## ANALISIS KOMPOSISI UNSUR Fe TERHADAP NILAI SUSEPTIBILITAS MAGNETIK DI KOTA PADANG MENGGUNAKAN METODE X-RAY
FLUORESCENCE (XRF)
Elsa feryani harifan 1) , Mahrizal 2) dan Fatni Mufit 2)
1) Mahasiswa Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang
2) Staf Pengajar Jurusan Fisika, FMIPA Universitas Negeri Padang Email : elsafisika@gmail.com

## ABSTRACT
Many  industrial  processes  such  as  steel  and  cement  production  produces  shaped  particles  of  dust  and  fly ash. The particles containing pollutants shaped magnetic minerals belonging to the type of iron sulfide minerals iron and titanium sulfide. These pollutants come from the burning of coal. Basically, before burning coal is not magnetic. In the combustion process produces pyrite which decompose and form pyrrhotite and sulfur gases. At temperatures above  about  1350  K,  pyrrhotite  decomposes  into  iron  and  sulfur.  Iron  (Fe)  is  the  most  dangerous  heavy  metals contained  in  the  topsoil.  In  this  study  measured  the  magnetic  susceptibility  values  and  elemental  composition  to analyze the elemental composition Fe of the magnetic susceptibility values,The sample in this study is the topsoil. Measurements  of  magnetic  susceptibility  values  topsoil  samples  performed  using  magnetic  susceptibility  meter. Then the measurement of the elemental composition of ten samples using X-Ray Fluorescence (XRF) spectrometer. Measurement data plotted in the form of a graph to show the relationship of the value of the elemental composition of Fe magnetic suseptbilitas. Meanwhile, the results of magnetic susceptibility meter, magnetic susceptibility values can inform the type of magnetic minerals based on magnetic susceptibility values.The results of this study indicate that  the  intensity  of  the  magnetic  susceptibility  is  not  only  influenced  by  the  composition  of  the  elements  Fe,  but also influenced by other elements contained in topsoil samples, such as Al, Si, Ca, and Ti. Weight percentage of Fe and Ti derived from the main constituent mineral iron is ilmenite, are paramagnetic.
Keywords : Elemental composition of Fe, magnetic susceptibility, industrial emissions

## PENDAHULUAN
Kota  Padang  merupakan  kota  yang  sedang tumbuh menjadi kota besar. Kemajuan kota dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti berkembangnya  transportasi,  berkembangnya  industri ataupun  pertambangan,  dan  lain-lain.  Perkembangan- perkembangan  tersebut  yang  akan  mempengaruhi polusi udara di Kota Padang. Pengaruh berkembangnya industri  terhadap  lingkungan  seperti  menghasilkan emisi industri yang mengakibatkan kualitas udara tidak sesuai dengan kualitas udara bersih. Jenis polusi udara yang  akan  terkena  dampak  akibat  suatu  rencana kegiatan  meliputi  semua  parameter  kualitas  udara. Kualitas udara dipengaruhi oleh besar dan jenis sumber polusi,  seperti  kegiatan  industri,  kegiatan  transportasi, kegiatan  rumah  tangga,  dan  kegiatan  lain  yang memperuhi kualitas udara[6].
Polusi  udara  adalah  kehadiran  satu  atau  lebih substansi  fisik,  kimia,  atau  biologi  (unsur-unsur  yang berbahaya)  di  atmosfer  dalam  jumlah  yang  dapat membahayakan  kesehatan  manusia,  hewan,  dan tumbuhan, serta mengganggu estetika dan kenyamanan (menurunkan  kualitas  lingkungan)  ataupun  merusak properti. Polusi  udara  dapat  ditimbulkan  oleh  sumber- sumber alami maupun kegiatan manusia. Sumber alami merupakan  sumber  pencemar  yang  berasal  dari  proses alam  tanpa  campur  tangan  manusia  seperti  terjadinya kebakaran hutan diakibatkan suhu yang ekstrim. Selain itu,  letusan  gunung  berapi,  salah  satu  gas  yang dihasilkannya  adalah  SO x .  Sedangkan  kegiatan
manusia  seperti  :  gas  buang  kendaraan  bermotor,  gas buang  dari  cerobong  asap  industri,  pembakaran  di rumah  tangga,  pekerjaan  kontruksi  bangunan  dan lainnya.
Polusi  udara  yang  berbahaya  bagi  kesehatan manusia  adalah  partikulat  (debu)  yang  mengandung jelaga,  hidrokarbon,  sulfurdioksida  dan  nitrogen oksida.  Partikulat  berukuran  besar  dapat  tertahan  di bagian  atas  saluran  pernapasan  manusia,  sedangkan partikulat  berukuran  kecil  dan  gas  dapat  mencapai paru-paru.  Dari  paru-paru,  polutan  diserat  oleh  sistem peredaran darah dan menyebar keseluruh tubuh.
Sumber  polusi  dari  kegiatan  industri  di  Kota Padang  dapat  berasal  dari  pabrik  pengolah  semen, karet,  dan  CPO  ( crude  palm  oil ).  Kota  Padang  terdiri dari 11 kecamatan yang diantaranya di daerah tersebut terdapat  beberapa  pabrik,  seperti  pabrik  semen,  karet, dan  sawit.  Kebanyakan  proses  industri  menghasilkan partikel-partikel  yang  beterbangan  di  udara  bergerak mengikuti aliran udara dan sebagian yang dekat dengan permukaan akan mengendap pada tumbuhan, bangunan,  dan  langsung  jatuh  ke  tanah  bagian permukaan yang disebut dengan topsoil.
Banyak  proses  industri  seperti  produksi  baja dan  semen  menghasilkan  partikel-partikel  yang berbentuk  debu  dan  abu  terbang.  Partikel  tersebut mengandung polutan berbentuk mineral magnetik yang tergolong  jenis  mineral  sulfida  besi  dan  titanium sulfida  besi.  bahan  magnetik  udara.  Partikel  tersebut keluar  dari  cerobong  asap,  dan  bergerak  di  udara hingga  sejauh  ratusan  kilometer  sebelum  jatuh  ke
permukaan, yang bergantung pada kondisi meteorologi. Jumlah bahan magnetik yang mengendap pada  pohon-pohon  bangunan  berbanding  terbalik dengan  jarak  dari  sumbernya.  Semakin  jauh  jarak sumber  polusi  maka  semakin  besar  jumlah  bahan magnetiknya [9].
