整合型植生復育提升能源作物整治重金屬成效之研究

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(1)國立高雄大學土木與環境工程學系碩士論文. 整合型植生復育提升能源作物整治重金屬成效之研究 Intergated phytoremediation for heavy metal pollutants. 研究生：吳佳峻撰指導教授：葉琮裕博士. 中華民國 103 年 12 月.

(2) 謝誌兩年的碩士生活隨著口試的結束與論文的完成，而從國立高雄大學畢業，準備迎接人生的下一階段旅程。首先，我要感謝的是我的指導教授葉琮裕老師，由於我的英文並不是很好，老師則會不斷鼓勵我勇敢去說，不要害怕錯誤，並且利用課餘時間教導我英文的基礎。在實驗方面遇到困難時，老師會利用提示的方式讓我們去思考，從錯誤中找到問題，學會自己發現錯解決問題。最後則是對於一個計劃完整的撰寫，老師會提供一個大方向，而我們針對內容進行規劃與設計，過程中學會對於文章撰寫的專業語氣及圖表製作如何簡潔有力表達其重點，培養我們獨當一面的能力。再來則是感謝兩位口試委員，分別為高志明教授與董正釱教授，在百忙之中抽空來參與學生我的口試，給予學生我指導，過程中老師們的提問也讓我對研究有另一方面的思考，還有對於實驗的建議與整體的鼓勵，讓我受益良多。接著感謝實驗室共患難的的好朋友長毅，幫忙我分擔許多老師交代的事情，在課程專業英文上也幫助我許多，讓我能順利通過研究所課程的考試，今天沒有他或許我也不能順利讀到畢業。也謝謝碩士班的同學詠筌、郁霖、宗仁、興中與泓銘，在我想放棄時給我鼓勵、一起加油，告訴自己朝著畢業努力。最後則是謝謝我的家人，支持我繼續讀書，不讓我有生活上的困難。也謝謝我的女朋友念慈，這幾年來無怨無悔的陪伴我，當我遇到挫折時，總會給我支持與鼓勵，當我感到低潮時，聽我訴說陪我走過，讓我學會堅強且勇於面對挑戰，朝著目標去努力達成。謝謝幫助我的每個貴人。 I.

(3) 目錄摘要 .................................................................................................................. 1 第一章、前言 .................................................................................................. 1 1.1 研究動機 ............................................................................................. 6 1.2 研究目的 ............................................................................................. 8 第二章、文獻回顧 .......................................................................................... 9 2.1 綠色整治技術植生復育 .................................................................... 9 2.1.1 植生復育有效係數 ............................................................................. 14 2.1.2 能源作物之選擇(向日葵).................................................................. 15 2.2 重金屬簡介 ....................................................................................... 18 2.2.1 土壤重金屬鍵結形態與植生復育關係 ........................................ 21 2.3 化學藥劑(螯合劑) ............................................................................. 22 2.3.1 化學藥劑(螯合劑)應用於植生復育法 ......................................... 25 2.4 化學藥劑(植物生長激素) ................................................................. 26 2.4.1 化學藥劑(植物生長激素)應用於植生復育法 ........................... 28 2.5 過氧化鈣 (CaO 2 ) 應用於土壤污染整治 ....................................... 30 2.6 吸附機制特性 ................................................................................... 32 第三章、材料與方法 .................................................................................... 34 3.1 研究架構 .......................................................................................... 34 I.

(4) 3.2 盆栽實驗 ........................................................................................... 35 3.3 土壤重金屬滲透實驗 ....................................................................... 39 3.4 模槽實驗 ........................................................................................... 42 3.5 向日葵植體生物吸附劑製作與重金屬吸附研究 ........................... 46 3.6 重金屬分析 ....................................................................................... 46 第四章、結果與討論 .................................................................................... 48 4.1 盆栽試驗 IV 最佳操作參數下之差異 ............................................ 48 4.1.1 不同操作參數對於向日葵生長情形之探討 .............................. 49 4.1.2 不同操作參數對於重金屬在向日葵體內吸收量與累積量差異之探討 ............................................................................................... 65 4.1.3 不同操作參數對於向日葵植生復育效率之探討 ..................... 76 4.2 土壤重金屬滲透實驗 ....................................................................... 85 4.2.1 土壤重金屬滲透實驗 - 一般澆灌情形 ...................................... 86 4.2.2 土壤重金屬滲透實驗 – 模擬降雨情形 ..................................... 88 4.3 模槽實驗 ........................................................................................... 99 4.4 向日葵生物吸附劑 ......................................................................... 103 第五章、結論與建議 .................................................................................. 113 5.1 盆栽實驗 ......................................................................................... 113 5.2 土壤重金屬滲透實驗 ..................................................................... 114 II.

(5) 5.3 模槽實驗 ......................................................................................... 115 5.4 向日葵生物吸附劑 ......................................................................... 115 5.5 建議 ................................................................................................. 116 第六章、參考文獻 ...................................................................................... 117. III.

(6) 表目錄表 1 土壤污染整治技術之分類 ..................................................................... 2 表 2 天然植生復育法與化學藥劑添加強化植生復育法差異之比較 ...... 13 表 3 四種作物(棉、向日葵、大豆、油菜)產量、含油量與石油產量比較 ............................................................................................................... 17 表 4 各種重金屬經由不同人為方式排放至環境中的過程 ...................... 19 表 5 不同重金屬對人體造成的傷害 ........................................................... 20 表 6 本研究所探討之 EDDS 與 EDTA 之相關資料 ................................. 24 表 7 IAA、GA3 相關物化特性暨其應用表 ................................................ 27 表 8 實驗土壤背景參數表 ........................................................................... 37 表 9 盆栽實驗操作條件表 ........................................................................... 38 表 10 土壤重金屬滲透實驗操作條件表 ..................................................... 41 表 11 實驗土壤背景參數表 ......................................................................... 44 表 12 模槽實驗操作條件表 ......................................................................... 45 表 13 微波消化儀參數設定 ......................................................................... 47 表 14 盆栽實驗 IV Cu 各組植生量比較圖 .............................................. 54 表 15 盆栽實驗 IV Pb 各組植生量比較圖 .............................................. 59 表 16 盆栽實驗 IV Zn 各組植生量比較圖 .............................................. 64 表 17 盆栽實驗 IV 向日葵根部各組重金屬含量差異 ............................. 67. IV.

(7) 表 18 盆栽實驗 IV 向日葵莖部各組重金屬含量差異 ............................. 70 表 19 盆栽實驗 IV 向日葵葉部各組重金屬含量差異 ............................. 72 表 20 盆栽實驗 IV 向日葵花部各組重金屬含量差異 ............................. 74 表 21 盆栽實驗 IV 向日葵各組重金屬總含量差異 ............................... 78 表 22 盆栽實驗 IV 銅、鋅、鉛 BCF 比較表 .......................................... 83 表 23 盆栽實驗 IV 銅、鋅、鉛 TF 比較表 ............................................. 83 表 24 盆栽實驗 IV 銅、鋅、鉛 PEF 比較表 .......................................... 84 表 25 土壤重金屬滲透實驗重金屬銅於降雨強度 20 mm/hr 下各孔濃度 ............................................................................................................... 90 表 26 土壤重金屬滲透實驗重金屬銅於降雨強度 40 mm/hr 下各孔濃度 ............................................................................................................... 91 表 27 土壤重金屬滲透實驗重金屬銅於降雨強度 80 mm/hr 下各孔濃度 ............................................................................................................... 92 表 28 土壤重金屬滲透實驗重金屬鋅於降雨強度 20 mm/hr 下各孔濃度 ............................................................................................................... 93 表 29 土壤重金屬滲透實驗重金屬鋅於降雨強度 40 mm/hr 下各孔濃度 ............................................................................................................... 94 表 30 土壤重金屬滲透實驗重金屬鋅於降雨強度 80 mm/hr 下各孔濃度 ............................................................................................................... 95 表 31 土壤重金屬滲透實驗重金屬鉛於降雨強度 20 mm/hr 下各孔濃度 ............................................................................................................... 96 表 32 土壤重金屬滲透實驗重金屬鉛於降雨強度 40 mm/hr 下各孔濃度 ............................................................................................................... 97 V.

(8) 表 33 土壤重金屬滲透實驗重金屬鉛於降雨強度 80 mm/hr 下各孔濃度 ............................................................................................................... 98 表 34 模槽實驗 Cu、Zn、Pb 生長高度、植生量、總重金屬濃度、PEF 值比較表 ............................................................................................ 101 表 35 向日葵吸附劑於不同條件下對重金屬銅水溶液其去除率之差異 ............................................................................................................. 105 表 36 向日葵吸附劑於不同條件下對重金屬鋅水溶液其去除率之差異 ............................................................................................................. 108 表 37 向日葵吸附劑於不同條件下對重金屬鉛水溶液其去除率之差異 ............................................................................................................. 111. VI.

