利用酸鹼催化萃取河川底泥釋出有機物之 特性差異性分析

大仁科技大學環境管理研究所

碩士學位論文

利用酸鹼催化萃取河川底泥釋出有機物之 特性差異性分析

The Differences Characteristics of Released organic matter from sludge in River by Acid or Base Catalytic

Reaction

指 導 教 授 ：賴 文 亮 博士

研 究 生：蕭中盛

中 華 民 國 106 年 7 月

摘要

Abstract

致謝

目錄

第二章 文獻回顧

2-1 河川流域...3

2-1-1 高屏溪...4

2-1-2 東港溪...4

2-2 河川汙染來源 2-3 底泥定義、形成及特性...6

2-3-1 定義 2-3-2 形成 2-3-3 特性 2-5 光譜在有機物性質之應用...10

2-3-1 溶解性有機物...10

2-3-2 腐植質...10

2-3-3 光譜在有機物之分析...11

2-3-3-1 紫外光吸收光譜...11

2-3-3-2 螢 光 激 發 發 射 光 譜 (Excitation-emission fluorescent matrix, EEFM)...13

圖目錄

表目錄

第一章 前言

1-1 ^研究背景

河川是與人類最為親近的自然資源，但卻也成為汙染物排放最 方便的管道，近年來因大量的廢汙水及廢棄物排入河川，使得大小 河川都受到不同程度的汙染，造成河道淤塞，河水自淨作用降低，

使得河川汙染日益嚴重，進而造成河川底泥的污染。

泥沙及有機物經長時間的累積沉澱所形成的未擾動層化結構，受河川特性、

污染源種類及自然條件影響，可確實反應出河川水體的污染及背景特性(^孫毓璋

等, 2000)^。

本研究藉由螢光光譜及紫外光吸收光譜探討河流中底泥經水萃 取及酸鹼萃取過後釋出的有機物性質變化，以高屏溪和東港溪兩條 流域的底泥為研究對象。

1-2 ^研究目的

1.兩種流域不同河段底泥性質的差異 2.不同萃取方式的底泥性質差異性比較

3.底泥釋出有機物在總有機碳分析儀的高低溫含碳量分析

第二章 文獻回顧

2-1 ^河川流域 2-1-1 高屏溪

高屏溪位於台灣南部，舊名下淡水溪，發源於中央山脈玉山附 近，向南流經高雄、屏東兩縣之 25 鄉鎮市， 於林園鄉及新園鄉注 入台灣海峽，主流全長 171 公里，流域面積 3,257 平方公里，為台灣 流域面積最大、次長之河川，上游除幹流荖濃溪外，主要支流包括 旗山溪、隘寮溪及荖濃溪分流濁口溪，旗山溪分流美濃溪、口隘溪 等(水利署第七河川局, 2017)。

高屏溪為高雄市及屏東縣境內主要之河川，目前該流域供應屏 東縣、高雄市兩百多萬人口之飲用水、灌溉用水、工業用水及其他 用水， 為高屏二縣市的水源命脈。

2-1-2 東港溪

東港溪發源於地為屏東縣南大武山前麓，主流全長44 公里，流 域面積 472.2 平方公里，主要支流有萬安溪、牛稠溪、佳平排水、麟 洛排水、溪州排水、牛埔排水(水利署第七河川局, 2016)。

東港溪流域之地面水資源利用農業用水，包括灌溉用水、養殖 用水及畜牧用水，每年用水量約 8,568 萬噸；公共給水係由港西抽水 站取水，輸送至鳳山水庫供工業用水之需。東港溪流域水質呈中度 至嚴重污染，經推估結果顯示，全流域之生化需氧量污染以畜牧廢 水為主，佔 66.66%，其次為生活污水佔 31.30%，事業廢水之污染量 甚少，僅占 2.04%(經濟部水利署南區水資源局, 2016)。

2-2 河川汙染來源

河川的汙染來源很多，可分成點源汙染及非點源汙染。點源汙 染主要可分成三類:

1. 城市廢水:

都市排出的廢水中含有糞便、油脂、廚餘、化學藥劑等，其中含 有大量的病菌及有機物。

2. 工業廢水:

