‘Ada cara luar biasa di mana alam secara spontan mencatat informasi tentang dirinya dari waktu ke waktu,’ kata Dr Alan Seltzer.
Awal bulan ini, sebuah makalah yang ditulis bersama oleh pakar hidrogeologi University College Dublin (UCD), Dr Alan Seltzer menguraikan cara baru untuk menguji kualitas air menggunakan gas nitrogen yang langka.
Kuantitas nitrogen dalam air merupakan sumber yang menentukan kualitasnya. Konsentrasi yang sangat tinggi, misalnya, dapat menyebabkan pertumbuhan alga yang dapat menyebabkan kematian perairan.
Mikroba dalam air dapat menghilangkan nitrogen, namun jumlah yang dihilangkan oleh proses tersebut masih sulit ditentukan oleh para peneliti.
Studi Seltzer, yang diterbitkan dalam jurnal Science, menemukan bahwa isotopolog 15N15N yang langka namun terjadi secara alami bertindak seperti sidik jari alami untuk konversi nitrogen mikroba.
Asisten profesor UCD ini memiliki spesialisasi di bidang geokimia air selama lebih dari satu dekade. “Secara khusus, sebagian besar karier saya berkisar pada gas mulia terlarut – kolom paling kanan pada tabel periodik – dan isotopnya,” kata Seltzer.
“Gas mulia adalah pelacak alami yang luar biasa karena secara kimia tidak reaktif, sehingga memungkinkan mereka menyimpan sinyal fisik yang dapat membantu kita merekonstruksi sejarah air tanah dan lautan.”
Seltzer telah bekerja di Fakultas Ilmu Bumi UCD sejak tahun 2025. Ia menyelesaikan gelar PhD di bidang ilmu bumi di Universitas California San Diego dan bertugas di fakultas penelitian di Woods Hole Oceanographic Institution, di mana ia juga menjadi peneliti pascadoktoral.
“Tujuan saya adalah mengembangkan teknik yang telah saya kembangkan sepanjang karier saya, menerapkannya dengan cara baru guna meningkatkan pemahaman kita tentang sumber dan nasib kontaminasi nitrogen dalam air tanah,” katanya kepada SiliconRepublic.com.
Seltzer juga membangun program penelitian baru yang menggabungkan alat geokimia untuk lebih memahami bagaimana aktivitas manusia telah mengubah sistem air tanah, dan untuk mengembangkan metode baru untuk melacak kontaminasi air tanah dan proses alami yang dapat membantu menghilangkannya.
Apa yang menginspirasi Anda untuk menjadi ahli hidrogeokimia?
Meski terdengar aneh, ketertarikan saya pada hidrogeokimia bermula dari kesadaran saya setelah kuliah sarjana tentang gas inert dan iklim masa lalu.
Meskipun hukum kedua termodinamika menyatakan bahwa entropi cenderung meningkat di alam semesta, ada cara luar biasa yang memungkinkan alam secara spontan mencatat informasi tentang dirinya sendiri seiring berjalannya waktu. Melalui pengukuran geokimia, kita dapat memperoleh informasi tersebut untuk merekonstruksi sejarah sistem alam.
Ketika saya pertama kali mengetahui hal ini sebagai mahasiswa sarjana, saya langsung termotivasi untuk menggali lebih dalam dan mulai bekerja dengan pelacak geokimia ini.
Saya terpikat oleh gagasan bahwa kita dapat mengekstraksi informasi yang tepat dan kuantitatif mengenai proses-proses yang tidak pernah dapat kita amati secara langsung, baik karena proses tersebut terjadi ribuan tahun yang lalu, jauh di bawah tanah, atau keduanya, hanya dengan mengukur gas-gas yang terlarut dalam air. Ketertarikan itu tetap melekat pada saya sepanjang karier saya.
Bisakah Anda memberi tahu kami tentang penelitian yang sedang Anda kerjakan?
Saat ini, sebagian besar fokus saya adalah mendirikan laboratorium baru di UCD yang mampu mengembangkan dan menerapkan teknik baru untuk melacak sifat fisik dan biogeokimia sistem air tanah.
Secara khusus, saya tertarik untuk memahami bagaimana aktivitas manusia telah mengubah siklus nitrogen dalam air tanah: berapa banyak gas nitrogen yang dihasilkan melalui konsumsi mikroba nitrat, dari mana nitrogen tersebut berasal, seberapa cepat proses tersebut terjadi, dan bagaimana tingkat air tanah telah berubah selama beberapa dekade hingga abad terakhir.
Saya baru-baru ini mendapatkan Hibah Awal dari Dewan Riset Eropa, ‘Menelusuri Pengaruh Biogeokimia dan Fisika Antropogenik pada Hidrogeologi Bawah Permukaan’, menyatukan pengembangan pelacak geokimia berbasis laboratorium dan penelitian berbasis lapangan di enam wilayah studi di seluruh dunia, termasuk Irlandia tenggara.