(9) 圖目錄圖 1 整合型植生復育法概念圖 ..................................................................... 7 圖 2 實驗架構圖 ........................................................................................... 34 圖 3 盆栽實驗示意圖 ................................................................................... 36 圖 4 向日葵土壤重金屬滲透實驗示意圖 ................................................... 40 圖 5 模槽實驗示意圖 ................................................................................... 43 圖 6 盆栽實驗 IV Control 組前後生長差異圖 ........................................ 51 圖 7 盆栽實驗 IV 單 Cu 組前後生長差異圖 ........................................... 51 圖 8 盆栽實驗 IV CaO2 + Cu 組前後生長差異圖 ................................... 51 圖 9 盆栽實驗 IV EDTA+Cu 組前後生長差異圖 ................................... 52 圖 10 盆栽實驗 IV EDDS+Cu 組前後生長差異圖 ................................. 52 圖 11 盆栽實驗 IV CaO 2 +IAA+EDDS+Cu 組前後生長差異圖 ............ 52 圖 12 盆栽實驗 IV CaO 2 +IAA+EDTA+Cu 組前後生長差異圖 ............ 53 圖 13 盆栽實驗 IV CaO 2 +GA 3 +EDDS+Cu 組前後生長差異圖 ............ 53 圖 14 盆栽實驗 IV CaO 2 +GA 3 +EDTA+Cu 組前後生長差異圖 ............ 53 圖 15 盆栽實驗 IV Cu 各組總生長高度比較圖 ...................................... 54 圖 16 盆栽實驗 IV Control 組前後生長差異圖 ...................................... 56 圖 17 盆栽實驗 IV 單 Pb 組前後生長差異圖 ........................................... 56 VII.

(10) 圖 18 盆栽實驗 IV CaO 2 + Pb 組前後生長差異圖 .................................. 56 圖 19 盆栽實驗 IV EDTA+Pb 組前後生長差異圖 .................................. 57 圖 20 盆栽實驗 IV EDDS+Pb 組前後生長差異圖 ................................. 57 圖 21 盆栽實驗 IV CaO 2 +IAA+EDDS+Pb 組前後生長差異圖 ............. 57 圖 22 盆栽實驗 IV CaO 2 +IAA+EDTA+Pb 組前後生長差異圖 ............. 58 圖 23 盆栽實驗 IV CaO 2 +GA 3 +EDDS+Pb 組前後生長差異圖 ............ 58 圖 24 盆栽實驗 IV CaO 2 +GA 3 +EDTA+Pb 組前後生長差異圖 ............. 58 圖 25 盆栽實驗 IV. Pb 各組總生長高度比較圖 .................................... 59. 圖 26 盆栽實驗 IV Control 組前後生長差異圖 ...................................... 61 圖 27 盆栽實驗 IV 單 Zn 組前後生長差異圖 ......................................... 61 圖 28 盆栽實驗 IV CaO 2 +Zn 組前後生長差異圖 ................................... 61 圖 29 盆栽實驗 IV EDTA+Zn 組前後生長差異圖 ................................. 62 圖 30 盆栽實驗 IV EDDS+Zn 組前後生長差異圖 ................................. 62 圖 31 盆栽實驗 IV CaO 2 +IAA+EDDS+Zn 組前後生長差異圖 ............ 62 圖 32 盆栽實驗 IV CaO 2 +IAA+EDTA+Zn 組前後生長差異圖 ............. 63 圖 33 盆栽實驗 IV CaO 2 +GA 3 +EDTA+Zn 組前後生長差異圖 ............ 63 圖 34 盆栽實驗 IV CaO 2 +GA 3 +EDDS+Zn 組前後生長差異圖 ............ 63 圖 35 盆栽實驗 IV Zn 各組總生長高度比較圖 ...................................... 64 圖 36 盆栽實驗 IV Cu 各組根部吸收重金屬量 ...................................... 67 VIII.

(11) 圖 37 盆栽實驗 IV Zn 各組根部吸收重金屬量 ...................................... 68 圖 38 盆栽實驗 IV Pb 各組根部吸收重金屬量 ...................................... 68 圖 39 盆栽實驗 IV Cu 各組莖部重金屬吸收量 ...................................... 70 圖 40 盆栽實驗 IV Zn 各組莖部重金屬吸收量 ...................................... 71 圖 41 盆栽實驗 IV Pb 各組莖部重金屬吸收量 ...................................... 71 圖 42 盆栽實驗 IV Cu 各組葉部重金屬吸收量 ...................................... 72 圖 43 盆栽實驗 IV Zn 各組葉部重金屬吸收量 ...................................... 73 圖 44 盆栽實驗 IV Pb 各組葉部重金屬吸收量 ...................................... 73 圖 45 盆栽實驗 IV Cu 各組花部重金屬吸收量 ...................................... 74 圖 46 盆栽實驗 IV Zn 各組花部重金屬吸收量 ...................................... 75 圖 47 盆栽實驗 IV Pb 各組花部重金屬吸收量 ...................................... 75 圖 48 盆栽實驗 IV Cu 重金屬總含量差異 .............................................. 78 圖 49 盆栽實驗 IV Zn 重金屬總含量差異 .............................................. 79 圖 50 盆栽實驗 IV Pb 重金屬總含量差異 .............................................. 79 圖 51 土壤重金屬滲透實驗重金屬銅前後生長差異圖 .......................... 86 圖 52 土壤重金屬滲透實驗重金屬鋅前後生長差異圖 .......................... 87 圖 53 土壤重金屬滲透實驗重金屬鉛前後生長差異圖 .......................... 87 圖 54 土壤重金屬滲透實驗模擬降雨狀況操作 ....................................... 89 圖 55 土壤重金屬滲透實驗重金屬銅降雨強度 20 mm/hr ....................... 90 IX.

(12) 圖 56 土壤重金屬滲透實驗重金屬銅降雨強度 40 mm/hr ....................... 91 圖 57 土壤重金屬滲透實驗重金屬銅降雨強度 80 mm/hr ....................... 92 圖 58 土壤重金屬滲透實驗重金屬鋅降雨強度 20 mm/hr ....................... 93 圖 59 土壤重金屬滲透實驗重金屬鋅降雨強度 40 mm/hr ....................... 94 圖 60 土壤重金屬滲透實驗重金屬鋅降雨強度 80 mm/hr ....................... 95 圖 61 土壤重金屬滲透實驗重金屬鉛降雨強度 20 mm/hr ....................... 96 圖 62 土壤重金屬滲透實驗重金屬鉛降雨強度 40 mm/hr ....................... 97 圖 63 土壤重金屬滲透實驗重金屬鉛降雨強度 80 mm/hr ....................... 98 圖 64 模槽實驗 GA3 +EDDS+CaO 2 +Cu 組前後生長差異 ..................... 102 圖 65 模槽實驗 GA 3 +EDDS+CaO 2 +Pb 組前後生長差異 ...................... 102 圖 66 模槽實驗 GA 3 +EDDS+CaO 2 +Zn 組前後生長差異 ..................... 102 圖 67 不同溫度下向日葵吸附劑對於 Cu 水溶液去除率 ........................ 106 圖 68 不同 pH 值下向日葵吸附劑對於 Cu 水溶液去除率 ..................... 106 圖 69 不同溫度下向日葵吸附劑對於 Zn 水溶液去除率 ........................ 109 圖 70 不同 pH 值下向日葵吸附劑對於 Zn 水溶液去除率 ..................... 109 圖 71 不同溫度下向日葵吸附劑對於 Pb 水溶液去除率 ........................ 112 圖 72 不同 pH 值下向日葵吸附劑對於 Pb 水溶液去除率 ..................... 112. X.

(13) 整合型植生復育提升能源作物整治重金屬成效之研究指導教授：葉琮裕博士國立高雄大學土木與環境工程系學生：吳佳峻國立高雄大學土木與環境工程系. 摘要本研究主要目的為使用整合型方法將螯合劑、植物生長激素與過氧化鈣，添加至含有重金屬土壤，利用能源作物向日葵吸收重金屬並累積於植體內，減少土壤中重金屬含量，達到植生復育的訴求。實驗主要分為下列四部分：(1)盆栽實驗，探討在重金屬銅、鋅、鉛土壤中添加螯合劑(EDTA、EDDS)、植物生長激素(GA 3、IAA)與過氧化鈣，其植生復育之最適操作參數；(2)管柱型盆栽實驗，由於螯合劑的添加會增加土壤中重金屬的流動性，對於地下環境(地下水)可能會造成二次污染的問題，估針對不同土曾在一般澆灌與降雨情形下，對出流水重金屬濃度進行分析，評估影響之可能性；(3)模槽實驗，由盆栽實驗所得植生復育最適操作參數與管柱型盆栽實驗對於地下環境之探討，將整合型之方法應用於模槽中，其植生復育成效與盆栽實驗成果相比較，評估應用於實場之可行性。故實驗結果顯示，盆栽實驗在重金屬銅、鋅下以 GA 3 + EDDS+CaO 2 組最適合，而重金屬鉛則以 GA 3 + EDTA+CaO 2 組最適合。接著管柱型盆栽實驗中得知，在一般澆灌情形下，對於地下環境並無危害之疑慮，相對的在降雨情形下，其降雨強度的多寡攸關土壤內孔隙飽和時間，降雨持續時間的長短，則影響重金屬污染地下環境的嚴重性。而整合上述兩者應用在模槽實驗，證明了向日葵在生長情況與對重金屬之吸收與累積量都達到盆栽實驗最適操作下之效率，所以整合型植生復育適合應用於實場上。. 關鍵字：植生復育、螯合劑、植物生長激素、過氧化鈣、向日葵 1.

