Pembuangan nitrat (NO 3 − -N) yang tidak terkendali ke dalam air telah memicu serangkaian masalah lingkungan dan ancaman kesehatan yang serius. Bentuk nitrogen (N) yang dominan di tailwater dari instalasi pengolahan air limbah (IPAL) adalah NO 3 − -N, penyebab utama peningkatan kadar N di badan air reseptor. Dibandingkan dengan metode tradisional, lahan basah buatan (CW) sangat ekonomis dan efisien dalam menghilangkan nutrisi, bahan organik, dan logam berat dari air yang tercemar (terutama dari air tailwater dari IPAL). Biochar, sebagai bahan kaya karbon, diproduksi oleh tumbuhan dan hewan yang mengalami pirolisis pada suhu tinggi dengan pasokan O2 yang terbatas.
Karena stabilitas fisiknya yang kuat, volume mikropori yang tinggi, dan luas permukaan spesifik, biochar telah berhasil digunakan untuk meningkatkan penghilangan polutan di CW dengan meningkatkan adsorpsi polutan dan pembentukan biofilm. Fungsi biochar dapat lebih ditingkatkan setelah dimodifikasi. Khususnya, besi (Fe), sebagai unsur reaktif, memainkan peran penting dalam siklus biokimia N. Proses penghilangan N seperti nitrifikasi, denitrifikasi, dan oksidasi amonium anaerobik ( anammox ) dapat difasilitasi oleh valensi dan bentuk kimia Fe yang berbeda, sehingga meningkatkan laju penghilangan N air limbah.
Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa biochar termodifikasi Fe dapat meningkatkan kelimpahan mikroba dan meningkatkan penyingkiran N (khususnya untuk NO 3 − -N) dalam berbagai sistem pengolahan air limbah. Peneliti menemukan bahwa biochar yang dimodifikasi FeCl 3 dapat secara signifikan meningkatkan penghilangan NO 3 − -N dari air karena peningkatan kapasitas adsorpsi. Dengan demikian, biochar yang dimodifikasi Fe dapat bertindak sebagai amandemen CW yang menjanjikan untuk lebih mengurangi konsentrasi N dalam air limbah (terutama air limbah yang dominan NO 3 — N). Namun, informasi mengenai mekanisme penyisihan N yang ditingkatkan oleh biochar termodifikasi Fe pada CW masih kurang.
Jalur transformasi dan penghilangan N di CWs terutama mencakup serapan tanaman, adsorpsi substrat, dan aktivitas mikroba. Diantaranya, mikroorganisme dianggap sebagai kontributor utama transformasi dan penghilangan N. Dalam berbagai proses mikroba klasik dan baru ditemukan, denitrifikasi dan anammox adalah dua jalur penghilangan N yang permanen. Proses denitrifikasi dimediasi oleh sejumlah besar kelompok fisiologis yang tidak berhubungan secara filogenetik. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa kelimpahan dan komposisi komunitas denitrifier CW dapat dipengaruhi oleh faktor lingkungan, termasuk jenis substrat, kandungan karbon organik terlarut, dan tingkat NO 3 − -N. Oleh karena itu, menyelidiki secara komprehensif hubungan antara faktor lingkungan dan kelimpahan/komposisi denitrifier sangatlah penting. Namun, informasi mengenai distribusi spasial kelimpahan dan komposisi komunitas denitrifier agak terbatas di CW. Selain itu, sedikit yang diketahui tentang pengaruh faktor lingkungan terhadap distribusi spasial bakteri anammox di CW, meskipun tipe ekosistem ini sangat kondusif bagi anammox.
English