ANALISIS CUPLIKAN LINGKUNGAN DAN BAHAN GEOLOGI DENGAN INDUCTIVELY COUPLED PLASMA-MASS SPECTROMETRY

## Rukihati dan Saryati
Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN) - BATAN Kawasan Puspiptek Serpong 15314, Tangerang

## ABSTRAK
ANALISIS CUPLIKAN LINGKUNGAN DAN BAHAN GEOLOGI DENGAN INDUCTIVELY COUPLED PLASMA-MASS SPECTROMETRY . Inductively coupled plasma-mass spectrometry ( ICP-MS ) adalah teknik analisis multi unsur untuk menentukan unsur dan isotop yang terkandung di dalam berbagai jenis sampel. Lebih dari 90% unsur-unsur yang tercantum dalam tabel periodik dapat ditentukan dengan menggunakan ICP-MS, termasuk logam alkali, logam transisi, dan unsur tanah jarang. Informasi tentang kelimpahan isotop dan perbandingan isotop dapat diperoleh dengan teknik ini. Sejak 1990, di Pusat Penelitian Dan Pengembangan Tenaga Nuklir, BATAN Serpong telah diinstal seperangkat sistem ICP-MS SCIEX ELAN Model 250 . Alat ini telah digunakan untuk: Penentuan unsur kelumit dari cuplikan lingkungan, penentuan unsur-unsur yang terkandung dalam partikulat udara, penentuan unsur-unsur tanah jarang dalam cuplikan geologi, serta penentuan nisbah isotop ( isotope ratio ) Pb dan Sr dalam bahan acuan standar ( SRM = standard reference materials ) dan yang terkandung dalam bahan geologi. Semua cuplikan dilarutkan dengan campuran asam (HNO 3 , HClO 4 dan HF) menggunakan microwave dan larutan akhir dalam media HNO 3 1%. Larutan cuplikan dimasukkan ke dalam plasma, pengumpulan data dari masing-masing cuplikan dalam kurun waktu hampir seperempat jam. Simpangan baku relatif ( RSD = relative standard deviation ) pengukuran ICP-MS terhadap cuplikan lingkungan adalah dalam kisaran 0,7 % sampai dengan 4,1 %. Hasil penentuan konsentrasi unsur tanah jarang dalam bahan standar geologi ( Canadian Certified Reference Standard Rock ) adalah dalam kisaran konsentrasi harga sertifikat. Simpangan baku relatif penentuan nisbah isotop Pb dan Sr dalam dalam bahan geologi berkisar antara 0,3 % sampai dengan 4,4 %. Pada umumnya, simpangan baku relatif penentuan nisbah isotop adalah kurang dari 5 %.
Kata kunci : Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS), unsur kelumit, nisbah isotop, partikulat udara, unsur tanah jarang, bahan geologi

## ABSTRACT
ANALYSISIS OF ENVIRONMENTALAND GEOLOGICAL MATERIALS BY INDUCTIVELY COUPLED PLASMA-MASS SPECTROMETRY. Inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS) is a multi element analytical technique that is used for elemental and isotopic determination in a variety of samples. ICP-MS elemental analysis can be used for more than 90% of all elements in the periodic table, including alkali, transition and other metals and rare earth elements. Information concerning isotope abundance or isotope ratio is inherent in the technique. Since 1990, a SCIEX ELAN 250 ICP-MS was installed at Serpong Research And Development Center For Nuclear Energy of BATAN. This Instrument has been used for: The determination of trace elements in environmental samples, elemental determination in airborne particulate matters, determination of rare earth elements in geological samples, measurement of isotope ratios of Pb and Sr in standard reference materials (SRM) and geological materials. All of the samples were dissolved in acid mixture (HNO 3 , HClO 4 dan HF) by using microwave and the final solution were in the media of 1% nitric acid. The samples was introducted into plasma, thus data collection for each sample could be up to almost a quarter of an hour. The relative standard deviation (RSD) of ICP-MS measurement of environmental samples were in the range of 0,7 - 4,1%. The rare earth elements concentration by means of ICP-MS were in the range of Canadian Certified Reference Standard Rock. The relative standards deviation (RSD) for isotope ratio measurements of Pb and Sr in geological materials were in the range of 0.3 - 4.4%. In general, RSD measurement by ICP-MS was found less than 5% over a wide concentration range.
