植體重金屬累積分析

模槽系統內各植體吸收對於重金屬去除之貢獻，可以藉由植體分析 顯示，香蒲為人工濕地自然淨化系統常見之植栽，為挺水性植物且生長 迅速、可對污染物吸收轉化效率良好等優點；菖蒲經常與香蒲一起生長，

而且其莖根生長旺盛，經常在底泥內快速伸長，探討其根是否有吸收更 多重金屬；培地茅具有極強的適應性和抗逆境能力，可忍受有毒金屬元 素如鋁、錳、砷、鉻、鎳、鉛、汞、及鋅等元素，並可將之吸收濃縮在 植株體內，藉由此特性移除重金屬。

模槽系統植物研究分析結果如圖 4.1~4.2 所示，挺水性植物菖蒲、

香蒲及培地茅具有吸收重金屬之成效，評析菖蒲、香蒲及培地茅重金屬 銅鋅之含量，實驗結果菖蒲銅鋅總含量為 32.48±3.75 及 146.10±28.03 mg/kg，香蒲銅鋅總含量為 51.03±2.76 及 117.33±11.37 mg/kg，培地茅銅 鋅總含量為 35.70±8.87 及 100.86±17.53 mg/kg，顯示植體吸收銅重金屬 以香蒲吸收為多(p=0.0005)，而鋅重金屬則以菖蒲吸收較多(p=0.01)。

底泥及植體分析皆為 3 組，分別進行濃度分析，針對兩組以上數據 可藉由 ANOVA 單因子變異數分析，比較數據間是否有顯著性之差異，

當分析結果 p 值小於 0.05，即表示處理間具有顯著性差異。

進一步探討在各植體之累積於地上及地下部銅鋅重金屬含量，結果顯示 菖蒲地上部和地下部之重金屬濃度，銅分別為 11.56±5.05 及 20.91±7.08 mg/kg；鋅則分別為 58.82±13.50 及 87.27±38.54 mg/kg。估算銅鋅重金屬 於菖蒲植體累積濃度比例地上部和地下部分別為 35.6%、64.4%及 40.3%、

59.7%，得知重金屬主要累積於地下部，其累積量約為地上部之 1~2 倍。

香蒲地上部和地下部之重金屬濃度，銅分別為 11.74±3.20 及 39.29

±5.67 mg/kg；鋅則分別為 39.33±9.34 及 78.01±18.56 mg/kg。估算銅鋅重 金屬於香蒲植體累積濃度比例地上部和地下部分別為 23.0%、77.0%及 33.5%、66.5%，得知重金屬主要累積於地下部，其累積量約為地上部之 2~4 倍。

培地茅地上部和地下部之重金屬濃度，銅分別為 14.53±6.93 及 21.18

±13.17 mg/kg；鋅則分別為 43.55±16.74 及 57.30±10.82 mg/kg。估算銅鋅 重金屬於培地茅植體累積濃度比例地上部和地下部分別為 40.7%、59.3%

及 43.2%、56.8%，得知重金屬於植體的含量大部分累積在地下部，其 累積量約為地上部之 1~1.5 倍。

以重金屬於該系統個單元所佔的百分比評析結果如圖 4.3~4.4 所示，

菖蒲組、香蒲組、培地茅組系統出流水(及殘餘水量)相較於進流水重金 屬銅之含量，出流水僅約 1.0%、2.0%、1.0%，當銅進入模槽系統後主 要存於底泥中，菖蒲組、香蒲組、培地茅組系統底泥重金屬銅佔進流水 95.0%、86.0%、97.0%，而植體吸收重金屬銅顯示菖蒲組、香蒲組、培 地茅組系統分別僅佔 4.0%、12.0%、2.0%。

另重金屬鋅分析結果，菖蒲組、香蒲組、培地茅組系統出流水(及殘 餘水量)相較於進流水重金屬鋅之含量，出流水僅約 0%、0%、1.0%，當 銅進入模槽系統後主要存於底泥中，菖蒲組、香蒲組、培地茅組系統底 泥重金屬銅佔進流水 99.0%、98.0%、96.0%，而植體吸收重金屬銅顯示 菖蒲組、香蒲組、培地茅組系統分別僅佔 1.0%、2.0%、3.0%。

由於土壤吸附即植體吸收係數以其平均濃度作為估算之基準，與溼地系 統整體底泥及植物植體實際吸收/吸附對水中重金屬去除之實際總量仍 存在誤差，此外，其他實驗階段包括暴雨沖刷致使溼地系統底泥流失，

暴雨亦可能導致進流原水銅鋅濃度變異；同時植體各株雖然重量一樣但 視實際生長狀況仍是有差異存在或其他因素，因而重金屬含量推估含量 不如預期，基於此些因素本研究之系統中各組重金屬銅分別為 4.0%、

