Potensi Rumput Menderong, Kerak Kecil dan Purun Sebagai Agen Fitoremediasi Rawatan Air Kolam Tadahan

Penulis : Profesor Dr. Aweng A/L Eh Rak
Fakulti Sains Bumi, Universiti Malaysia Kelantan

Isu pencemaran air yang disebabkan oleh air larian permukaan merupakan isu yang mendapat perhatian bukan sahaja di kalangan ahli alam sekitar tetapi juga orang ramai. Ini kerana apa sahaja pencemaran yang berlaku di atas tanah akhirnya akan dialirkan bersama air larian permukaan apabila hujan ke dalam sungai dan mencemarkan sungai. Kaedah yang biasa digunakan bagi mengawal pencemaran yang datang bersama air larian permukaan ini ialah penyediaan kolam tadahan atau retention pond dalam Bahasa Inggerisnya. Kolam tadahan dibina bagi menakung air larian permukaan yang membawa bersama pelbagai pencemar supaya pencemar-pencemar ini boleh dimendapkan terlebih dahulu di dasar kolam sebelum air di lapisan atas kolam dilepaskan ke alur air atau sungai. Dengan cara ini, kepekatan pencemar dalam air di lapisan atas tersebut menjadi rendah dan boleh di lepaskan ke sungai tanpa memudaratkan sungai. Walau bagaimanapun, kaedah ini hanya sebagai penyelesaian sementara, ini kerana pencemar yang dibawa air larian permukaan tadi masih lagi tidak hilang, dia hanya terkumpul di dasar kolam sahaja.  Persoalan di sini bagaimana boleh sisa pencemar yang terkumpul di dasar kolam terutama pencemar logam berat boleh dikurangkan atau dihilangkan?

Bagi menjawab persoalan ini satu kajian telah dibuat oleh penulis bersama pelajar-pelajar. Idea ini datang, apabila penulis berjalan melewati satu kolam tadahan yang berada di dalam Kampus Universiti Malaysia Kelantan (UMK) Jeli dan melihat terdapat pelbagai rumput akuatik yang hidup subur di dalam kolam tadahan tersebut. Kolam tadahan ini dibina semasa projek pembinaan Kampus UMK Jeli iaitu semasa peringkat pembukaan tanah lagi. Pada masa tersebut kolam ini berfungsi untuk memerangkap kelodak tanah yang datang bersama air larian permukaan supaya tidak terlepas dan mencemarkan sungai berdekatan. Setelah selesai kerja-kerja pembinaan, kolam ini masih lagi dikekalkan untuk tujuan memerangkap pencemar yang datang bersama air larian permukaan pula.  Umum tahu bahawa, permukaan tanah merupakan besen yang besar untuk menerima apa sahaja pencemar hasil daripada pencemaran yang berlaku di atas tanah, samada pencemaran udara yang akhirnya jatuh ke atas tanah, pembuangan sampah dan sisa-sisa pencemaran yang lain terus ke atas tanah, tumpahan minyak dan bahan kimia ke atas tanah dan lain-lain.  Bahan pencemar ini akan dialirkan bersama air larian permukaan apabila berlaku kejadian hujan. Untuk keadaan di mana kolam tadahan tidak dibina, pencemar ini akan dialirkan terus ke dalam sungai berdekatan yang akhirnya mencemarkan sungai tersebut. Daripada tinjauan awal didapati terdapat tiga jenis rumput akuatik yang hidup subur di dalam kesemua kolam tadahan yang terdapat dalam kampus iaitu rumput kerak kecil atau nama saintifiknya Potamogeton pusillus, rumput menderong dengan nama saintifik Scirpus grossus dan rumput purun dengan nama saintifiknya Eleocharis palustris.  Pada fikiran kami, mesti ada sesuatu yang unik yang ada pada ketiga-tiga jenis rumput ini, setidak-tidaknya, ia mungkin boleh menyerap logam berat yang ada dalam air atau mendapan di dalam kolam tadahan tersebut.

Untuk tujuan ini ketiga-tiga jenis rumput akuatik tadi diambil dengan menggunakan penyodok dan gerimit untuk mengelakkan pokoknya tercabut daripada akar. Sampel rumput akuatik kemudian diletakkan di dalam beg plastik berzip dan seterusnya dihantar ke makmal untuk tujuan analisa logam berat (Rajah 1.0). Di makmal, air paip digunakan untuk membilas semua rumput akuatik sehingga bersih dan bebas daripada sebarang kotoran, terutamanya di bahagian akar. Bahagian rumput akuatik yang rosak dan larva serangga yang terlekat pada rumput tersebut di keluarkan sebelum rumput tersebut disimpan di dalam peti sejuk.