(14) Intergated phytoremediation for heavy metal pollutants Advisor: Dr. Tzung-Yuh Yeh Department of Civil and Envuronmental Engineering National University of Kaohsiung Student: Jia-Jyun Wu Department of Civil and Envuronmental Engineering National University of Kaohsiung Abstract The purpose of this research is to verify a set of integrated measures for the phytoremediation of soil polluted by heavy metals. With the addition of chelant, phytohormone and calcium peroxide into the soil, we then grow the energy crops, i.e. sunflowers, on it, absorbing heavy metals into the plant's body, reducing their content level and consequently achieving the goal of phytoremediation. There are four major parts of this proven experiment: First, the pot experiment, used to investigate the optimal operational parameters of the to-be-added chelant (EDTA, EDDS), phytohormones (GA 3 and IAA) and calcium peroxide for the phytoremediation of the soil polluted by heavy metals like copper, zinc and lead. Secondly, the column-type pot experiment is used to analyze the heavy metal concentration of the effluent flowing out of different soil layers under normal irrigation and precipitation since the added chelant would enhance the liquidity of heavy metals in the soil, which might cause secondary pollution to the underground environment (groundwater). Thirdly, the trough experiment is performed in a bigger trough with the integrated measures after obtaining the optimal operational parameters and the initial understanding of the influence of chelant on underground environment from the first two experiments. By comparing its phytoremediation performance with the results of the pot experiment, we can then evaluate its feasibility in applying the integrated measures to real fields. The pot experiment results indicate that the combination of GA 3 +EDDS+CaO 2 is the best formula to remove copper and zinc, while GA 3 +EDTA+CaO 2 is the most suitable one for eliminating lead from the soil. From the results of the column-type pot experiment, we have learned that the integrated measures cause no harm to the underground environment under normal irrigation. However, the rainfall intensity can directly influence how long the pores of the soil will be saturated; the rainfall duration has a significant impact on the severity of heavy metal pollution of the underground environment. Finally, the growing conditions and the heavy metal absorption of the sunflowers in the trough reached the same level as the ones in the pot experiment. Therefore, the integrated measures have been proved suitable for the phytoremediation of real fields. Keywords: Pytoremediation, chelant, phytohormone, calcium peroxide, sunflower 2.

(15) 第一章、前言台灣地區早年因為工商業發達，其相關產業產生之廢棄物或廢水，未經有效處理隨意排放，造成河川、土壤不同程度的重金屬污染，使土壤污染狀況嚴重成為污染廠址。根據行政院環保署 2014 年統計，全台灣有 828 個場址為公告控制場址，其中有 673 個場址為農地、84 個場址為加油站及儲槽、53 個場址為工廠、2 個為非法棄置場 2 個及其他 14 個場址，由統計結果，控制場址中污染場址數量最多的為農地，主要污染物又以重金屬為主。則重金屬銅污染場址為最多，有 181 處；受重金屬鎘污染場址次之，有 129 處；之後分別為受重金屬鋅、鎘及鉻分別有 66、 56 及 52 處，但以受重金屬鉛及砷之場址最少，僅只有 17 及 1 處場址受到污染。. 由於高雄屬重工業場所之區域，近來最嚴重之污染事件則為高雄日月光半導體公司所產生之廢水，未經處理而排放至高雄市楠梓區後勁溪中，造成高雄市橋頭、梓官區農田首當其衝，此地區農民灌溉農田所使用之水源是引用後勁溪之溪水，故受影響農地面積逾 940 公頃，遭受重金屬鎳的污染。接著則是彰化縣也被查出 10 家電鍍業者非法埋暗管排放有毒廢水，在環保署對於土壤進行重金屬檢測後，其在彰化縣和美鎮、埔心鄉及秀水鄉農地共有 45.3 公頃金屬污染超標，土壤中銅、鎳、鉻、鋅或鎘濃度皆超過環保署重金屬濃度管制標準，其中約有 38.1 公頃土地作為種植水稻、芒果及香蕉等食用作物等等。因面積廣闊、污染深度及污染濃度等問題，若以國內常用之翻轉稀釋、土壤酸洗. 1.

(16) 及排土客土法等技術估算所需經費將為龐大數字。. 在土壤污染整治技術上則有分為下列三大項：分別為化學處理、工程技術與生物處理如表 1 所示。. 表 1 土壤污染整治技術之分類類別. 處理方法. 化學處理萃取法安定化/固化法. 處理技術說明現場處理(稀酸或螯合劑溶液) 現場安定化(吸附、離子交換、沉澱) 現地安定化(沉澱、螯合、高分子化) 現場固化. 還原法工程技術排土客土法現地土壤淋洗法. 六價鉻之還原移除上層之污染土壤，回填其它乾淨土壤水、酸/鹼、螯合劑. 現地電熔法生物處理植生復育法. 花卉、苗木、百慕達草. 2.

(17) 而國內針對受重金屬污染土壤整治技術，現今主要採行技術包含有: 土壤翻轉稀釋法、土壤酸洗法、排土客土法等。首先從國內土壤整治常用的翻轉稀釋法上來看，其在每公頃之處理費用為 15~20 萬，此技術之優點包括：(1)在土層厚度夠深情形下，易將表土重金屬濃度依翻土深度而將重金屬農度在及短時間及最少工程費用下降低至法規標準值以下； (2)標準操作步驟(SOP)易建立及操作，因此施工之期程、效果及時間、成本均易掌握，可在有限時間內完成整治；(3)整治費用相較於酸洗法來說是較為便宜；(4)可在同一污染區多點同時操作整治。接著是缺點：(1)依土壤重金屬濃度分部及土層深度，依計算公式無法將濃度降低至污染管制濃度下時，此方法勢必不可行；(2)雖有(SOP)，但在田間操作時如何確實混合使得整塊農地各點的濃度均勻是困難的，其整治結果仍有未達法規值以下之風險；(3)如在紅土地區的下層剖面，常有鐵網紋及鐵錳結合物質的存在，一但翻動至表土層並乾燥變為硬塊，對後續農業使用造成極大影響；(4)表土 30 公分之重金屬濃度符合法規標準，但土壤中原有的重金屬總量則是平均被分配至各土層，其重金屬總量並未改變且重金屬並未被移出土壤，故有些環保人士不接受此整治方法。. 第二為酸洗法，其優點包含：(1)使用鹽酸、硝酸、檸檬酸等將土壤中重金屬進行交換作用或錯合作用之反應，整體反應迅速可在短時間內完成，使土壤重金屬濃度下降；(2)使用過後的酸液可在回收循環再利用，節省成本；(3)污染物大多存在於細粒中，可先將土壤不同粒徑分離，以降低操作成本。在來是缺點：(1)土壤酸洗後 pH 會降至 2~3，在此條件下. 3.

(18) 土壤無法耕作；(2)地力回復的項目及標準值如依作物生產的最低要求之相關值雖然已訂定，但仍無法完全令農戶滿意，仍需溝通，尤其在特殊條件下的汙染區；(3)酸液使用一段時間後需排放，在排放前需做此廢水之處理，勢必增加許多處理的成本，依過往之整治經驗，此部分佔極高比例的成本費用；(4)經費高，依台灣情況，整治 1 公頃農地至少需新台幣 350 萬至 400 萬元。經翻轉稀釋法或酸洗法處理後，由於部分土壤性質已遭受破壞，土壤必須更進一步進行地力回復之工作，也使農民對此兩種技術之接受度降低。. 最後排土客土法，則是挖除受高濃度重金屬污染土壤，之後回填乾淨之土壤，其方法價格較為昂貴，除了要買乾淨土方且要將挖除含有重金屬土壤送去焚化或固化處理使其無害化。所以相較於上述說明之翻轉稀釋法、酸洗法及排土客土法，利用對環境友善植生復育技術為近年逐漸廣受重視之土壤及地下水污染整治技術，可達環境生態資源永續利用。植生復育主要利用植物去吸收、累積土壤重金屬，將土壤中重金屬移除，藉以達到整治的目的，使土壤中之重金屬污染濃度合乎法規標準值，恢復土壤之使用性。且與傳統之物化整治技術，植生復育法在整治費用較為低廉，且可同時適用於受有機及無機重金屬污染之複雜物化組成暨地質狀態為底泥沈澱物或土壤中，且不易破壞土壤結構與質地，對生活於整治復育區域之居民，植生復育這個方法社會接受度較高，並具有增加景觀美化之附加價值及功能，最後就是達到永續環境的目標。. 4.

(19) 近年來，世界各國之化石燃料，如石油、煤、天然氣等，因為大量的開採其產量都逐漸減少，但這些能源都是生活中不可或缺的能源，故各國必須尋找並研發能用來取代化石燃料之替代能源。替代能源係指能替代石油等傳統燃料且不會增加二氧化碳排放量者。替代能源則有分為以下兩大類有，其一為世界廣泛使用的核能，其二則是再生能源。生質能源屬再生能源一種，其包括固態廢棄衍生物 (RDF) 、生質柴油 (Bio-diesel)、生質酒精(Bio-ethanol)等。此外台灣缺乏自主能源，故大部分能源都由國外進口，所以當化石燃料日漸枯竭，對各國則會變成供不於求，爭搶能源的情況將更為激烈，使得價格更高漲，所以自行研發生產生質能源，不僅有助於減少化石燃料使用的比例，並增加休耕之農地之使用率，提高台灣農業生產價值，開創台灣再生能源產業經濟。若能由可提煉生質能源之植栽中，尋找到對於重金屬高吸收率與金屬毒害抵抗性之能源作物，將可利用植生復育法，不僅能對受重金屬污染之場址進行整治，且使植物有再利用之用途，將其製成生質能源，達到整治與能源雙重效益。因此，本研究將採用向日葵做為植生復育之植栽選擇，整合植物生長激素、螯合劑及過氧化鈣，增加植體植生量，藉以提升植生復育整治受重金屬污染之效益，達到整合型植生復育的訴求。. 5.

