 0,681(TI/2sedang) As 115:t1O (p) 110,9 99,4 - 126,5

Sm (4.4) (p) 2,35 2,2 - 2,5

SRM 1648 Al 3.42:t 0.11 (w) 2,1 2,1(TI/2pendek) CI (0.45) (w) 0,39 0,39

V 140:t3 (p) 188,4 74,3 -282Mn (860) (p) 936.54 936,54

Unsur % error (2 cr) Konsentrasiunsure (J.lg/g)Daun singkong Daun papaya Daun bayam

Zn 2,2 5,9 - 3,5Co 7-9 2,2 1,5 1,6

Mn 1- 6 1,2 0,9 1,5

Unsur Posisi CIP ( % berat) Posisi Rabi>it (% berat)EL,> ,

". "< .,

Sc 0,4 -Cr 0,9 0,4

Fe - 35Co 0,2 0,5La 0,01 0,01

Au 0,05 -

ISSN 0854-5278 Pengembangan Lab.Sri Wardani

Tabel4. Hasil analisis cuplikan aCllan SRM ]648 and CRM 8 dengan ko-INAA.(untuk llnsur terseritifikasi)

48

ELEMENT SRM 1648 CRM8

NIST SO LO NIES SO LD

(g/g) P2TRR (%) (g/g) (JIg/g) P2TRR (%) (g/g)(g/g) (g/g)

V 140:f:3 143,3 2,4 11,2 17:f:2 2],5 ]3, I 2,4Na 0,4251 0,487 1.4 ]99.9 O,I92:f:0,008 0,1934 0.7 375,9

0,002%wt %wtAs 115:f: 10 128.6 11.8 73.3 2_6:f:0.2 2.3 8.7 1.2

Cll 609 :f:27 567.6 10.7 6.4 67 :i:3 63.6 9.3 0.7]U 5,510,1 4,9 10,9 1,6 - - -

I -