Pencemaran air tanah akibat aktivitas industri merupakan salah satu tantangan lingkungan terbesar di dunia modern. Banyak kawasan industri lama meninggalkan jejak kontaminasi berupa senyawa kimia berbahaya yang bertahan selama puluhan tahun di bawah permukaan tanah. Salah satu kelompok polutan yang paling sulit ditangani adalah chlorinated volatile organic compounds (CVOCs), termasuk 1,2-dichloroethane (1,2-DCA). Senyawa ini banyak digunakan dalam industri petrokimia, terutama untuk produksi vinyl chloride monomer dan plastik PVC, namun bersifat toksik dan berpotensi karsinogenik bagi manusia. Kontaminasi 1,2-DCA di air tanah menjadi masalah serius karena senyawa ini dapat bermigrasi secara perlahan di bawah permukaan tanah dan mencemari akuifer dalam jangka panjang.
Di tengah tingginya biaya dan kompleksitas teknologi remediasi konvensional, pendekatan berbasis alam atau nature-based solutions mulai mendapat perhatian luas. Salah satu teknologi yang berkembang adalah penggunaan sistem reedbed yang ditanami Phragmites australis atau alang-alang rawa. Penelitian ini mengevaluasi penerapan sistem reedbed skala penuh untuk mengolah air tanah yang terkontaminasi 1,2-DCA pada bekas kawasan industri kimia di Malaysia. Sistem ini dibangun di atas lahan sekitar dua hektar dan dirancang untuk mengolah sekitar 305 m³ air tanah per hari menggunakan kombinasi horizontal dan vertical reedbed.
Hasil penelitian menunjukkan performa yang sangat menjanjikan. Selama periode operasi 2019–2024, sistem reedbed mampu menghilangkan 1,2-DCA dengan efisiensi rata-rata sekitar 97.7–98.8% pada empat jalur pengolahan yang berbeda. Konsentrasi rata-rata 1,2-DCA pada efluen turun hingga sekitar 0.51 mg/L, jauh di bawah batas target lokasi (site-specific target limit atau SSTL) sebesar 156 mg/L. Efisiensi tinggi ini menunjukkan bahwa sistem berbasis tanaman dapat bekerja secara efektif bahkan untuk kontaminan organik kompleks yang biasanya memerlukan teknologi fisikokimia mahal seperti air stripping, pump-and-treat, atau oksidasi kimia.
Keberhasilan sistem ini tidak hanya berasal dari kemampuan tanaman menyerap polutan, tetapi terutama dari interaksi kompleks antara akar tanaman dan komunitas mikroorganisme di zona perakaran atau rhizosphere. Phragmites australis memiliki sistem akar yang luas dan mampu menciptakan lingkungan mikro yang unik di sekitar akar. Melalui pelepasan root exudates, tanaman menyediakan sumber karbon dan nutrien bagi mikroorganisme, sehingga meningkatkan aktivitas biologis di zona akar. Selain itu, jaringan aerenchyma pada tanaman memungkinkan transportasi oksigen ke area akar sehingga terbentuk gradien kondisi aerobik dan anaerobik secara bersamaan. Kondisi ini sangat penting karena degradasi senyawa terklorinasi seperti 1,2-DCA sering membutuhkan kombinasi proses aerobik dan anaerobik.
Penelitian ini juga melakukan analisis komunitas mikroba untuk memahami mikroorganisme yang berperan dalam proses remediasi. Hasil analisis menunjukkan bahwa air tanah yang terkontaminasi 1,2-DCA memiliki komposisi mikroba yang berbeda dibandingkan air tanah kontrol. Beberapa kelompok mikroba seperti Proteobacteria, Chloroflexi, Thermodesulfobiota, dan Campylobacterota ditemukan dominan pada lokasi tercemar. Kehadiran kelompok mikroba tertentu mengindikasikan adanya adaptasi biologis terhadap lingkungan yang kaya senyawa organoklorin. Mikroorganisme tersebut diduga memanfaatkan kontaminan sebagai sumber energi atau karbon sehingga membantu proses biodegradasi alami.