Seterusnya, pada keesokan hari, sampel yang disimpan dalam peti sejuk tadi dikeluarkan dan dibilas dengan air nyah ion, kemudian dikeringkan dalam ketuhar selama 24 jam pada suhu 105°C (Rajah 1.1). Kemudian sampel yang telah dikeringkan tadi ditumbuk dengan menggunakan lesung dan mortar sehingga lumat. Tujuannya ialah untuk mengeluarkan semua sebatian organik daripada sampel. Sampel yang ditumbuk lumat tadi diayak dengan menggunakan ayak bersaiz 2 mm. Sampel yang telah diayak ditimbang seberat 0.1g, kemudian dibalut dengan menggunakan aluminium foil. Sampel tadi dilarutkan dalam bikar bersaiz 250 mL dengan menggunakan 15 mL asid nitrik (HNO₃). Plat panas digunakan untuk memanaskan bikar tadi dengan menggunakan suhu 100°C selama satu jam, kemudian dibiarkan menyejuk ke suhu bilik. Kemudian, panaskan campuran tadi secara beransur-ansur hingga suhu mencapai 100°C selepas itu 5 mL hidrogen peroksida (H₂O₂) ditambah secara sedikit demi sedikit sehingga isipadu sampel menjadi 10 mL. Selepas prosedur pengekstrakan selesai, sampel dibiarkan sejuk. Sampel yang telah diekstrak tadi ditapis ke dalam kelalang volumetrik bersaiz 100 mL. Larutan yang ditapis tadi dicairkan kepada isipadu yang telah ditetapkan dengan menggunakan air ternyah ion. Larutan sampel tadi dituras dengan menggunakan kertas turas Whatman No. 1(Rajah 1.3). Sampel yang telah dituras tadi dimasukkan dalam tabung uji dan disimpan dalam peti sejuk dengan suhu 4°C sebelum dianalisa (Rajah 1.4). Sampel diuji dengan menggunakan alat yang dikenali sebagai Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS).

Tumbuhan akuatik yang pertama yang dikaji ialah rumput kerak kecil. Rumput ini mempunyai batang tirus dan bercabang dan boleh mencapai ketinggian maksima satu meter tetapi tinggi normal adalah sekitar 70 cm. Saiz daunnya adalah antara 20 dan 50 mm panjang dan antara 0.8 dan 1.4 mm lebar. Ia mempunyai stipula berbentuk tiub yang mungkin pecah apabila matang dan tiada daun terapung dengan tiga hingga enam bunga tertumpu dalam lingkaran yang tidak teratur. Bunganya akan berkembang selama dua hingga empat minggu, kebiasaanya sepanjang musim panas dan awal musim gugur.  Daripada analisa makmal yang dijalankan, didapati bahawa rumput kerak kecil mempunyai potensi tinggi menyerap dan mengumpulkan logam berat dalam akar, batang, daun dan bunga. Analisis mendapati rumput kerak kecil mencatatkan kepekatan zink (Zn)  paling tinggi iaitu 0.504 mg/L, diikuti dengan plumbum (Pb) pada kepekatan 0.085 mg/L dan kuprum (Cu) ditemui pada kepekatan 0.078 mg/L.  Hasil penemuan ini adalah selari dengan penemuan yang dibuat oleh pengkaji terdahulu, yang mengkaji berkaitan keupayaan rumpai kolam menyerap logam Cu, Cr, Pb, As, dan Cd. Berdasarkan kepada keputusan analisa makmal, rumpai kolam mempunyai potensi yang tinggi untuk menyerap semua unsur yang disenaraikan di atas kecuali As dan Cd. Hasil kajian ini juga adalah selari jika dibandingkan dengan kajian yang dijalankan oleh Firdaus pada tahun 2022, yang menggunakan spesies tumbuhan yang hampir sama untuk menilai tahap logam berat dalam air sisa dan mengira peratusan bahan pencemar yang diserap selepas menggunakan tumbuhan akuatik sebagai agen fitoremediasi. Kajian yang dijalankan oleh Firdaus menggunakan tiga jenis tumbuhan akuatik iaitu banat dengan nama saintifik Typha angustifolia, keladi agas atau nama saintifiknya Monochoria vaginalis, dan kercut dengan nama saintifik Lepironia articulata. Prestasi proses fitoremediasi dinilai berdasarkan sebelas parameter: pH, kekeruhan, jumlah pepejal terampai (TSS), kromium, kuprum, besi, plumbum dan zink; permintaan oksigen biokimia (BOD); dan permintaan oksigen kimia. Ketiga-tiga tumbuhan akuatik ini adalah 100% berkesan dalam menyerap kuprum, besi, plumbum dan zink dalam air sisa. Banat boleh menyerap logam kromium dengan kecekapan 70%. Keladi agas mempunyai peratusan penyingkiran COD yang tinggi iaitu sebanyak 97%, dan kercut mempunyai peratusan penyingkiran BOD, TSS, dan kekeruhan yang tinggi iaitu masing-masing 85%, 92%, dan 97%.