Penyelidikan  pengaruh  emisi  industri  terhadap nilai  suseptibilitas  magnetik  pernah  dilakukan  [8]. Sampel yang digunakan adalah debu metalurgi dan abu terbang  dari  pembangkit  listrik  batu  bara  dan  besi  di Upper Silesia serta  topsoil di sekitar dekat tanaman di Ojcow,  yang  berjarak  25  km  sebelah  timur  dari kawasan  industri.  Penelitian  lain,  mengkarakterisasi fraksi  magnetik  aerosol  antropogenik  udara  [9]. Sampel  yang  digunakan  adalah  pelapukan  kerak  yang ada  pada  beberapa  bangunan  bersejarah  di  Inggris. Pengkarakterisasian  ini  dilakukan  untuk  membedakan antara  jenis  emisi  yang  berbeda  dan  sumber  partikel yang  terkandung  pada  sampel  dengan  komposisi tertentu. Penyelidikan tersebut menunjukkan pembakaran  listrik  batubara  dapat  mencemari  daerah kawasan industri dan sekitarnya.
Polutan  hasil  industri  produksi  baja  dan  semen diantaranya  adalah  besi  dan  belerang.  Pada  dasarnya, sebelum  batubara  dibakar  (yang  digunakan  sebagai pembangkit  tenaga  listrik  pada  industri)  bukanlah magnetik. Pada proses pembakaran  menghasilkan pirit (FeS 2 )  yang  terurai  dan  membentuk  pirhotit  (Fe 7 S 8 ) dan  gas  belerang.  Pada  suhu  di  atas  sekitar  1350  K, pirhotit terurai menjadi besi dan belerang. Partikel besi dengan diameter sekitar 20 µm, kemudian mengoksidasi membentuk magnetite (Fe 3 O 4 ). Magnetite  merupakan  mineral  tergolong  oksida  besi. Partikulat  mineral  yang  terhirup  dapat  menjadi  risiko kesehatan,  terutama  dalam  ukuran  butir  yang  lebih kecil [5].
Bahaya  partikel  Fe  pada  tubuh  manusia  adalah apabila  Fe  melebihi  dosis  yang  diperlukan  oleh  tubuh dapat  menimbulkan  masalah  kesehatan,  karena  tubuh manusia  tidak  dapat  mengsekresi  Fe.  Hal  ini mengakibatkan  tranfusi  darah  warna  kulitnya  menjadi hitam  karena  akumulasi  Fe.  Selain  itu,  dalam  dosis besar  Fe  dapat  merusak  dinding  usus  sehingga menyebabkan  kematian.  Pada  penelitian  ini  dilakukan pengukuran komposisi unsur Fe, karena Fe merupakan logam  berat  paling  berbahaya  yang  terkandung  pada topsoil.
Unsur  Fe  termasuk  salah  satu  logam  transisi periode  ke-4.  Salah  satu  sifat  unsur  transisi  adalah banyak  senyawanya  bersifat  paramagnetik.  Hal  ini karena  (ion  logam  blok- d )  mengandung  elektron  yang tidak  berpasangan,  apabila  didekatkan  pada  medan magnet  luar  maka  garis  medan  magnet  diperkuat, sehingga  menghasilkan  momen  magnetik  yang  dapat diukur.  Unsur-unsur  transisi    atau  logam  transisi didefinikan  sebagai  unsur  yang  atomnya  mengandung sub-kulit d yang belum terisi penuh (d 10 ). Atom logam transisi Cr, Mn, Fe, Co, dan Ni memiliki momen lebih besar yang timbul dari 3d berpasangan. Semua elemen ini telah mengisi 4s tetapi hanya sebagian diisi 3d [1].
Atom, ion atau molekul dapat bersifat magnetik sesuai  dengan  struktur  elektronnya.  Ada  zat  yang mempunyai beberapa elektron  yang tidak berpasangan dan  ada  juga  memiliki  sekurang-kurangnya  memiliki pasangan  elektron.  Adanya  konfigurasi  elektron  yang demikian,  dikelompokkan  dua  macam  interaksi  antara zat  dan  medan  magnet,  yaitu  diamagnetik  dan paramagnetik. Zat yang mempunyai semua elektronnya berpasangan,  tidak  menghasilkan  momen  magnet,  zat ini  tertolak  oleh  medan  magnet  yang  disebut  dengan zat  diamagnetik.  Sedangkan  zat  yang  mempunyai  satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan, menghasilkan momen magnet, zat ini tertarik ke dalam bidang  magnet,  yang  disebut  zat  paramagnetik. Semakin banyak elektron yang tidak berpasangan masa semakin  besar  momen  magnetnya  dan  semakin  besar pula  sifat  paramagnetiknya  [1].  Seperti  Fe,  dengan konfigurasi  elektron  Is2  2s2  2p6  3s2  3p6  3d6  4s2, memiliki  26  elektron,  kecuali  3d  tidak  terisi  penuh  (4 elektron yang tidak berpasangan).
Pengukuran  komposisi  unsur  Fe  dilakukan dengan  menggunakan X-Ray  Fluorescence (XRF) spectrometer .  XRF  merupakan  teknik  analisis  unsur yang  membentuk  suatu  material tersebut dengan dasar interaksi  sinar-X  dengan  material.  Teknik  ini digunakan untuk mengukur unsur-unsur, terutama yang terdapat dalam batuan atau mineral.
