Aplikasi Teknologi Nuklir - Peranan Isotop Alam Dalam Studi Air Tanah

Peranan teknik isotop dalam studi air tanah dapat melibatkan isotop alam dan isotop buatan. Isotop alam didefinisikan sebagai isotop, baik stabil maupun radioaktif yang terdapat di lingkungan dengan konsentrasi yang berubah-ubah tergantung pada kondisi lingkungan yang mempengaruhinya. Dalam hal ini peneliti tidak dapat mengontrol kondisi secara langsung. Sebaliknya isotop buatan adalah isotop yang diinjeksikan ke dalam sistem untuk mengikuti pergerakan air dan komponennya, contohnya adalah ⁵¹Cr, ⁶⁰Co, ¹³¹I, ⁸²Br, ²²Na, dan ¹⁹⁸Au. Tulisan ini hanya membahas isotop alam dalam peranannya untuk studi air tanah.

Berdasarkan sifatnya isotop alam dibagi dua yakni stabil (misalnya: ²H, ¹⁸O, ¹³C, ¹⁵N, ³⁴S, ³⁷Cl) dan radioaktif (misalnya: ³H, dan ¹⁴C).

Pada Tabel 1 memperlihatkan jenis isotop alam dan aplikasinya dalam studi air tanah. Isotop ²H, ¹⁸O dan ³H (air), dan ¹³C (DIC) merupakan satu-satunya tools yang dapat memberikan informasi mengenai daerah resapan air tanah. Kombinasi data isotop ini bersama dengan data kimia akan sangat berguna untuk investigasi mekanisme resapan air tanah. Data daerah resapan air tanah maupun interkoneksi antar akuifer dapat diketahui dengan menggunakan isotop ²H, ¹⁸O, dan ³H (air), ¹³C (DIC) dan ¹⁴C (DIC). Penggunaan isotop alam telah dilakukan pada air tanah di akuifer tertekan atas (kedalama 40-140 m) di daerah Jakarta, yang disimpulkan bahwa air tanah tersebut berasal dari daerah Depok, Sawangan, dan Bogor yakni pada ketinggian 130-280 m. Isotop ²H dan ¹⁸O dalam air juga diterapkan untuk studi air tanah di daerah Bekasi dan TPA-Bantar Gebang dan Karawang.

Isotop alam ³H (air), ¹⁴C dan ¹³C (DIC), dan senyawa CFC (Chloro Flouro Carbon) dalam air merupakan parameter untuk tujuan penanggalan air tanah. Tidak ada metode konvensional lain yang dapat digunakan untuk studi penanggalan air tanah. Penggunaan isotop alam untuk penanggalan air tanah dilakukan dengan ³H untuk air tanah muda dengan referensi input tritium di atmosfer pada tahun 1963. Akhir tahun 1962 merupakan uji coba bom termonuklir yang menghasilkan megaton energi fusi di atmosfer belahan bumi utara. Puncak tritium hingga 6000 TU pada tahun 1963 menjadi suatu penanda yang digunakan dalam studi hidrogeologi, Isotop ¹⁴C dalam senyawa anorganik karbon terlarut (DIC-Dissolved Inorganic Carbon) dapat digunakan untuk penanggalan yang lebih tua dari tritium, yaitu untuk air tanah paleo (tua) dan air tanah fosil dengan kisaran umur hingga 30.000 tahun. Senyawa DIC dalam air tanah berupa karbonat atau bikarbonat yang berasal dari CO­­­₂ atmosfer, CO₂ tanah, atau asam organik. Senyawa CFC dapat digunakan untuk penanggalan air tanah muda dalam skala waktu tahun 1950 hingga saat ini. Senyawa CFC dilepaskan ke atmosfer dari kegiatan industri (sebagai pelarut) dan rumah tangga (dalam sistem pendingin ruangan, lemari es, aerosol, dan produuk kecantikan) sejak tahun 1930 dan konsentrasinya meningkat hingga 600 pptv pada tahun 2000. Karena sifatnya yang mudah larut dalam air, maka senyawa CFC akan mengikuti siklus hidrologi.

