Pencemaran air daripada sisa domestik, pertanian dan industri merupakan masalah di banyak negara. Kaedah rawatan konvensional sering memerlukan kos tinggi dan tenaga elektrik. Sebagai alternatif, penyelidik telah lama meneliti fitoremediasi, iaitu penggunaan tumbuhan untuk menyerap, menapis atau memecahkan bahan pencemar.
Tumbuhan akuatik seperti kiambang (Pistia stratiotes), keladi bunting, duckweed dan rumput paya merupakan calon utama. Artikel ini meneliti bukti keberkesanannya serta hadnya.
Bagaimana Tumbuhan Akuatik Membersihkan Air?
Tumbuhan akuatik menyerap nutrien seperti nitrogen dan fosforus untuk pertumbuhan. Akar mereka juga menjadi tempat tinggal mikroorganisma yang membantu memecahkan bahan pencemar. Satu kajian tanah bencah terapung mendapati komuniti mikrob lebih aktif di zon akar berbanding zon lain [1]. Kadar nitrifikasi dan denitrifikasi adalah tinggi di zon air bagi tumbuhan seperti Azolla filiculoides, Lemna minor dan P. stratiotes [1].
Fosforus merupakan antara nutrien utama yang menyebabkan eutrofikasi, yang membawa kepada ledakan alga dan keadaan kekurangan oksigen [2]. Makrofit akuatik boleh menjadi calon yang menjanjikan untuk menapis fosforus daripada air yang tercemar [2].
Kiambang dalam Rawatan Air Sisa Domestik
Beberapa kajian menunjukkan kiambang berkesan dalam tanah bencah buatan:
Pengurangan pencemar utama. Satu kajian tanah bencah buatan aliran permukaan bebas dengan kiambang mendapati pengurangan TDS sebanyak 83%, TSS 82%, BOD 82%, COD 81% dan NH3 84% [3]. Masa tahanan hidraulik (HRT) 30 hari didapati optimum [3]. Efluen akhir sesuai digunakan untuk menyiram tanaman dan pengairan, tetapi bukan untuk diminum [3].
Perbandingan tiga tumbuhan. Kajian tanah bencah buatan perintis di Nigeria membandingkan keladi bunting, kiambang dan duckweed [4]. Pada HRT 14 hari, keladi bunting dan kiambang mencapai pengurangan fosforus total dan COD tertinggi [4]. Kiambang menunjukkan keputusan lebih baik bagi pepejal terampai dan E. coli, manakala duckweed lebih baik dalam penyingkiran nitrogen total [4]. Secara keseluruhan, keladi bunting didapati paling cekap [4].
Ammonium dan nitrogen. Dalam kajian tanah bencah terapung, kiambang paling cekap menyingkirkan ammonium (70%) dan nitrogen total (59%) [1].
Penanaman Campuran Lebih Baik
Kajian mikrokosmos tanah bencah buatan mendapati unit dengan campuran spesies mengatasi unit monokultur [5]. Gabungan kiambang dan Phragmites karka menunjukkan penyingkiran BOD, fosforus dan nitrogen yang lebih tinggi pada kebanyakan masa [5]. Namun, Typha latifolia merupakan pesaing yang lebih kuat dan menghalang pertumbuhan tumbuhan jiran [5].
Kajian berkaitan oleh kumpulan yang sama mendapati gabungan kiambang dan P. karka juga menunjukkan potensi penyingkiran logam berat yang lebih tinggi [6].
Penyingkiran Logam Berat
Satu kajian 30 hari menguji keladi bunting, duckweed, teratai air (Nymphaea) dan kiambang dalam air perigi [7]. Semua susunan tumbuhan menyingkirkan Cr, Cu, Cd, Pb dan Zn dengan ketara [7]. Kiambang paling berkesan menyingkirkan Cr, Cu dan Zn [7].
Dalam rawatan efluen penyamakan kulit yang tinggi kromium, T. latifolia merupakan fitoremediator paling cekap dengan pengurangan Cr sebanyak 96.7%, berbanding kiambang dan keladi bunting [8].
Hasil Bercampur: Tumbuhan Juga Boleh Melepaskan Nutrien
Tidak semua dapatan positif. Dalam kajian air perigi tadi, semua makrofit melepaskan fosfat ke dalam air, menunjukkan kecekapan penyingkiran negatif [7]. Kiambang, duckweed dan gabungan tumbuhan juga melepaskan nitrat [7]. Teratai air pula tidak dapat bertahan melebihi hari ke-10 [7].
Kajian tanah bencah terapung pula mendapati kecekapan penyingkiran fosfat hanya 23% bagi hidrofit terapung bebas dan 10% bagi makrofit timbul [1]. Ini menunjukkan keberkesanan bergantung kepada jenis bahan pencemar, spesies tumbuhan dan reka bentuk sistem.
Kesan Keadaan Tumbuhan
Satu kajian membandingkan Salvinia natans dan kiambang untuk penyingkiran fosforus [2]. Kedua-dua spesies menunjukkan kecekapan penyingkiran fosforus yang ketara, dan jumlah yang disingkirkan berkorelasi dengan fosforus yang terkumpul dalam biojisim [2]. Menariknya, tumbuhan yang dalam keadaan kekurangan fosforus menunjukkan kadar penyingkiran yang lebih tinggi [2].