12.0%、2.0%，而重金屬鋅分別為 1.0%、2.0%、3.0%。本分析重金屬去 除仍提供重金屬於溼地系統去除機制主要之量化參考。

0

Overground part of Iris

Overground part of Cattail

Overground part of Vetiver

Underground part of Iris

Underground part of Cattail

Underground part of Vetiver

Ea ch pla nt o f Z n co ncen trati o n(m g /k g )

圖 4.1 植體各部分吸收重金屬銅濃度 part of Iris

Overground part of Cattail

Overground part of Vetiver

Underground part of Iris

Underground part of Cattail

Underground part of Vetiver

Ea ch pla nt o f C u co ncentra ti o n(m g /k g )

97%

1% 1%

b.植體累積、傳輸效益

在評估植體對於重金屬吸收的效益，常用植體生物濃縮係數

(Bioconcentration factor，簡稱 BCF，BCF=Croots/Csoil)及植體傳輸係數 (Translocation factor，簡稱 TF，TF=Cshoots/Croots)來評析。BCF 主要是 比較植體根部重金屬累積量對於土壤/底泥重金屬含量之比值，BCF 值 如果越高，表示植物對於土壤重金屬吸收攝取效益較佳。植生復育需搭 配適切收割植體才能將重金屬污染物由污染土壤移除，故當植體具有良 好之傳送能力即將重金屬傳送於莖葉部位，有助於植生復育之後續收割，

因而植體莖葉部位生物質量重金屬累積較大，收割可除重金屬也就越大 量。TF 是將植體莖葉部位及根系部位重金屬含量去做比較，去探討植 體重金屬在根至莖葉表面可收割部位的傳輸性，TF 值越大，則表示植 體對於重金屬的由根至莖葉傳輸能力較佳。而 Deng et al. (2004)研究一 文中指出植體重金屬銅 TF 值主要介於 0.11~0.72；鋅 TF 値主要介於 0.11~0.95 間；鎳 TF 值主要介於 0.09~0.77；鉛 TF 值主要介於 0.01~0.89；鎘 TF 値主要介於 0.15~0.79；鉻 TF 値主要介於 0.01~0.41。

植體對於各重金屬大部分 TF 値皆小於 1，顯示香蒲、蘆葦、油菜、菖 蒲及莎草等植體由根至莖葉傳輸能力似不良好。再者植體以香蒲為例，

在過去有學者 Mays et al.( 2001)針對人工溼地香蒲對於重金屬銅鋅之吸 收累積及傳輸性進行探討，結果顯示土壤重金屬銅及鋅含量分別為 1.13 和 2.9 mg/kg；地下部位重金屬銅鋅含量分別為 5.4 和 34 mg/kg；則地上 部分重金屬銅鋅含量分別為 1.8 和 12 mg/kg，其香蒲銅鋅 BCF 值分別為 4.78 及 11.7，銅鋅 TF 值分別為 0.33 及 0.35。而在 Manios et al.(2003)顯 示土壤重金屬銅、鋅和鎳含量分別為 599、728 和 99 mg/kg；地下部位

重金屬銅、鋅和鎳含量分別為 93.33、391.67 和 55mg/kg；則地上部分重 金屬銅、鋅和鎳含量分別為 15、60.83 和 27.5 mg/kg，其香蒲銅鋅鎳 BCF 值分別為 0.16、0.54 及 0.55，銅鋅鎳 TF 值分別為 0.16、0.16 及 0.5。兩 篇有明顯結果，植體對於銅鋅鎳之 TF 值皆小於 1，顯示香蒲在從根至 莖葉傳輸能力較為不好。反觀本實驗結果更能佐證水生植物的污染去除 效率，而本實驗估算出濕地模槽系統菖蒲重金屬銅鋅之 BCF 值為 1.02 及 0.92，TF 值為 0.55 及 0.67；香蒲重金屬銅鋅之 BCF 值為 2.62 及 0.99，

TF 值為 0.30 及 0.50；則培地茅重金屬銅鋅之 BCF 值為 0.72 及 0.61，

TF 值為 0.69 及 0.76。BCF>1 表示植體對於土壤/底泥重金屬吸收效益良 好，而傳輸常數 TF<1 表示植體對於重金屬傳輸能力不好。由 BCF 數值 看出，香蒲>菖蒲>培地茅顯示出香蒲對於底泥銅鋅重金屬吸收效益較佳，

而 TF 數值看出，培地茅>菖蒲>香蒲，顯示出培地茅對於在植體內銅鋅 重金屬傳輸能力較其他植體佳，而香蒲在從地下部至地上部傳輸能力較 為不好。