台灣地區早年因為工商業發達，其相關產業產生之廢棄物或廢水，
未經有效處理隨意排放，造成河川、土壤不同程度的重金屬污染，使土 壤污染狀況嚴重成為污染廠址。根據行政院環保署 2014 年統計，全台灣 有 828 個場址為公告控制場址，其中有 673 個場址為農地、84 個場址為 加油站及儲槽、53 個場址為工廠、2 個為非法棄置場 2 個及其他 14 個場 址，由統計結果，控制場址中污染場址數量最多的為農地，主要污染物 又以重金屬為主。則重金屬銅污染場址為最多，有 181 處；受重金屬鎘 污染場址次之，有 129 處；之後分別為受重金屬鋅、鎘及鉻分別有 66、
56 及 52 處，但以受重金屬鉛及砷之場址最少，僅只有 17 及 1 處場址受 到污染。
由於高雄屬重工業場所之區域，近來最嚴重之污染事件則為高雄日 月光半導體公司所產生之廢水，未經處理而排放至高雄市楠梓區後勁溪 中，造成高雄市橋頭、梓官區農田首當其衝，此地區農民灌溉農田 所 使 用 之 水 源 是 引用後勁溪之溪水， 故 受 影 響 農 地 面 積 逾 940 公 頃，遭受重金屬鎳的污染。接著則是彰化縣也被查出 10 家電鍍業者 非法埋暗管排放有毒廢水，在環保署對於土壤進行重金屬檢測後，其在 彰化縣和美鎮、埔心鄉及秀水鄉農地共有 45.3 公頃金屬污染超標，土壤 中銅、鎳、鉻、鋅或鎘濃度皆超過環保署重金屬濃度管制標準，其中約 有 38.1 公頃土地作為種植水稻、芒果及香蕉等食用作物等等。因面積廣 闊、污染深度及污染濃度等問題，若以國內常用之翻轉稀釋、土壤酸洗
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及排土客土法等技術估算所需經費將為龐大數字。
在土壤污染整治技術上則有分為下列三大項：分別為化學處理、工 程技術與生物處理如表 1 所示。
表 1 土壤污染整治技術之分類
類別 處理方法 處理技術說明
化學處理 萃取法 現場處理(稀酸或螯合劑溶液)
安定化/固化法 現場安定化(吸附、離子交換、沉澱) 現地安定化(沉澱、螯合、高分子化) 現場固化
還原法 六價鉻之還原
工程技術 排土客土法 移除上層之污染土壤，回填其它乾淨土壤 現地土壤淋洗法 水、酸/鹼、螯合劑
現地電熔法
生物處理 植生復育法 花卉、苗木、百慕達草
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而國內針對受重金屬污染土壤整治技術，現今主要採行技術包含有:
土壤翻轉稀釋法、土壤酸洗法、排土客土法等。首先從國內土壤整治常 用的翻轉稀釋法上來看，其在每公頃之處理費用為 15~20 萬，此技術之 優點包括：(1)在土層厚度夠深情形下，易將表土重金屬濃度依翻土深度 而將重金屬農度在及短時間及最少工程費用下降低至法規標準值以下；
(2)標準操作步驟(SOP)易建立及操作，因此施工之期程、效果及時間、成 本均易掌握，可在有限時間內完成整治；(3)整治費用相較於酸洗法來說 是較為便宜；(4)可在同一污染區多點同時操作整治。接著是缺點：(1)依 土壤重金屬濃度分部及土層深度，依計算公式無法將濃度降低至污染管 制濃度下時，此方法勢必不可行；(2)雖有(SOP)，但在田間操作時如何確 實混合使得整塊農地各點的濃度均勻是困難的，其整治結果仍有未達法 規值以下之風險；(3)如在紅土地區的下層剖面，常有鐵網紋及鐵錳結合 物質的存在，一但翻動至表土層並乾燥變為硬塊，對後續農業使用造成 極大影響；(4)表土 30 公分之重金屬濃度符合法規標準，但土壤中原有的 重金屬總量則是平均被分配至各土層，其重金屬總量並未改變且重金屬 並未被移出土壤，故有些環保人士不接受此整治方法。
第二為酸洗法，其優點包含：(1)使用鹽酸、硝酸、檸檬酸等將土壤 中重金屬進行交換作用或錯合作用之反應，整體反應迅速可在短時間內 完成，使土壤重金屬濃度下降；(2)使用過後的酸液可在回收循環再利用，
節省成本；(3)污染物大多存在於細粒中，可先將土壤不同粒徑分離，以 降低操作成本。在來是缺點：(1)土壤酸洗後 pH 會降至 2~3，在此條件下
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土壤無法耕作；(2)地力回復的項目及標準值如依作物生產的最低要求之 相關值雖然已訂定，但仍無法完全令農戶滿意，仍需溝通，尤其在特殊 條件下的汙染區；(3)酸液使用一段時間後需排放，在排放前需做此廢水 之處理，勢必增加許多處理的成本，依過往之整治經驗，此部分佔極高 比例的成本費用；(4)經費高，依台灣情況，整治 1 公頃農地至少需新台 幣 350 萬至 400 萬元。 經翻轉稀釋法或酸洗法處理後，由於部分土壤性 質已遭受破壞，土壤必須更進一步進行地力回復之工作，也使農民對此 兩種技術之接受度降低。