Sinar-X  adalah  gelombang  elektromagnetik dengan  panjang  gelombang  sekitar  1  Angstrom  [3]. Jadi  untuk  dapat  menentukan  panjang  gelombangnya diperlukan  kisi  dengan  jarak  antar  garis  sekitar  1 Angstrom.  Sketsa  kisi  antar  atom  dengan  jarak  antar tetangga terdekat d dapat dilihat pada gambar 5.
Gambar 1. Difraksi sinar-X melalui kisi [3]
Andaikan  sinar-X  dating  dengan  sudut  θ terhadap  deretan  atom  seperti  yang  terlihat  pada Gambar  1  diatas,  beda  panjang  lintasan  antara  sinar  I dan II adalah :
2d sin θ …………….…(1)
Interferensi  terjadi  apabila  beda  panjang lintasan  tersebut  sama  dengan  kelipatan  bulat  dari panjang gelombang sinar-X [3]. Interferensi maksimum terjadi bila :
n λ = 2d sin θ ……..….(2)
keterangan : λ = panjang gelombang d = jarak atar dua kisi θ = sudut sinar datang dengan bidang pantul n = orde pembiasan (n=1,2,3,...)
Persamaan (2) diatas disebut dengan persamaan Bragg  (hukum  Bragg).  Jadi,    pantulan  sinar-X  terjadi apabila memenuhi persamaan Bragg. Pantulan  sinar-X itu  disebut  pantulan  Bragg  atau Bragg’s  reflection. Apabila jarak antar atom-atom Kristal diketahui, maka panjang gelombang sinar-X dapat dihitung.
Energi    sinar-X  sampel  yang  terukur  dipakai sebagai  dasar  analisis  kuantitatif  [10].  Berdasarkan cara  analisisnya  metode  XRF  terdapat  dua  jenis spectrometer ,  yaitu Wavelength-dispersive  X-ray Fluorescence (WDXRF)  dan Energy-dispersive  X-ray Fluorescence (EDXRF) [2]. Pertama  jenis spectrometer WDXRF.  Pada WDXRF,  dispersi  sinar-X  didapat  dari  difraksi menggunakan analyzer berupa  kristal  (grid).  Panjang gelombang  yang  sesuai  dengan  hukum  Bragg  menjadi kisi  kristal  yang  spesifik,,  yang  akan  terukur  oleh detektor.  Aplikasi  WDXRF spectrometer cukup  luas dan beragam. Kondisi pengukuran yang optimal setiap elemen dapat diprogram. WDXRF spectrometer sangat bagus  untuk  mengalisa  elemen  berat.  Rentangan elemen WDXRF mulai dari Beryllium ke Uranium (Be ke U) [2].
Gambar 2. Prinsip Kerja WDXRF [2].
Prinsip  kerja  WDXRF  diawali  dengan  radiasi sinar-X mengenai sampel dan mengemisikan radiasi ke segala  arah.  Radiasi  dengan  arah  yang  spesifik  dapat mencapai  colimator,  maka  pantulan  sinar  radiasi  dari kristal  kedetektor  akan  membentuk  sudut  θ.  Sudut  ini akan  terbentuk  jika  panjang  gelombang  yang diradiasikan  sesuai  dengan  sudut  θ  dan  sudut  2θ  dari kisi Kristal (sesuai hukum Bragg) oleh detektor.
Kedua ,  Spectrometer jenis  EDXRF  adalah teknik  yang  paling  baik  untuk  menentukan  elemen dengan  bentuk  energi  sinar-X  yang  rendah.  Kepekaan dan  resolusi  EDXRF  kurang  optimal  untuk  elemen cahaya.  Range  elemental  dari  EDXRF  mulai  dari Sodium  ke  Uranium  (Na  ke  U).  EDXRF spectrometer tidak  menggunakan  kristal,  melainkan  menggunakan software yang mengatur seluruh radiasi dari sampel ke detektor [2].
Gambar 3. Prinsip Kerja EDXRF [2].
Pada  gambar  3,  dapat  dilihat  prinsip  kerja EDXRF,  yaitu  sinar-X  yang  mengenai  sampel,  radiasi emisinya  langsung  ditangkap  oleh  detektor.    Foton- foton  ditangkap  detektor  dan  dikonversikan  menjadi impuls  elektrik.  Amplitudo  dari  impuls  elektrik tersebut  sesuai  dengan  energi  dari  foton-foton  yang diterima  detektor.  Lalu  impuls    menuju  sebuah perangkat  MCA  ( Multi-Channel  Analyzer )  yang  akan memproses impuls. Impuls yang terbaca dalam memori komputer dalam bentuk channel, yang akan memberikan nilai terhadap sampel yang dianalisa.
Unsur Fe memiliki kaitan dengan suseptibilitas magnetik.  Semakin  tinggi  konsentrasi  Fe  maka semakin tinggi suseptibilitas magnetiknya. Suseptibilitas magnetik pada dasarnya adalah pengukuran  tentang  bagaimana  magnetisasi  suatu bahan itu terjadi [4]. Suseptibiltas magnetik merupakan ukuran  kuantitatif  bahan  untuk  termagnetisasi  pada saat  ada  medan  magnet.  Intensitas  magnetisasi  M adalah  kuat  medan  magnetik  yang  diinduksikan  oleh bahan magnetik karena adanya medan H [7]. Intensitas magnetisasi  M  memiliki  hubungan  dengan  medan magnet  H  melalui  suatu  konstanta  kesebandingan  (  ), yang dikenal sebagai suseptibilitas magnetik :
M =  H ……………..(3)
Kerentanan  magnetik  tersebut  berbeda  masing- masing  sifat  kemagnetannya.  Sehingga  terdapat mineral-mineral  yang  berbeda.  Sifat  kemagnetan ferromagnetik  suseptibilitas  magnetiknya  positif  yang kuat. Contoh mineral ferromagnetik adalah besi murni, nikel  dan  kobal.  Sifat  kemagnetan  ferrimagnetik suseptibilitas  magnetiknya  positif  yang  kuat.  Contoh mineral  ferrimagnetik  adalah  beberapa  oksida  besi, seperti magnetite dan maghemite. Sifat  kemagnetan antiferromagnetik  adalah  suseptibilitas  magnetiknya positif yang sedang. Contoh mineral antiferromagnetik adalah  beberapa  oksida  besi,  seperti hematite dan goethite. sifat  kemagnetan  paramagnetik  suseptibilitas magnetiknya  positif  yang  lemah.  Contoh  mineral paramagnetik  adalah  berbagai  Fe  yang  memuat mineral-mineral  dan  garam-garam  seperti biotite dan olivine. Lalu  sifat  kemagnetan  yang  terakhir  adalah diamagnetik,  suseptibilitas  magnetiknya  negatif  yang lemah.  Contoh  mineral  diamagnetik  adalah  mineral yang  tidak  mengandung  zat  besi  ,  seperti  kuarsa  dan kalsium karbonat [4].
