Biofilters met inheemse Suid-Afrikaanse plante soos palmiet, matbiesie, sagte biesie, kobra-lelie en vleibiesie is meer doeltreffend as grond sonder enige plantegroei om besoedelstowwe uit stedelike stormwater te verwyder wat 'n nadelige invloed op waterstelsels kan hê en 'n groot gesondheidsrisiko vir die mens en die omgewing inhou.
Dít is een van die vernaamste bevindings van 'n onlangse studie deur navorsers by die Universiteit Stellenbosch. Die studie, wat deur Dylan Jacklin, Isobel Brink (albei van die afdeling vir Water- en Omgewingsingenieurswese in die departement Siviele Ingenieurswese) en Shayne Jacobs (Departement Bewaringsekologie en Entomologie) onderneem is, is die eerste in sy soort wat probeer bepaal het hoe doeltreffend inheemse Suid-Afrikaanse plantspesies is om voedingstowwe en metale te verwyder. Hul bevindings het onlangs in die vaktydskrif AQUA verskyn.
“Ons het bevind dat biofilters met sekere inheemse plante groter ladings besoedelstowwe as onbeplante grond verwyder het vir die duur van ons proefneming. Hierdie biofilters was aansienlik meer doeltreffend in die verwydering van beide voedingstowwe en metale as onbeplante grond. Die onbeplante grond se doeltreffendheid om metale uit die water te verwyder het ook met tyd afgeneem, terwyl dit nie die geval was met die biofilters nie," sê Jacklin, die leier van die navorsingspan.
Hy en sy medeskrywers het die individuele doeltreffendheid van nege inheemse plantspesies en onbeplante grond wat aan verskillende konsentrasies (ladings) voedingstowwe en metale blootgestel is, ondersoek aan die hand van gepubliseerde syfers van afloop-besoedelingskonsentrasies en -ladings. Die navorsers sê biofiltrasie is 'n vorm van ekologiese ingenieurswese wat plante gebruik om besoedelstowwe uit die omgewing te detoksifiseer, af te breek en/of te verwyder.
“Die gebruik van plantbiofiltrasie het al hoe gewilder geword binne groen infrastruktuur (GI) weens die vermoë daarvan om die afloopkoerse van stormwater te verstadig, om afloopvolumes te verminder, om die vervoer van afsaksel te verminder (wat onder meer deur erosie weens agteruitgaande konvensionele infrastruktuurstelsels veroorsaak word) en om besoedelstowwe te behou voordat die stormwater in waterlope vrygestel word.
“In teenstelling met konvensionele infrastruktuur-benaderings wat tipies stormwater beskou as 'n middel waarvan ontslae geraak moet word, eerder as 'n hulpbron wat beskerm moet word, poog verbeterde stedelike stormwaterbestuur om besoedeling wat van verskillende bronne afgekomstig is te behandel, hidrologiese versteuring te verminder, en stormwater as 'n bykomende bron te benut."
As deel van hul studie, het die navorsers 90 biofilter-kolomme uit PVC-pype gegrond op tipiese stedelike ontwerpsriglyne gebou. 'n Dreineringsuitlaat is binne-in die kolomme deur 'n 70 mm-dreineringsone onder 'n 100 mm-laag growwe sand bedek om te voorkom dat afsaksel die dreineringsuitlaat verstop. 'n 500 mm-mengsel van leemsand, perliet en kompos is hierna opgesit waarin die plante kon groei. Met verloop van tyd vorm 'n biofilm (slymlae) binne hierdie laag wat die plantbiofilters se vermoë om besoedelstowwe te verwyder help verbeter.
Die binnekantste muur van elke kolom is afgeskuur om die water te “dwing" om deur die mengsel van leemsand, perliet en kompos – dus naby die plante se wortels – te vloei of dit te infiltreer. Elke kolom is ook by die basis geseël om die ekstraksie van afvalwater vir ontleding moontlik te maak. Die kolomme is met vyf liter kraanwater per dag uitgespoel om die afskeiding van oortollige voedingstowwe en metale wat dalk nog in die kolomme agtergebly het, te stimuleer. Plante wat baie vinnig gedurende die proeftydperk kon groei en oorstroming en droogtes kon deurstaan is in die studie gebruik.
Wat hul resultate betref, sê die navorsers onbeplante grondbiofilters het konsekwent die minste hoeveelhede voedingstof- en opgeloste metaalladings verwyder, met 'n gemiddelde besoedelstofverwydering van 45,7%.
“Al die beplante biofilters het baie beter as die onbeplante grond vir gemiddelde verwydering gevaar, met die kobra-lelie wat die swakste gevaar het. Dié plant het 'n gemiddelde verwydering van 56,3% getoon, wat net 10,6% hoër is as onbeplante grond.
“Die doeltreffendste biofilters (op grond van gemiddelde persentasie ladingsverwydering) was palmiet, sagte biesies en matbiesies, wat onderskeidelik gemiddellik 89,8, 85,3 en 78,6% van die stedelike besoedelstofladings in stormwater verwyder het.
“Vir die verwydering van ammoniak-stikstof en ortofosfaat (die eenvoudigste en algemeenste vorm van fosfor in water) het alle beplante biofilters onbeplante grond uitgestof."
Die navorsers voeg by dat meer opgeloste metale as voedingstowwe verwyder is.
Hulle sê dat inheemse Suid-Afrikaans plante – gegewe hul algemene verwyderingsvermoë – by volhoubare GI-inisiatiewe ingesluit moet word om voedingstof- en metaalladings in stedelike stormwater-afloop te verminder.
“Die land se omvangryke natuurlike biodiversiteit bied onontginde moontlikhede vir die gebruik van inheemse spesies in plantbiofilters."
Die navorsers meen kleinskaalse biofilters kan by plaaslike GI-stelsels ingesluit word regoor 'n ruimtelik-beperkte stedelike gebied aangesien vlak biofiltreerstelsels makliker gebou kan word en potensieel homogeneties is met bestaande dreineringsinfrastruktuur.
Hierdie aanpassing in stedelike beplanning en ontwerp is effektief, maar tog sensitief vir kwessies van waterbeskerming en omgewingsbewaring, voeg hulle by.
- Bron: Jacklin, D; Brink, I; & Jacobs, S 2021. Efficiencies of indigenous South African plant biofilters for urban stormwater runoff water quality improvement with a focus on nutrients and metals. AQUA 70 (7): 1094–1110: doi.org/10.2166/aqua.2021.187
SLEGS VIR MEDIANAVRAE
Dylan Jacklin
Afdeling vir Water- en Omgewingsingenieurswese
Departement Siviele Ingenieurswese
Universiteit Stellenbosch
E-pos: dmjacklin@gmail.com / 20649037@sun.ac.za
UITGEREIK DEUR
Martin Viljoen
Bestuurder: Media
Korporatiewe Kommunikasie en Bemarking
Universiteit Stellenbosch
Tel: 021 808 4921
E-pos: viljoenm@sun.ac.za
