PENENTUAN KADAR DAN DISTRIBUSI LOGAM BERAT PADA CUPLIKAN SEDIMEN SERTA TUMBUHAN DI SUNGAI KALIGARANG DENGAN METODE ANALISIS AKTIVASI NEUTRON (AAN) -

PENENTUAN KADAR DAN DISTRIBUSI
LOGAM BERAT PADA CUPLIKAN SEDIMEN
SERTA TUMBUHAN DI SUNGAI KALIGARANG
DENGAN METODE ANALISIS AKTIVASI
NEUTRON (AAN)
Skripsi
disajikan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
Progam Studi Fisika
oleh
Suparminingsih
4211412039
JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2016

PENENTUAN KADAR DAN DISTRIBUSI
LOGAM BERAT PADA CUPLIKAN SEDIMEN

SERTA TUMBUHAN DI SUNGAI KALIGARANG
DENGAN METODE ANALISIS AKTIVASI
NEUTRON (AAN)
Skripsi
disajikan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
Progam Studi Fisika
oleh
Suparminingsih
4211412039
JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2016

i

ii

iii

iv

v

MOTTO

Allah dulu, Allah lagi, Allah terus... (Yusuf Mansur)
Hidup adalah perjuangan yang harus diselesaikan (Merry Riana)

PERSEMBAHAN

Untuk Ibu Juwarti, Bapak Suwarno,
Dek Juwantono, Mas Agus Suryanto,
Ali Khozim, Sudarmaji, Almh. Dwi
Fitriani,

Teman-teman

Selatan dan Kost Pristy.

vi

Perguruan

PRAKATA

Puji

syukur

penulis

panjatkan

kepada

Allah

SWT

yang

telah

menganugerahkan nikmat yang luar biasa kepada penulis sehingga dapat
menyelesaikan penelitian dan menyusun skripsi dengan judul “Penentuan Kadar
dan Distribusi Logam Berat pada Cuplikan Sedimen serta Tumbuhan di
Sungai Kaligarang dengan Metode Analisis Aktivasi Neutron (AAN)”,
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sebagai sarjana Sains Jurusan
Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri
Semarang.
Keberhasilan dalam penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan dan
bimbingan berbagai pihak. Oleh karena itu penulis menyampaikan terima kasih
kepada :
1.

Prof. Dr. Fathur Rokhman, M.Hum., rektor Universitas Negeri Semarang ;

2.

Prof. Dr. Zaenuri, S.E, M.Si, Akt., dekan FMIPA Universitas Negeri
Semarang ;

3.

Dr. Susilo Widodo, kepala PSTA Badan Tenaga Nuklir Nasional
Yogyakarta ;

4.

Dr. Suharto Linuwih, M.Si., ketua jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri
Semarang ;

5.

Ir. Puradwi Ismu Wahyono, DEA., kepala BFP

Badan Tenaga Nuklir

Nasional Yogyakarta ;
6.

Taxwim, ST., kepala Bidang Reaktor Badan Tenaga Nuklir Nasional
Yogyakarta ;

7.

Dra. Elisabeth Supriyatni, M.Sc., kepala BK3 Badan Tenaga Nuklir
Nasional Yogyakarta ;

8.

Dr. Mahardika Prasetya Aji, M.Si., ketua prodi Fisika FMIPA Universitas
Negeri Semarang ;

9.

Dra. Dwi Yulianti, M.Si., pembimbing I, yang telah memberikan ide,
motivasi, bimbingan, dan bantuan dalam penyusunan skripsi ini ;

vii

viii

10.

Dra. Pratiwi Dwijananti, M.Si., pembimbing II, yang telah meluangkan
waktu, bantuan, bimbingan dan motivasi dalam penyusunan skripsi ini ;

11.

Drs. Widarto, pembimbing lapangan, yang telah memberikan ilmu,
bimbingan dan bantuan dalam penelitian di laboratorium ;

12.

Aris Basuki, laboran BATAN, yang telah banyak membantu dalam

pelaksanaan penelitian di laboratorium ;

13.

Jasmi Budi Utami, M.Eng., laboran BATAN, yang telah banyak membantu
dalam pelaksanaan penelitian di laboratorium ;

14.

Winda Kusuma Dewi, teman, yang telah banyak membantu dalam proses
pengambilan sampel, penelitian dan berdiskusi ;

15.