Key word : Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS), trace elements, isotope ratios, airborne particulate matter, rare earth elements, geological materials

## PENDAHULUAN
Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer adalah seperangkat alat untuk menentukan unsur dan isotop secara simultan yang terkandung dalam berbagai jenis cuplikan. Alat ini adalah gabungan plasma ( ICP = Inductively Coupled Plasma ) sebagai sumber ionisasi dengan spektrometer massa ( MS = Mass Spectrometer ) sebagai pemilah dan pencacah ion. Metode analisis ini dikenal dan lazim disebut metode ICP-MS . Semula ICP banyak digunakan sebagai sumber eksitasi untuk spektrometri emisi, sebagaian besar unsur dapat diionisasi dengan efisien dalam ICP . Dengan alasan inilah ICP digunakan sebagai sumber ion dalam ICP-MS . Bila dibandingkan terhadap Inductively Coupled Plasma-Emission Spectrometry ( ICP-ES ), spektra massa lebih sederhana dari pada spektra emisi optik. Kebanyakan unsur berat memperlihatkan ratusan garis emisi, tetapi unsur berat tersebut hanya mempunyai 1 – 10 spektrum massa yang berasal dari isotop alam. Parameter sistem ICP-MS adalah: argon ICP (argon plasma, auxiliary dan nebulizer ); spektrometer massa ( sampler dan skimmer ); kevakuman ( interface region dan mass spectrometer chamber ); lens voltages ( photon stop , bassel box barrel , einzel lenses , dan a.c. rods ). Dalam sistem ICP-MS , istilah “ compromise condition” diartikan sebagai satu set kondisi parameter alat yang didasarkan gangguan spektra massa paling kecil dan sensitifitas analit yang paling baik.
Pengertian sederhana plasma adalah gas yang terionisasi sebagian, biasanya digunakan gas argon (Ar). Di dalam plasma tersebut terdapat ion bermuatan positif dan elektron, wujud plasma dapat dilihat sebagai nyala sebagai media ionisasi. Nyala plasma argon mempunyai suhu antara 6000 K sampai dengan 10.000 K, suhu tersebut sangat ideal untuk ionisasi unsur-unsur. Mekanisme pembentukan plasma argon dan proses ionisasi analit spesi M, melalui reaksi-reaksi :
(1) Ar + e • ’Ar + + 2e.
(2) Ar + + e • ’ Ar m .
(3) Ar + + M • ’ M + + Ar (4) Ar m + Ar+ • ’ Ar 2 + .
Ion-ion-ion positip yang terbentuk dipilah dan dicacah didalam spektrometer massa, sedangkan Ar m adalah spesi Ar metastabil. Sebagai ilustrasi proses ionisasi dalam sistem ICP-MS dapat dilihat pada Gambar 1.
Dalam proses ionisasi tersebut diawali dengan pelarutan cuplikan menjadi larutan garam, larutan garam dikabutkan dengan nebulizer menjadi butiran-butiran berukuran 10 µm, masuk ke dalam plasma terjadi desolvasi menjadi: partikel fasa padat, partikel garam fasa gas, mengalami dissosiasi menjadi atom bebas dan akhirnya menjadi ion bebas atau terjadi gabungan ion, seperti halnya spesi ion Ar 2 + yang terbentuk dalam plasma argon [1-5].
Dalam penggunaannya, ada dua keuntungan utama metode ICP-MS , pertama, spektra massa yang sederhana, yaitu 1 - 10 spektrum berasal dari isotop unsur yang ada di alam; kedua, gangguan antar-unsur dapat diprediksi. Keuntungan lainnya, ICP-MS adalah metode analisis multi unsur, yaitu dalam waktu yang bersamaan banyak (lebih dari 30) unsur dapat ditentukan secara serempak, serta mempunyai batas penentuan ( limit detection ) yang rendah (dalam orde nanogram = 10 -9 gram). Metode ini hanya memerlukan cuplikan sedikit (dalam kuantitas puluhan hingga ratusan mg) dan dapat menentukan nisbah isotop secara cepat, hal ini disebabkan sistem pencacahan ion yang sangat cepat di dalam spektrometer massa. Lebih dari 90% unsur-unsur yang tercantum dalam tabel periodik dapat ditentukan dengan ICP- MS. Selain untuk penentuan unsur, ICP-MS juga digunakan untuk analisis isotop (menentukan kelimpahan dan/atau nisbah = perbandingan isotop suatu unsur).
Semula sistem ICP-MS hanya dapat menganalisis cuplikan dalam bentuk larutan, namun perkembangan ICP-MS selanjutnya menggunakan teknologi laser ablation untuk proses ionisasi, sehingga cuplikan padatan dapat langsung dianalisis, tanpa pelarutan atau penghancuran cuplikan terlebih dahulu. Berdasarkan kelebihan-kelebihan ini metode ICP-MS banyak digunakan untuk menentukan unsur kelumit ( trace elements ), yaitu unsur-unsur yang berkonsentrasi <0,5% yang terkandung dalam berbagai jenis cuplikan, seperti cuplikan lingkungan (air, tanah dan partikulat udara), biologi (darah, urin, jaringan, obat-obatan dan makanan), geologi (sedimen, batuan dan mineral), bahan teknik (semikonduktor, superkonduktor dan paduan logam),
Gambar 1 . Diagram proses ionisasi dalam sistem
ICP-MS ION ION ATOM PARTIKEL FASA PADAT LARUTAN GARAM PADATAN GARAM - PELARUT pelarutan pengabutan desolvasi dissosiasi penggabungan ionisasi PARTIKEL GARAM SPEKTROMETER MASSA penguapan
serta untuk menentukan perbandingan isotop suatu unsur dalam bahan geologi atau dalam bahan industri nuklir [6-11].
