Kontaminasi logam berat dalam tanah merupakan ancaman serius terhadap lingkungan dan berdampak buruk pada rantai makanan. Industrialisasi dan pembuangan limbah yang tidak diolah membuat situasi menjadi lebih buruk. Di negara-negara berkembang, karena kelebihan penduduk dan kekurangan air bersih, sayuran diairi dengan air limbah yang mengandung kontaminan, khususnya logam berat. Air limbah yang tidak diolah digunakan untuk irigasi sekitar 26% sayuran yang ditanam di Pakistan. Kontaminasi logam merupakan masalah yang patut diperhatikan karena dampak antagonisnya terhadap kekayaan tanah dan perkembangan tanaman, dan juga memicu perubahan fisiologis dan metabolisme negatif pada tanaman. Logam berat, setelah masuk ke dalam tanaman melalui transporter yang berbeda, berikatan dengan lokasi tertentu pada membran lipid dan protein, sehingga mengakibatkan perubahan konformasi. Perubahan ini mengganggu sintesis metabolit esensial, menyebabkan ketidakseimbangan osmotik, sehingga menghambat fungsi sel secara normal. Kadmium adalah salah satu logam berat paling beracun yang umumnya ditemukan di dalam tanah dan telah mendapat banyak perhatian karena dampak berbahayanya terhadap tanaman, hewan, dan juga manusia. Konsentrasinya meningkat di dalam tanah melalui limbah industri, lumpur limbah kota, dan pupuk fosfat . Ini sangat larut dalam air dan memasuki tanaman melalui difusi pasif dan mengganggu berbagai proses metabolisme seperti transpirasi, fotosintesis, dan asimilasi nitrogen dan menciptakan stres oksidatif, yang merusak peralatan fotosintesis, mengurangi kandungan klorofil dan karotenoid, dan menginduksi peningkatan akumulasi prolin. Efek racun kadmium pada tanaman telah didokumentasikan dengan baik dalam literatur. Cd terakumulasi dalam tubuh tanaman dan pembesaran biologisnya pada manusia menyebabkan masalah kesehatan.
Saat ini, berbagai metode fisiokimia seperti pengendapan, penguapan, pertukaran ion, osmosis balik, dan reaksi kimia sedang dilakukan, namun teknik ini memerlukan lebih banyak sumber daya dan mahal. Metode konvensional seperti penimbunan tanah lapisan atas, tidak cocok untuk tujuan rehabilitasi karena tidak terlalu efektif dan juga mahal. Saat ini, fitoremediasi telah dikenal sebagai teknik yang aman dan murah untuk remediasi logam berat tanah dengan menggunakan hiperakumulator.
Bayam adalah salah satu hiperakumulator efisien yang dibudidayakan di seluruh dunia, sepanjang tahun. Bagian tanaman yang dipanen mengandung logam dalam jumlah tinggi baik yang mengalami biometanasi atau diproses secara aman melalui pengomposisian. Bayam sering mengakumulasi logam berat melalui proses fitoekstraksi namun pertumbuhannya lambat dan biomassanya rendah, sehingga penerapan praktisnya terbatas, namun pertumbuhannya dapat ditingkatkan dengan pembenah tanah organik. Amandemen ini dapat menangani logam berat dengan berbagai cara, baik dengan cara mengikat atau mengadsorpsi logam berat, atau dapat juga mengendapkan logam berat sehingga mengurangi mobilitas, ketersediaan, dan toksisitas yang ditimbulkannya, atau dapat meningkatkan bioavailabilitas logam berat. logam dalam tanah dan mempercepat proses fitoekstraksi. Peneliti menunjukkan dalam percobaan mereka bahwa bayam menunjukkan serapan logam berat yang tinggi di bagian udaranya dan juga tumbuh dengan baik di tanah yang terkontaminasi dibandingkan dengan tanaman lain. Ia mengekstrak logam berat dari tanah dan mengangkutnya ke bagian atas tanaman. Produksi biomassa yang tinggi merupakan salah satu persyaratan dasar yang terkait dengan ekstraksi logam berat yang efisien.
Amandemen biochar sedang menarik perhatian pada era remediasi tanah saat ini. Hal ini ditandai dengan luas permukaan yang besar, kapasitas pertukaran kation yang tinggi, pH basa, dan kapasitas menahan air yang tinggi. Biochar terutama mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan belerang dan juga memiliki elemen jejak lainnya. Karakteristik ini menjadikannya kondisioner yang baik untuk memperbaiki sifat fisio-kimia tanah. Luas permukaannya yang tinggi dan adanya gugus fungsi memungkinkannya menyerap logam berat dan mengurangi kelarutan dan mobilitasnya. Namun, terkadang biochar tidak memenuhi tingkat nutrisi tanah dan tanaman, sehingga mungkin diperlukan bahan tambahan lain yang dapat dikombinasikan dengannya, seperti kompos. Kompos adalah bahan organik terurai yang mengandung mikroorganisme, kaya humus dan mengandung banyak unsur hara seperti nitrogen, kalium, fosfor, magnesium, kalsium, belerang. Biochar dan kompos memperbaiki kondisi tanah, meningkatkan pertumbuhan tanaman, dan merupakan pilihan yang lebih baik untuk remediasi logam berat.
English