工業廢水則是製造過程中的原料、副原料、產品、副產品及工業

用水所形成的汙染物，不僅廢水量大、含污染物多且成分複雜，

不易處理。

3. 畜牧廢水:

牲畜排泄物如未經妥善處理即予以排入河川，同樣含有大量的病 菌及有機物，會導致河川濁黑並發出惡臭。台灣地區畜牧廢水主 要來源為養豬場。

非點源汙染來源並非由一定點輸入，而是由分散的點進入水體，

如農地、林地、營建工程、都市及工業區等，因降雨將沖刷下來的 汙染物、農藥、土壤中的泥沙及營養鹽等污染物質帶入河川形成污 染。

2-3 底泥定義、形成及特性[需要找更多河川底泥研究的相關文獻，包括底 泥中有機物、微生物及處理方式等相關研究文獻]

2-3-1 定義

美國環保署對於底泥的定義是：位於水體底部的有機或無機 物，包含黏土、淤泥、沙子、砂礫、貝殼、腐朽的有機物等，或 是一些人為的廢棄殘骸。表面 0 公分至 15 公分厚之底泥稱表層底 泥（Surface sediment），超過 15 公分厚之底泥稱為深層底泥

（Deep sediment）(環境檢驗所, 2016)。

2-3-2 形成

河川的底泥是由岩石風化及土壤侵蝕所產生(Yuan et al., 2014)，

以礫石、砂、黏土等為底泥無機體來源，有機體來源則是水中動物 及植物的屍體殘渣分解後與其他有機化合物所組成(Joseph et al., 2012)、水體周圍維管束植物死亡分解經地表逕流進入河川，而因人 為活動所產生含大量有機及無機污染物以及大氣中的乾濕沉降物質，

這些粒狀物或懸浮物體排入河川後會因重力作用沉澱於河川底部，

並在流速緩慢的河段中沉澱淤積，形成底泥的一部分。

河川中的物質顆粒大小和沉積位置有所關聯，粒徑大或比重較 大之物質會沉積在上游河床；而較輕巧且細小之物質隨著水體流動，

直到流速較慢之下游河段才緩慢沉積(魏瑞齊, 2014)。

2-3-3 特性

雖然稱為泥，卻是許多無機礦物及有機物質的複雜混合物，具 有生態功能：為底棲動物提供了棲息地、有機碳的儲存和生物地球 化學循環的地點（Grabowski et al.,2011）。底泥是環境中的污染介 質之一，表面具有許多孔洞容易吸附許多污染物質，如：持久性有 機污染物 (POPs)、重金屬 (Heavy Metal) 等，這些物質沉澱累積在 底泥中不易分解，經由生物累積性，透過水生食物鏈使人類因攝入 受污染的魚類及貝類而暴露在風險中。底泥是水生生物的營養物質 及水體污染物的來源及儲存場所。

河川底泥會因水流流速、洪水、潮汐及人為活動的影響，產生 再懸浮作用 (resuspension) ，經過擾動後的底泥會將泥沙及污染物重 新釋放回水體中，除了會導致河川二次污染，亦會造成水中濁度增 加，而顆粒小的污染物質則會隨著水體傳輸到其他區域造成污染。

2-4 光譜在有機物性質之應用 2-4-1 有機物性質

構成底泥有機物 (Sediment Organic Matter, SOM) 的重要成分由 含碳水化合物之有機物質、蛋白質、木質素、有機酸及其他各種無 明 顯 特 徵 之 化 合 物 如 腐 植 質(HS) 的 非 均 質 混 合 物 質 (Hur et al., 2014)。部分學者利用有機物吸附於 XAD-8 樹脂之差異性，將有機 物分為腐植質(humic fraction)及非腐植質(non-humic fraction)兩部分 (Thurman and Malcolm, 1981; Kim et al., 2006)，兩者性質說明如下：

1. 腐植質(humic substances)

腐植質具有較大的分子量，範圍在數百至數十萬之間，結構以 芳香族苯環為主體，在水體中是屬一非定型 (amorphous)、偏酸性化 合物 (Edwards & Amirtharajah, 1985)，性質穩定，難以被生物分解 利用。 Schnitzer(1976)根據腐植質對酸、鹼液之溶解度，區分為三 種物質，1. 腐植素 (humin, 不溶於稀酸、稀鹼)，2.腐植酸 (humic acid, 不溶於稀酸、溶於稀鹼)，3.黃酸 (fulvic acid, 溶於稀酸、稀鹼)。