Sejak 1990, di Pusat Teknologi Bahan Industri Nuklir (PTBIN) - BATAN Serpong telah diinstal seperangkat ICP-MS buatan SCIEX Kanada. Sistem ICP-MS ini telah dimanfaatkan untuk menentukan unsur dan isotop dalam berbagai cuplikan. Dalam makalah ini dilaporkan penggunaan ICP-MS untuk: (1) Studi banding penentuan unsur kelumit dari cuplikan lingkungan (tanah dan debu perkotaan). (2) Penentuan unsur-unsur yang terkandung dalam partikulat udara dari daerah Serpong dan Jakarta. (3) Penentuan unsur-unsur tanah jarang dalam cuplikan geologi dan dalam bahan geologi acuan. (4) Pengukuran nisbah isotop ( isotope ratio ) Pb dan Sr dalam bahan acuan standar ( SRM = standard reference materials ) dan dalam cuplikan bahan geologi. Penyajian data analisis ini diharapkan memberikan gambaran mengenai penggunaan dan kemampuan sistem ICP-MS , yang masih terbilang langka keberadaannya di Indonesia.

## METODE PERCOBAAN

## Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi : Gas argon kemurnian spektroskopi (UHP = ultra high pure) (99,99%), Air distilasi-deionisasi, asam-asam pekat: HNO 3 , HClO 4 dan HF kemurnian spektroskopi, HNO 3 0,1N, Larutan-larutan standar multi unsur SCIEX-Perkin Elmer, yang mengandung unsur unsur yang akan ditentukan, dalam HNO 3 0,1N, Larutan standar isotop yang akan ditentukan dalam HNO 3 0,1N, Cuplikan lingkungan (tanah = soil dan debu perkotaan = urban dust) dari IAEA = International Atomic Energy Agency) , Cuplikan partikulat udara dari daerah Serpong dan Jakarta, pengambilan partikulat udara oleh Pusarpedal (Pusat Sarana Pengendalian Dampak Lingkungan), Cuplikan bahan geologi dan acuan bahan geologi Sy 3 (Syenite Canadian Reference Rock), Standard Supercond N123 sistem Y-Ba-Cu-O dan cuplikan Y-Ba-Cu-O, SRM 981, Standar isotop Timbal (Pb) dan standar isotop Sr, serta cuplikan bahan geologi.

## Instrumentasi
Seperangkat sistem ICP-MS buatan SCIEX – Perkin Elmer , dilengkapi sistem komputer PE 5000, menggunakan operating XENIX dengan fasilitas software untuk pemakaian analisis kuantitatif: Quantitative Analysis, Totalquantitative, Isotopic Ratio, Isotop Dilution, dan fasilitas Software Graphic untuk analisis kualitatif.
Sistem ICP-MS dirangkai dengan pompa peritaltik Gilson Miniplus 2 untuk memasukkan larutan analit ke dalam plasma. Penghancur-pelarutan cuplikan menggunakan Microwave Milstone 1200 Mega [12].
Selain alat utama, juga digunakan peralatan umum laboratorium kimia analisis: neraca elektronik, pipet mikro, dan peralatan dari gelas dan teflon.

## Pelarutan cuplikan
Sebagaimana dituliskan dimuka bahwa sistim ICP-MS yang digunakan adalah untuk cuplikan berbentuk larutan. Setiap cuplikan padatan harus dilarutkan dengan pelarut yang sesuai dan mengikuti prosedur yang tercantum dalam manual [12]. Larutan akhir untuk dianalisis dengan sistim ICP-MS adalah dalam media HNO 3 1 %. Untuk menjaga supaya tidak terjadi penyumbatan pada sampler dan skimmer , serta tidak terlalu banyak massa cuplikan yang masuk ke dalam spektrometer massa, konsentrasi cuplikan dalam larutan akhir (HNO 3 1 %) tidak lebih dari 0,1 % (persen berat/volum).
Optimasi Sistem ICP-MS
Penentuan kondisi optimal sistem ICP-MS meliputi optimasi pembentukan ion di dalam plasma dan optimasi spektrometer massa, menggunakan larutan kalibrasi ICP-MS , yaitu larutan campuran Li + , Rh ++ dan Pb ++ dalam media HNO 3 0,1N, konsentrasi masing-masing unsur adalah 100 ng/mL.
Optimasi pembentukan ion di dalam plasma meliputi pengaturan daya radio frekuensi yang dipasok ke sistem ICP-MS , pengaturan kecepatan gas argon pengabut ( nebulizer ) dan kecepatan alir larutan ke dalam nyala plasma.
Optimasi spektrometer massa meliputi pengaturan tegangan yang dipasok kepada lensa-lensa ion elektrostatik serta pengaturan tegangan kepada detektor CEM ( channel electron multiflier ). Pada kondisi optimal yang dipilih, merupakan kondisi kompromi ( compromise condition ) dari parameter- parameter alat yang dioptimalkan, dan menghasilkan intensitas (jumlah ion yang dicacah oleh detektor per detik = ion/detik) > 8 x 10 3 untuk konsentrasi unsur 100 ng/mL, dan cacah latar < 30 ion/detik [13].