Anggit Pranatya Wardhana, teman, yang telah membantu dalam proses
pengambilan sampel.

Penulis menyadari bahwa penelitian ini masih jauh dari sempurna, untuk itu kritik
dan saran dari semua pihak demi kebaikan penelitian ini sangat diharapkan oleh
penulis.

Semarang, 13 September 2016
Penulis

ABSTRAK
Suparminingsih. 2016. Penentuan Kadar dan Distribusi Logam Berat pada
Cuplikan Sedimen serta Tumbuhan di Sungai Kaligarang dengan Metode Analisis
Aktivasi Neutron (AAN). Skripsi, Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang. Pembimbing Utama Dra. Dwi
Yulianti, M.Si., Pembimbing Pendamping Dra. Pratiwi Dwijananti, M.Si. dan
Pembimbing Lapangan Dr. Widarto.
Kata kunci : logam berat, sedimen, tumbuhan, AAN.
Kota Semarang mengalami pertumbuhan penduduk cukup signifikan.
Pesatnya pertumbuhan penduduk berdampak pada meningkatkan pembangunan
industri yang menghasilkan berbagai keuntungan serta kerugian, salah satunya
menjadi sumber polutan yang dapat mencemari lingkungan. Polutan yang
berbahaya bagi kesehatan manusia adalah logam berat, karena beracun dan tidak
dapat digegradasi. Contoh pencemaran lingkungan akibat perkembangan industri
di Kota Semarang adalah pencemaran di Sungai Kaligarang. Pemantauan kualitas
Sungai Kaligarang sangat dibutuhkan, mengingat sebagian besar warga

memanfaatkan Sungai Kaligarang untuk mencuci, memancing, dan sebagainya.
Air Sungai Kaligarang juga dimanfaatkan sebagai sumber air baku PDAM Kota
Semarang. Telah dilakukan penelitian yang bertujuan untuk menentukan jenisjenis, kadar dan distribusi unsur logam berat yang terakumulasi pada cuplikan
sedimen dan tumbuhan yang hidup di Sungai Kaligarang. Penelitian ini dilakukan
dengan mengambil sampel sedimen dan tumbuhan di Sungai Kaligarang dari 7
titik lokasi. Sampel tersebut kemudian dijemur sampai kering, dihaluskan dan
diayak supaya besarnya homogen. Sampel selanjutnya dimasukkan dalam vial
polietilen dan dimasukkan dalam kelongsong. Sampel selanjutnya diiradiasi
dalam reaktor sehingga bersifat radiaoktif dan memancarkan radiasi- . Besarnya
radiasi- dapat digunakan untuk mengetahui unsur yang terkandung dalam suatu
sampel dengan cara dicacah menggunakan detektor HPGe. Hasil penelitian ini
menunjukkan bahwa sampel sedimen Sungai Kaligarang mengandung Co-59
(1,705-6,765) �/�, Zn-64 (3,892-15,831) �/�, Fe-58 (3128,028-17959,739)
�/�, Cr-50 (0,510-4,621) �/�, dan Mg-26 (1,043-1,543) �/�, sedangkan
sampel tumbuhan mengandung Co-59 (0,075-0,896) �/�, Zn-64 (10,324) �/�,
Fe-58 (212,755) �/�, dan Cr-50 (0,480-0,754) �/�. Kadar Zn dan Cr yang
ditemukan di seluruh lokasi belum melebihi ambang batas yang telah ditetapkan,
sedangkan Co, Fe, Mg dan sampel tumbuhan belum ditetapkan ambang batasnya.
Distribusi logam berat yang ditemukan pada sampel sedimen tersebar di seluruh
lokasi, kecuali Zn-64 dan Mg-26, sedangkan pada sampel tumbuhan hanya Co-59

dan Fe-58 yang terdistribusi di seluruh lokasi pengambilan sampel.