分析腐植質的組成主要是元素有碳、氫、氧、氮、硫，其中碳元素 所佔比例最高，有 45-55%，氧佔 30-50%，氫則佔 4-6%，氮、硫 各佔 1-2% (Snoeyink ＆ Jenkins, 1985)。

為瞭解腐植質在水體中分解形式及解離途徑，可利用酸及鹼催

化劑 (acid 與 base catalyst)、次氯酸、高錳酸鉀或鹼液 (NaOH)進行 氧 化 或 水 解 反 應 ， 結 果 發 現 有 脂 肪 類 (aliphatic) 的 碳 氫 化 合 物 (hydrocarbons)、羧酸 (carboxylic acids)及芳香類 (aromatic)的羧酸、

醛類 (aldehydes)、酮類 (ketones)及酚類 (phenolic)等親水性化合物 產生 (Christman et al., 1989)。

2.非腐植質( nonhumic substance)

水體中除了腐植質外，其餘大部份是屬於親水性酸 (hydrophilic acids)及中性親水性物質 (hydrophilic neutrals) (Thurman, 1985)，前者 約 佔 30% ， 主 要 是 帶 有 較 強 氫 氧 基 和 羧 基 之 聚 電 解

（ polyelectrolytic ） ， 例 如 大 分 子 脂 肪 酸 (fatty acid) 、 羧 酸 (carboxylic acids)、醣羰酸 (uronic acid)、聚醣羰酸 (polyuronic acid) 及醛醣酸 (aldonic )等。因此類化合物，親水性 (極性)很強，組成成 份性質十分相近，很難分離純化。中性親水性物質在自然水體中約 佔 20%，主要的成份有碳水化合物 (carbonhydrate, 佔 10%)，羧酸 (carboxylic acids, 佔 7%)，碳氫化合物 (hydrocarbon，佔 1%)，氨基 酸 (amino acids, 佔 3%)。由於此類有機分子較單純，利用有機分析 儀器，如 GC、HPLC、GC/MS 等，可將部份的組成化合物進一定 性或定量。

2-4-2 光譜在有機物之分析

光譜用於水中有機物之定性分析，為非破壞性分析工具，具適 於固體及液體水樣；不需破壞水樣原性質；僅需少量水樣；樣品不 具複雜之前處理步驟；可提供有機物之分子結構、化學及官能基等 特性(Stevenson, 1994)，相較之下，傳統表徵水質有機污染的指標比 較(如 COD、 BOD)，傳統之測量方式耗時，且難以即時反應水質 變化，只能反應有機物之總量變化，不能呈現出有機物成份，例如 無法區分易分解、可分解和不易分解的有機物或者分解速率快和慢 的有機物，故光譜分析近年廣為許多研究者所採用。

2-4-2-1 紫外光吸收光譜

利用可見光之吸收光譜應用於水域之有機物定性，其吸收值會

隨著pH、Aro Maticity 及總碳含量及分子量大小而變 (Chen et al., 1997)，但它所能指示的僅是部分種類的有機物，如在紫外區有吸收 峰的含芳香環腐植質(TANG et al.,1994)，國外研究報告中指出芳香 族碳含量與黃酸及腐質酸兩者之UV 吸收波長之關聯性較高(Karanfil et al., 1996；Chin et al., 1994；Traina et al., 1990)。

芳香族碳含量與黃酸及似腐植酸兩者之UV 吸收波常有強烈之 關聯性(Chin et al., 1994)。一般水體中芳香族化合物，而多數研究者 選擇波長254 nm 進行樣本之測定，主因是此波長測定有機物較敏感 可靠，並且受到無機物干擾降至最低，並於低壓水銀燈之激發光下 有強烈的發射光譜（Korshin et al., 1996；1997）。國外學者 Edzwal d et al.(1985)研究發現，DOC 或 TOC 與 UV254 間有強烈之關聯性。S UVA 值可以解釋水樣之有機物性質，此參數將水樣之 UV(cm^-1)值除 以DOC( Mg/L)，再乘以 100，其單位為 L/ Mg- M，Edzwald and Para lkar（1992）之研究指出，當水中之 SUVA 大於 4-5(L/ mg- M)時，