Polusi memiliki kaitan dengan nilai suseptibilitas magnetik. Berdasarkan nilai suseptibilitas magnetik dapat ditentukan kategori tingkatan
polusinya.  Ada  3  kategori  tingkatan  polusi,  yaitu kategori  polusi  tercemar  rendah,  kategori  polusi tercemar  sedang,  dan  kategori  polusi  tercemar  tinggi [5].  Kategori  tingkatan  polusi  berdasarkan  nilai suseptibilitas magnetik adalah :
1. Tingkat  I  dengan  nilai  suseptibilitas  <  150  x 10-8m3kg-1,  termasuk  kategori  polusi  yang tercemar rendah.
2. Tingkat  II  dengan  nilai  suseptibilitas  antara 150-300  x  10-8m3kg-1,  termasuk  kategori polusi yang tercemar rendah.
3. Tingkat  III  dengan  nilai  suseptibilitas  antara 300-450  x  10-8m3kg-1  termasuk  kategori polusi yang tercemar sedang.
4. Tingkat  IV  dengan  nilai  suseptibilitas  antara 450-600  x  10-8m3kg-1,  termasuk  kategori polusi yang tercemar sedang.
5. Tingkat  V  dengan  nilai  suseptibilitas  antara 600-1000  x  10-8m3kg-1  termasuk  kategori polusi yang tercemar tinggi.
6. Tingkat VI dengan nilai  suseptibilitas > 1000 x 10-8m3kg-1, termasuk kategori polusi yang tercemar tinggi.
Berdasarkan  kategori  tingkatan  polusi  di  atas, semakin  rendah  nilai  suseptibilitas  magnetik  maka semakin  rendah  tingkat  pencemaran  udara  di  daerah tersebut,  sebaliknya  semakin  tinggi  nilai  suseptibilitas magnetik maka semakin tinggi pula tingkat pencemaran udara di daerah tersebut. Pencemaran yang diakibatkan oleh polutan hasil industri terdapat partikel Fe dengan konsentrasi tertentu, sehingga penelitian ini bertujuan  untuk  menganalisis  komposisi  unsur  Fe terhadap  nilai  suseptibilitas  magnetik  di  Kota  Padang menggunakan metode X-Ray Fluorescence (XRF).

## METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini jenis sampel adalah Topsoil yang  diambil  dibagian  permukaan  tanah  di  delapan kecamatan  di  kota  Padang,  yaitu  :  Kecamatan  Koto Tangah, Kecamatan Kuranji, Kecamatan Padang Barat, Kecamatan  Padang  Selatan,  Kecamatan  Lubuk Begalung,  Kecamatan  Padang  Timur,  Kecamatan Padang  Utara,  dan  Kecamatan  Pauh.  Sampel  topsoil diambil  menggunakan  sendok  lalu  dimasukkan  ke dalam plastik.
Semua sampel berjumlah 54 sampel, yaitu :  10 sampel  di  Kecamatan  Koto  Tangah,  5  sampel  di Kecamatan  Kuranji,  6  sampel  di  Kecamatan  Padang Barat,  5  sampel  di  Kecamatan  Padang  Selatan,  4 sampel  di  Kecamatan  Lubuk  Begalung,  5  sampel  di Kecamatan  Padang  Timur,  12  sampel  di  Kecamatan Padang  Utara,  dan  7  sampel  di  Kecamatan  Pauh. Jumlah  pengambilan  sampel  topsoil  masing-masing kecamatan berbeda-beda. Bergantung pada luas daerah dan jumlah pabrik yang ada di kecamatan tersebut.
Persiapan  sampel  topsoil  dimulai  dengan mengeringkan  topsoil  karena  pada  penelitian  ini sampel  topsoil  yang  digunakan  sebaiknya  kering  dan halus.  Setelah  kering,  topsoil  di  ayak  menggunakan ayakan  untuk  memperoleh  bagian  yang  halus.  Lalu
topsoil  yang  sudah  halus  dimasukan  ke  dalam  wadah yang  berbentuk  tabung  (holder)  dengan  ukuran diameternya  yaitu  2,5  cm  dan  tingginya  juga  2,5  cm. Masing-masing  sampel  dibedakan  dengan  sistem penamaan  sampel,  yaitu  nama  site  (kecamatan),  jenis sampel, urutan pengambilan sampel. Contoh : KTT01, yaitu  Koto  Tangah,  Topsoil,  pengambilan  pertama. Lalu  diukur  massanya.  Pengukuran  massa  sampel topsoil  diawali  dengan  menimbang  massa  holder kosong.  Tahap  berikutnya  adalah  menimbang  holder berisi  sampel  topsoil.  Lalu,  massa  total  diketahui setelah menghitung massa holder berisi sampel topsoil dikurangi dengan massa holder kosong. Sampel topsoil yang siap diukur dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Sampel topsoil yang siap untuk diukur
Instrument yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Magnetic Susceptibilitymeter (Bartington Susceptibilitymeter  type  MS2) adalah  alat  untuk menentukan  nilai  suseptibilitas  magnetik. X-Ray
Flourescence
Spectrometer (PANanalitical type Epsilon  3) adalah  alat  untuk  menentukan  komposisi unsur pada sampel topsoil.
