以序列萃取評估埔心溪流域農地潛在環境風險

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：27

、訪客IP：18.227.46.43

姓名

陳盈秀(Ying-Hsiu Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

環境工程研究所

論文名稱

以序列萃取評估埔心溪流域農地潛在環境風險
(Using sequence extraction to assess the potential environmental risk of farm land in the Puxin River Basin)

相關論文

★ 埔心溪補助灌溉水水質與渠道底泥重金屬含量調查分析	★ 桃園航空城三所國小周界大氣PAHs濃度探討
★ 無塵室揮發性有機氣體異味調查探討 -以某晶圓級封裝廠為例	★ 利用土壤植栽與固相微萃取探討植作對非離子態有機污染物之吸收模式
★ 零價鐵與硫酸鹽的添加對於水田根圈環境汞之生物有效性與菌相組成的影響	★ 以紫外光/二氧化鈦光催化降解程序去除水溶液相內分泌干擾物質壬基苯酚之研究
★ 異化性鐵還原狀態下非生物性汞氧化還原作用及其對地下水水質之影響	★ 水溶液相中多壁奈米碳管分散懸浮與抑菌效果之相關性探討
★ 鄰近汞排放源之水稻田受現地地質化學與微生物影響之甲基汞生成與累積作用-以北投垃圾焚化爐為例	★ 以淨水污泥灰及廢玻璃為矽鋁源合成MCM-41並應用於重鉻酸鹽吸附之研究
★ 鄰近汞排放源之水稻田受現地地質化學與微生物影響之甲基汞生成與累積作用 -以台中火力發電廠為例	★ 細胞固定化影響厭氧氨氧化程序脫氮效能之研究
★ 藉由非抗性模式細菌對鎘之攝取機制探討量子點的生態毒性潛勢	★ 利用生物性聚合物交聯所成穿透式網絡結構穩定污染土壤中之重金屬(鉛、鉻、鎘)
★ 蚯蚓處理加速堆肥廚餘去化可行性評估-以臺北市為例	★ 氣相層析三段四極柱串聯質譜儀應用於多溴二苯醚環境樣品之分析

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

臺灣因工業發展需求日漸增長，政府雖然分別設立工業區以利管控事業單位之廢水處理與排放，但仍有事業單位於郊區設廠，並將未經處理之廢水直接排放至渠道，使農民直接引用廢水灌溉而污染農地。廢水中所含之重金屬由於無法被降解，具有累積性，因此除了可能造成農地土壤受重金屬長久污染而影響植作的生長與收成外，也可能間接透過植作進入食物鏈而危害人體及生態健康。這當中，以銅污染最多，其次為鋅與鎳污染。值得注意的是，我國目前所訂定的土壤管制標準皆以單位土壤質量的「金屬總濃度」來規範重金屬的污染程度，雖然重金屬對環境所造成的衝擊的確與其在環境介質中的總濃度有關，但金屬總濃度的規範已知無法明確且精準的評估其對人體健康所造成的危害程度，更關鍵的應是這些重金屬在特定環境條件下所呈現出來的生物有效性(bioavailability)，因濃度總量不代表生物可接觸與可吸收的量，亦不等同對人體所產生的毒性效應。有鑑於此，本研究選擇曾受重金屬污染的埔心溪流域周遭之農地為試驗場址，採其表土樣品後利用序列萃取的手段(但在最後殘留態的消化步驟改以鹽酸取代氫氟酸)，針對重金屬在土壤的相態分佈進行分析探討，希望藉此評估潛在的環境風險。首先，以鹽酸取代氫氟酸搭配硝酸進行消化，其結果由相對差異百分比(RPD)得知兩種不同消化液萃取相當，均落在20%以內，驗證本實驗使用微波輔助王水消化法之鹽酸搭配硝酸取代微波消化原子光譜法之氫氟酸搭配硝酸進行消化時，亦能有效進行此實驗土壤中重金屬濃度萃取。Tessier序列萃取結果得知：(1)鉻之組態分布均以殘留態存在；(2)鉛、鋅、鎳之組態分布以鐵錳氧化態及殘留態存在；(3)銅之組態分布以鐵錳氧化態、有機態、殘留態存在；(4)鎘之組態分布以可交換態及殘留態存在。針對上述部分金屬分別落在不同組態間檢視可能之原因，發現污染濃度高低為可能影響存在之組態分布比例，其中萃取濃度越高，鎘之組態分布均以可交換態存在，對生物有效性有直接影響，而銅、鋅、鎳、鉛等重金屬之組態分布大部分均依鐵錳氧化態存在，對生物有效性則有潛在影響。上述資料利用Spearman等級相關係數評估結果得知，重金屬總量濃度與鐵錳氧化態及有機態濃度分別呈現強烈至非常強烈等顯著正相關，代表重金屬總量濃度越高，鐵錳氧化態與有機態所分配的濃度亦隨之增加，其對潛在環境風險影響越大，可能透過食物鏈影響人體健康危害機率越大。