有機物之性質屬疏水性，相反地，SUVA 值小於 3(L/ mg- M)時，有 機物性質屬親水性，有機物性質屬親水性，UV 不同吸收波長之相關 研究整理於表2-1。

表 2-1 有機物在不同吸收波長之研究表

有機物參數及特性 波長 （nm） 參考文獻

SUVA 大於 4-5(L/mg-m)時，有機物之 性質屬疏水性；SUVA 值小於 3(L/mg-

m)時，有機物性質屬親水性

UV(cm-1) / DOC(mg/L)

×100，單位為 L/mg-m

Edzwald et al.

（1994）

> 4，屬大分子之疏水性腐植質；2-4 疏水性與親水性分子混合；< 2，非腐

植質之小分子親水性物質

SUVA Edzwalds &

Tobiason. (1999) 水中有機物芳香性 (aromaticity)、腐

植化 (humicfication)或可能分子量之 之重要信息。

280 Huan et al. (2006)

2-4-2-2 螢光激發發射光譜(Excitation-Emission Fluoresence Matrix ,EEFM)

螢光激發發射光譜儀主要是針對有機化合物進行分析，凡是會

發出螢光之物質，首先必須要先吸收一定頻率的光，但會吸收光的 物質卻不一定會產生出螢光，而產生螢光的一些物質發出之螢光波 長也不盡相同，須控制掃描之激發與發射波長範圍，光譜圖中的螢 光波峰之位置、強度、分佈等參數，與溶解性有機物的親疏水性質、

分子量分佈等水質特性有關(Lai et al., 2009)。

當螢光產生時，第一個必要條件：該物質分子必須具有與所照 射光線相同之頻率，分子具有什麼樣的頻率與它們的結構密切相關，

因此螢光產生必須有一吸收結構；第二個必要條件：吸收與其本身 特徵頻率相同能量後的分子，必須具有高的螢光效率，許多會吸光 的物質並不一定會發生螢光，原因是它們的吸光分子的螢光效率不 高(崔立超，2005)，螢光光譜掃描區分：

(1)全譜掃描：通過對螢光光譜儀(F-4500, Hitach , Japan)參數設置的 比較選擇，三維螢光光譜測定的基本參數：激發通帶選擇為5 nm，

發射通帶選擇為10 nm；掃描速度為 1200 nm/min；激發波長掃描範 圍為200 nm-600 nm，發射波長掃描範圍為 200 nm-600nm；通過實 驗，確定樣品保存條件為4℃冷藏，且需避光。

(2)同步掃描：指在掃描過程中使激發波長和發射波長彼此間保持固 定的波長間(△λ= λem-λex)。在掃瞄中固定波長 △λ 的選擇十分重要，

這會影響到同步螢光光譜的形狀、頻寬和信號強度。同步掃描較常 用於多組分多環芳烴的測定提出(Inman Jr and Winefordner, 1982)。

第三章 研究架構、系統操作與參數分析

3-1 ^研究架構

本研究分為三個階段，架構為圖 3-1，第一階段為文獻閱讀及整 理與採樣點調查及規劃;第二階段則是各河川採樣點之採樣;第三階段 為有機物參數、光學圖譜分析、底泥基本參數分析，將 NPDOC、分 子量大小、螢光激發發射光譜、紫外光及可見光譜分析之結果整理 比較，探討高屏溪及東港溪流域底泥釋出有機物之含量與性質。

圖3-1 研究架構圖

3-2 底泥來源

本研究採集的底泥來自於高屏溪及東港溪流域，採樣點之位置 則與環保署質監測站位置相同，各點之對應位置圖，如附圖3-2，其 中高屏溪流域編號1-3 為旗山溪，4 及 5 為美濃溪，6 及 7 為荖濃溪，

8 及 9 為隘寮溪流域，上游採樣點至下游採樣點距離，全長 171 公里；

東港溪流域只有採樣5 點，上游採樣點至下游採樣點，全長 44 公里。

圖3-2 高屏溪流域及東港溪流域採樣點

3-3 實驗材料與器材

3-3-1 實驗藥品 1. 鹽酸(HCl)