Gambar 5. Magnetic Susceptibilitymeter (Bartington Susceptibilitymeter type MS2)
Nilai suseptibilitas magnetik diperoleh menggunakan  alat Bartington  Magnetic  Susceptibility Meter model MS2 yang  dihubungkan  dengan  sensor MS2B yang mempunyai diameter internal 36 mm, dan frekuensi  465  Hz.  Sensor Bartington menciptakan medan  magnet  yang  lemah  dari  alternating  current (AC)  dengan  medan  lemah  80  A/m,  mendeteksi magnet  dari  bahan,  dan  menghitung  kerentanan magnetik    lalu  nilainya  ditampilkan  pada  layar  digital [4]. Berikut adalah tampilan panel MS2 .
Gambar 7 .  X-Ray Fluorescence Spectrometer (PANanalitical type Epsilon 3)
Nilai  suseptibilitas  magnetik  sampel  topsoil diperoleh
dengan melakukan pengukuran menggunakan magnetic susceptibilitymeter di laboratorium  Geofisika,  Jurusan  Fisika  Universitas Negeri  Padang. Pengukuran  nilai  suseptibilitas magnetik dilakukan sebanyak tiga kali secara berulang dan didapat nilai suseptibilitas magnetik rata-rata untuk masing-masing pengukuran
yangmana
nilai suseptibilitas magnetik hasil pengukuran tersebut dikali dengan  10 -8 m 3 kg -1 .  Setelah  didapat  nilai  suseptibilitas magnetiknya  maka  dipilih  10  sampel  dari  54  total sampel.  Setelah  mengurutkan  nilai  suseptibilitas magnetik  dari  tertinggi  hingga  terendah  maka  diambil 4  sampel  pada  nilai  suseptibilitas  tertinggi,  3  sampel nilai  suseptibilitas  menengah,  dan  3  sampel  nilai suseptibilitas  terendah.  Lalu  dilakukan  pengukuran komposisi  unsur  terhadap  10  sampel  tersebut. Pengukuran  komposisi  unsur    menggunakan  XRF spectrometer (jenis  WDXRF spectrometer )  dilakukan di  laboratoium  Instrument  Kimia  Universitas  Negeri Padang.  Hasil  pengukuran  XRF  komposisi  unsur berupa  persentase  unsur-unsur  yang  terkandung  pada sampel toposil.
Setelah dilakukan pengukuran nilai suseptibilitas  magnetik  dan  komposisi  unsurnya,  lalu dilakukan  pengolahan  data  agar  dapat  diketahui penjelasan data dari hasil pengukuran. Hasil pengukuran  nilai    suseptibilitas  magnetik  diplot kedalam tabel data pengukuran. Hasil pengukuran XRF komposisi unsur Fe sampel toposil juga diplot kedalam tabel  data  pengukuran.  Lalu  kedua  hasil  pengukuran tersebut  diplot  kedalam  grafik,  yaitu  hubungan komposisi  unsur  Fe  terhadap  nilai  suseptibilitas magnetik  pada  sampel  topsoil.  Grafik  tersebut diinterpretasikan  hubungan  komposisi  unsur  Fe terhadap nilai suseptibilitas magnetik. Selain unsur Fe, dipilih  3  unsur  lain  yang  dominan.  Ketiga  unsur tersebut  diplot  kedalam  tabel  dan  grafik,  lalu dibandingkan dengan nilai suseptibilitas magnetik. Hal ini  untuk  mengetahui  analisis  komposisi  unsur  Fe terhadap  nilai  suseptibilitas  magnetik  yang  juga dipengaruhi oleh unsur lain.
Kontribusi  mineral  terhadap  suseptibilitas batuan dapat ditentukan berdasarkan nilai suseptibiltas batuan tersebut [11] :
a. Jika  sebuah  batuan  mengandung  mineral paramagnetik  sebagai  mineral  umum  dan suseptibilitasnya    lebih  besar  dari  5  x  10 -3
(SI),  baik  suseptibilitas  maupun  anisotropi batuan ditentukan oleh fraksi ferrimagnetik.
b. Jika  sebuah  batuan  mengandung  mineral paramagnetik  sebagai  mineral  umum  dan suseptibilitasnya    kurang  dari  5  x  10 -4 (SI), baik  suseptibilitas  maupun  anisotropi  batuan ditentukan oleh fraksi paramagnetik.
c. Jika  sebuah  batuan  mengandung  mineral paramagnetik  sebagai  mineral  umum  dan suseptibilitas  rata-rata  dalam  range  5  x  10 -4
sampai  5  x  10 -3 (SI),  suseptibilitas  dan anisotropi  batuan  ditentukan  oleh  fraksi paramagnetik dan ferrimagnetik.
d. Jika  hematite  atau  pyrrhotite  memberikan kontribusi  utama  terhadap  suseptibilitas  rata- rata,  kontribusinya  terhadap  anisotropi  total akan  selalu  lebih  tinggi  sebab  keduanya memiliki anisotropi intrinsik yang tinggi.

## HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

## 1. Hasil Pengukuran Suseptibilitas Magnetik
Hasil  pengukuran  nilai  suseptibilitas  magnetik pada  10  sampel  topsoil  menggunakan Magnetic Susceptibilitymeter ( Bartington  Susceptibilitymeter type MS2) disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil Pengukuran Suseptibilitas Magnetik 10 Sampel Topsoil
Suseptibilitas magnetik  rata-rata  tertinggi dengan nilai 1155.5 (x10 -8 m 3 /kg), diperoleh di daerah Ulak  Karang  Selatan  Kecamatan  Padang  Utara. Suseptibilitas  magnetik rata-rata terendah dengan  nilai 711  (x10 -8 m 3 /kg),  diperoleh  di  daerah  Gunung Pangilun Kecamatan Padang Utara.
2. Hasil Pengukuran XRF Komposisi Unsur Fe
Berdasarkan  hasil  pengukuran  menggunakan XRF spectrometer  (PANanalitical  type  Epsilon  3) , maka nilai komposisi unsur Fe pada 10 sampel topsoil dapat disajikan pada Tabel 2.