Isotop alam seperti ²H dan ¹⁸O (air), ¹³C (DIC), ¹⁸O dan ³⁴S (SO₄^- dari air), ¹⁸O dan ¹⁵N (NO₃^- dari air) dapat digunakan untuk studi polusi dan salinisasi pada air tanah. Informasi yang lengkap tentang asal-usul polutan dan salinisasi dapat diperoleh dengan penggabungan parameter isotop dan geokimia. Isotop ¹⁸O dan ³⁴S dalam senyawa sulfat terlarut pada air tanah, dapat digunakan untuk identifikasi intrusi air laut dengan mengacu pada nilai ³⁴S, untuk air laut adalah -21%0 CDT dan nilai ¹⁸O adalah 9,5%0 SMOW. Kedua parameter ini juga dapat digunakan untuk mengetahui sumber anthropogenik penyabab hujan asam di suatu daerah. Isotop ¹⁵N dan ¹⁸O dalam senyawa nitrat terlarut pada air tanah dapat digunakan untuk membedakan sumber pencemar nitrat, apakah berasal dari pupuk sintetik ataukah dari aliran septik tank (atau kotoran hewan). Pupuk sintetik akan mempunyai nilai ¹⁵N lebih rendah (kurang dari 5%0) daripada kotoran hewan/manusia (lebih besar dari 10%0). Proses denitrifikasi oleh bakteri dalam air tanah dapat diketahui dengan adanya proses pengkayaan nilai (enriched value) pada ¹⁵N dan ¹⁸O pada senyawa nitrat. Pencemaran air tanah oleh air lindi dari suatu tempat pembuangan akhir (TPA) sampah juga dapat diketahui dari isotop ³⁴S dan ¹⁵N. Aplikasi isotop ³⁴S dan ¹⁸O dalam senyawa sulfat terlarut telah diterapkan untuk studi air tanah di TPA Bantar Gebang.

Kesimpulan

Setiap makhluk di bumi selalu membutuhkan air untuk kelangsungan hidup, demikian juga manusia. Akan tetapi tidak setiap orang dengan mudah mendapatkan air bersih. Saat ini, krisis air bersih telah menjadi masalah serius bagi sebagian penduduk di dunia, terutama di wilayah Afrika. Di Indonesia krisis air bersih telah dirasakan penduduk di Sumba-Nusa Tenggara Timur, Grobogan, Gunung Kidul dan Banyuasin. Bukan tidak mungkin, penduduk yang saat ini berlimpah air suatu saat nanti juga akan merasakan kesulitan mendapatkan air bersih. Seperti yang dikatakan oleh mantan Sekjen PBB, Kofi Annan dalam sambutannya pada World Water Day tahun 2002: jika pola konsumsi air seperti saat ini terus berlanjut, maka pada tahun 2025 nanti sekitar 5 milyar orang akan kesulitan, bahkan tidak mungkin mendapatkan air bersih. Kesulitan ini akan berdampak pada kekurangan pangan dan peningkatan penyakit, sehingga jumlah orang miskin akan bertambah. Akibatnya akan terjadi konflik yang menjurus kekerasan antar wilayah untuk memperebutkan sumber daya air.

Teknologi isotop alam seperti ²H, ¹⁸O, ¹³C, ¹⁵N, ³⁴S, ³⁷Cl, ³H dan ¹⁴C bersama-sama dengan parameter kimia, dapat memberikan kontribusi dalam pengelolaan sumber daya air. Isotop alam dalam studi air tanah dapat memberikan informasi tentang asal-usul, interaksi antar akuifer atau dengan air permukaan, penentuan umur, sumber pencemar dan salinisasi, dan studi kelayakan sumber panas bumi.

Sumber: “Buletin BATAN Nuklir Mengabdi Kemanusiaan No. ISSN 0126-3293 Tahun XXXI No. 1 Juni 2010″ oleh E. Ristin Pijiindiyati - Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi BATAN.

Keterangan: Disalin dari sumber buku dengan sedikit menambahkan tanda baca dan pengkoreksian kata dalam kalimat.

sumber : http://teknologi.kompasiana.com/terapan/2013/10/21/aplikasi-teknologi-nuklir-peranan-isotop-alam-dalam-studi-air-tanah-602432.html