(20) 1.1 研究動機由於傳統植生復育法並無添加任何化學藥劑藉以提升植體對於重金屬之吸收效率，而是依靠植體本身對於重金屬的吸收能力，但花費時間較長且成效緩慢。故為了加速植生復育的效率，本實驗以整合型的概念添加植物生長激素、螯合劑與過氧化鈣提升植生復育受重金屬污染土壤成效，並進一步評估能源作物向日葵於受重金屬銅、鋅、鉛污染土壤復育，其操作參數方式暨相關環境因子擬定。並藉由盆栽實驗探討植物生長激素、螯合劑與過氧化鈣與重金屬對植體生長情形 (植體形態學) 暨重金屬累積傳輸效益之影響。土壤之性質、環境因子 (如 pH、CEC、ORP) 及重金屬鍵結情形，亦影響重金屬於環境介質之傳輸性 (mobility)，即其生物有效性，且不同植體對重金屬吸收/吸附累積機制與土壤鍵結關係將進一步探討。另以人工合成螯合劑與生物可分解性螯合劑添加改變土壤重金屬之移動性，配合植物生長激素提升植體生長，探討植體內部重金屬傳輸與累積情形。並針對向日葵植體回收再利用 (植體再製為生物吸附劑) 可行性進行評估。以植物生長激素結合螯合劑提升植生復育整治受重金屬污染土壤，期能以整合型植生復育法做為後續研究之綠色整治技術 (概念如圖1所示)。. 6.

(21) 圖 1 整合型植生復育法概念圖. 7.

(22) 1.2 研究目的 (1)探討植物生物激素( IAA與GA 3 )、螯合劑( EDTA 與EDDS )與過氧化鈣對能源作物向日葵整體生長之差異、植生復育其向日葵對重金屬吸收效率與重金屬於植體內累積傳輸機制。. (2)當添加螯合劑至土壤中，使其重金屬流動性增加，故利用管柱實驗模擬每日澆灌與降雨情況兩者不同條件，評估是否土壤重金屬會釋出，進而造成地下環境二次污染之問題。. (3)於盆栽實驗與管柱實驗所得到的最適操作參數與環境影響，利用於整合型植生復育法中，以植物生物激素、螯合劑與過氧化鈣之最適操作濃度應用於大型模槽整治，評估其結果是否與盆栽實驗有所差異，探討應用於實場上之可行性、以及植體再利用之機會。. (4)向日葵植體收割再利用，製成生物吸附劑對於水中重金屬吸附探討其向日葵生物吸附劑使用成效以及應用實場上之可行性。. 8.

(23) 第二章、文獻回顧 2.1 綠色整治技術植生復育傳統的整治方法中，常見的有翻轉稀釋法、酸洗法、排土客土法等等，以翻轉稀釋法最常利用於土壤整治，但其整治方法是以下層重金屬濃度較低之土壤與上層重金屬濃度較高之土壤進行相互攪拌混合，使土壤重中金屬均勻分布，使得上層污染濃度得以降低，不過此方法在國外專家學者眼中，並不算一種整治，因為土壤中重金屬並沒有去除，只是將上層高污染之土壤平均分布至土壤各層中，無法恢復土壤原始環境的狀態。接著酸洗法，雖然其作用過程快速，能將重金屬從土壤中去除，不過化學藥劑的添加會造成土壤酸化且要讓土壤恢復成能種植蔬果的肥沃力需花上許久的時間，故農民極為反對，且費用昂貴。最後排土客土法，將重金屬污染土壤直接從現地挖除，並回填乾淨之土方，的確能有效整治污染之場址，但是其挖除之污染土壤，則需送去焚化或固化，喪失了土壤原本的功用，並不是個永續環境的方法。相對於使用生物整治中的植生復育法，是一項綠色整治技術，利用植物減少土壤中的污染物濃度或毒性，達到環境的無害化 ( Greipsson, 2011 )。而植生復育法，有以下幾項優點，第一適合用於有機或無機污染的土壤上，第二整治過程中不會破壞土壤本身的質地，第三整治費用較為低廉，最後則是可以美化景觀且整治場址附近居民接受度較高。所以植生復育是一項能永續環境的整治技術。. 9.

(24) 植生復育法包含了下列幾項，分別為植生萃取法、植物穩定化法、根部濾除法、植物過濾法、植物揮發法、植物分解法、植物脫鹽法 (Alkorta et al., 2004)。. (1). 植生萃取法：由植物根部吸收土壤中污染物 (重金屬及有機物)，將污染物經由植物的木質部傳輸至植體各部位累積，經過一段時間吸收後，將植體移除處理，移除後之植體一般以焚化或掩埋為主，避免污染物又回到環境中。在整治期間需評估植物生長速率及收割時間，避免植體死亡，造成重金屬再釋出環境( Sekara et al., 2005 ; Yoon et al., 2006 ; Rafati et al., 2011 )。. (2). 植物穩定化法：係透過植物根部組織作用，將污染物(有機物及重金屬)濃縮、吸附於根部等。以減少污染物之生物有效性 (bioavailability) 及傳輸性，使污染物可進一步在環境中分解 ( Barceló and Poschenrieder, 2003 ; Ghosh and Singh, 2005 ; Yoon et al., 2006 ; Wuana and Okieimen, 2011 )。. (3). 根部濾除法：係利用植體根部吸收、濃縮界質中之重金屬。根部過濾效果最為明顯係禾本科植物，其根部具有快速生長及擁有較大之表面積( Mukhopadhyay and Maiti, 2010 )。. 10.

(25) (4). 植物過濾法：利用水生植物對於污染的地表水進行污染物的吸收或吸附，以控制污染物在水中的流動性，並且對污染物移除，達到整治復育的效果( Mukhopadhyay and Maiti, 2010 )。. (5). 植物揮發法：由植物吸收土壤中的污染物，將污染物轉為易揮發的型式，揮發至空氣中藉以移除土壤中的污染物。但是此方法備受爭議，因為此方法只是將污染物由土壤中移除但相對卻儲存於大氣中( Padmavathiamma and Li, 2007 )。. (6). 植物分解法：利用植物體內的酶來對污染物進行作用，但此方法對於污染物的去除有限，且只對有機污染物有效，相對的無機污染則不適用此方法( Vishnoi and Srivastava, 2008 )。. (7). 植物脫鹽法：利用耐高鹽分土壤生長的植物對受鹽化污染的土壤進行整治( Manousaki and Kalogerakis, 2011 ; Sakai et al., 2012 )。. 11.

(26) 在傳統為了提升植生復育處理重金屬污染之效率，故植栽選擇上，需選擇對重金屬有高吸收率且能有效將重金屬累積於植體各部位，最後則是能生長迅速並具有高生物量之植體。Salt et al. (1998) 指出植生復育技術之發展有基本兩大類，第一種是利用超量累積植體，第二種為藉由化學螯合劑添加增強植體對於污染物吸收之效益。而超量累積植物是指當植體其地上部位(莖、葉、花)重金屬累積量高於特定濃度，例如可吸收重金屬 Cd 100 mg/kg，但是植體累積的 Cd 含量超過 100 mg/kg 且不會死亡，那此植物就為 Cd 的超量累積植物 (Schmidt, 2003)，但植栽種類屬於超量累積植物通常生長緩慢且生物量較小 (Baker and Brooks, 1989 ; Brown et al., 1994)，故無法於短時間內快速移除污染物；相對的添加螯合劑能有效增加土壤中重金屬移動性，提升植物對於土壤中重金屬的吸收效率。雖然利用大面積種植超量累積植物可以克服低生物量問題，但其只對特定重金屬累積量較佳，於複合重金屬污染之土壤上，會影響超量累積植物整體植生復育效率。所以使用能快速生長及生物量大之植物可能較為適合，雖其對於重金屬之吸收效率沒有超量累積植物來的好，不過可經由螯合劑的添加，增加植物對重金屬之吸收及傳輸效率。螯合劑提升植生復育法有兩項主要用途，第一增加土壤中重金屬之移動性及傳輸性，第二則是提升植物對金屬-螯合劑錯合物之吸收與轉移效率。添加螯合劑改善植體萃取之效率，提升植物吸收重金屬效率及植體根部制地上部傳輸性。關於植生復育與藉由化學藥劑添加強化植生復育法比較如下表 2 所示。. 12.

(27) 表 2 天然植生復育法與化學藥劑添加強化植生復育法差異之比較方法. 天然植生復育法. 添加化學藥劑強化植物萃取. (Naturally. 法(Chemical assisted. phytoextraction). phytoextraction). 植物選擇. 採用超量累積植物. 無植物種類上限制. 生長速率. 生長緩慢與低生物質量快速增長與高生物質量增生. 差異分析. 增生量萃取途徑. 量. 藉由植體自身萃取能力藉由化學螯合劑及有機酸添進行土壤重金屬之萃取. 傳輸效率. 加以增進植物萃取效果. 植體能有效地將重金屬藉由化學藥劑之添加可有效由根部傳輸至莖/葉部. 改善重金屬於植體內部之傳輸效果. 金屬耐受性. 植體能有效地吸收重金植體對重金屬耐受性較低，當屬，並於高金屬濃度之過多之重金屬累積於植體情形下仍能存活. 時，將會導致死亡. 二次污染的產可藉由改善操作條件而金屬與螯合劑產生之錯合物生. 增進處理效果. 可能造成地下環境污染之風險. 重金屬之吸收惟至今尚未有一能超量累積重金屬鉛之植體. 幾乎對所有重金屬都可有效處理. 資料來源：Meers et al. (2007). 13.