ix

DAFTAR ISI

Halaman
HALAMAN JUDUL …………………………………………………………....... i
PERSETUJUAN PEMBIMBING ………………………………………………... ii
PERNYATAAN ………………………………………………............................. iii
PENGESAHAN ...................................................................................................... iv
PERSETUJUAN PSTA BATAN ............................................................................. v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN………….. ........................................................ vi
PRAKATA ............................................................................................................ vii
ABSTRAK ............................................................................................................. ix
DAFTAR ISI ........................................................................................................... x
DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xiv
BAB
1. PENDAHULUAN .............................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ........................................................................................ 4
1.3 Batasan Masalah ............................................................................................ 4
1.4 Tujuan Penelitian ........................................................................................... 5
1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................................ 5
1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................... 6
2. TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................................... 7
2.1 Pencemaran Sungai ...................................................................................... 7
2.2 Sumber Pencemaran Sungai ......................................................................... 8
x

xi

2.3 Pembagian Zat Pencemar ............................................................................. 8
2.4 Logam Berat ................................................................................................. 9
2.5 Sungai Kaligarang ...................................................................................... 10
2.6 Sedimen ...................................................................................................... 14
2.7 Tumbuhan yang Hidup di Sungai ............................................................... 16
2.8 Analisis Aktivasi Neutron (AAN) .............................................................. 17
2.9 Reaktor Kartini ............................................................................................ 19
2.10 Interaksi Neutron dengan Materi ............................................................... 26
2.11 Interaksi Gamma (

dengan Materi ........................................................ 26

2.12 Prinsip Dasar AAN ................................................................................... 27
2.13 Spektrometer Gamma ............................................................................... 31
2.14 Kalibrasi Spektrometer-

........................................................................ 35

3. METODE PENELITIAN ................................................................................. 38
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian .................................................................. 38
3.2 Alat dan Bahan Penelitian ........................................................................ 38
3.3 Langkah Penelitian ................................................................................... 40
4. HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................................... 47
4.1 Kalibrasi Spektrometer-

......................................................................... 47

4.2 Hasil Analisis ............................................................................................. 50
5. PENUTUP ......................................................................................................... 63
5.1 Kesimpulan ................................................................................................ 63
5.2 Saran .......................................................................................................... 65
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 66
LAMPIRAN ........................................................................................................... 69

DAFTAR TABEL

Tabel

Halaman

4.1 Data Hasil Pencacahan Kalibrasi Energi......................................................... 47
4.2 Data Hasil Pencacahan Kalibrasi Efisiensi .................................................... 49
4.3 Hasil Analisis Logam Berat pada Sampel Sedimen ....................................... 51
4.4 Hasil Analisis Logam Berat pada Sampel Tumbuhan ................................... 52
4.5 Hasil Penelitian Tahun 2009 dengan 2016 .................................................... 61

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar

Halaman

2.1 Peta Segmen Sungai Kaligarang ...................................................................... 14
2.2 Urutan Proses Fisi yang Khas .......................................................................... 21
2.3 Fasilitas Eksperimen Reaktor Kartini .............................................................. 22
2.4 Prinsip Dasar Analisis Aktivasi Neutron ......................................................... 28
2.5 Perangkat Spektrometer- ................................................................................. 32
2.6 Kurva Kalibrasi Energi .................................................................................... 36
3.1 Diagram Alir Penelitian ................................................................................... 40
3.2 Persebaran Lokasi Pengambilan Sampel ......................................................... 41
4.1 Grafik Hubungan antara Nomor Salur dengan Energi ..................................... 48
4.2 Grafik Hubungan Energi dengan Efisiensi ...................................................... 49
4.3 Kadar Unsur Zn-64 pada Sampel Sedimen dan Tumbuhan di

Sungai

Kaligarang ....................................................................................................... 53
4.4 Kadar Unsur Fe-58 pada Sampel Sedimen dan Tumbuhan di Sungai
Kaligarang ....................................................................................................... 55
4.5 Kadar Unsur Cr-50 pada Sampel Sedimen dan Tumbuhan di Sungai
Kaligarang ....................................................................................................... 56
4.6 Kadar Unsur Mg-26 pada Sampel Sedimen dan Tumbuhan di Sungai
Kaligarang ...................................................................................................... 58
4.7 Kadar Unsur Co-59 pada Sampel Sedimen dan Tumbuhan di Sungai
Kaligarang ...................................................................................................... 59

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran

Halaman

1. Perhitungan Kalibrasi Energi ..................................................................... 69
2. Perhitungan Kalibrasi Efisiensi .................................................................. 70
3. Hasil Analisis Logam Berat di Sungai Kaligarang .................................... 72
4. Contoh Perhitungan Kadar Unsur pada Sampel Sedimen di Sungai
Kaligarang dengan