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Penentuan kondisi optimal sistem ICP-MS adalah langkah pertama yang perlu dilakukan dalam penentuan unsur atau isotop dengan menggunakan ICP-MS . Langkah ini menentukan ketepatan ( accuracy ) dan ketelitian ( precision ) serta untuk mengetahui cacah- latar ( back-ground ) dalam kisaran massa yang dipilih, sehingga sensitivitas dapat diketahui. Sensitivitas di sini menyatakan secagai cacah ion/detik pada konsentrasi 1 µg/mL.
Sebagaimana tercantum dalam manual [13], sistem ICP-MS layak-pakai bila sensitivitas minimum untuk Rh ++ , Pb ++ dan Li + , masing-masing
Analisis Cuplikan Lingkungan dan Bahan Geologi dengan Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (Rukihati)
harus < 8 x 10 3 ion/detik untuk konsentrasi unsur 100 ng/mL, dan cacah-latar < 30 ion/detik. Bila kondisi ini tidak dipenuhi, hal ini dimungkinkan karena pemilihan setelan parameter sistem ICP-MS tidak tepat, seperti pemilihan kecepatan alir gas argon, kecepatan alir larutan cuplikan kedalam nyala plasma, penyetelan lensa ion, tegangan detektor, lubang sampler ( sampler orifice ) yang sudah tidak semestinya dan yang fatal apabila detektor tidak berfungsi sebagaimana mestinya.
Hasil analisis ICP-MS terhadap 4 (empat) macam cuplikan disajikan pada Tabel 1 sampai dengan Tabel 4. Tabel 1 adalah hasil analisis ICP-MS terhadap interkomparasi cuplikan lingkungan tanah dan debu perkotaan dari IAEA , kandungan unsur di dalam cuplikan tanah ( Podsoilic soil ) paling kecil adalah Eu (0,95 mg/Kg) dan unsur paling banyak adalah Al (4,91 x 10 4 mg/Kg) sedangkan RSD untuk pengukuran cuplikan tanah berkisar antara 0,7 % sampai dengan 4,1 %.Untuk cuplikan debu perkotaan ( Urban dust ) konsentrasi unsur paling kecil adalah As (0,05 mg/Kg) dan unsur yang paling banyak adalah Fe (7,60 x 10 4 mg/Kg) sedangkan RSD pengukuran cuplikan debu perkotaan berkisar antara 0,7 % sampai dengan 3,8 %. Terlihat bahwa konsentrasi yang dapat ditentukan dengan metode ICP-MS dalam orde satuan mg/Kg (ppm = part per million), sedangkan RSD pada umumnya < 5%. Hampir semua unsur-unsur yang
dianalisis dengan ICP-MS berada pada kisaran konsentrasi unsur yang diterima ( accepted values ) oleh IAEA , baik untuk cuplikan tanah maupun cuplikan debu perkotaan.
Hasil analisis cuplikan lingkungan disajikan dalam Tabel 2. Jenis cuplikannya adalah bahan acuan standar ( SRM = standard Reference Material ), dan partikulat udara dari daerah Jakarta. dan Serpong. Data yang diperoleh adalah terkait dengan kegiatan aplikasi ICP-MS dalam studi lingkungan (1995). Pencuplikan dilakukan dalam bulan Mei, Juni dan Juli dari daerah berbeda, dari daerah perkotaan (Jakarta) dan perkantoran (Serpong). Konsentrasi unsur-unsur di dalam SRM 1648 NIST , baik berdasarkan harga sertifikat maupun hasil analisis ICP-MS berkisar antara satuan g/g hingga satuan %. Hasil analisis ICP-MS terhadap cuplikan bahan acuan standar SRM 1648 NIST paling besar berbeda ~ 2 % dengan harga sertifikat (unsur Ba). Sedangkan kandungan unsur-unsur (Ag, Al, As, Ba, Cd, Co, Cr, CS, Cu, Fe, In, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Rg, V dan Zn) di dalam cuplikan partikulat udara dari daerah
Tabel 1 . Interkomparasi analisis cuplikan lingkungan tanah ( Podsoilic Soils IAEA*-0327N ) dan debu perkotaan, ( Urban Dust IAEA-395 ) penentuan unsur dengan ICP-MS (konsentrasi dalam mg/Kg)