No. Nama Sampel Kecamatan Nilai Suseptibilitas Magnetik (x10 -8 m 3 /kg) 1 PBT06 Padang Barat 4135.9 2 PBT05 Padang Barat 1681.3 3 PST04 Padang Selatan 1545.7 4 KTT09 Koto Tangah 1517.6 5 PBT01 Padang Barat 899.9 6 PUT02 Padang Utara 873.4 7 LBT04 Lubuk Begalung 865.4 8 KUT02 Kuranji 335.9 9 PAT07 Pauh 332.1 10 LBT01 Lubuk Begalung 322.8
Tabel 2. Hasil Pengukuran Komposisi Unsur Fe pada Sampel topsoil
Seperti yang terlihat pada Tabel 2 di atas, selain unsur Fe juga terdapat unsur lainnya dengan persentase berat tertentu. Unsur yang dominan adalah unsur Silica (Si), Aluminium (Al), dan Calsium (Ca).
3. Kaitan Komposisi Unsur Fe Terhadap Nilai Suseptibilitas Magnetik
Data  hasil  pengukuran  menggunakan magnetic suseptibilitymeter diperoleh nilai suseptibilitas magnetik  yang  bervariasi.  Kerentanan  magnetik dikendalikan  oleh  beberapa  faktor,  yaitu  konsentrasi mineral,  ukuran  bulir,  dan  bentuk  kristal.  Selain  itu, kerentanan  magnetik  juga  tergantung  pada  komposisi mineral  [4].  Berdasarkan  Tabel  2  dapat  dilihat hubungan komposisi unsur Fe terhadap nilai suseptibilitas  magnetik  dalam  bentuk  grafik  pada Gambar 8 berikut.
Gambar 8. Grafik Hubungan Komposisi Unsur Fe Terhadap Nilai  Suseptibilitas Magnetik pada Sampel Topsoil di Kota Padang.
Berdasarkan hasil pengukuran komposisi unsur Fe  sampel  topsoil  pada  Tabel  2  dan  hubungan komposisi  unsur  Fe  terhadap  nilai  suseptibilitas magnetik  pada  Gambar  8,  maka  dapat  dilihat  bahwa persentase  unsur  Fe  tertinggi  terdapat  pada  nilai suseptibilitas  4135.9  (x10 -8 m 3 /kg)  dengan  persentase berat  adalah  15.977%,  terdapat  di  lokasi  Kecamatan Padang  Barat.  Urutan  kedua  tertinggi  terdapat  pada nilai  suseptibilitas  1517.6  (x10 -8 m 3 /kg)    dengan persentase berat 15.623%, terdapat di lokasi Kecamatan  Koto  Tangah.  Urutan  ketiga  tertinggi terdapat  pada  nilai  suseptibilitas  1681.3  (x10 -8 m 3 /kg) dengan  persentase  berat  14.990%,  terdapat  di  lokasi
Kecamatan  Padang  Barat.  Sedangkan  persentase  Fe terendah    terdapat  di  lokasi  Kecamatan  Pauh  dengan persentase berat 4.012%, nilai suseptibilitas magnetiknya adalah 332.1 (x10 -8 m 3 /kg).
Grafik  hubungan  komposisi  unsur  Fe  terhadap nilai  suseptibilitas  magnetik  pada  sampel  topsoil  di Kota Padang, pada Gambar 8 diatas terlihat kandungan unsur  Fe  tertinggi  bukanlah  terdapat  pada  nilai suseptibilitas  tertinggi.  Sebaliknya,  kandungan  unsur Fe terendah bukanlah terdapat pada nilai suseptibilitas terendah. Tinggi rendahnya nilai suseptibilitas magnetik  tidak  hanya  dipengaruhi  oleh  komposisi unsur  Fe  saja,  tetapi  juga  dipengaruhi  oleh  unsur  lain yang  terkandung  pada  sampel  topsoil.  Unsur  lain tersebut yang dominan adalah Al, Si, dan Ca.
Tabel 3. Persentase Berat Unsur Al, Si, dan Ca pada
Sampel Topsoil Nama Sampel Persentase Berat Unsur Al (%) Persentase Berat Unsur Si (%) Persentase Berat Unsur Ca (%) PBT06 15.548 53.994 8.582 PBT05 16.672 55.951 5.162 PST04 14.848 57.077 7.826 KTT09 22.009 54.474 2.639 PBT01 16.710 58.103 6.196 PUT02 17.527 62.014 4.300 LBT04 17.907 51.110 15.497 KUT02 18.935 61.617 1.287 PAT07 15.036 70.263 1.983 LBT01 17.836 61.991 2.266
Berdasarkan  Tabel  3  dapat  diplot  grafik perbandingan  unsur  Al,  Si,  Ca,  dan  Fe  terhadap  nilai suseptibilitas magnetik.