2. 氫氧化鈉(NaOH) 3-3-2 實驗器材

1. 篩網(BUNSEKIFURUI, MESH NO.10, 2mm、NO.40, 0.420mm、MESH NO.200, 0.074mm、MESH NO.500, 0.025mm)

2. 艾克曼採樣器

3. 電子天平(AG204, METTLER TOLED, Switzerland) 4. 破碎機(DJ-4S, YuanTaiChi, Taiwan)

5. 震盪恆溫水槽(SB-9D, HIPOINT, Taiwan) 6. pH 計(PC510, Eutech Instauments , Singapore) 7. 導電度計(Multi 340i, TWT, Germany)

8. 螢光光譜儀（F-4500, Hitachi, Japan）

9. 紫外光及可見光譜儀（U-2900, Hitachi, Japan）

10.界達電位及粒徑分析儀(ZS90, Malvern,UK ) 11.總有機碳分析儀(Lotix, Teledyne Tekmar, USA) 12.高效能液相層析儀(L-7455, Hitachi, Japan) 3-3-3 ^{標準品配置}

1. 腐植酸(Humic Acid, HA) 2. 黃酸(Fulvic Acid, FA) 3-4 底泥萃取

採集之底泥，自然風乾時間約一個月，將風乾底泥樣本經破碎 機破碎後，用分篩析過篩，取0.075-0.025mm 之底泥樣本進行水萃 取及腐質酸萃取。

3-4-1 水萃取

秤取10 g 風乾底泥，置於玻璃瓶內並加入 200 ml 的超純水(土 水比1:20)，然後放置在震盪恆溫水槽，轉速設定 150 rpm，震盪 24 小時，震盪完畢後靜置24 小時，取上澄液。

3-4-2 腐植酸萃取

此萃取方式參考(Hur et al., 2009; Ma et al., 2001)。秤取 10 g 風 乾底泥，置於玻璃瓶內，加入1N 200 ml 鹽酸(土水比 1:20)後震盪，

轉速設定150 rpm ，震盪 8 小時後靜置 24 小時，再以桌上型離心機 3000 rpm 2 分鐘分離萃取液與底泥，去除碳酸鹽類和鹼土金屬，之 後將鹽酸萃取液及底泥 pH 調整至中性。將 pH 調整至中性的底泥

加入 1M 200ml 氫氧化鈉(土水比 1:20)後震盪，轉速設定 150 rpm ， 震盪24 小時後靜置 24 小時，取上澄液並加入鹽酸將 pH 調整至中性。

3-5 參數分析 3-5-1 pH 測定

依照環檢所(NIEA，2009， S410.62C)公告之方法，使用 pH 計 進行水萃取液的pH 測定。pH 計測定前需先校正，使用 pH 7 和 pH 4 標準液進行校正。

3-5-2 導電度測定

導電度之測定需要用標準導電度溶液先行校正導電度計後，再 測定水樣之導電度，測定方式依照環檢所(NIEA，2001，W203.51B) 公告之方法。

3-5-3 界達粒徑分析

本研究利用界達電位分析儀(Zetasizer NanoZ, Malvern, U.K.)是 以 PCS (Photon correlation spectroscopy)法進行偵測溶液或懸浮液中 顆粒之擴散速率，利用兩束雷射光束交叉於量測管內之靜止層 (Stationary layer)，使其產生干涉條紋(Interference fringe)。樣品粒子 在干涉條紋中移動時所產生之散射光，經由 PM (Photo-multiplier)管 收集後，以其強弱及變化速率，準確偵測出粒子之電泳速度，再計 算出其界達電位值，本設備可量測之電位大小屬於沒有限制，即可 測定之粒徑大小範圍0.3 nm ~ 10 m。界達電位其偵測原理為在充滿 待測水樣之量測管兩側施以適當之電壓，利用電場之作用，樣品中 粒 子 向 其 相 反 極 性 之 方 向 移 動 ， 產 生 電 泳 速 度(Electrophoretic Mobility)。所偵測出之電泳速度，再以 Henry function 換算成界達 電位。其算式如下：

μ_E=2 εzf (ka)