(28) 2.1.1 植生復育有效係數為了評估植生復育技術應用於受重金屬污染土壤之整治效益，我們會利用下列三種有效係數來進行比較，分別為植物生物濃縮係數 (Bioconcentration factor, BCF)、植物傳輸係數(Translocation factor, TF) 及植生復育有效係數 (Phytoremediation efficiency factor, PEF) 評析，其係數分述如下：. BCF =. TF =. C root C soil. C shoot C root. PEF =. C shoot = BCF × TF C soil. 其中，C soil 代表為土壤重金屬濃度，C root 則是植體地下部位 (根部) 重金屬濃度，C shoot 為植體地上部位 (莖、葉及花部位) 重金屬濃度。. 植物生物濃縮係數(Bioconcentration factor, BCF)：主要是植體根部重金屬累積量及土壤重金屬含量相比較，BCF 值越高表示植物根部對於土壤重金屬吸收效益越好。植生復育需搭配適切收割植體方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輸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越大，收割可除之重金屬越大量。. 14.

(29) 植物傳輸係數(Translocation factor, TF)：將植體地上部 (莖、葉及花部位)及植體地下部 (根部)重金屬含量相比較，探討植體重金屬由根至地上部傳輸性，TF 值越大表示植物對於重金屬之由根至地上部傳輸能力越佳。. 植生復育有效係數(Phytoremediation efficiency factor, PEF)：其主要是由植物生物濃縮係數 (Bioconcentration factor, BCF) 與植物傳輸係數 (Translocation factor, TF)兩者之乘積，其 PEF 值越大則表示植生復育整體效果越佳。. 2.1.2 能源作物之選擇(向日葵) 在( 古，2008 )目前最常用來生產生質柴油的油脂來源有大豆、花生、. 棉子、蓖麻子、紅花子、葵花子、油菜籽，椰子與油棕等。除了棉子與蓖麻子之外，其餘都是重要的食用作物，大都產量低生產成本高，做為生質柴油原料勢將影響到糧食之供應。大豆生育期短(90-120 天 )，含油量 20％。向日葵生育期也不長 (120 天 )，但含油量可達 35％。椰子與油棕在東南亞的最適宜生長條件下，每公頃產油量可分別達到 2500 與 5000 公升，在熱帶地區極有潛力。但椰子與油棕屬木本科植物，生長期長無法使用植生復育中的植生萃取技術，植生萃取利用植物在生長期從幼苗至開花過程中能大量吸取土壤中重金屬，並於生長期結束後移除再重新種植新作物，以增加植生復育的效率，故只考慮草本科的植物。. 15.

(30) 而生質柴油的來源主要從天然植物油、動物脂肪與食用或工業所產生之廢油提煉得來。生質柴油有許多優點，首先因其燃燒特性與化石柴油相似，可與化石柴油以任意比例混合使用，甚至完全取代化石柴油做為柴油汽車之燃料，柴油汽車引擎不須進行任何改造，也可與汽油搭配使用。接著是生質柴油，其閃火點(118℃)較傳統石化柴油(52℃)來的高，所以在運輸過程與儲存上安全性也較高。最後，生質柴油成分中含氧量高，濃度差不多為 11%左右，故有助於使其作用過程中達到完全燃燒，代表使用生質柴油再排放廢氣時，其所含燃燒不完全物質(如一氧化碳) 較低，與化石柴油比較，生質柴油可減少一氧化碳排放量 50%、懸浮微粒 70%、碳氫化合物 40%，且生質柴油的硫含量趨近於零，廢氣中不含硫。因此生質柴油之使用可以減少從化石燃料所釋放的有毒物質，更進一步減少由一氧化氮及碳氫化合物所造成的溫室效應。因此生質柴油是一種符合環保、永續、容易生產、可生物分解的低污染再生能源。. 由於傳統植生復育過程中，當植物種植於土壤進行復育一個時段後，會將植物地上部份(莖及葉部)收割並利用焚化將植體燃燒，避免植體之重金屬再次轉移至環境中，對於環境造成二次危害。而為了使植體在去除後還能有後續再利用的用途，於是選擇了能源作物(向日葵)來進行植生復育，不僅能達到整治重金屬的效果，且能再利用，生產出再生能源生質柴油。. 16.

(31) 在 Skoulou, V et al. (2011)研究種植向日葵、油菜、大豆、棉四種作物，來比較植體收成後提煉之生質柴油之含量，其結果如下表 3 所示。. 表 3 四種作物(棉、向日葵、大豆、油菜)產量、含油量與石油產量比較. 作物. 產量(噸/公頃). 含油量(%). 石油產量(噸/公頃). 棉. 9.93. 14.79. 5.9. 向日葵. 7.2. 42.46. 10.46. 大豆. 13.2. 20.9. 7.58. 油菜. 7.2. 42.6. 8.52. 所以最後在於生質柴油之產量上，最高為向日葵，次之是油菜，最後則分別為大豆與棉，故向日葵以經濟效益來說較適合用來製成生質柴油，且能有效整治污染土壤並於植體去除後達到再利用之效益。. 17.

(32) 2.2 重金屬簡介在環境中原本就存在重金屬，但其濃度不至於影響人體健康對環境造成污染。重金屬主要分為以下八種，分別為銅、鋅、鉛、鉻、鎘、汞、鎳、砷。且有部分重金屬是生物體內所需要的，例如：鐵、錳、銅、鋅、鎳( Cempel and Nikel, 2006 ; Göhre and Paszkowski, 2006 )。而也有重金屬是環境中不需要對生物體有傷害的，例如：鎘、鉛、砷、汞、鉻(Peng et al., 2009 ; Sánchez-Chardi et al., 2009 ; Dabonne et al., 2010 )。當重金屬濃度過高時，首先影響的是土壤中微生物的活性( Khan et al., 2010 )，接著種植作物會經由植體根部吸收將重金屬累積至植體，當人們將植體食入身體，會於體內進行累積，接著影響身體機能的正常運作，造成身體的病變嚴重點會造成死亡。. 重金屬要累積至環境中，有分為自然造成和人為兩種，自然造成則是有礦物質風化、火山爆發等等，而人為的來源包括電鍍廢液、農藥、農業肥料、污泥傾倒、工業廢水排放、大氣沉降等等(Chehregani and Malayeri, 2007 ; Fulekar et al., 2009 ; Sabiha-Javied et al., 2009 ; Wuana and Okieimen, 2011 )。下表 4 則為各種重金屬經由不同人為方式排放至環境中的過程。. 18.

(33) 表 4 各種重金屬經由不同人為方式排放至環境中的過程重金屬. 污染來源. 參考文獻. 銅. 電鍍廢液、酸洗廢液、農藥和 Thangavel Subbhuraam, (2004) 肥料. 鉛. 含鉛汽油、電池製造、除草劑 Salem et al., (2000) ; Pulford 和殺蟲劑. and Watson, (2003). 鉻. 皮革和鋼鐵生產、電鍍. Khan et al., (2007). 鎘. 採礦冶煉、塑料穩定劑、電鍍、 Khan et al., (2007) 廢棄物焚化和肥料製造. 鎳. 工業廢水排放、電池製造和油 Memon et al., (200)1; Wuana 漆原料. and Okieimen, (2011) ; Rodrigues et al., (2012). 汞. 煤燃燒過程排放和醫療廢棄物 Tariq et al., (2006). 砷. 除草劑、殺蟲劑和防腐劑. Thangavel and Subbhuraam, (2004) ; Wuana and Okieimen, (2011). 19.

(34) 關於重金屬的毒性，影響嚴重的程度分別是汞、鎘、鉛、砷、銅、鋅、鉻( Wright, 2007 ; Ghosh, 2010 )。其各種重金屬對人體的傷害也不同，如下表 5 所示。表 5 不同重金屬對人體造成的傷害重金屬. 對人體影響. 銅. 造成腦和腎功能受損、肝硬 Salem et al., (2000) ; Wuana and 化、慢性貧血、胃腸道損傷 Okieimen, (2011) 引起頭暈和疲勞 Salem et al., (2000) ; Padmavathiamma and Li, (2007) ; Wuana and Okieimen, (2011) ; Iqbal, (2012) 發育遲緩、智力降低、短期記 Hess and Schmid, (2002) 憶喪失、學習障礙、腎功能衰竭、心血管疾病風險增加致癌性、致突變性、致畸形、 Salem et al.,(2000) 皮膚病變致癌性、致突變性、致畸形、 Salem et al., (2000) ; Awofolu, 內分泌失調、腎功能衰竭和慢 (2005) 性貧血水俁病、焦慮症、自身免疫性 Neustadt and Pieczenik, (2007) ; 疾病、憂鬱症、躁鬱症、皮膚 Ainza et al., (2010) ; Gulati et al., 病變、記憶力減退、身體器官 (2010) (腦、腎和肺)受損過敏性皮膚炎 Salem et al., (2000) ; Khan et al., 吸入後有可能引起肺、鼻、鼻 (2007) ; Das et al., (2008) ; 竇、咽喉和胃癌、具神經毒 Duda-Chodak and Baszczyk, 性、肺炎、腎和肝病變、脫髮 (2008) ; Mishra et al., (2010) 具有致癌性 Tripathi et al., (2007) 且慢性長期誤食含砷之食物或水則會造成烏腳病. 鋅. 鉛. 鉻鎘. 汞. 鎳. 砷. 參考文獻. 20.

