將攪拌均勻之土壤靜置一周後使其揮發穩定後，再依不同摻合比加入堆 肥，予以攪拌均勻及採樣分析以作為評估柴油污染之初始污染濃度，再按 照中央合成設計所規定的組數，針對不同實驗組之不同控制條件，以均勻 灑水方式，添加水分使其達到欲監測之含水率，再放至恆溫箱中設定欲監 測之溫度，以完成實驗條件之控制。
除了每日翻堆以保持土壤良好的通氣狀態外，在水分控制方面，利用 秤重方式以補充因揮發而損失之水分 (在此乃將柴油之揮發、降解、氧化 等作用忽略不計，土壤減少之重量主要乃為水分蒸發所導致)，並定期採樣 以氣相層析儀分析 TPHD 濃度，再依據實驗設計後之結果，判斷影響因子 之相互作用是否顯著，和檢定其模型的適當性，以進行最後再確認之實 驗
。
實驗設計之分析項目乃以測定 TPHD 為主，而在最後之確定實驗再進 行 TPHD 和總菌數、EC 值、pH 值等並進行探討，以求能充分地暸解生 物降解之成效。本研究之流程如圖3-1-2 所示。在控制組方面，為了要進一步確定柴油降解反應是否主要由生物降解 所造成，故進行測定單獨土壤 (soil only) 實驗組、單獨堆肥 (compost only) 實驗組和滅菌 (biocide) 組，在滅菌組方面，乃針對降解率較高的 實驗組之摻合比，再利用疊氮化鈉 (NaN3) 做為生物的抑制劑,這是由於疊 氮化鈉具有除霉性、殺菌性的特性，故選擇將疊氮化鈉做為滅菌組之抑制 劑，滅菌方法係將 25g 疊氮化鈉 (NaN3) 加入 100ml 之蒸餾水，並將攪 拌均後，再以噴灑方式作成滅菌組 (Taylor and Viraraghavan, 1999)。
86 86.5 87 87.5 88 88.5 89
0 5 10 15 20
Time (days)
solution weight (g)
圖3-1-1、柴油溶液揮發觀察圖
圖3-1-2、實驗流程
3-2 實驗方法
3-2-1 土壤和堆肥之基本性質分析
本次實驗所使用的土壤乃是採自西湖溪西濱公路橋南岸下游小支流 的土壤做為代表性的土壤，並於採集回來的土樣除去石礫、樹根、雜草及 其它外來大型物等，經風乾後，磨碎使其通過 2mm 篩，而之所以過 2mm 篩，是因為土粒直徑在 2mm 以上者，一般統稱為石礫，而在 2mm 以下 者才算為真正的土壤粒子 (王一雄，1997)，故需經由過篩後，再將之置放 於保存箱中室溫保存。
另外欲摻合之營養鹽乃採自台北市民生污水處理廠 (目前已停廠) 污 泥經堆肥化後之成品。為了使其均勻度相同，故也經風乾後先行磨碎後過 2mm 篩，再放置於保存箱中室溫中保存。
最後將上述之土壤和堆肥進行土壤 pH 值、含水率、有機質含量、陽 離子交換容量、土壤質地分析等基本性質分析。
3-2-2 土壤 pH 值
土壤 pH 值之測定乃是根據環保署所研訂的土壤污染物檢測標準方 法 (NIEA S410.60T)，取 20g 的土壤樣品於 50mL 的燒杯內，加入 20ml 的去離子水，並在 30 分鐘內攪拌懸浮液數次之後靜置約一小時，使其懸 浮泥土沈澱，再利用校正後之 pH 計進行測定。如果所測得 pH 值大於 7，則需假設為石灰質土壤而進行前處理，即取 10g 的土壤樣品於 50mL 的燒杯中，加入 20mL 的 0.01M 之氯化鈣溶液，並在 30 分鐘內攪拌懸
浮液數次，之後靜置約 30 分鐘，使其懸浮泥土沈澱，再利用校正後之 pH 計進行測定，而報告結果為在 0.01 M 氯化鈣水溶液中測得之土壤酸鹼 值 。
3-2-3 土壤電導度測定
導電度計在測定前，宜以標準 KCl 溶液加以訂正，以確保樣品測定 之準確性。導電度計所用之電極常數常將決定測定值之精確度，而在本實 驗中乃以 1:1 土水比所得萃取液測定其結果。