3_η ……….(1) Z：界達電位

μE：電泳速度 (Electrophoretic Mobility) η：黏滯係數 (Viscosity)

f(ka)：Henry function 亨利函數

ε ：電解常數 (Dielectric Constant)

界 達 電 位 分 析 儀(Zetasizer NanoZ, Malvern, U.K.) 是 以 PCS (Photon correlation spectroscopy)亦可進行顆粒粒徑之量測，在偵測懸 浮液中顆粒之擴散速率，利用兩束雷射光束交叉於量測管內之靜止 層(Stationary layer)，接收到偏離原行進方向的雷射光，當粒子較小 時，雷射光偏離的角度就會較小，反之，粒子較大時，就會產生較 大的偏離角度，再透過算式(2) 計算成粒徑大小，即可測定之粒徑大 小範圍0.3 nm ~ 10 m。

d_h= K_BT

3 π η₀D ……….………..……(2)

dh (nm)：水力直徑

Kb(J/K)：a constant of Boltzmann 波茲曼常數 T(K)：溫度

η

D(m²/s)：擴散係數 3-5-4 螢光激發發射光譜

本研究將底泥萃取之水樣經 0.45μm 濾膜(mixed cellulose ester, advantec MFS Inc., USA)過濾，進行樣本之螢光分析時，設定激發發 射波長之掃瞄，螢光全譜掃描與同步螢光掃描條件設定於表 3-2 及 3-3。

以螢光光譜儀對底泥萃取水樣進行螢光分析，分析前將實驗室 之二段水注於一公分之四面透明石英比色管中，並置入樣品槽掃瞄，

作為空白掃瞄，隨後取約八分滿之水樣過濾液，進行樣本掃瞄，掃 瞄後利用螢光圖譜分析軟體，將水樣圖譜扣除空白圖譜後，得到樣 本之螢光圖譜，該設備光源採用氙燈作為光源，功率為150 W，偵 測器採用光電倍增管，其功能除了傳統單一波長掃描外，並具有三 度位向測量 EEFM (excitation emission fluorescence matrix) 之功能，

藉此功能可將激發及發射波長分別繪製於X 及 Y 軸上，並將螢光強 度顯示於Z 軸，依光柵寬度設定，產生數百至數千筆之數據資料，

儀器附屬分析FL Solutions 軟體進行 3-D 圖譜之繪製，爾後將其數據 輸出轉成Excel.csv 檔，原本 Excel.csv 矩陣型之數據，經轉檔後變為 直列型式數據並匯入Surfer 後可繪製出與 FL Solutions 軟體相同之圖 譜，最後利用Surfer 軟體將螢光圖譜呈現出來，但使用 FL Solutions

軟體作為EX/EM (Excitation/ Emission) 判讀效率較佳，故繪圖與圖 譜之判讀為分開作業之方式。

表3-2 全譜螢光掃描 (EEFM)之操作參數設定值 Parameter Value Measurement type 3-D scan Data mode Fluorescence EX Start – End WL 200 - 400 nm EM Start – End WL 280 - 550 nm EX & EM Slit 10 nm

Scan speed 30000 nm/min PMT Voltage 700 V

表3-3 同步螢光掃描 (SFS)之操作參數值 Parameter Value

Measurement type Wavelength scan Scan mode Synchronous Data mode Fluorescence

EM WL 220 nm

EX Start – End WL 200 - 600 nm EX & EM Slit 10 nm

Scan speed 240 nm/min PMT Voltage 700 V

3-5-5 紫外光吸收光譜儀

測定 UV-vis 時，將紫外光及可見光譜儀（U-2900, Hitachi,

Japan） 之波長範圍設定於 200-600 nm，測定前使用實驗室之超純

水置於一 43 公分之石英比色管中，並置入樣品槽，進行儀器歸零 校正之步驟，隨後取約八分滿之水樣於一公分之石英比色管中，將 其置入樣品槽內， 進行樣本分析。

表3-4 紫外光及可見光譜儀參數設定值

Rameter Value

Measurement type Wavelength scan

Data mode Abs

Start Wavelength 600 nm End Wavelength 200 nm Slit Width 1.5 nm Scan speed 400 nm/min 3-5-6 分子量