(35) 2.2.1 土壤重金屬鍵結形態與植生復育關係植生復育處理土壤中之重金屬，與土壤中之有機物含量相關，有機物常與重金屬錯合影響植物之吸收效率，土壤中之陽離子交換容量 (cation exchange capacity, CEC) 及有機物含量，影響重金屬於介質中之生物有效性。土壤與重金屬之鍵結關係，即重金屬於土壤介質之生物有效性，亦影響植生復育之效益，化學序列萃取程序 (chemical sequential extraction procedure) 為一可瞭解土壤重金屬鍵結形態之方式。一般而言，以 Tessuer et al., (1979) 建立方法最為常用，主要將土壤與重金屬鍵結分為五個部分，分別為吸附與可置換態、碳酸鹽鍵結、鐵和錳氧化物鍵結、有機鍵結及殘餘態。在土壤與重金屬鍵結型態裡面，其中吸附態與可置換態可用來評估重金屬對於環境之衝擊，而鐵/錳鍵結及有機鍵結則為土壤中重金屬主要鍵結型態，具潛在移動性，而殘留態則為最穩定之鍵結型態，在土壤與重金屬鍵結型態中再釋出之可行性最小。土壤背景性質，包括電子提供者濃度、土壤吸附性、pH、有機質成分，皆影響吸收重金屬之特性，及重金屬釋出環境之潛勢。. 21.

(36) 2.3 化學藥劑(螯合劑) 由於傳統植生復育過程是利用植物對受污染的土壤進行復育，將污染物吸收至植體並從土壤中移除，所以為了能有效吸收土壤中的重金屬，故所使用的植物為超量累積植物，不過污染源並非為同種重金屬，而超量累積植物只針對的重金屬能有較佳的吸收量，故在複合(兩種以上) 重金屬污染下，其植生復育效果有限。為了能提升植生復育的效率，近幾年研究則是以螯合劑添加至土壤，增加土壤中重金屬流動性並且提升植物對重金屬之吸收及傳輸效果。在 Tassi et al., (2008) 文章中提到所謂的促進植生萃取法，是經由化學藥劑添加於土壤中，提升植體對於重金屬的吸收量與累積量。並且於 Nowack et al., (2006) 文章中指出藉由螯合劑強化植生復育的效率，分為下列兩項主要機制，第一是螯合劑可增強土壤中重金屬的移動性及傳輸性，其二為植體對於重金屬-螯合劑錯合物之吸收與轉移性。故添加螯合劑可以提升植生萃取之效率，增加植物對於重金屬的吸收效率及重金屬從植體內部由根至莖部的傳輸性。由於添加螯合劑之所以可提升植生復育的效率，在於螯合劑能溶出及錯合重金屬，使得土壤中重金屬增加移動性以及提升重金屬於植物根部向地上部位之傳輸量與累積量。. 在螯合劑分類上主要分為以下兩大類，第一為不可被生物降解之螯合劑與可被生物降解之螯合劑兩種。首先是不可被生物降解之螯合劑，常見的有以下幾項 EDTA、DTPA、CDTA 與 EGTA 等等，則 EDTA 為最常見應用於強化植生復育之螯合劑，因為 EDTA 具有強錯合力，故廣. 22.

(37) 泛應用於土壤整治，雖然能效增加土壤中重金屬移動力，但是其不易被生物分解之特性，可能對環境造成二次污染，例如土壤酸化和滲入地下環境，造成水源二次污染等後續問題，而 EDTA 之基本構造及介紹如下表 6。此外，為提升植生復育整治成效，植種選擇及重金屬土壤鍵結型態之改變為重要取決要件。植體能耐重金屬所造成之毒害、並且能大量吸收重金屬及高植生量等特性為植生復育選擇植體之必要條件。. 接下來生物可分解螯合劑 EDDS (ethylenediaminedisuccinic acid, C 10 H 13 N 2 O 8 ) 於近期受到關注，EDDS 易被土壤生物分解也產生較少有害副產物，所以 EDDS 是屬於易生物分解螯合劑，有學者研究指出 EDDS 於土壤半衰期為 2.5 天，即殘存於土壤中的 EDDS 將隨時間而迅速減少 (Luo et al., 2006)。其與重金屬 (如 Cr、Fe、Pb、Cd、Na、Cu、Ni) 之錯合物皆可被生物分解，惟 Hg-EDDS 錯合物由於具毒性而不被微生物所分解 (Vandevivere et al., 2001) ，相關基本構造如表 6。. 23.

(38) 表 6 本研究所探討之 EDDS 與 EDTA 之相關資料. EDDS. EDTA O. O. OH H N. 結構式. O. ONa+. OH. N. N H O. OH. O HO. ONa+. O. N O O. O-. Na+ OH. 全名. ethylenediaminedisuccinic acid. ethylenediaminetetraacetic acid. 中文名稱. 二乙胺琥珀酸. 二乙胺四乙酸. 分子式. C 10 H 13 N 2 Na 3 O 8. C 10 H 16 N 2 O 8. 分子量 (g/mol) 292.24. 292.24. pka. 2.4*, 3.9, 6.8, 9.8. 0.0**, 1.5, 2.00, 2.69, 6.13, 10.37. logk(with Pb2+). 12.88. 19.71 利用表土及裡土 consortia 進行. Biodegradation. t 1/2 = 4.1-8.5 daya. 0.01 mM EDTA 生物降解，需 115 day 才可能完全礦化 b。. 資料出處：http://en.wikipedia.org/wiki/EDDS 資料出處：http://en.wikipedia.org/wiki/Ethylenediaminetetraacetic_acid 資料出處：Wang et al., (2007) 資料出處：Oviedo and Rodríguez, (2003). 24.

(39) 2.3.1 化學藥劑(螯合劑)應用於植生復育法 Meers et al., (2007) 利用五種柳樹復育受重金屬 Cd、Cr、Cu、Ni、 Pb 及 Zn 污染土壤之可行性，添加 EDDS 針對三種不同污染程度土壤進行植生復育整治實驗，結果顯示植體對於 Cd 及 Zn 有較高之吸收效果，在高濃度重金屬土壤中，添加 EDDS 與控制組相較下，植體莖部重金屬鎘之含量可提升 60%、葉部則可提升 35%。而添加 EDDS 無法增加植體質量，推測其原因可能係重金屬吸收過多造成生物毒害性。. Evangelou et al., (2007) 研究菸草吸收重金屬之效益，結果顯示添加過量的螯合劑 EDTA 、EDDS 對於菸草具有毒害性。實驗使用螯合劑濃度為 1.5-50 mmol/kg，惟當添加 3.125 mmol/kg EDDS 時之可發現其對植體之毒害現象。在低濃度組土壤實驗中，添加 EDDS 對於植物吸收重金屬 Cu 具有成效，且重金屬主要累積於根部，而螯合劑 EDDS 及 EDTA (濃度均 1.5 mmol/kg) 添加對於植體 Cu 之吸收量可提升 7 倍及 12 倍，有良好之效果，但對重金屬 Cd 則無顯著提升。. Luo et al., (2005) 探討螯合劑 EDTA 及 EDDS 添加對小麥及豆子吸收重金屬鉛及鎘效益之影響，結果顯示添加 EDDS 效果較 EDTA 差，其原因為 EDDS 具生物迅速降解性，EDDS 之重金屬錯合物之生物降解能力，由高至低分別為 Cd > Pb > Zn > Cu，即 Cd 與 Pb 之 EDDS 錯合物被植體吸收前已被生物分解。螯合劑萃取土壤重金屬效果可作為植體吸收重金屬效率之依據，實驗結果顯示 EDDS、EDTA 及水對土壤. 25.

(40) Cu 及 Zn 萃取效果為 EDDS > EDTA > 水，而對 Pb、Cd 之萃取效果為 EDTA > EDDS >水，與螯合劑添加於土壤後，植體重金屬累積之結果相符合。. 故多種螯合劑混合添加相較於單一使用螯合劑 EDTA 及 EDDS 效果佳，且具提升植生復育之功能，亦可減少萃取出之重金屬滲入深層土壤或地下水層，避免二次污染及污染擴大。. 2.4 化學藥劑(植物生長激素) 在目前以添加螯合劑來增加植生復育效率過程中，根據文獻指出螯合劑 (如EDTA、EDDS等)雖然能增加重金屬於土壤之移動性及生物有效性，但是其所促使重金屬在土壤中之高移動性反而造成植物受到重金屬毒害使植體之生長受到阻礙，進而導致植生復育效益減低 (Bruno-Fernando et al., 2007)。因此，如何使植體能夠抵抗重金屬毒性的影響而能順利生長，以達到長期植生復育之目的。植物生長激素主要適用於協助植物生長並增進植物植體之生物質量 (Tassi et al., 2008)，若整合植物生物激素與螯合劑應用於強化植生復育受重金屬污染土壤應具有良好成效。植物生長激素基本上可分為以下幾類，分別為生長素 (例如 Indole-3-acetic acid, IAA、Indole-3-butyric acid,IBA 等)、吉貝素 (文獻指出約有70 幾種，其中最常見者為 Gibberellic acid,GA 3 )、細胞分裂素 (Cytokinins, CK) 等，其植物生長激素GA 3 與IAA相關基本構造如表7。. 26.

(41) 表 7 IAA、GA 3 相關物化特性暨其應用表 IAA. GA 3 O CO. 結構式. OH. OH HO H3C. N. COOH. 全名. Indole-3-acetic-acid. Gibberellic acid. CAS No.. 87-51-4. 77-06-5. 中文名稱. 吲哚乙酸. 勃激素 A3. 分子式. C 10 H 9 NO 2. C 19 H 22 O 6. 分子量 (g/mol). 175.2. 346.4. 溶解度 (H 2 O). 微溶於水. 5 g/L (20 ℃). logKow. -. 0.24. 其為生長素中最活躍者，其具有調節莖的生長速率、抑制側芽及促進生根農業用途. 等作用。須注意者，其低濃度可以促進植物生長，但高濃度反會抑制生長甚至使植物死亡。. 為一植物生長激素，能促進莖、葉的生長，提早抽苔生花，促進種子、塊根、塊莖發芽，刺激果實生長，增加結果率或形成無籽果實等。. 資料來源：http://en.wikipedia.org/wiki/Indole-3-acetic_acid 資料來源：1http://en.wikipedia.org/wiki/Gibberellic_acid; 資料來源：行政院農委會動植物防疫檢疫局提供之物質安全資料表 (http://pesticide.baphiq.gov.tw/ghs/link.aspx). 27. CH2.