最後排土客土法，則是挖除受高濃度重金屬污染土壤，之後回填乾 淨之土壤，其方法價格較為昂貴，除了要買乾淨土方且要將挖除含有重 金屬土壤送去焚化或固化處理使其無害化。
所以相較於上述說明之翻轉稀釋法、酸洗法及排土客土法，利用對 環境友善植生復育技術為近年逐漸廣受重視之土壤及地下水污染整治技 術，可達環境生態資源永續利用。植生復育主要利用植物去吸收、累積 土壤重金屬，將土壤中重金屬移除，藉以達到整治的目的，使土壤中之 重金屬污染濃度合乎法規標準值，恢復土壤之使用性。且與傳統之物化 整治技術，植生復育法在整治費用較為低廉，且可同時適用於受有機及 無機重金屬污染之複雜物化組成暨地質狀態為底泥沈澱物或土壤中，且 不易破壞土壤結構與質地，對生活於整治復育區域之居民，植生復育這 個方法社會接受度較高，並具有增加景觀美化之附加價值及功能，最後 就是達到永續環境的目標。
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近年來，世界各國之化石燃料，如石油、煤、天然氣等，因為大量 的開採其產量都逐漸減少，但這些能源都是生活中不可或缺的能源，故 各國必須尋找並研發能用來取代化石燃料之替代能源。替代能源係指能 替代石油等傳統燃料且不會增加二氧化碳排放量者。替代能源則有分為 以下兩大類有，其一為世界廣泛使用的核能，其二則是再生能源。生質 能 源 屬 再 生 能 源 一 種 ， 其 包 括 固 態 廢 棄 衍 生 物 (RDF) 、 生 質 柴 油 (Bio-diesel)、生質酒精(Bio-ethanol)等。此外台灣缺乏自主能源，故大部 分能源都由國外進口，所以當化石燃料日漸枯竭，對各國則會變成供不 於求，爭搶能源的情況將更為激烈，使得價格更高漲，所以自行研發生 產生質能源，不僅有助於減少化石燃料使用的比例，並增加休耕之農地 之使用率，提高台灣農業生產價值，開創台灣再生能源產業經濟。若能 由可提煉生質能源之植栽中，尋找到對於重金屬高吸收率與金屬毒害抵 抗性之能源作物，將可利用植生復育法，不僅能對受重金屬污染之場址 進行整治，且使植物有再利用之用途，將其製成生質能源，達到整治與 能源雙重效益。因此，本研究將採用向日葵做為植生復育之植栽選擇，
整合植物生長激素、螯合劑及過氧化鈣，增加植體植生量，藉以提升植 生復育整治受重金屬污染之效益，達到整合型植生復育的訴求。
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1.1 研究動機
由於傳統植生復育法並無添加任何化學藥劑藉以提升植體對於重金 屬之吸收效率，而是依靠植體本身對於重金屬的吸收能力，但花費時間 較長且成效緩慢。故為了加速植生復育的效率，本實驗以整合型的概念 添加植物生長激素、螯合劑與過氧化鈣提升植生復育受重金屬污染土壤 成效，並進一步評估能源作物向日葵於受重金屬銅、鋅、鉛污染土壤復 育，其操作參數方式暨相關環境因子擬定。並藉由盆栽實驗探討植物生 長激素、螯合劑與過氧化鈣與重金屬對植體生長情形 (植體形態學) 暨重 金屬累積傳輸效益之影響。土壤之性質、環境因子 (如 pH、CEC、ORP) 及重金屬鍵結情形，亦影響重金屬於環境介質之傳輸性 (mobility)，即其 生物有效性，且不同植體對重金屬吸收/吸附累積機制與土壤鍵結關係將 進一步探討。另以人工合成螯合劑與生物可分解性螯合劑添加改變土壤 重金屬之移動性，配合植物生長激素提升植體生長，探討植體內部重金 屬傳輸與累積情形。並針對向日葵植體回收再利用 (植體再製為生物吸 附劑) 可行性進行評估。以植物生長激素結合螯合劑提升植生復育整治 受重金屬污染土壤，期能以整合型植生復育法做為後續研究之綠色整治 技術 (概念如圖1所示)。
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圖 1 整合型植生復育法概念圖
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1.2 研究目的
(1)探討植物生物激素( IAA與GA3)、螯合劑( EDTA 與EDDS )與過氧化鈣 對能源作物向日葵整體生長之差異、植生復育其向日葵對重金屬吸收效 率與重金屬於植體內累積傳輸機制。
(2)當添加螯合劑至土壤中，使其重金屬流動性增加，故利用管柱實驗模 擬每日澆灌與降雨情況兩者不同條件，評估是否土壤重金屬會釋出，進 而造成地下環境二次污染之問題。
(3)於盆栽實驗與管柱實驗所得到的最適操作參數與環境影響，利用於整 合型植生復育法中，以植物生物激素、螯合劑與過氧化鈣之最適操作濃 度應用於大型模槽整治，評估其結果是否與盆栽實驗有所差異，探討應 用於實場上之可行性、以及植體再利用之機會。
(4)向日葵植體收割再利用，製成生物吸附劑對於水中重金屬吸附探討其 向日葵生物吸附劑使用成效以及應用實場上之可行性。
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