本研究修正(Her et al., 2004)之文獻，利用高效能液相層析儀 HPLC (L-7455, Hitachi, Japan)配合 DAD 偵檢器(Diode array detector) 進行分子量之測定。移動相(Mobile phase)為 2.4 mM NaH2PO4、1.6 mM Na2HPO4及25 mM Na2SO4混合成pH 6.8 離子強度 100 mM 之磷 酸 緩 衝 液 ， 流 速 為 0.5 mL/min 。 水 樣 以 0.45 μm 之 濾 膜 (Mixed cellulose ester, Advantec MFS Inc., USA)過濾非水溶性物質後隨即分 析。分析管柱安裝於外部尺寸(W×D×H)：185 ×108 × 490 mm，烘箱 尺寸：45 × 26 × 330 mm 恆溫箱(CH-900, ChromTech, Taiwan)內，固 定溫度30℃，溫度穩定性±0.3℃，避免移動相因溫差所產生之氣泡 干擾。DAD 偵檢器偵測波長設定為 210 nm，分析管柱為 TSK HW- 55S(Tosoh, USA)，內徑、長度分別為 7.8 mm 及 300 mm，內部填物 為hydroxylated methacrylic polymer，粒徑及平均孔徑大小為 20－40 μm 與 125 Å，pH 穩定範圍為 2-13。為了得知樣本分子量分佈，以一 系列已知分子量且分佈狹窄之高分子聚合物作為標準品(polyethylene glycol, PEG, Sigma, USA) 作 為 標 準 品 ， 分 子 量 大 小 為 410,000、150,000、50,000、25,000、5,000、1000 及丙酮(58 Da)，將 標準品以移動相稀釋成適當濃度後，以 150 μL 平頭微量注射針 (Gasstight, USA)抽取並注入體積為 100 μL 之 Sample loop，由各標準 品之SEC 圖譜可得其停留時間與分子量之線性關係式，如圖3-2 所 示。

3-5-7 非揮發性溶解性有機碳(NPDOC)

水樣分析前，配製一系列適當濃度之 anhydrous potassium

biphalate (KHP, C⁸H⁵KO⁴, Merck, Germany)溶液，製備標準檢量線。

3-5-8 胺基酸

胺基酸之分析參考修訂 Csapό et al. (2004)及許瑛玿 (2003)之研 究方法，取各處理單元之樣本以 0.45μm 之濾膜 (Mixed cellulose ester, Advantec MFS Inc., Germany) 過濾後，加入 6 N 之 HCl 鹽酸，

而後置於110±1℃之烘箱萃取 24 小時後，以 6 N 之 KOH 調整 pH 至 中 性 ， 再 以 0.2 μm 濾 膜 (Mixed cellulose ester, Advantec MFS Inc., USA) 過濾後於 4℃冷藏保存。分析前，取當日配製之 OPA 60 μL 及 100 μL 之緩衝溶液(0.1 M CH3COONa(pH=4.11)與流洗液 A, 比例為 1：1)，加入 1 mL 經酸化之樣本，於黑暗環境下衍生反應 5 min 後，

即注入HPLC 進行測定。鄰苯二甲醛(o-phthaldialdehyde, OPA)之配 製，乃取 50 mg 之 OPA 溶於 50 μL HPLC 級之甲醇注入避光之 6-8 mL 琥珀色容器，加入 25 μL 之 2-硫醇乙醇(2-mercaptoethanpl)，再加 入含4.45 mL 之硼酸緩衝溶液(Borate buffer)。而 Borate buffer 之配製 為以 6N 氫氧化鉀(KOH)將 0.8 M 硼酸(Boric acid)之 pH 值調整至 10.5，本實驗之梯度設定與流洗液配比與流速條件如表 3-6 所示。

表3- 6 梯度與流洗液配比與流速條件

停留時間 A (%) B (%) Flow (mL)

0 100 0 0.8

10 82 18 0.8

20 70 30 1.1

30 55 45 1.2

40 40 60 1

50 30 70 0.95

60 20 80 1.1

第四章 結果與討論

4-1 腐植酸與黃酸不同濃度之螢光激發發射光譜(Excitation-Emission Fluorescence Matrix ,EEFM)及紫外光吸收光譜特徵圖譜

4-2 ^哈哈哈哈

第五章 結論與建議

5-1 結論 5-2 建議

參考文獻