Tanah, Podsoilic Soils IAEA-0327N Debu Perkotaan, Urban Dust IAEA-395 ICP-MS Kisaran Konsentrasi yang diterima oleh IAEA ICP-MS Kisaran Konsentrasi yang diterima oleh IAEA Unsur Rata-rata RSD ** (%) Dari Hingga Rata-rata RSD ** (%) Dari Hingga Al 4,91E+04 0,7 3,91E+04 5,90E+04 2,94E+04 1,1 2,40E+04 3,32E+04 As 5,85E+00 4,1 4,84E+00 6,22E+00 5,22E-02 3,2 9,00E-02 2,79E+01 Ba 4,55E+02 1,3 3,30E+02 5,37E+02 4,94E+02 1,0 2,27E+02 4,45E+03 Ce 8,51E+01 3,4 5,33E+01 9,22E+01 3,94E+01 2,8 1,55E+01 4,82E+01 Co 1,24E+01 2,9 1,00E+01 1,30E+01 1,58E+01 1,9 1,33E+01 1,66E+01 Cr 2,66E+02 3,9 3,41E+01 1,84E+02 2,02E+02 3,7 2,32E+01 2,37E+02 Cs 2,82E+00 4,1 1,90E+00 3,03E+00 2,84E+00 3,8 2,00E+00 3,01E+00 Dy 5,30E+00 4,1 3,87E+00 6,50E+00 2,72E+00 3,6 2,37E+00 2,52E+00 Eu 9,54E-01 0,6 7,40E-01 1,21E+00 4,90E-01 0,5 5,00E-01 1,00E|+00 Fe 2,47E+04 0,7 1,89E+04 2,88E+04 7,60E+04 0,7 4,30E+04 8,89E+04 K 1,93E+04 1,9 1,74E+04 2,17E+04 8,41E+03 1,6 8,00E+03 1,09E+04 La 3,11E+01 3,6 2,93E+01 3,63E+01 1,95E+01 3,2 1,83E+01 2,10E+01 Mg 1,92E+04 3,9 2,43E+04 1,10E+04 2,76E+04 3,1 1,17E+02 3,99E+04 Mn 1,94E+03 2,2 6,29E+02 2,33E+03 1,12E+03 3,6 6,87E+02 1,42E+03 Na 7,50E+03 1,3 7,33E+03 8,37E+03 5,71E+03 1,8 5,43E+03 6,32E+03 Nd 3,64E+01 3,2 2,44E+01 3,80E+01 1,64E+01 3,5 6,40E+00 1,69E+01 Pb 4,20E+01 2,1 8,00E+00 6,63E+01 4,35E+01 2,5 3,28E+01 7,70E+01 Sc 8,80E+00 3,7 6,22E+00 9,13E+00 6,04E+00 3,1 4,50E+00 6,23E+00 Sm 5,80E+00 3,6 4,83E+00 6,20E+00 2,42E+00 3,5 2,50E+00 4,89E+00 Ti 4,65E+03 1,5 3,89E+03 5,29E+03 2,96E+03 1,9 1,74E+03 4,39E+03 V 6,44E+01 2,7 5,23E+01 7,19E+01 9,70E+01 2,8 7,63E+01 1,02E+02 Y 2,49E+01 2,4 2,24E+01 3,32E+01 1,55E+01 2,8 1,79E+01 2,25E+01 Zn 7,13E+01 3,7 3,05E+01 9,16E+01 3,24E+03 3,1 1,71E+03 4,24E+03 * IAEA =International Atomic Energy Agency
** RSD=relative standard deviation
Tabel 2 . Hasil penentuan unsur dalam SRM 1648 NIST dan dalam cuplikan partukulat udara dari daerah Serpong dan Pulo Gadung menggunakan ICP-MS
NIST SRM1648 ( g/g) *Partikulat udara dari daerah Serpong (ng/M 3 ) *Partikulat udara dari daerah Pulo Gadung (ng/M 3 ) Unsur Hasil ICP-MS Harga Sertifikat Mei Juni Juli Mei Juni Juli Ag 8±0,7 (6) 3,06±0,22 1,17±0,06 1,63±0,3 3,08±0,25 2,39±0,09 2,61±0,29 Al 3,55±0,06 3,42±0,11 1149±103 1124±0,08 1633±0,4 16470±200 10324±117 22857±252 As 118±8 115±10 0,78±0,09 1,52±0,24 3,22±0,61 16,56±1,72 17,03±0,32 19,93±1,11 Ba 754±27 (737) 3,56±0,67 2,8±0,51 5,47±0,25 186,14±5,68 100,98±9,97 184,20±3,05 Cd 76±2 75±7 0,32±0,08 0,28±0,11 0,60±0,11 5,37±0,35 6,30±0,87 7,32±0,29 Co 18±0,7 (18) 0,55±0,10 0,45±0,06 0,50±0,25 6,44±0,59 4,81±0,13 6,80±0,07 Cr 391±1,9 403±12 1,42±0,09 1,39±0,18 1,8±0,16 41,49±0,73 24,03±0,07 47,80±1,52 Cs 3,1±0,5 (3) 0,07±0,01 0,09±0,03 0,11±0,01 0,68±0,03 0,58±0,07 0,74±0,03 Cu 599±5 609±27 1579±0,51 1580±0,14 1783±0,66 269±011 273±008 251±012 Fe 3,77±0,14 (%) 3,91±0,1 (%) 583±0,08 680±0,06 835±0,23 18439±404 11635±556 22860±673 In 1±0 (1,0) 0,01±0 0,01±0 0,01±0 0,01±0 0,01±0 0,01±0,005 K 1,12±0,12 (%) 1,05±0,01 (%) 389±0,07 481±0,03 661±0,09 4247±0,09 2151±175 6830±0,72 Mg 0,81±0,01 (%) (0,8) (%) 107±0,01 121±0,02 137±0,05 3031±132 1647±0,36 3399±0,25 Mn 858±10 (860) 22,4±1,06 27,75±0,7 3 27,92±0,1 3 723±13,43 816±17 824,45±17,8 1 Na 0,420±0,2 0 (%) 0,425±0,0 02 (%) 1064±0,57 1072±0,43 1115±0,44 5370±187 2305±199 7768±074 Ni 83±4 82±3 2,40±0,25 2,73±0,26 2,60±0,15 27,98±0,18 16,25±0,44 24,30±0,36 Pb 0,65±0,01 0,665±0,0 08 150±0,03 180±0,03 1229±0,06 871±0,16 1741±021 945±030 Rb 53±2 (52) 1,55±0,12 1,79±0,15 1,81±0,11 13,80±0,38 12,29±0,82 13,93±0,21 V 136±6 140±3 3,32±0,15 3,48±0,19 3,76±0,13 45,42±1,21 25,29±0,79 57,22±0,97 Zn 0,48±0,01 (%) 0,476±0,0 14 (%) 87±3 132±04 141±0,9 2913±0,18 5381±127 4087±160 TSP (ng/M 3 ) 76 69 67 545 364 644