Menariknya, penelitian ini menunjukkan bahwa komunitas mikroba di reedbed yang telah beroperasi bertahun-tahun menjadi semakin matang dan teradaptasi terhadap kondisi tercemar. Peneliti menemukan bahwa performa sistem meningkat dibandingkan tahun-tahun awal operasi. Pada periode sebelumnya, efisiensi penghilangan 1,2-DCA masih berada pada kisaran 50–78%, sedangkan setelah sistem matang efisiensinya meningkat menjadi lebih dari 97%. Hal ini menunjukkan bahwa waktu operasi dan perkembangan ekosistem mikroba memainkan peran penting dalam keberhasilan jangka panjang teknologi phytoremediation.
Selain pengolahan pada permukaan tanah, penelitian ini juga mengevaluasi proses natural attenuation di dalam akuifer. Analisis kinetika menunjukkan bahwa penurunan konsentrasi 1,2-DCA berlangsung lebih cepat pada lapisan air tanah dangkal dibandingkan lapisan yang lebih dalam. Hal ini disebabkan karena zona dangkal memiliki kondisi lingkungan yang lebih mendukung aktivitas biologis, seperti ketersediaan oksigen lebih tinggi dan kondisi pH yang lebih stabil. Sebaliknya, lapisan dalam menunjukkan pola konsentrasi yang lebih fluktuatif akibat pengaruh dense non-aqueous phase liquid (DNAPL), migrasi plume, dan dinamika hidrologi bawah tanah.
Penelitian ini juga menyoroti pentingnya desain sistem reedbed. Sistem dibagi menjadi dua tahap, yaitu horizontal reedbed dan vertical reedbed. Tahap horizontal menciptakan aliran lateral di bawah permukaan dengan kondisi relatif oksik, sedangkan tahap vertikal memungkinkan infiltrasi air melalui media dengan kombinasi kondisi oksik–anoksik. Kombinasi kedua sistem ini memungkinkan terjadinya berbagai jalur degradasi biologis untuk senyawa organoklorin yang kompleks.
Secara ekologis, pendekatan ini menawarkan banyak keuntungan dibandingkan teknologi konvensional. Sistem reedbed membutuhkan energi relatif rendah, menghasilkan emisi karbon lebih kecil, dan dapat diintegrasikan dengan lanskap alami. Selain itu, sistem ini mampu beroperasi secara pasif dalam jangka panjang dengan kebutuhan perawatan yang relatif rendah. Dalam konteks negara berkembang, teknologi seperti ini sangat menarik karena dapat menjadi alternatif yang lebih murah dan berkelanjutan untuk remediasi lokasi tercemar skala besar.
Namun demikian, penelitian ini juga menunjukkan bahwa proses remediasi air tanah tetap sangat kompleks. Konsentrasi 1,2-DCA di lapisan dalam masih menunjukkan fluktuasi akibat pergerakan DNAPL dan pengaruh musim hujan. Curah hujan tinggi dapat meningkatkan muka air tanah dan memobilisasi kembali kontaminan yang sebelumnya terperangkap di matriks tanah. Karena itu, sistem remediasi berbasis tanaman perlu dikombinasikan dengan pemantauan jangka panjang dan pengelolaan hidrologi yang baik.
Secara keseluruhan, penelitian ini menunjukkan bahwa sistem reedbed berbasis Phragmites australis dapat menjadi solusi efektif dan berkelanjutan untuk remediasi air tanah yang terkontaminasi senyawa organoklorin seperti 1,2-DCA. Keberhasilan sistem ini bukan hanya berasal dari tanaman itu sendiri, tetapi dari sinergi antara tanaman, mikroorganisme, dan proses ekologis alami yang berkembang selama bertahun-tahun operasi. Di tengah meningkatnya kebutuhan teknologi remediasi yang lebih murah dan ramah lingkungan, pendekatan berbasis ekosistem seperti ini memberikan harapan baru bagi pemulihan kawasan industri tercemar di masa depan.
Penulis: Muhammad Fauzul Imron
Artikel dapat dilihat pada: https://www.mdpi.com/2076-3298/13/3/162