(42) 2.4.1 化學藥劑(植物生長激素)應用於植生復育法由於重金屬經由植物吸收後，其毒害性則會對植體生長造成影響，例如減低植物其幼芽及根部之乾重、根部長度、根部體積及表面積等，故Fässler et al., (2010)主要以結合IAA與EDDS，探討是否能減低重金屬Pb 及Zn對向日葵所產生的毒性影響，由結果顯示IAA可有效減低重金屬Pb 及Zn對植體之毒害性，使向日葵其生長高度與植體植生量達到於一般土壤栽種下之生長情形，且EDDS的添加可增加植體對於重金屬Pb及Zn吸收效率。. Liphadzi et al., (2006) 將向日葵栽種於受中度及高度重金屬污染之土壤，研究結果顯示於中度污染之土壤加入IAA可以有效提高向日葵植體根部之生物量，但於高污染之土壤則無改變，其進一步指出IAA可減低重金屬對於植體之危害。. López et al., (2005)以水耕實驗探討當添加植物生長激素IAA與螯合劑EDTA對Medicago sativa吸收重金屬Pb之影響，研究結果顯示當結合 100 μM IAA與0.2 mM EDTA時，可有效提升植體葉部重金屬 Pb 之累積量，且分別與控制組比較時，累積量為控制組的者的28倍以及單純添加螯合劑EDTA者的6倍。. Liu et al., (2007) 以探討在重金屬Pb污染土壤上利用東南景天並整合IAA與EDTA對於重金屬吸收量上差異之研究，其結果顯示IAA與. 28.

(43) EDTA同時添加進行植生復育時，可有效提升東南景天對Pb之吸收量、累積量以及植體內部之傳輸效率。. Israr et al., (2008)研究指出添加100 μM IAA可提升 Sesbania drummondii 地上部(莖、葉、花)重金屬Pb之累積量，相較於控制組，添加IAA組累積量為其之 6 倍，且將IAA結合EDTA一起作用時，更進一步提高地上部對Pb之累積量，約為控制組之10倍。. 最後則是Hadi et al., (2010) 研究指出在重金屬Pb污染土壤上進行植生復育，藉由噴灑GA 3 與IAA於Zea mays L.葉部可有效提升植體累積重金屬Pb之能力。並且，植物生長激素與螯合劑一起使用更能有效提升植體累積重金屬之能力。而植物生長激素GA 3 對於提升植體重金屬Pb之傳輸作用能力較植物生長激素IAA來的佳。亦有學者利用整合 CK 與 EDTA 促進植生復育法處理受重金屬 Pb 與 Zn 污染之廢棄場址，其使用之植物為向日葵。其研究結果指出整合 EDTA 與 CK 有效增進植體吸收重金屬 Pb 及Zn 之效率。其指出， CK 可有助於植生復育提升植體植生量、重金屬於地上部位之累積以及植體之蒸散作用 (Tassi et al., 2008)。. 29.

(44) 2.5 過氧化鈣 (CaO 2 ) 應用於土壤污染整治過氧化鈣是一種非常穩定的無機過氧化物，於常溫乾燥下不易分解，顏色呈微黃色粉末狀，無臭無味；溶於酸，微溶於水。但在濕空氣或水中，則可以長時間緩慢釋出氧氣，具有較強的漂白能力、殺菌效果與消毒作用，且對環境無較大之危害。. 過氧化鈣為生態學意義上的純物質，無污染。由於穩定性好，無毒，且不同於其他釋放氧化學品那樣快速的釋放氧，而是穩定且持久的提供氧的來源。因為具有如此長期放氧的特點，能廣泛應用於工業和農業等不同領域中。. 過氧化鈣也應用在生活中，用作殺菌劑、消毒劑、防腐劑、油類漂白劑、解酸劑、封閉膠泥的快乾劑、氧化物陰極材料，以及食品、化妝品。. 而過氧化鈣再應用上分為三大類，分別是環境、農業、水產養殖，其描述如下所示： (1) 對環境影響：可用於改善地表水質、處理含有重金屬之廢水和治理赤潮等。 (2) 在農業種植過程：添加於土壤中，增加植物根系氧氣量、改良土壤性質與作為氧肥及生物複合肥等。 (3) 水產養殖方面：由於其緩慢是放氧氣的特性，可作為釋氧劑，增加水中溶解氧、調節水中 PH 值、改良水質與消滅病原菌。. 30.

(45) 根據美國環保署對地下水整治之研究報告指出，釋氧物質(oxygen release compound)的添加，是適合增加土壤及地下水中溶氧之方法之一。近來陸續也有研究報告指出，在污染區添加該物質，確實可達到釋氧的效果，並能夠節省設備成本及操作費用，而釋氧物質能長期提供有氧分解所需之氧氣。釋氧物質主要使用原理是添加 CaO 2 或 MnO 2 等過氧物質，其中過氧化鈣及過氧化鎂將被用為釋氧化學物質。使用水泥或粉狀黏土凝結其他組成以做成塊狀釋氧物質，可將設計之釋氧物質用於污染實場上，其與水接觸後產生以下的反應:. 2CaO 2 ＋2H 2 O →2Ca(OH) 2 ＋O 2 2MgO 2 ＋2H 2 O →2Mg(OH) 2 ＋O2. 在(Cassidy and Irvine, 1999)文獻指出，利用生物處理並添加過氧化鈣對於受 BEHP 污染土壤進行整治，過程中過氧化鈣會釋放氧氣於土壤中，增加土壤微生物活性，進一步提高處理效率。. 且經國外學者指出，水稻種子如單純用過氧化鈣處理或配合植物生長激素(GA 3 )之混合處理，即可改善播種後，水稻幼苗的萌芽與植株生育活性，並維持生育後期稻根的活力，增強植株抗倒伏性。惟有關此種研究之實驗資料極為缺乏，故實驗主要目的，即在探討過氧化鈣(CaO 2 )、植物生長激素(GA 3 )及Kinetin等化學藥劑對播種後，水稻發芽率及抗倒伏性之影響。. 31.

(46) 2.6吸附機制特性吸附機制為對於物質之吸收與附著，是常見之結合與分離之程序，目前廣泛運用於化工或是環境工程，對於污染物之吸附，將環境中污染物質移除。. 吸附作用主要分為下列三項，分別為物理吸附、化學吸附與交換吸附，其差異分析如下(周，2009)：. (1) 物理吸附：其主要是利用吸附劑與吸附物質間的凡得瓦爾力作用，使物質被吸附於吸附劑上，而另一種說法則是兩者帶有相反電荷之離子，因為靜電力作用使得正、負電相互吸引附著於吸附劑表面。但物理吸附具有可逆性，當吸附劑與吸附物質間吸引力變小時，則會造成脫附反應，使吸附物質脫離吸附劑表面。且物理機制屬於多層吸附，當溫度降低時，反而能提升物理吸附之效用。. (2) 化學吸附：主要是利用吸附物質與固體表面其吸引力相互作用，進而造成分子間軌域的重疊，而形成化學鍵結，且此作用力是大於物理吸附所產生的凡得瓦爾力。反應過程速率較慢，不過隨著溫度增加其反應速率也會有所提升。最後進行脫附反應時，其吸附物質本身的化學性質會產生改變，使得吸附物質不易脫附，相較於物理吸附，其化學吸附反應較不具可逆性，故屬於單層吸附。. 32.

(47) (3) 交換性吸附：主要是吸附劑與吸附物質表面具有相互的帶電吸引力，而形成的吸附作用，其中離子交換就屬於交換性吸附。所以如果吸附物質具有較高之價數，其靜電引力較大，所產生的吸附效果則更強。. 33.

(48) 第三章、材料與方法 3.1 研究架構文獻蒐集整理. 分析方法建立.  植生復育作用原理  植物生長激素作用原理  螯合劑添加對土壤鍵結與重金屬傳輸效應  過氧化鈣作用原理.  土壤基本參數分析：粒徑分析、pH、ORP、土壤溶液溶氧、有機物含量、CEC 等。  土壤重金屬總量與鍵結形態分析。  植體分析：植體型態學 (乾重、長度、根部表面積、體積等) 與重金屬累積量。  實驗儀器：AA、微波消化儀等。. 向日葵植體培養盆栽實驗植體生長型態暨土壤、植體重金屬濃度分析. 植物生長激素、螯合劑、過氧化鈣與重金屬濃度影響向日葵植體生長情形分析。. 整合植物生長激素與螯合劑與過氧化鈣對植體重金屬累積傳輸效應探討。. 土壤重金屬滲透與模槽實驗  日常澆灌與降雨情形。  土壤與植體重金屬濃度分析。  土壤環境參數分析。. 日常澆灌與降雨情況對地下水層是否造成二次污染情況之評估。.  植體生質量分析。  植體型態暨表面官能基鑑定。  植體重金屬吸附/收效應。. 植物生長激素、螯合劑、過氧化鈣於不同重金屬下對向日葵植體生長情形分析。. 整合型植生復育法應用於大型模槽對於重金屬處理應用。. 植物生長激素、螯合劑、過氧化鈣於不同重金屬下對向日葵植體重金屬累積量分析。. 收割植體再利用研究。. 預期效益 .  . 盆栽實驗可初步瞭解植物生長激素、螯合劑與過氧化鈣添加對植體生長暨重金屬攝取之影響。結合植體生長情形亦可進一步推估整合型植生復育整治之可行性。植物生長激素、螯合劑與過氧化鈣對植體生長趨勢與植體重金屬累積攝取相關性分析。.    . 螯合劑應用對土壤環境介質之影響。日常澆灌與降雨情況下對重金屬釋出暨環境因子變異。建立整合型植生整治復育法整治土壤後續植體用途之方法。找出整合型植生整治復育法處理土壤重金屬之最佳操作條件。. 圖 2 實驗架構圖 34.