Salah satu tujuan utama proyek ini adalah untuk mengatasi tantangan yang sudah lama ada dalam ilmu air tanah: bagaimana menentukan berapa banyak nitrat yang awalnya masuk ke sistem air tanah, dan dari mana asalnya, kapan sebagian atau bahkan seluruh nitrat tersebut kemudian dikonsumsi oleh mikroba dan diubah menjadi gas nitrogen.
Menurut Anda, mengapa penelitian Anda penting?
Air tanah merupakan sumber utama air minum bagi miliaran orang di seluruh dunia, serta sumber air utama bagi pertanian dan industri. Di Irlandia, polusi nitrogen merupakan tantangan lingkungan yang sangat relevan, dengan implikasi penting terhadap kualitas air dan kesehatan ekosistem.
Sebagian besar penelitian saya berfokus pada pengembangan teknik geokimia yang memungkinkan kita mengukur aspek sistem air tanah yang sulit atau tidak mungkin diamati.
Meskipun kami mengembangkan dan menguji teknik-teknik ini di wilayah studi tertentu, teknik-teknik ini mempunyai potensi untuk diterapkan pada sistem air tanah di seluruh dunia, sehingga membantu kami lebih memahami dan mengelola sumber daya air yang penting ini. Kemungkinan untuk memberikan dampak yang jauh melampaui penelitian apa pun yang menurut saya paling menarik dari penelitian saya.
Bagaimana perasaan Anda tentang pekerjaan Anda sebagai peneliti dalam konteks geopolitik saat ini?
Saya rasa peristiwa geopolitik baru-baru ini tidak mengubah perspektif saya secara mendasar mengenai pentingnya penelitian saya.
Saya terjun ke profesi ini karena saya menyukai sains dan sangat menikmati proses penelitian. Salah satu hal yang paling saya hargai tentang sains adalah objektivitas yang mendasarinya; melalui eksperimen, analisis, dan perlakuan statistik yang cermat, kita sering kali dapat memperoleh jawaban yang berdasarkan pada manfaat ilmiahnya, terlepas dari pertimbangan politik.
Tentu saja, ilmu pengetahuan tidak sepenuhnya lepas dari politik. Pendanaan penelitian, kolaborasi internasional, dan cara penggunaan temuan ilmiah dapat dipengaruhi oleh perkembangan politik. Dan saya yakin bahwa penelitian ilmiah yang cermat sangat penting untuk menginformasikan cara kita berinteraksi secara bertanggung jawab dengan alam.
Apa saja tantangan terbesar yang Anda hadapi sebagai peneliti di bidang Anda?
Seringkali hal-hal kecil yang secara kolektif menimbulkan tantangan terbesar dalam mencapai kemajuan: dokumen, logistik, prosedur pembelian, dan administrasi keuangan.
Saya selalu terkejut betapa banyak waktu yang bisa dihabiskan para ilmuwan untuk melakukan hal-hal selain sains, sekadar untuk menjaga agar penelitian mereka tetap maju. Tentu saja, diperlukan akuntabilitas dan administrasi yang baik, terutama ketika bekerja dengan pendanaan publik, namun menurut saya, mencari cara untuk membuat proses ini lebih efisien sangatlah bermanfaat.
Pendanaan, tentu saja, merupakan tantangan abadi lainnya. Saya beruntung menerima dukungan besar untuk penelitian saya, dan saya terutama terdorong oleh investasi Irlandia baru-baru ini dalam aliran pendanaan penelitian baru dan infrastruktur ilmiah.
Bidang penelitian apa saja yang ingin Anda tangani di tahun-tahun mendatang?
Ada dorongan yang semakin besar untuk mengembangkan sistem spektrometri massa yang portabel dan dapat diterapkan di lapangan. Ketika instrumen ini tersedia secara luas, mudah digunakan, dan terjangkau, saya pikir ada potensi besar untuk memperluas akses terhadap pengukuran geokimia yang canggih.
Bayangkan badan air di seluruh dunia, khususnya di wilayah yang secara historis tidak memiliki akses rutin ke laboratorium analitik, mampu melakukan pengukuran gas terlarut berkualitas tinggi langsung di lapangan. Hal ini dapat mengubah pemahaman kita tentang sumber daya air tanah secara global.
Kedua, terdapat kemajuan luar biasa dalam spektrometri massa presisi tinggi dan resolusi tinggi dalam beberapa tahun terakhir. Teknik resolusi tinggi memungkinkan kita membedakan molekul yang memiliki massa hampir sama, termasuk molekul nitrogen yang sangat langka yang mengandung dua atom nitrogen-15 yang saya sebutkan sebelumnya.
Ketika pengukuran ini menjadi lebih rutin, saya pikir kita akan melihat perluasan substansial dalam jenis pertanyaan yang dapat kita jawab secara kuantitatif dalam hidrogeokimia.