TAV (M 3 ) 1730,30 1730,20 1730 1801,80 2210 1667,25 SPM (ng/M 3 ) 39 30 30 90 132 SRM = Standard Reference Material NIST = National Institute of standards &Technology
(….) = Harga dalamkurung hanya sebagai harga informasi saja
TSP = Total Suspended Particulate Matter = Partikulat udara tersuspensi, dalam hal ini disingkat menjadi partikulat udara
TAV = Total air volume = Total volume udara yang dicuplik
SPM =Suspended Particulate Matter = Partikulat yang tersuspensi di udara Ukuran partikel TSP 10 m dan SPM 2,5 m
Serpong dan daerah Jakarta (Pulo Gadung) berkisar antara satuan ng/M 3 hingga puluhan ribu ng/M 3 (unsur Al dan Fe). Konsentrasi unsur-unsur tersebut yang berasal dari daerah Serpong lebih kecil dari pada konsentrasi unsur-unsur dari daerah Jakarta (Pulo Gadung), kecuali unsur Cu. Konsentrasi unsur Cu dari daerah Serpong 6-10 kali lebih besar dari pada daerah Jakarta. Konsentrasi Cu dari daerah Serpong berkisar antara 1,579 µg/M 3 sampai dengan 1,783 µg/M 3 sedangkan dari daerah Jakarta berkisar antara 0,174 µg/M 3 sampai dengan 0,273 µg/M 3 . Pengamatan selanjutnya menunjukkan bahwa konsentrasi Cu dari daerah Serpong lebih besar karena terkontaminasi oleh Cu hasil abrasi pencuplik udara HVS ( High Volume Sampler ) [14]. Penelitian ini dilaksanakan dalam rangka Penggunaan Teknik Nuklir termasuk ICP-MS untuk studi lingkungan, cuplikan partikulat udara, kerjasama dengan Sarpedal- BAPEDAL.
Unsur tanah jarang (rare earth element) adalah sekelompok unsur-unsur (Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb dan Lu) yang masing-masing mempunyai sifat kimia yang mirip satu dengan lainnya. Penentuan unsur tanah jarang secara individual sulit ditentukan dengan cara analisis kimia konvensional. Pada Tabel 3. disajikan hasil analisis ICP-MS terhadap unsur tanah jarang dari 3 (tiga) cuplikan bahan geologi dan cuplikan pembanding (batuan Sy3 dariKanada). Hasil analisis menunjukkan bahwa ketiga cuplikan (A, B dan C) kandungan unsur tanah jarangnya tidak jauh berbeda (perbedaan < 5%), hal ini menunjukkan ketiga cuplikan tersebut berasal dari daerah yang sama. Disamping itu, konsentrasi hasil analis ICP-MS terhadap cuplikan pembanding Canadian Reference Rocks (Sy-3) berada dalam kisaran harga sertifikat.
Seperti dikemukakan sebelumnya, sistem ICP-MS selain untuk analisis unsur, juga dapat digunakan untuk analisis isotop. Pada Tabel 4 disajikan hasil pengukuran
nisbah (perbandingan) isotop Timbal (Pb) dan Stronsium (Sr). Berdasarkan analisis bahan acuan standar ( SRM = standard reference material 981), ketepata ( accuracy ) untuk nisbah isotop Pb < 2,5 %, sedangkan untuk nisbah isotop Sr harga ketepatan paling besar adalah 4,4 %. Harga ketepatan tersebut lebih besar dapat dimaklumi karena harga nisbah isotop Sr ( 84 Sr/ 88 Sr) adalah cukup kecil, yaitu 0,0071 ± 0,0002.