一般土壤含鹽量高，導電度 (EC) 超過 2 ms/cm 鹽分所形成之滲透 壓與水勢能相加，會使植物之張力提前達到可忍耐度 (土壤分析手冊，
1995)。
3-2-4 含水率
含水率的測定方法是由環保署所研訂的土壤污染物檢測標準方法 (NIEA S280.61C)，方法為取乾淨附蓋稱量瓶置於烘箱內，以 105 ± 5 ℃ 乾燥，然後蓋上蓋子移至乾燥器內冷卻至少 45 分鐘，測定稱量瓶的重量
（m0），精秤至 10 mg。以藥杓將 30 至 40 g 土壤置入稱量瓶中，加 蓋精秤稱量瓶及土壤重 （m1） 準確至 10 mg。將土壤、稱量瓶及瓶蓋 放入 105 ℃ 烘箱中，直至恆重。稱量瓶加蓋於乾燥器中冷卻器中冷卻至 少 45 分鐘。取出加蓋稱量瓶，旋即精秤乾燥後土壤及稱量瓶重量 （m2） 準確至 10 mg。
以下式乾重量為基礎計算水分含量百分比，重量百分比精確至 0.1
％：
3-2-7 土壤質地分析
土壤質地是指土壤中大小粒子之分佈。更明確言之，是指土壤中砂 粒、坋粒及黏粒含量之相對比例。由於土壤質地為影響土壤中物理化學反 應之重要性質，故土壤質地乃是土壤基本性質分析中不可或缺之一項。本 方法乃採用比重計法，即將土壤樣品經化學和物理之前處理，使土壤粒子 分散。分散後之土壤粒子懸濁液於沈降筒內自然沈降，在一定時間，將一 特製之比重計放入懸濁液內，測定土壤懸濁液之比重，然後可以依照史脫 克斯定律 (Stokes` law) 之基本原理，將比重計讀數經由計算求得土壤樣 品中砂粒、坋粒及黏粒之含量百分率，進換算而得到土壤中砂粒、坋粒及 黏粒含量之相對比例，再由查圖3-2-1，而判斷出土壤質地之性質 (土壤分 析手冊，1995)。 通常質地會影響土壤之通氣與排水，粗質地之土壤排水 通氣好，但吸水能力較差；粘質地之土壤則易造成排水差、通氣不好，但 吸水能力反而較差之情況。
圖3-2-1、正三角形土壤質地分類圖
3-2-8 陽離子交換容量
酸混合，在室溫下靜置萃取 16 小時，再加熱至沸騰並迴流 2 小時。萃 出消化液經定量，再以適宜的原子光譜分析儀分析其濃度，並經下列式子 求出各重金屬濃度。
其中
A：檢量線求得之濃度 (mg/l)
V：樣品經過濾或離心後定量之最終體積 (L) f：上機測試時之稀釋倍數
W：風乾土壤之取樣量 WH2O：土壤之水分含量
3-3 受柴油污染土壤採樣及萃取方法
在實驗過程中，每天將土樣用鏟子垂直翻轉以利保持好氧狀態下之分 解及以稱重方式噴灑因揮發而損失之水分 (在此乃假設土樣所減少之損失 主要乃水分揮發所致，柴油之揮發和其氧化分解作用等，由於損失較少故 忽略不計)，以維持土樣的含水量，而採樣時，係利用系統採樣 (systematic grid sampling) 之方式，如圖 3-3-1 所示，系統採樣方法為提供於場址條 件上較公正簡單的統計方法, 通常比其他採樣計畫還優先考慮利用於預測 污染場址的平均濃度、污染總量、分佈形態等 (Gilbert，1987)。
將反應槽之土樣取六等分後以粗吸管插入反應槽之土樣中，重覆取樣 後並混合攪拌以達均勻取樣目的，再秤取足量之土壤後，依照環保署所研 訂之索式萃取法 (NIEA M165.00C)，該法除了適用於分離及濃縮不溶於水 樣品的製備，還可確保萃取萃取溶劑與樣品基質密切接觸。將土壤置於圓 筒濾紙中，加入無水硫酸鈉使其乾燥後，並以二氯甲烷和丙酮作為萃取溶 劑，於一圓底瓶中，放入萃取溶劑及 1 或 2 粒乾淨沸石，將圓底瓶接至 萃取設備，進行樣品萃取，以每小時 4 至 6 循環 （cycles / hr） 萃取 16 小時。最後以 K – D 濃縮裝置放入熱水浴中濃縮並以溶劑調整最終體積 為 1.0 至 2.0 mL。
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圖3-3-1、網格狀之系統採樣方式.
