第三章 研究方法
3.5 實驗架構
於高雄大學內設置三個濕地模槽系統，其規格長、寬及高分別為 180、50 及 50 cm 之壓克力板，底層鋪設天然石厚度約 10 cm，上層覆蓋 砂土(厚度約 15 cm) ，分別為控制組、種植香蒲、蘆葦三系統，其進流 水係引用校園週遭受畜牧業污染之後勁溪溝渠用水，探討重金屬去除效 應。控制進流水流量為0.144 CMD，水力停留時間控制為 2.22 天。分析 經過三個溼地模槽系統水體重金屬去除率，並進行土壤重金屬全量分析 及藉由分段萃取探討底泥沉澱物重金屬存在之型態，及探討植體重金屬 累積量、BCF 及 TF 値評估植體對重金屬去除之貢獻。
3.5.2 盆栽實驗
3.5.2.1 土壤萃取實驗
由多數文獻統整得知，植生復育之螯合劑與土壤莫爾重量比約在 0.05~15 mmoL/kg，故螯合劑土壤莫爾重量比為 5、10、15 mmoL/kg。以 EDTA 萃取液為例，取 0.0365 g EDTA 置入 1 L 去離子水中，即配置完成。
取40 mL 萃取液，置於含 0.15 g 土壤之離心管中，並以 150 rpm 進行震 盪 2 小時，再以離心方式達到固液分離，取其上層液以原子吸收光譜儀 分析。淋洗後剩餘之土壤以去離子水淋洗兩次，目的為清洗出殘餘之淋 洗液，以去離子水淋洗後之土壤進行王水消化，並以原子吸收光譜儀進 行分析，經由計算可得萃取率。(土壤重金屬淋洗萃取量/(土壤重金屬淋 洗萃取量+土壤重金屬殘存量)=萃取率)。而 10、15 mmoL/kg 亦以同樣方
式進行分析。(土壤需以 105℃烘乾且研磨後過 200 號篩)
3.5.2.2 盆栽實驗
盆栽實驗係先取含有重金屬之土壤加入去離子水攪拌均勻，將配置5 mmol 之螯合劑加入其中，攪拌均勻置於戶外等其乾燥，於快乾燥完成時 需再添加去離子水攪拌，需來回二次，使其配成每公斤土壤有 5 mmol 之螯合劑。將配置完成之土壤分裝到盆栽中，每盆約1.5 公斤重，再將植 體蘆葦、香蒲、向日葵及油菜種植於含重金屬之土壤，每盆約 5~6 株，
探討螯合劑添加對植物吸收重金屬之效益為何，並每日監測土壤孔隙水 變化情形及觀察紀錄螯合劑對於植體生長之影響、早晚溫度溼度之監測 及照度之變化，並於實驗終了分析植體各部位重金屬累積量。
3.5.2.3 土壤孔隙水測定
每日於盆栽中加入約 100 mL 之 DI 水，在使用土壤水分採集器 (Rhizon Soil Moisture Sampler, RSMS)(荷蘭 Eijkelkam 公司)抽取土壤孔 隙水，監測每日孔隙水重金屬濃度變化之情形。水分採集器插入深度約 為植體根部附近，以便採集及瞭解植體根部附近之孔隙水重金屬濃度(賴, 2004)。
3.5.3 吸附實驗
3.5.3.1 界達電位儀測定方法
以界達電位儀測定物質表面帶電性。取0.03 g 之植體加入 100 mL 去 離子水中，配置成0.3 mg/mL 之水溶液樣品，以超音波震盪 30 分鐘，取 得分散均勻之樣品(切勿取得大顆粒)，利用 NaOH 及 HCl 調整溶液 pH 値 範圍介於 2.0~10.0 間，分別測定其界達電位，做電位與 pH 之圖形，當 potential=0 時之 pH 値即為零電位點。
3.5.3.2 吸附平衡時間
植體乾燥後以粉碎機研磨成粉末狀，在將粉體過 200 及 230 號篩，
篩孔大小分別為0.074 及 0.062 mm，取粒徑介於 0.074~0.062 mm 之粉體，
將過篩後之植體置入含重金屬銅鋅15 ppm 水溶液下進行吸附，時間分別 為15、30、60、120、180 及 360 分鐘。再以 4000 rpm 離心 20 分鐘達到 固液分離，取離心後之上層溶液，以原子吸收光譜儀分析將時間與水體 去除率做圖，求吸附平衡時間。
3.5.3.3 吸附實驗
植體乾燥以粉碎機研磨成粉末狀，在將粉體過 200 及 230 號篩，篩 孔大小為0.074 及 0.062 mm，取粒徑介於 0.074~0.062 mm，先取濃度為 0~30.0 ppm 之重金屬溶液分別置入離心管中，每管添加乾燥植體且震盪 12 小時，再以 4000 rpm 離心 20 分鐘達到固液分離，取底層植體以微波 進行萃取，包括離心後之上層溶液，再以原子吸收光譜儀分析。
3.5.3.4 比表面積測定
植體研磨過200 及 230 號篩，篩孔大小為 0.074 及 0.062 mm，取粒 徑介於0.074~0.062 mm，將植體以 100℃烘乾 24 小時，秤約 0.2 g之植體 置入於比表面積測定儀之玻璃瓶內，以120℃脫氣 60 分鐘，分別測出空 瓶重及脫氣後總重，求植體脫氣後重量，再以N2填充整個瓶內，計算出 植體比表面積。
3.5.3.5 以電子顯微鏡 SEM-EDX 分析植體表面結構
植體乾燥後研磨成粉末狀，在將粉體過 200 及 230 號篩，篩孔大小 為0.074 及 0.062 mm，使用 Hitachi S-4300 掃描式電子顯微鏡(SEM)對於 植體表面進行微觀分析，需在高真空環境下進行。故本實驗植體以吹氮 氣進行樣品前處理，並以碳質膠帶黏貼於銅片上，在拍攝 SEM 前先鍍 金，以增加導電性，本實驗以電子束為15.0 kv 下拍攝，以 5000 倍放大 倍率進行觀察，並搭配EDX 進行化學元素之定性及半定量分析。