## KESIMPULAN
Berdasarkan data analisis sistem ICP-MS terhadap 5 (lima) macam cuplikan dapat disimpulkan bahwa : 1. Hasil analisis ICP-MS yang terkait dengan interkomparasi terhadap cuplikan lingkungan (tanah dan debu perkotaan, cuplikan dari IAEA ), menunjukkan bahwa simpangan baku relatif ( RSD ) pengukuran ICP-MS untuk unsur-unsur (Al, As, Ba, Ce, Co, Cr, Cs, Dy, Eu, Fe, K, La,Mg, Mn, Na, Nd, Pb, Sc, Sm, Ti, V, Y dan Zn) adalah < 5 %. Konsentrasi hasil pengukuran ICP-MS berada pada kisaran konsentrasi yang diterima oleh IAEA.
2. Hasil analisis ICP-MS terhadap unsur-unsur Ag, Al, As, Ba, Cd, Co,Cr, Cs, Cu, Fe, In, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Rb, V dan Zn dari cuplikan bahan acuan standar ( SRM 1648 NIST ) hanya berbeda ~ 2 % dengan harga sertifikat. Kandungan unsur-unsur tersebut dalam cuplikan dari daerah Serpong lebih kecil dari pada dari daerah Jakarta.
3. Unsur-unsur tanah jarang (Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb dan Lu) dapat ditentukan dengan ICP-MS dengan ketelitian cukup tinggi. Unsur-unsur tanah jarang dengan kandungan > 5 % adalah: La, Ce dan Nd. Sedangkan konsentrasi unsur Pr, Gd, Sm berkisar antara 1 % sampai dengan 2 % dan unsur lainnya < 1 %. Untuk keperluan rutin analisis ICP-MS terhadap
Sy-3 (mg/Kg)
Unsur A B C
ICP-MS Sertifikat Y, % 0,83 ± 0,01 0,88±0,03 0,80±0,03 626±16 660-877 La, % 9,24 ± 0,15 9,21±0,82 9,28±0,76 1294±53 1070-1399 Ce, % 20,59 ± 0,75 20,62±1,74 20,05±1,92 2291±95 2117-2400 Pr, % 2,14±0,05 2,22±0,12 2,22±0,08 225±12 190-239 Nd, % 7,53±0,23 7,69±0,25 7,65±0,29 754±22 635-760 Sm, % 1,47±0,04 1,46±0,08 1,43±0,09 117±4 97-134 Eu, mg/Kg 52±6 51±8 51±7 17±1 12-20 Gd, % 1,50±0,06 1,53±0,12 1,50±0,14 105±7 95-121 Tb, % 0,16±0,01 0,18±0,01 0,17±0,01 28±1 1-15 Dy, % 0,35±0,01 0,34±0,03 0,34±0,03 133±5 110-142 Ho, % 448±10 440±16 445±43 27±2 15-29 Er, mg/Kg 938±17 940±13 931±16 75±4 51-88 Tm, mg/Kg 87±3 89±15 89±12 11±1 10-13 Yb, mg/Kg 945±123 949±129 950±124 68±2 61-74 Lu, mg/Kg 122±18 123±20 121
7±2 5-9 * Sy-3 cuplikan pembanding, Canadian Reference Rocks .
Tabel 3 . Hasil penentuan ICP-MS terhadap unsur-unsur tanah jarang dalam cuplikan A, B dan C dari PPBGN (Pusat Pengembangan Bahan Galian Nuklir) BATAN dan dalam cuplikan pembanding Sy-3*.
Tabel 4 . Hasil nisbah isotop Pb (dalam SRM-981) dan Sr dalam SPEX) dan dalam cuplikan bahan geologi dari PPBGN (Pusat Pengembangan Bahan Galian Nuklir, BATAN), cuplikan A1 hingga A7.