3-4 實驗中總石油碳氫化合物之 (TPHD) 分析
3-4-3 氣相層析分析
分析柴油類有機物 (DRO) 時，係將 C10 到 C23 範圍內析出所有的波 峰面積加總，亦即在 C10 到C23 的滯留時間之間畫一水平的基線積分而 得，如圖4-6-2，而柴油類有機物 (DRO) 的層析條件會使管柱中的物質 有相當程度的滲出，造成層析圖中的基線上昇，故在分析 DRO 時，將執 行此一圖譜面積扣除，並於每 12 小時內分析一二氯甲烷的空白，將樣品 面積扣除此一空白面積後所得的面積差即為 DRO 的濃度，而進行氣相層 析儀或氣相層析質譜儀之分析時，必須執行品管 (QC) 查核樣品分析來確 認分析系統的功能。
3-4-4 柴油成份分析
為了要暸解柴油總石油碳氫化合物 (TPHD) 之成份組成，經由購置之 烷類標準品 (ASTM D5307 Crude Oil Quantitative std.) 與文獻 (Jonge et al., 1997) 進行柴油成份的確認，如圖 3-4-1、表 3-4-1 所示。由圖可 知本實驗之柴TPHD之濃度範圍為 C10-C23 (沸點範圍乃 170 ~275℃ ℃ 之間 )，其中 Pristane (2,6,10,14-tetramethylpentadecane, C19H40) 和 Phytane (2,6,10,14-tetramethylhexadecane, C20H42) 乃分別緊鄰 C17 和 C18 出現之支鏈化合物，為生物難分解之化合物，常可依此判斷生物 降解過程中是否具有共代謝反應 (Puskas et al., 1995)。
圖3-4-1、烷類標準品 (ASTM D5307) 之層析圖譜
表3-4-1、柴油烷類標準品 (n-alkanes) 各成分之組成 Hydrocarbons Target TPH
C10C22 Decane C11C24 Undecane C12C26 Dodecane C13C28 Tridecane C14C30 Tetradecane C15C32 Pentadecane C16C34 Hexadecane C17C36 Heptadecane
Pristane 2,6,10,14-tetramethylpentadecane C18C38 Octadecane
Phytane 2,6,10,14-tetramethylhexadecane C20C42 Elcosane
C24C50 Tetracosane
(ASTM D5307 Crude Oil quantitative std.； Wang, et al., 1997)
3-5 品質保證與品質管制 (QA/QC)
本研究在為求保證分析結果的品質能符合某設定好之標準，利用一些 步驟，應用統計學上的原理和方法，來評鑑或控制分析結果的準確度，以 確保分析品質的可靠性、滿意度及經濟性。
3-5-1 建立起始檢量線
本方法係以注射針由索氏萃取法所得之固態樣品萃取液而導入系 統，在導入模式須建立不同檢量線及設定氣相層析操作參數，使其在應用 時，可供適當的儀器績效，而導入的方法係在實驗中以注射針取 239.8µl (取 240µl) 於中國石油加油站購買之標準柴油再以二氯甲烷
(dichloromethane) 定量至 100ml，依序列稀釋法分別配製 150、300、
600、1500、3000ppm 等五種不同濃度之標準液，以一定之注射量 (1 µl) 注入氣相層析儀中分析。
3-5-2 檢量線的線性和確認
若校正因子在工作範圍內之相對標準偏差 (RSD) 小於 20％，則可假 設檢量線為通過原點之直線，而以平均校正因子代替檢量線作定量分析。
若正因子在工作範圍內之相對標準偏差 (RSD) 大於 20％，則不能假設檢 量線通過原點。
檢量線與滯留時間至少須每 12 小時確認一次，即以量測碳氫化合物 標準品的滯留時間來確認，若待測物感應 (或計算濃度) 之偏差在起始檢 量線 ±15％ 以內，則可視起始檢量線仍為有效，而確認濃度係以 1500