Pencemaran elemen jejak terestrial merupakan masalah global, yang menimbulkan risiko signifikan bagi kesehatan manusia dan lingkungan. Sejak tahun 1930-an, larutan air garam kromat tembaga arsenat (CCA) telah banyak digunakan untuk melindungi kayu dari serangan bakteri, jamur, dan serangga di seluruh dunia. Proses ini terkait dengan polusi elemen jejak akibat tumpahan dan kebocoran dari produk kayu ke lingkungan. Meskipun impregnasi kayu dengan garam yang mengandung arsenik seperti CCA dihentikan di Denmark pada tahun 1990, lokasi yang tercemar CCA masih membahayakan jasa ekosistem dan membutuhkan perbaikan lebih lanjut.
Amandemen tanah dengan biochar merupakan strategi hemat biaya dan ramah lingkungan untuk mengurangi mobilitas dan bioavailabilitas elemen jejak, termasuk polutan CCA. Biochar adalah bahan karbon berpori yang diproduksi oleh pirolisis pada suhu antara 200 dan 1000 °C limbah organik seperti jerami tanaman, tepung tulang, dan lumpur limbah tanpa adanya oksigen. Biochar memiliki porositas yang tinggi, luas permukaan spesifik yang besar, alkalinitas yang tinggi, dan kandungan mineral yang tinggi (misalnya K, Na, Mg, dan Ca), mengandung gugus fungsi kimia yang melimpah pada permukaannya, memiliki muatan negatif yang cukup besar, dan memiliki afinitas yang kuat terhadap logam berat.
Amandemen biochar pada tanah dengan demikian dapat mengurangi toksisitas polutan, memperbaiki sifat fisikokimia tanah, dan dapat merangsang pertumbuhan tanaman dan mikroba. Namun, biochar juga dapat menimbulkan risiko terhadap lingkungan, karena logam dapat larut dari bahan biochar yang berasal dari lumpur limbah atau bahan baku yang terkontaminasi logam lainnya, dan beberapa bahan biochar mungkin mengandung hidrokarbon aromatik polisiklik (PAH) tingkat tinggi dan melepaskan PAH ke lingkungan tanah. Literatur juga melaporkan bahwa penerapan biochar dapat meningkatkan mobilitas As dan bioavailabilitas As dalam tanah yang tercemar As. Oleh karena itu, interaksi biochar-polutan-tanah memang sangat kompleks.
Hanya dua penelitian yang melaporkan efek biochar pada peningkatan kualitas tanah di tanah yang tercemar CCA. Aplikasi biochar pada tanah yang tercemar CCA ditemukan untuk mengurangi Cu, Cr, dan As yang dapat ditukar berdasarkan hasil pencucian berurutan dan ekstraksi berurutan batch, sebelumnya menunjukkan potensi remediasi yang cukup menjanjikan dari biochar yang berasal dari Miscanthus x giganteus di CCA mencemari tanah dari situs Collstrop seperti yang ditunjukkan dari penurunan bioavailabilitas Cu tanah dan peningkatan pemulihan pertumbuhan bakteri tanah. Namun, kemampuan biochar untuk mengurangi toksisitas tanah sangat bergantung pada karakteristik fisikokimia biochar.
Konsekuensinya, ada kebutuhan untuk studi tanah eksplorasi yang membandingkan beberapa bahan biochar yang dihasilkan dari bahan baku yang berbeda pada suhu pirolisis yang berbeda. Berdasarkan penelitian sebelumnya tentang stabilisasi berbantuan biochar dari tanah yang tercemar CCA, kami bertujuan untuk mengeksplorasi kemampuan berbagai jenis biochar ( n = 14) untuk kemampuannya mengembalikan kualitas tanah dengan mengurangi toksisitas tanah seperti yang diselidiki oleh pengujian standar dengan baik tanaman (uji perkecambahan biji) maupun bakteri ( Arthrobacter uji kontak padat globiformis ).
Sehubungan dengan karakterisasi kimia tanah, difokuskan pada spesiasi Cu tanah dan bioavailabilitas sebagai pendorong utama toksisitas tanah di tanah yang tercemar CCA ini sebagaimana dibenarkan dari pekerjaan sebelumnya di lokasi yang sama. Selain itu, sejumlah besar biochar yang diuji (yaitu jenis bahan biochar yang unik) memungkinkan untuk mengeksplorasi hubungan antara karakteristik fisikokimia biochar dan kemampuan biochar untuk mengurangi toksisitas tanah dengan analisis multivariabel.
Secara khusus, dihipotesiskan bahwa penambahan biochar akan menurunkan bioavailabilitas Cu dan dengan demikian mengurangi toksisitas tanah terhadap tanaman (gandum) dan bakteri introduksi ( A. globiformis ). Selanjutnya terdapat hipotesis bahwa kemampuan biochar untuk mengurangi toksisitas pada tanah yang tercemar CCA dapat dikaitkan dengan sifat fisikokimia biochar tertentu; yaitu peningkatan pengurangan toksisitas dengan peningkatan pH, peningkatan luas permukaan spesifik, peningkatan jumlah gugus fungsi kimia, peningkatan kapasitas tukar kation (KTK), peningkatan kandungan nitrogen (N), dan peningkatan kandungan fosfor (P).
English