Nisbah isotop Pb Nisbah isotop Pb Cuplikan 204/206 207/206 208/206 84/88 86/88 a) 0,0604±0,0015 a) 0,8989±0,0156 a) 2,1155±0,0648 a) 0,0071±0,0002 a) 0,1196±0,0003 SRM-981 dan SPEX b) 0,0590±0,0001 (-2,4%) b) 0,9146±0,0003 (1,7%) b) 2,1681±0,0008 (2,4%) b) 0,0068±0,0002 (-4,4%) a) 0,1194±0,0002 (-0,2%) A1 b) 0,0593±0,0012 c) 2,0% b) 0,9138±0,0134 c) 1,5% b) 2,1667±0,0402 c) 1,9% a) 0,0068±0,0002 c) 2,9% a) 0,1189±0,0005 c) 0,4% A2 a) 0,0593±0,0012 c) 2,0% a) 0,9153±0,0112 c) 1,2% a) 2,1669±0,0402 c) 1,9% a) 0,0068±0,0003 c) (4,4%) a) 0,1187±0,0004 c) 0,3% A3 a) 0,0591±0,0014 c) 2,4% a) 0,9114±0,0124 c) 1,4% a) 2,1672±0,0321 c) 1,5% a) 0,0065±0,0001 c) 1,5% a) 0,1188±0,0007 c) 0,6% A4 a) 0,0592±0,0014 c) 2,4% a) 0,9139±0,0098 c) 1,1% a) 2,1679±0,0412 c) 1,9% a) 0,0069±0,0002 c)2,9% a) 0,1199±0,0003 c) 0,3% A5 a) 0,0598±0,0011 c) 1,8% a) 0,9149±0,0142 c) 1,6% a) 2,1659±0,0326 c) 1,5% a) 0,0067±0,0002 c) 2,9% a) 0,1184±0,0006 c) 0,5% A6 a) 0,0591±0,0013 c) 2,2% a) 0,9138±0,0103 c) 1,1% a) 2,1684±0,0247 c) 1,1% a) 0,0065±0,0002 c) 3,1% a) 0,1192±0,0004 c) 0,3% A7 a) 0,0592±0,0014 c) 2,4% a) 0,9138±0,0114 c) 1,3% a) 2,1691±0,0229 c) 1,1% a) 0,0066±0,0002 c) 3,0% a) 0,1201±0,0006 c) 0,5% Cuplikan bahan geologi dari Pusat Pengembangan Bahan Galian Nuklir, BATAN. a) = Hasil penentuan ICP-MS b) = Harga Sertifikat
c)
= RSD ( relative standars deviation ) = Simpangan baku relative.
%) = Selisih harga sertifik terhadap harga hasil penentuan ICP-MS = (b-a)/b x 100 %
unsur tanah jarang cukup cepat dan teliti.
4. Nisbah isotop Pb dan Sr dapat ditentukan dengan menggunakan sistem ICP-MS dengan ketepatan ( accuracy ) sebesar 2,5 % sampai dengan 4,4 %.
Pada umumnya ketepatan dan ketelitian pengukuran sistem ICP-MS < 5%.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Kepada Sdr. Sumardjo, A.Md., Sdr. Istanto, A.Md. dan Sdri. Grace Tj. Sulungbudi, penulis mengucapkan terimakasih atas segala bantuannya sehingga laporan ini dapat kami sajikan.

## DAFTAR ACUAN
[1]. HOUK, R.S., FASSEL, V.A., FLESCH, G.D., SVEC, H.J., GRAY, A., C.E, Anal.Chem ., 52 , (1990) 2283-2289
[2]. WALSH, A., POTTER, D., McCURDY, E. and A.N. EATON, The Royal Society of Cambridge, (1991) 12-24
[3]. JACQUES, P. ROBIN, JEAN MICHEL MERMET, MAHMOUD, H. ABDALLAH, ANWAR BATAL and CHRISTIAN TRASSY, Role Of Plasma Gas in ICP, Recent Advances In Analytical Spectroscopy, Editor K. IUWA, Pergamon Press, (1992)
[4]. GRIMM, W., HERMAN, G., Spectrochimica Acta ,
49 (1994) 925-939
[5]. RUKIHATI,ANALISIS MENGGUNAKAN ICP-MS UNTUK UJI KUALITAS BAHAN, Forum
Kerjasama P3IB dengan FMIPA IPB (2001)]
[6]. TAYLOR, H.E., HUFF, R.A. and MONTASER, A., Novel Applications of ICP-MS (1998)
[7]. SHIVE, L.W., RUTH, K. and SCHMIDT, P., Micro ,
17 (2) (1999) 27-31
[8]. HOELZLWIMMER, R., FABRY, L., KOTZ, L. and PAHLKE, S., Fresenius J. Anal. Chem. , 366 , (2000), 64-69.
[9]. MARCHANTE-GAYON, J.M., FELDMANN, I., THOMAS, C. and JAKUBOWSKI, N., J. Anal. Atom. Spectrom , 16 (5) (2001) 457-463
[10]. HEITLAND, P., Rapid and Realible Rutine Analysis of Urine by ORC ICP-MS,Agilent pub 5989-2482EN
(2005)
[11]. WAHLEN, R., EVANS, L., TURNER, J., HEARN, R., The Use of CTC ICP-MS for the Simultaneous Determination of 18 Elements in Blood and Serum Samples, Agilent pub 5989-2885EN (2005)
[12]. Manual Microwave MILESTONE, MLS-1200 MEGA, MICROWAVE DIGESTION SYSTEM WITH MDR TECHNOLOGY (1994)
[13]. PERKIN ELMER , User Manual, ELAN 5000, Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometer,
(1994)
[14]. Komunikasi dengan pakar lingkungan Jepang dari SARPEDAL : Dr. Hayakawa, dipresentasikan dalam Seminar on Study of Atmospheric Particles in Jakarta, BAPEDAL, (1995)