Gambar 9. Grafik Perbandingan Komposisi Unsur Al, Si, Ca, dan Fe Terhadap Nilai Suseptibilitas Magnetik pada Sampel Topsoil di Kota Padang
Pada  Gambar  9  di  atas  terlihat  bahwa  nilai suseptibilitas  magnetik  tidak  hanya  dipengaruhi  oleh komposisi unsur Fe saja, namun juga dipengaruhi oleh komposisi  unsur  lain  yang  terkandung  pada  sampel topsoil. Dapat dilihat bahwa persentase terbanyak yang
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Per se n ta se
B er a t Un su r (% ) Nilai Suseptibilitas Magnetik Fe 0 10 20 30 40 50 60 70 80 P er sent a se B er a t Uns ur ( %) Nilai Suseptibilitas Magnetik Al Si
Ca Fe Nama Sampel Komposisi unsur Fe (%) Komposisi unsur lainnya (%) PBT06 15.977 84.023 PBT05 14.990 85.010 PST04 14.113 85.887 KTT09 15.623 84.377 PBT01 12.466 87.534 PUT02 9.313 90.687 LBT04 12.466 87.534 KUT02 12.581 87.419 PAT07 4.012 95.988 LBT01 12.054 87.946
terkandung  pada  sampel  topsoil  adalah  unsur  Si.  Pada saat komposisi Fe tertinggi dengan persentase 15.977% diperoleh  pada  nilai  suseptibilitas  magnetik  tertinggi yaitu 4135.9 (x10 -8 m 3 /kg), juga terdapat komposisi  Ca tertinggi  dengan  persentase  8.582%,  sedangkan komposisi Al adalah 15.548% dan komposisi Si adalah 53.994%. Selanjutnya, kandungan Fe terendah  dengan persentase  berat  4.012%  diperoleh  pada  nilai suseptibilitas  magnetik  332.1  (x10 -8 m 3 /kg).  Pada  saat komposisi  Fe  terendah  terdapat  komposisi  Si  tertinggi yaitu  70.263%.  Namun,  pada  nilai  suseptibilitas magnetik  terendah  yaitu  322.8  (x10 -8 m 3 /kg), komposisi Fe adalah 12.054%, sedangkan komposisi Si adalah  61.991%.  Komposisi  Fe  cukup  berpengaruh terhadap  nilai  suseptibilitas  magnetik  di  Kota  Padang. Namun,  nilai  suseptibilitas  magnetik  juga  dipengaruhi oleh unsur lainnya.
Mineral  yang  memiliki  nilai  suseptibilitas magnetik  tertinggi  adalah  besi  murni  (Fe)  dan  sifat kemagnetan bahannya adalah ferromagnetik. Unsur Fe tersebut  dapat  mengalami  penurunan  kerentanan magnetik  bila  bersenyawa  dengan  Ti.  Pada  senyawa tersebut  Ti  mengurangi  momen  magnetik  Fe  dan mineral,  sehingga  kenaikan  Fe  tidak  signifikan terhadap nilai suseptibilitas magnetik [4].
Dilihat dari Hasil pengukuran XRF spectrometer ,  selain  Fe  juga  terdapat  unsur  logam transisi lain yang terkandung pada sampel topsoil yaitu unsur  Ti,  V,  Cr,  Mn,  Ni,  Cu,  dan  Zn.  Ti  memiliki komposisi  tertinggi  dari  ketujuh  unsur  logam  transisi tersebut.  Nilai  komposisi  unsur  Ti  dengan  persentase berat yang bervariasi disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4. Persentase Berat Unsur Fe dan Ti Sampel Topsoil Nama Sampel Persentase Berat Unsur Fe (%) Persentase Berat Unsur Ti (%) PBT06 15.977 1.822 PBT05 14.990 1.479 PST04 14.113 1.195 KTT09 15.623 1.831 PBT01 12.466 1.192 PUT02 9.313 0.853 LBT04 12.466 1.192 KUT02 12.581 1.318 PAT07 4.012 0.405 LBT01 12.054 1.077
Berdasarkan  Tabel  4,  persentase  berat  unsur Fe dan Ti pada sampel topsoil diplot ke dalam bentuk grafik pada Gambar 9.
Gambar 9. Grafik Hubungan Komposisi Unsur Fe dan Ti Terhadap Nilai  Suseptibilitas Magnetik pada Sampel Topsoil di Kota Padang
Berdasarkan  Gambar  9  di  atas,  pada  saat  nilai suseptibilitas  magnetik  tertinggi  yaitu  4135.9  (x10 - 8 m 3 /kg),  komposisi  Fe  adalah  15.977%,  sedangkan komposisi  Ti  juga  tinggi  yaitu  1.822%.  Selanjutnya, pada  saat  nilai  suseptibilitas  magnetik  terendah  yaitu 322.8  (x10 -8 m 3 /kg),  komposisi  Fe  adalah  12.054%, sedangkan  komposisi  Ti  juga  rendah  yaitu  1.077%. Namun, pada komposisi Fe tertinggi urut kedua dengan persentase  15.623%,  nilai  suseptibilitas  magnetiknya adalah 1517.6 (x10 -8 m 3 /kg), karena terdapat komposisi Ti  dengan  persentase  tertinggi  yaitu  1.831%.  Jadi, terlihat  bahwa  Fe  dapat  mengalami  penurunan kerentanan magnetik bila bersenyawa dengan Ti.
Persentase  Fe  dan  Ti  berasal  dari  mineral penyusun  utama  besi  yaitu  ilmenite  (FeTiO 3 ),  bersifat paramagnetik.  Dimana  kontribusi  mineralnya  terhadap suseptibilitas  ditentukan  oleh  fraksi  paramagnetik ferrimagnetik. Jika sebuah batuan mengandung mineral paramagnetik sebagai mineral umum dan suseptibilitas rata-rata  dalam  range  5  x  10 -4 sampai  5  x10 -3 (SI), suseptibilitas  dan    anisotropi  batuan  ditentukan    oleh fraksi  paramagnetik dan ferrimagnetik [11].
Kontribusi  utama  Fe  yang  terkandung  pada sampel  topsoil  diduga  berasal  dari  hasil  industri  yang menggunakan  pembakaran  listrik  batu  bara.  Seperti penyelidikan  yang  telah  dilakukan    menggunakan sampel  debu  metalurgi  dan  abu  terbang  dari pembangkit  listrik  batu  bara  serta  topsoil.  Hasil penyelidikannya  adalah  meskipun  berjarak  sekitar  25 km  sebelah  timur  dari  sumber  emisi  polusi  di  Upper Silesia, tetapi hasil penyelidikan tersebut menunjukkan terjadinya  pencemaran  yang  cukup  luas.  Jadi, pencemaran  akibat  hasil  industri  tidak  hanya  terjadi pada jarak beberapa kilometer saja, namun partikel dan abu  terbang  yang  mengandung  polutan  tersebut beterbangan  di  udara  bergerak  mengikuti  aliran  udara [8].