Sementara tumbuhan akuatik kedua pula ialah rumput menderong atau nama saintifiknya Scirpus grossus yang merupakan tumbuhan akuatik yang berasal dari Asia Tenggara, termasuk India, Malaysia dan tropika Australia. Tumbuhan ini berasal dari keluarga Cyperaceae. Tumbuhan tegap, tegar dan tegak dengan batang berbentuk bintang tiga bersudut yang boleh tumbuh sehingga ketinggian 1.5 hingga 2.5 meter. Ia mempunyai daun yang panjang dan runcing selebar 1.5 cm yang muncul dari pangkal batang. Tumbuhan akuatik ini tumbuh subur di tanah yang selalu terkena banjir atau lembap. Ia mengembangkan koloni dengan batang. Kajian ini mendapati kepekatan tertinggi logam zink dalam rumput menderong ialah 0.537 mg/L, diikuti oleh kuprum dengan kepekatan 0.123 mg/L dan plumbum dengan kepekatan 0.038 mg/L. Dalam masa yang sama, hasil kajian yang dilakukan oleh Tangahu pada tahun 2017 juga menyokong dapatan kajian ini dimana dalam kajian tersebut yang dilakukan terhadap air sisa industri mendapati rumput menderong berupaya menyerap logam plumbum pada kadar yang lebih tinggi iaitu pada kadar 400 mg/L. Perbezaan ini adalah disebabkan oleh Tangahu membuat kajian terhadap air sisa daripada industri yang mempunyai kepekatan logam kuprum yang jauh lebih tinggi berbanding kepekatan dalam kolam tadahan. Rumput ini berupaya menyerap logam dengan banyak adalah disebabkan oleh sifat fizikalnya yang mempunyai akar berserabut, batang bersegi tiga dan daun sepanjang dua meter. Fakta ini disokong oleh kajian terkini yang menunjukkan bahawa rumput menderong yang lebih besar mempunyai keupayaan yang tinggi untuk menyerap logam berat.

Tumbuhan akuatik ketiga dalam kajian ini ialah rumput purun atau nama saintifiknya Eleocharis palustris yang juga berasal daripada keluarga Cyperaceae. Ia adalah merupakan tumbuhan akuatik yang tumbuh subur di tanah lembap. Batangnya tegak dan bulat, dan ianya boleh tumbuh bersendirian atau berkumpulan. Dalam keadaan yang ideal, rumput ini boleh membesar sehingga 1.2 meter (4 kaki) tinggi. Ia tumbuh subur di tanah lembap berpasir, kelodak, atau tanah liat.  Rumput purun mempunyai kapasiti yang sangat baik untuk menyerap logam berat. Kajian ini mendapati kandungan zink dalam tisu rumput purun ialah setinggi 0.423 mg/L, diikuti oleh kuprum pada 0.075 mg/L, plumbum pada 0.073 mg/L. Keupayaan rumput purun untuk menyerap logam berat dalam air juga dibuktikan oleh kajian yang dibuat sebelum ini oleh seorang penyelidik. Hasil kajian beliau mendapati rumput purun berupaya menyerap Pb, As, Cu, dan Zn, dengan kepekatan masing-masing 76.0, 22.4, 33.9, dan 266 mg/kg berat kering. Oleh itu ianya berpotensi untuk digunakan dalam fitoremediasi.

Rajah 1.5 di bawah menggambarkan graf kepekatan logam berat bagi semua tumbuhan akuatik yang dikaji di dalam kolam tadahan. Graf menunjukkan bahawa rumput menderong mempunyai kapasiti tertinggi untuk menyerap kepekatan logam berat jika dibandingkan dengan tumbuhan akuatik yang lain. Penyerapan yang paling tinggi oleh rumput menderong ialah terhadap logam zink iaitu sehingga mencapai kepekatan 0.537 mg/L, diikuti oleh kuprum (0.123 mg/L), dan plumbum (0.038 mg/L).  Sementara, penyerapan yang paling tinggi oleh rumput kerak kecil pula ialah kepada logam plumbum dengan kepekatan 0.085 mg/L, diikuti oleh zink (0.504 mg/L), dan kuprum (0.078 mg/L).  Sementara itu, berdasarkan keputusan analisa yang diperolehi rumput purun mempunyai kapasiti penyerapan yang paling rendah berbanding rumput menderong dan kerak kecil dengan kepekatan zink dicatatkan sebanyak 0.423 mg/L, diikuti oleh kuprum (0.075 mg/L) dan  plumbum (0.073 mg/L).  Ini bermakna berdasarkan penemuan dalam kajian ini, rumput menderong berpotensi untuk menyerap logam zink dan kuprum. Rumput kerak kecil dan rumput purun pula berpotensi menyerap logam zink dan plumbum.

Sebagai rumusannya, ketiga-tiga jenis rumput akuatik yang terdapat dalam kolam tadahan, berpotensi dijadikan sebagai agen fitoremediasi bagi merawat pencemaran logam berat iaitu kuprum, plumbum dan zink dalam kolam tadahan yang digunakan untuk mengawal kelodakan dan pencemaran sungai. Tiga jenis tumbuhan akuatik yang dimaksudkan ialah rumput kerak kecil (Potamogeton pusillus), rumput menderong (Scirpus grossus), dan rumput purun (Eleocharis palustris).