污泥掺合土之理化變化

4.5.1 污泥掺合土中之有機質

由表 4-3 可清楚得知土壤與污泥餅進行掺合之前，其初始有機質 (organic matters) 含量分別為 2.7% 與 43.8% (有機碳則分別為 1.6% 與 25.4%)，污泥 餅有機質明顯較土壤有機質豐富數倍之多，本研究將污泥與土壤依不同掺合率進 行掺合 (5-200 g/kg)，固定時間取樣分析其有機質之變化，並將此結果示如圖 4-8。 從中可得知土壤中有機質含量隨著污泥掺合率之增加而提升，顯示污泥之 掺合對於提升土壤之有機質含量具有正面之效果，然而隨著實驗時間之進行，污 泥掺合土中之有機質含量亦隨之緩慢地下降。 主要原因為污泥的掺合與含水率 之調整等步驟可活化 (activate) 土壤中微生物 (O’Connor, 1996; Wong et al., 1998)，進一步降解污泥掺合土中之有機質 (Saviozzi et al., 1999)；然而過高污 泥土壤掺合比率時卻可能會超出微生物所能降解能力，減緩有機質之降解速率 (Wong et al., 1998)。 即使污泥掺合土中之有機質變化，其呈現隨時間之增加而 有遞減的趨勢，由圖4-8 中亦可得知在 70 天之掺合試驗之後，掺合比例大於 54 g/kg 之試驗組其土壤有機質至少仍維持約 5% 以上，相較未添加污泥之初始土 壤而言，污泥的添加對於土壤之有機質含量確實具有維持與提升之作用。

0 10 20 30 40 50 60 70 2

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Organic matter (%)

Time (day)

Amended ratio (g/kg)

5 54 103 151 200 control

圖 4-8 污泥掺合土中有機質之變化

4.5.2 污泥掺合土中 pH 值之變化

4.5.3 污泥掺合土壤之肥份

污泥農地利用之適用性評估除了考量法規制定之重金屬、危害性有機物與致 病菌含量之外，另一個重要因素為營養鹽 (氮、磷) 之含量，含氮物質在污泥掺 合土中之降解與轉換，對於土壤中微生物與植物更是扮演不可或缺的角色。 為 瞭解污泥餅掺合於土壤後，其對原始土壤之營養鹽提升程度，本研究對掺合後土 壤總氮含量進行檢測，其結果如表 4-10 所示，顯示土壤在污泥餅掺合後其總氮 含量隨掺合比率有明顯之提升作用，原始土壤總氮為 985 mg/kg，在高污泥掺合 比率時 (200 g/kg) 土壤總氮為 9296 mg/kg，高出未掺合土壤總氮含量約 10 倍；污泥中的氮分為無機態氮 (如銨態氮或硝酸態氮) 和有機氮兩種型式，而氮 存在的型式與含量也是決定植物能有效攝取氮和地下水體污染風險度的重要因 素。 當污泥施用至土壤，污泥中的氮大多以有機型式存在，而有機態氮需經由 微 生 物 分 解 或 礦 化 作 用 轉 變 為 無 機 態 氮 後 才 能 作 為 植 物 可 以 利 用 之 氮 源 (Sánchez-Monedero et al., 2001)。

污泥餅中總磷為 6943 mg/kg 其含量相對於污泥中總氮含量 (約 4,6000 mg/kg) 來得低，因此對於污泥施用後對土壤的磷含量之提升較不如總氮之顯 著，表 4-10 顯示 200 g/kg 掺合率之土壤高出原土壤約 4 倍之總磷含量。 磷 是植物的必須營養元素，但土壤中若含過量的磷亦可能會造成地表水和淺層地下 水體的非點源污染 (Sims et al., 2000)。 污泥中的有機磷必須經由礦化作用才能 被植物所攝取，而一般污泥中磷主要仍以無機之型式存在。 在磷的礦化情形方 面，Wong et al. (1998) 指出最終磷礦化率會隨污泥土壤掺合比率之增加而降低。

陽離子交換能量 (cation exchangeable capacity) 也是一個判斷土壤肥力高 低的指標，一般認為土壤陽離子交換能量大於 20 meq/100 g 之土壤為保肥力強 的土壤，本研究之供試土壤的陽離子交換能量為 16.5 meq/100 g，屬保肥力中

等之土壤，表 4-10 顯示本研究污泥土壤掺合比率高於 54 g/kg 之試驗組，其陽 離子交換能量即大於 20 meq/100 g 為保肥力強的土壤。

表 4-10 污泥掺合後之土壤總氮、總磷與陽離子交換能力 Amended ratio

(g/kg)

Total Nitrogen (mg/kg)

Total Phosphorus (mg/kg)

CEC (meq/100 g) 0 985 (49) 637 (33) 16.5 (0.75) 5 1514 (83) 668 (36) 18.0 (1.01) 34 3013 (61) 1023 (69) 19.7 (1.00) 54 3940 (106) 1268 (53) 20.8 (0.48) 103 5793 (153) 1658 (60) 33.1 (1.68) 151 7554 (138) 2011 (78) 33.0 (3.41) 171 8654 (384) 2138 (87) 37.8 (0.64) 200 9296 (390) 2482 (89) 40.3 (1.36)