Penelitian lain, mengkarakterisasi fraksi magnetik  aerosol  antropogenik  udara.  Sampel  yang digunakan  adalah  pelapukan  kerak  yang  ada  pada beberapa  bangunan  bersejarah  di  Inggris.  Data magnetik  dan  mikroskopis  yang  mereka  peroleh konsisten  dengan  derivasi  utama  fraksi  magnetik  dari
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Per se n ta se B er a t Un su r (% ) Nilai Suseptibilitas Magnetik Fe Ti
proses  pembakaran  batubara.  Hal  ini  didukung  karena abu terbang yang berasal dari pembakaran menggunakan  minyak  memiliki  kandungan  Fe  yang rendah  dibandingkan  pembakaran  batubara.  Biasanya, abu terbang yang berasal dari pembakaran menggunakan  minyak  memiliki  kandungan  Fe  0,5% dan  pada  abu  terbang  yang  berasal  dari  pembakaran batubara memiliki kandungan Fe 11,5% [9].

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian,  pengukuran  nilai suseptibilitas  magnetik  dan  komposisi  unsur  sampel topsoil, maka diperoleh kesimpulan bahwa :
1. Polutan  hasil  industri  di  Kota  Padang mengandung  unsur  Fe.  Komposisi  persentase unsur  Fe  tertinggi  terdapat  di  lokasi Kecamatan Padang Barat pada nilai suseptibilitas  magnetik  4135.9  (x10 -8 m 3 /kg) dengan  persentase  berat  15.977%.  Persentase Fe  terendah    terdapat  di  lokasi  Kecamatan Pauh  pada  nilai  suseptibilitas  magnetik  332.1 (x10 -8 m 3 /kg)  dengan  persentase  berat 4.012%.
2. Hasil  penelitian  pada  sampel  topsoil  di  Kota Padang,  hubungan  komposisi  unsur  Fe terhadap nilai suseptibilitas magnetik masing- masing sampel secara umum adalah sebanding. Tinggi rendahnya nilai
suseptibilitas magnetik tidak
hanya dipengaruhi  oleh  komposisi  unsur  Fe  saja, tetapi  juga  dipengaruhi  oleh  unsur  lain  yang terkandung pada sampel topsoil, seperti unsur Si, Al, Ca, dan Ti.
3. Fe  dapat  mengalami  penurunan  kerentanan magnetik bila bersenyawa dengan Ti. Persentase  Fe  dan  Ti  pada  sampel  Topsoil  di Kota  Padang  berasal  dari  mineral  penyusun utama  besi  yaitu  ilmenite  (FeTiO 3 ),  bersifat paramagnetik.
Sampel  yang  akan  dilakukan  pengukuran  nilai komposisi unsur Fe sebaiknya dipilih berdasarkan jenis mineral  yang  terkandung  pada  sampel.  Agar  bisa dilihat  lebih  jelas  lagi  kaitan  komposisi  unsur  Fe terhadap  nilai  suseptibilitas  magnetik  tersebut.  Lalu Pada  pengukuran  nilai  suseptibilitas  magnetik  Low Field  ( lf)  pada  sampel  yang  akan  diuji  komposisi unsur  besinya  sebaiknya  dilakukan  juga  pengukuran menggunakan  suseptibilitas  High  Field  ( hf).  Agar diketahui  perbedaan  mengenai  kaitan  komposisi  unsur terhadap  nilai  suseptibilitas  magnetik  menggunakan Low Field ( lf) dan High Field ( hf).

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penelitian ini  merupakan bagian dari penelitian dosen tahun 2012,  yang didanai  melalui  Dana DIPA Jurusan  Fisika  FMIPA  UNP  dengan  judul  Monitoring Magnetik  Terhadap  Polusi  di  Kota  Padang.  Terima kasih kepada Catur Krisna Gobah atas  bantuan teknis selama pengambilan sampel  dan data.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Achmad, Hiskia. 2001. Kimia Unsur dan Radio Kimia . Bandung: PT. Citra Aditya Bakti.
[2] Brouwer, P. 2006. Theory of XRF. PANalytical BV: The Netherlands.
[3] Dadan Rosana, dkk. 2003. Konsep Dasar Fisika Modern . Yogyakarta. JICA IMSTEP.
[4] Dearing,  J.  1999. Environmental  Magnetic Susceptibility:  Using  the  Bartington  MS2 System. British Library Cataloguing in Publication Data.
[5] Evan,  M.  E.,  &  F,  Heller.  2003. Environment Magnetism  Principles  and  Application  of Enviromagnetics. California: Academic Presses.
[6] Fitri, Gustina. 2009. Tingkat Polusi Udara Dari
Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Berdasarkan Volume Lalu Lintas . Jurnal Reaksi (Journal  of  Science  and  Technology).  Jurusan Teknik  Kimia  Politeknik  Negeri  Lhokseumawe Vol.  7  No.16,  (Desember  2009  ISSN  1693- 248X46).
[7] Hunt,  Christoper.  P.  1991. Environmental Magnetism Workshop . University of Minnesota.
[8] Strzyszcz,  Z.,  T.    Magiera,  and    F.  Heller. The influence    of  industrial  emissions  on    the magnetic  susceptibility  of  soils    in    Upper Silesia. Studia  Geophysica  et  Geodetica 40, 276-286,  1996.
[9] Schiavon,    N.,    and    L.    P.    Zhou. Magnetic, chemical    and  microscopical  characterization of  urban    soiling    on  historical    monuments. Environmental    Science  and    Technology  30, 3624-3629,  1996.
[10] Sukirno,  dkk.  2009. Analisis  Unsur  Fe,  Ca,  Ti, Ba,  Ce,  Zr  Dan  La  Dalam  Sedimen  Laut  Di Semenanjung Muria Dengan Metode Xrf . Pusat Teknologi  Akselerator  dan  Proses  Bahan. GANENDRA,  Vol.  XII,  No.  1,  Januari 2009.(januari 2009 ISSN 1410-6957).
[11] Tarling,  D.  H.,  &  Hrouda,  F.  1993. The
Magnetic  Anisotropy  of  Rocks .  London: Chapman and Hall.