第四章 實驗結果與討論
4.2.2 盆栽土壤重金屬型態分析
4.2.2.1 高低有機質土壤與重金屬銅鍵結型態分析
額外添加重金屬銅鋅於高低有機質土壤，其中高有機質土壤總重金 屬銅濃度為 847.22±27.57 mg/kg，而重金屬鋅濃度為 4486.86±327.26 mg/kg；而低有機質重金屬銅濃度則係 872.63±61.34 mg/kg，鋅濃度為 4393.25±497.09 mg/kg，其重金屬銅鋅含量為法定土壤污染管制標準之兩 倍。為進一步瞭解盆栽實驗土壤重金屬鍵結型態，即重金屬於土壤介質 間傳輸性、移動性及生物有效性，進行土壤重金屬分段萃取實驗。
圖4.14 為高低有機質盆栽分別添加螯合劑 DTPA、EDTA、EDDS 及 檸檬酸分段萃取銅之圖形，並與控制組做比較。做分段萃取之主要目的 為定性之分析，瞭解添加螯合劑對於重金屬與土壤鍵結型態是否有改 變。分段萃取將土壤與重金屬分成五段鍵結，分別為可置換態、吸附態、
有機鍵結、碳酸鹽鍵結及硫化物鍵結，其中可置換態及吸附態屬弱鍵結 型態，有機鍵結及碳酸鹽鍵結屬強鍵結型態，而硫化物鍵結屬穩定鍵結。
盆栽實驗因土壤有機含量不同故分為高有機質及低有機質，在控制組方 面，低有機質土壤銅弱鍵結比例約占21%，較高有機質土壤 8%多，約大
於2.6 倍以上，弱鍵結比例差異對植物吸收重金屬具有影響，因植物是藉 由水淋洗弱鍵結重金屬再進行吸收。
添加螯合劑可提升重金屬與土壤之弱鍵結型態，其主要係將強鍵結 中有機鍵結及碳酸鹽鍵結萃取為弱鍵結型態，而對於屬穩定鍵結之硫化 物鍵結則無明顯之改變。在高有機質土壤中，添加檸檬酸對於重金屬銅 弱鍵結比例由 8%提升至 17%，添加 EDDS 對於弱鍵結則提升為 24%，
EDTA 則提升至 34%，DTPA 則提升為 36%。而對於低有機質土壤則係具 相同提升作用，添加檸檬酸將土壤弱鍵結比例由 21%提升至 31%，其他 螯合劑 EDDS、EDTA 及 DTPA 弱鍵結比例則分別提升至 39%、50%及 55%。添加螯合劑能有效將土壤與重金屬強鍵結型態轉變為弱鍵結型 態，重金屬銅弱鍵結型態增加比率由高至低分別為DTPA>EDTA>EDDS>
檸檬酸，趨勢與土壤萃取結果類似。添加螯合劑提升土壤與重金屬弱鍵 結比例，以螯合劑 DTPA 效果最佳，這與螯合劑對於重金屬錯合之穩定 常數K 値有關，螯合劑對於重金屬之錯合能力以 log K 之數値表示，當 數値越大表示螯合劑之錯合能力則越強。螯合劑 DTPA、EDTA、EDDS 及檸檬酸對於重金屬銅之穩定常數分別為21.2、20.5、18.4 及 7.6，故於 四種螯合劑中以檸檬酸萃取效果最差，而 DTPA 效果最佳(Bostjan and Domen, 2004；Polettini et al., 2007；Sillanpaa and Oikari, 1996；Sorvari and Sillanpaa, 1996)。
表4.6 為添加螯合劑與控制組各鍵結之 ANOVA 分析，其統計數値 P 皆小於0.01，其顯示各鍵結型態彼此間有顯著差異。而表 4.7 為添加螯合 劑後之鍵結型態與控制組做分析，結果顯示添加螯合劑對於土壤與重金 屬銅可置換態、吸附態、有機物鍵結及碳酸鹽鍵結有顯著之差異。但添 加螯合劑對於硫化物鍵結則無明顯之改變，其高有機質土壤添加檸檬 酸、EDDS、EDTA 及 DTPA 之硫化物鍵結 P 値為 0.161、0.456、0.787 及0.486，低有機質土壤 P 値為 0.456、0.106、0.046 及 0.098。統計分析 之P 値皆大於 0.01，結果顯示添加螯合劑對於硫化物鍵結無明顯之改變。
高有機質土壤 - Cu
表4.6、高低有機質土壤銅鍵結型態 ANOVA 分析 單位：P 値 控制組 檸檬酸組 EDDS 組 EDTA 組 DTPA 組 高有機質 1.09*10-9 1.12*10-8 1.06*10-8 1.01*10-7 1.32*10-7 低有機質 1.25*10-6 1.17*10-5 1.06*10-5 1.28*10-4 1.62*10-4
表4.7、添加螯合劑之銅各鍵結型態與控制組做統計分析 單位：P 値 高有機質 可置換態 吸附態 有機物鍵結 碳酸鹽鍵結 硫化物鍵結
檸檬酸 8.24*10-13 1.82*10-16 4.59*10-5 2.93*10-10 0.161 EDDS 2.64*10-24 2.27*10-15 5.81*10-12 5.86*10-15 0.456 EDTA 3.68*10-17 2.06*10-16 9.55*10-25 8.49*10-15 0.787 DTPA 2.53*10-16 2.46*10-16 2.74*10-21 2.06*10-18 0.486 低有機質 可置換態 吸附態 有機物鍵結 碳酸鹽鍵結 硫化物鍵結
檸檬酸 5.06*10-19 2.94*10-7 5.78*10-9 1.26*10-5 0.456 EDDS 4.16*10-20 2.99*10-11 1.37*10-9 3.04*10-9 0.106 EDTA 3.95*10-17 1.61*10-11 1.89*10-12 1.58*10-14 0.046 DTPA 6.27*10-17 1.79*10-11 1.83*10-19 1.17*10-11 0.098