Daripada Rawatan Air kepada Biojisim Tenaga
Di Xalapa, Mexico, sebuah lagun fitofiltrasi berskala perintis dengan isipadu kerja 13,000 liter menggunakan kiambang untuk merawat air sungai bandar yang tercemar air sisa domestik [9]. Lagun ini merupakan modul pertama sebuah biokilang yang membekalkan air terawat dan biojisim untuk penghasilan biobahan api [9]. Produktiviti biojisim purata ialah 5.808 g berat kering per m² sehari, tetapi berbeza mengikut musim [9].
Di Florida, Amerika Syarikat, kiambang ditanam dalam kolam tahanan air ribut untuk menilai keberkesanannya menyingkirkan nitrogen dan fosforus sebelum air dilepaskan ke muara St. Lucie [10].
Panduan Praktikal
Gunakan fitoremediasi sebagai sokongan, bukan pengganti sepenuhnya sistem rawatan air sisa yang diluluskan.
Pilih campuran spesies tempatan kerana penanaman campuran sering lebih berkesan.
Tuai biojisim secara berkala supaya nutrien dan logam tidak kembali ke dalam air apabila tumbuhan mereput.
Jangan jadikan biojisim yang menyerap logam berat sebagai makanan manusia atau ternakan.
Elakkan menggunakan spesies invasif di kawasan terbuka yang boleh merebak ke sungai.
Rujuk Jabatan Alam Sekitar tentang piawaian pelepasan efluen, dan dapatkan nasihat Jabatan Pertanian dan MARDI jika air terawat digunakan untuk pengairan.
Kesimpulan
Tumbuhan akuatik seperti kiambang, keladi bunting dan duckweed berupaya mengurangkan BOD, COD, nutrien dan logam berat dalam air sisa, dengan pengurangan melebihi 80% bagi beberapa parameter dalam kajian tanah bencah buatan. Penanaman campuran sering lebih berkesan. Namun, terdapat juga bukti bahawa tumbuhan boleh melepaskan fosfat dan nitrat, dan keberkesanannya bergantung kepada reka bentuk sistem, masa tahanan dan pengurusan biojisim.
Penafian: Artikel ini untuk pengetahuan umum sahaja. Sebarang sistem rawatan air sisa perlu mematuhi peraturan Jabatan Alam Sekitar dan pihak berkuasa tempatan. Air yang dirawat melalui fitoremediasi tidak selamat untuk diminum.
Rujukan
[1] M. Prajapati et al. (2017). Assessing the effectiveness of pollutant removal by macrophytes in a floating wetland for wastewater treatment. Applied Water Science. DOI: 10.1007/s13201-017-0625-2.
[2] Sarah L. Dean et al. (2022). Microcosm Study on the Potential of Aquatic Macrophytes for Phytoremediation of Phosphorus-Induced Eutrophication. Sustainability. DOI: 10.3390/su142416415.
[3] Majid Ali et al. (2024). Domestic wastewater treatment by Pistia stratiotes in constructed wetland. Scientific Reports. DOI: 10.1038/s41598-024-57329-y.
[4] Lazarus D. Justin et al. (2024). Efficiency evaluation of wastewater treatment by three macrophytes using a pilot-constructed wetland system in Ota, Nigeria. Journal of water and health. DOI: 10.2166/wh.2024.116.
[5] Saroj Kumar et al. (2021). Interspecific competition and their impacts on the growth of macrophytes and pollutants removal within constructed wetland microcosms treating domestic wastewater. International Journal of Phytoremediation. DOI: 10.1080/15226514.2021.1926910.
[6] Saroj Kumar et al. (2021). Removal kinetics and treatment efficiency of heavy metals and other wastewater contaminants in a constructed wetland microcosm: Does mixed macrophytic combinations perform better?. Journal of Cleaner Production. DOI: 10.1016/j.jclepro.2021.129468.
[7] A. V. Ajiboye et al. (2024). Simultaneous Removal of Nutrients and Heavy Metals from Wastewater using Sole and Combined Water Macrophytes: Eichhornia crassipes, Lemna minor, Nymphaea, and Pistia stratiotes. International Journal of Research and Scientific Innovation. DOI: 10.51244/ijrsi.2024.1108049.
[8] Z. F. Rizvi et al. (2024). Phytoremediation potential of Pistia stratiotes, Eichhornia crassipes, and Typha latifolia for chromium with stimulation of secondary metabolites. Heliyon. DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e29078.
[9] E. J. Olguín et al. (2017). Year-round phytofiltration lagoon assessment using Pistia stratiotes within a pilot-plant scale biorefinery. The Science of the total environment. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.03.067.
[10] Qin Lu et al. (2008). Phytoremediation to remove nutrients and improve eutrophic stormwaters using water lettuce (Pistia stratiotes L.). Environmental Science and Pollution Research. DOI: 10.1007/s11356-008-0094-0.
