Tumbuhan Makrofit: Cabaran sebagai Agen Biorawatan Air Sisa

Oleh: Prof Madya Ir. Dr. Hassimi Abu Hasan & S. Sayanthan
Pusat Penyelidikan Teknologi Proses Mampan (CESPRO),
Jabatan Kejuruteraan Kimia dan Proses, Fakulti Kejuruteraan dan Alam Bina
Universiti Kebangsaan Malaysia

Penggunaan tumbuhan makrofit dalam rawatan air sisa dan perolehan semula sumber merupakan kaedah yang berkesan dan sering digunakan. Tumbuhan makrofit (Rajah 1) seperti keladi bunting (Eichhornia crassipes), kiambang (Lemna minor) dan pakis air (Azolla pinnata) merupakan antara tumbuhan makrofit yang sering dikaji dan digunakan sebagai agen biorawatan air sisa. Kelebihan yang dimiliki oleh tumbuhan makrofit ini tidak semestinya perlu mengabaikan peluang penambahbaikan dan juga ancaman mendatang.

Cabaran umum tumbuhan makrofit dalam rawatan air sisa adalah kerumitan untuk ditempatkan pada kedalaman apungan sesuai. Kedalaman apungan tumbuhan makrofit mempengaruhi sentuhan akar tumbuhan terhadap bahan cemar dalam air sisa. Secara umumnya, potensi rawatan tumbuhan makrofit adalah bergantung kepada jumlah aktiviti mikroorganisma pada akar, dan penguraian semulajadi oleh tumbuhan (Rajah 2). Sebagai contoh rawatan penyingkiran nitrogen, tumbuhan makrofit mampu menyerap ammonia dan nitrat dari air sisa melalui akar, pada masa yang sama, mikroorganisma seperti rizobakteria yang hadir pada akar tumbuhan tersebut menggunakan kedua-dua bentuk nitrogen sebagai sumber nitrogen (Rajah 2). Oleh kerana kandungan ammonia dalam air sisa dikawal melalui proses nitrifikasi dan denitrifikasi, ianya menjadi sukar untuk menentukan sumbangan tumbuhan makrofit dalam penyingkiran bahan cemar tersebut (Ng dan Chan, 2018). Dalam kes ini, setiap komponen yang mempengaruhi penyingkiran bahan cemar dalam jenis air sisa yang berbeza harus dikaji secara berasingan.

Kerentanan tumbuhan makrofit terhadap perubahan alam sekitar, cenderung diserang oleh serangga dan perosak juga cabaran yang perlu ditangani. Suhu, kelembapan relatif, sinaran matahari dan kelajuan angin adalah faktor yang paling berpengaruh menentukan kadar pertumbuhan tumbuhan makrofit. Disamping itu, spesies perosak harus dikelola dengan baik bagi memastikan kecekapan pertumbuhan dan prestasi rawatan air sisa yang tinggi. Walaupun tumbuhan makrofit berfungsi dengan baik di peringkat makmal, namun dalam kebanyakan kes, kegagalan loji rawatan air sisa berskala penuh yang menggunakan tumbuhan makrofit adalah disebabkan oleh faktor biotik dan abiotik (Huang et al. 2013)

Cabaran tersebut boleh diatasi dengan memastikan lokasi loji rawatan air sisa direka bentuk bagi menangani masalah perubahan iklim seperti pemasangan sistem siraman dan juga bumbung teduhan. Pemilihan tumbuhan makrofit juga perlu mengikut musim terutama bagi negara yang mempunyai empat musim. Serangan serangga dan penyakit juga boleh diatasi dengan menggunakan tumbuhan seperti kekwa (Chrysanthemum indicum) sebagai tanaman sempadan. Langkah kawalan menggunakan racun serangga organik, fungisid dan bakterisid turut boleh digunakan.

Tumbuhan makrofit hanya boleh merawat air sisa sehingga tahap tertentu sahaja. Kegiatan gunasemula air sisa terawat oleh tumbuhan makrofit mungkin boleh mendatangkan kesan bahaya. Sistem pengairan tumbuhan yang menggunakan air sisa yang dirawat boleh mengakibatkan penumpukan bahan cemar dalam tanah dan mengganggu ekosistem tanah, seterusnya berpotensi menggangu rantaian makanan. Penggunaan tumbuhan makrofit sebagai sumber makanan haiwan berisiko terhadap pertumbuhan haiwan. Sebagai contoh, kiambang dan pakis air memiliki kapasiti untuk menumpuk pelbagai logam berat, yang akan dipindahkan sepanjang rantaian makanan dan seterusnya mengancam kesihatan manusia (Chandra dan Kulshreshtha, 2004). Oleh itu, makrofit harus digunakan dengan berhati-hati, dan bergantung kepada keperluan air sisa yang dirawat untuk  digunakan semula.

Kadar pertumbuhan makrofit yang cepat merupakan antara cabaran lain yang perlu diatasi (Zainuddin et al. 2022).  Walaupun ia memudahkan proses rawatan air sisa, lebihan biojisim tumbuhan tersebut dikeluarkan secara teratur dan segera, yang mana memerlukan masa dan tenaga kerja. Untuk mengekalkan makrofit dalam had yang diperlukan, pembuangan biojisim tumbuhan tersebut secara berterusan adalah perlu dijalankan. Bagi tujuan ini, sistem automatik boleh dipasang untuk menuai makrofit, bergantung kepada masa atau ciri morfologi. Keperluan ruang tambahan juga merupakan cabaran lain yang berkaitan dengan pertumbuhan makrofit, dan sistem rawatan air sisa hanya boleh digunakan di kawasan yang telah ditetapkan (Mwale dan Gwaze 2013). Walaupun pelbagai cabaran yang dihadapi dengan menggunakan tumbuhan makrofit sebagai agen biorawatan air sisa, ianya boleh diatasi melalui pengurusan air sisa yang efisien dan langkah-langkah pencegahan yang dicadangkan. Ini boleh menjadikan keadah rawatan ini kompetetif sebagai rawatan air sisa berkonsepkan teknologi hijau.

Rujukan

Chandra, P.; Kulshreshtha, K. Chromium accumulation and toxicity in aquatic vascular plants. Bot. Rev. 2004, 70, 313–327.

Huang, J.-L.; Chen, Q.; Xu, L.-H. Problems and countermeasures in the application of constructed wetlands. Huan Jing Ke Xue Huanjing Kexue 2013, 34, 401–408.

Landesman, L.; Chang, J.; Yamamoto, Y.; Goodwin, J. Nutritional value of wastewater-grown duckweed for fish and shrimp feed. World Aquac. 2002, 33, 39–40.

Mwale, M.; Gwaze, F.R. Characteristics of duckweed and its potential as feed source for chickens reared for meat production: A review. Sci. Res. Essays 2013, 8, 689–697.

Ng, Y.S.; Chan, D.J.C. Phytoremediation capabilities of Spirodela polyrhiza, Salvinia molesta and Lemna sp. in synthetic wastewater: A comparative study. Int. J. Phytoremediation 2018, 20, 1179–1186.

Zainuddin, N.A.; Md Din, M.F.; Nuida, M.; Abdul Halim, K.; Abdul Salim, N.A.; Elias, S.H.; Mat Lazim, Z. The phytoremediation using water hyacinth and water lettuce: Correlation between sugar content, biomass growth rate, and nutrients. J. Kejuruter. 2022, 34, 915–924.