�

= 5 Jam .................................................................... 86

5. Spektrum Sinar- pada Sampel Sedimen di Lokasi 1 dengan � = 5 Jam .. 89

6. Spektrum Sinar- pada Sampel Tumbuhan di Lokasi 1 dengan � = 5 Jam 90

7. Dokumentasi Penelitian ............................................................................. 91
8. Surat Keputusan Penetapan Dosen Pembimbing Skripsi ........................... 93
9. Surat Ijin Penelitian .................................................................................... 94

xiv

BAB 1
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Kota Semarang merupakan ibu kota provinsi Jawa Tengah yang mengalami
pertumbuhan penduduk cukup signifikan. Badan Pusat Statistik (BPS)
menyebutkan pertumbuhan penduduk Kota Semarang tahun 2014 mengalami
peningkatan sebesar 0,97 % dari tahun sebelumnya. Pesatnya pertumbuhan
penduduk mendorong pemerintah untuk mempercepat pertumbuhan ekonomi
dengan cara meningkatkan pembangunan industri. Pembangunan industri ini
menghasilkan berbagai keuntungan serta kerugian, salah satunya menjadi sumber
polutan. Polutan yang dilepaskan ke lingkungan akan memasuki atmosfer,
menjalani sirkulasi hidrologi, dan akhirnya disimpan di dasar sungai, waduk, serta
delta sungai (Mireles et al., 2011)
Perkembangan industri di Kota Semarang menyebabkan pencemaran
lingkungan, salah satunya di Sungai Kaligarang. Pemantauan kualitas Sungai
Kaligarang sangat dibutuhkan, mengingat sebagian besar warga memanfaatkan
Sungai Kaligarang untuk mencuci, memancing, dan sebagainya. Air Sungai
Kaligarang juga dimanfaatkan sebagai sumber air baku PDAM Kota Semarang,
dan menurut BPS Kota Semarang (2015) pemakaian air bersih dari PDAM Kota
Semarang semakin meningkat setiap tahunnya.
Perkembangan berbagai aktivitas industri di sekitar Sungai Kaligarang yang
menggunakan logam berat menyebabkan unsur ini mencemari sungai. Ada
beberapa industri yang terindikasi menyumbangkan polutan logam berat ke

1

2

Sungai Kaligarang, dan di bagian hulu Sungai Kreo terdapat Tempat Pembuangan
Akhir (TPA) Jatibarang. Timbunan sampah akan terbawa sampai ke Sungai
Kaligarang ketika musim penghujan. Logam berat merupakan komponen yang
tidak dapat dihancurkan maupun didegradasi. Logam berat sangat berbahaya bagi
kehidupan sungai. Jika dosis logam berat melebihi ambang batas yang telah
ditentukan, maka akan menyebabkan berbagai masalah kesehatan.
Penelitian mengenai kualitas Sungai Kaligarang telah banyak dilakukan oleh
berbagai pihak, diantaranya Purwandhani (2007) dengan metode Analisis Aktivasi
Neutron Cepat (AANC) pada sampel air yang diambil dari Ungaran hingga Pleret
terdapat unsur cemaran logam berat berupa Mg-24, Cu-69, Zn-64, Al-27, Fe-56,
Si-28, K-41, Mn-55 dan P-31 dengan kadar 0,12 mg/liter sampai 13,41 mg/liter.
Kadar logam berat tersebut belum melebihi batas ambang yang telah ditetapkan
oleh Surat Keputusan Menteri Kesehatan RI No 907 Tahun 2002. Penelitian
serupa dilakukan oleh Yulianti (2009) dengan metode AANC pada sampel
sedimen yang diambil dari Ungaran hingga Pleret terdapat unsur cemaran logam
berat berupa Al-27 (11.675,3-42.041,24) ppm, Si-28 (20.540,2-156.401,1) ppm,
Mn-55 (167,1-406) ppm, Fe-56 (7.466,7-34.089,7) ppm, Cu-63(7,6-69,8) ppm,
Zn-64 (52,7-568) ppm, dan penelitian terakhir dilakukan oleh Marlena (2012)
pada sampel air yang diambil dari segmen I sampai VII, dengan metode Atomic
Absorbtion Spectrophotometer (AAS) diperoleh cemaran logam berat berupa Cu
(