(49) 3.2 盆栽實驗盆栽實驗之示意圖如圖 3 所示。實驗土壤取自高雄大學校園土壤與園藝店訂購之一般非有機之土壤，其土壤背景參數如下表 8。實驗前將每一盆栽配製 10 kg 土壤，並於土壤烘乾後添加固定濃度重金屬 Cu、Zn、 Pb，而重金屬濃度以不使向日葵死亡為原則下將其配製為法規值標準 2 倍，濃度分別為 Cu ( 800mg/kg )、Zn ( 2000mg/kg)、Pb ( 2000mg/kg )，並與土壤充分攪拌使重金屬分佈均勻。當重金屬添加完成後，將土壤以日照自然風乾再添加螯合劑 500 µmol/kg (EDTA、EDDS)，使其和土壤充分攪拌均勻，再以日照自然風乾一次。最後則是將過氧化鈣添加至土壤中，每盆添加 3g，因為過氧化鈣會緩慢釋氧，進而提升土壤中含氧量，能幫助向日葵跟部生長情形更為良好，且過氧化鈣為鹼性之化合物，能減緩螯合劑所造成的土壤酸化，相關參數如表 9 所示。當土壤重金屬、螯合劑、過氧化鈣添加完成且土壤曬至乾燥後，將向日葵植體移植於盆栽中，每盆種植 4 株，向日葵每天日照循環為 16 h/8 h (day/night)，實驗期間每天早晚各噴灑一次植物生長激素(IAA、GA 3 )，且每 7 天對向日葵植株生長狀況進行測量與拍照紀錄，為期一個月。. 盆栽實驗後，針對向日葵生長情形做探討，比較各種不同條件下，植體生長情形之差異。將植體採收並分為根部和地上部(莖、葉、花)進行植體重金屬濃度分析，評估各種不同操作條件下，植體對於土壤重金屬吸收之差異，評估化學藥劑其個別添加之最適劑量，再整合各條件，將過氧化鈣、植物生長激素、螯合劑進行適當配比，期能達最適之效率。. 35.

(50) 圖 3 盆栽實驗示意圖. 36.

(51) 表 8 實驗土壤背景參數表土壤參數. 低有機質土壤. pH (H 2 O). 6.58 ± 0.44. 有機物 (%). 4.16 ± 0.27 %. 粘粒 (%) < 2μm. 15.19 %. 玢粒 (% )2-50μm. 78.69 %. 砂粒 (%) 50-2000μm. 6.12 %. 土壤重金屬銅背景濃度 (mg/kg). 31.26 ± 4.72. 土壤重金屬鋅背景濃度 (mg/kg). 185.55 ± 6.34. 土壤重金屬鉛背景濃度 (mg/kg). 0 ± 0.01. 37.

(52) 表 9 盆栽實驗操作條件表參數項目. 實驗條件. 植栽. 向日葵. 重金屬. Cu、Zn、Pb. IAA 濃度. 0 (無添加)、10-8mol/kg. GA 3 濃度. 0 (無添加)、10-8 mol/kg. EDDS 濃度. 500 µmol/kg. EDTA 濃度. 500 µmol/kg. pH 值. 7. 光照. 16 h/8 h day/night cycle. 操作時間. 30 天. 38.

(53) 3.3 土壤重金屬滲透實驗由於整合型植生復育過程中，過氧化鈣、螯合劑之使用將改變土壤介質環境參數暨重金屬之存在型態。螯合劑使用之目的在於增進土壤重金屬之移動性。因此預期對於植栽定期澆灌以及遭遇降雨時將可能對地下環境(地下水)造成二次污染的問題。. 盆栽實驗結束之後，將其所得出最佳各化學藥劑添加量應用於土壤重金屬滲透實驗，由於過氧化鈣、螯合劑之使用將改變土壤介質環境參數暨重金屬之存在型態。而植生復育中，螯合劑使用之目的在於增進土壤重金屬之移動性，提升植體對於重金屬吸收量。故預期在定期澆灌以及遭遇降雨時將可能對地下環境(地下水)造成另一波之危害。. 所以土壤重金屬滲透實驗主要目的在於探討澆灌過程與降雨情形下對土壤重金屬等污染物釋出滲漏之衝擊。並針對不同土層深度之環境因子進行探討。. 實驗土壤取自高雄大學校園土壤，本研究將以管柱盆栽進行之 (如圖 4 所示)，於每一盆栽配製 10 kg 土壤。每一盆栽均栽種 1 株向日葵，植栽日照循環為 16 h/8 h (day/night) 循環。經由盆栽實驗之研究結果取得過氧化鈣、植物生長激素、螯合劑之最佳添加劑量，實驗過程將澆灌情形區分為兩類進行探討。其一為每日定期澆灌，以每日澆灌 500 mL 純水至本研究終止。. 39.

(54) 其二為模擬降雨情形，模擬不同降雨量與降雨延時對植生復育處理過程中，土壤重金屬再釋出以及相關環境因子、植體根系與土壤介質微生物菌相變化進行探討，其中將降雨強度分別控制 20、40、80 mm/hr，降雨延時則控制為 24 hr，並分別於 0.1、0.2、0.4、1、2、4、8、12、16、 24、48、72 hr 進行取樣，試圖找尋污染物再釋出與澆灌、降雨與藥劑添加之相關性 (管柱實驗操作參數如表 10 所示)。. 圖 4 向日葵土壤重金屬滲透實驗示意圖. 40.

(55) 表 10 土壤重金屬滲透實驗操作條件表參數項目. 實驗條件. 植栽. 向日葵. 管柱採樣口. 3 個/柱. 澆灌. 正常澆灌 (每日 500 mL) 降雨強度：20、40、80 mm/hr. 降雨模擬. 降雨延時：設定降雨延時為 24 hr，並分別於 0.1、 0.2、0.4、1、2、4、8、12、16、24、48、72 hr 取樣. 重金屬. Cu、Zn、Pb. IAA 濃度. 10-8mol/kg. GA 3 濃度. 10-8mol/kg. EDDS 濃度. 500 µmol/kg. EDTA 濃度. 500µmol/kg. pH 值. 7. 光照. 16 h/8 h day/night cycle. 操作時間. 30 天. 41.

(56) 3.4 模槽實驗整合盆栽實驗與管柱實驗研究所得之操作參數，將以大型模槽 (如圖 5 所示) 進行向日葵植生復育受重金屬污染土壤進行探討，首先藉由盆栽實驗所尋求之最適操作劑量應用於模槽，並且亦針對澆灌與降雨形勢進行探討。. 實驗土壤取自高雄大學校園土壤與園藝店訂購之一般非有機之土壤，其土壤背景參數如下表 11。之後則將土壤烘乾後添加重金屬 Cu、Zn、 Pb，並以不使向日葵死亡為原則下將重金屬(Cu、Zn、Pb)濃度配置為法規值標準 2 倍，充分攪拌使重金屬分佈均勻。當重金屬添加完成後，將土壤以日照自然風乾再添加螯合劑 500 µmol/kg (EDDS )，並充分攪拌均勻，再以日照自然風乾一次，相關參數如表 12 所示。將其填充於模槽 (3 m × 2 m × 0.5 m)，並區分為表土層、裡土層與黏土層，向日葵植栽密度為 10~15 株/槽，植栽日照循環為 16 h/8 h (day/night) 循環，並於每天早晚各噴灑一次植物生長激素 ( GA 3 )，為期一個月。實驗期結束後，首先針對植體生長情形進行探討，觀察植體植生量是否有達到盆栽時驗最適操作下所得之結果，以利後續植體二次利用。接著則是對於土壤重金屬吸收之差異與植體累積量上的多寡，與前述盆栽實驗結果進行相比較，評估應用於實場上之可行性。. 42.

(57) 圖 5 模槽實驗示意圖. 43.

(58) 表 11 實驗土壤背景參數表土壤參數. 低有機質土壤. pH (H 2 O). 6.58 ± 0.44. 有機物 (%). 4.16 ± 0.27 %. 粘粒 (%) < 2μm. 15.19 %. 玢粒 (% )2-50μm. 78.69 %. 砂粒 (%) 50-2000μm. 6.12 %. 土壤重金屬銅背景濃度 (mg/kg). 31.26 ± 4.72. 土壤重金屬鋅背景濃度 (mg/kg). 185.55 ± 6.34. 土壤重金屬鉛背景濃度 (mg/kg). 0 ± 0.01. 44.

(59) 表 12 模槽實驗操作條件表參數項目. 實驗條件. 植栽. 向日葵. 重金屬. Cu、Zn、Pb. IAA 濃度. 10-8. GA 3 濃度. 10-8. EDDS 濃度. 500 µmol/kg. EDTA 濃度. 500 µmol/kg. pH 值. 7. 光照. 16 h/8 h day/night cycle. 操作時間. 30 天. 45.