摘要(英)

Although in Taiwan the government has set up industrial zones to control the treatment and discharge of industrial wastewater separately, there are still factories located in the suburbs and discharging untreated effluents directly into irrigation channels. Such situations have led to contamination of farmland with heavy metals. Of the metals appearing in the agricultural soil, copper is the most frequently detected one, followed by zinc and nickel. It is noted that current control standards for farmland soil in Taiwan only regulate the total metal concentration. While the impact of heavy metals on the environmental matrix is indeed related to the total concentrations, it is the bioavailability of the metals under particular environmental conditions that plays the key role in determining the potential risk exerted on the ecosystem health. In view of this, this study selected the agricultural lands in the Puxinxi River Basin that had been polluted by heavy metals as the test sites, and used the method of sequence selective extraction (but in the final step hydrofluoric acid was replaced by hydrochloric acid) to investigate the phase distribution of heavy metals in the soil, with a hope to assess the potential risks. Results showed that digestion of the residual phase with hydrochloric acid gave results comparable to hydrofluoric acid, as evidenced by the relative extraction percentage (RPD) that was < 20%. In addition, Tessier sequence extraction results showed that: (1) chromium was predominantly associated with the residual phase; (2) the distribution of lead, zinc, and nickel was mainly in the manganese or iron-oxide phases and residual phase; (3) copper mostly stayed in the manganese/iron oxides, organic and residual phases; (4) the majority of cadmium resided in the exchangeable and residual phases. Lastly, the Spearman correlation analysis showed that the total concentrations of heavy metals were significantly correlated with the concentrations of the metal in the manganese/iron oxide phase and the organic phase, respectively, suggesting that these two phases may be the key determinants of risks pertaining to heavy metal contamination.

關鍵字(中)

★ 土壤重金屬
★ 總量萃取
★ 序列萃取
★ 生物有效性

關鍵字(英)

★ soil heavy metals
★ total extraction
★ sequential extraction
★ bioavailability

論文目次

目錄
摘要 i
Abstract iii
誌謝 iv
目錄 v
圖目錄 viii
表目錄 xi
第一章緣起與目的 1
1.1研究緣起 1
1.2研究目的 5
第二章文獻回顧 6
2.1土壤重金屬污染來源 6
2.2土壤重金屬之危害 8
2.3土壤重金屬之移動性 10
2.4土壤中重金屬之聯結型態 10
2.5土壤重金屬與生物有效性之關係 12
2.6土壤重金屬與植物體之關係 14
2.7土壤重金屬對植物體之毒害性 17
2.8土壤中重金屬檢測方法 18
第三章實驗土壤與研究方法 25
3.1實驗土壤樣品 25
3.2實驗土壤之預處理 34
3.3實驗土壤基本性質分析 35
3.3.1土壤酸鹼值(pH值)測定方法 35
3.3.2土壤固體含量檢測方法 36
3.3.3土壤水分含量測定方法 37
3.3.4土壤陽離子交換容量測定方法 38
3.4實驗土壤重金屬萃取方法 39
3.4.1總量萃取法 39
3.4.1.1微波消化原子光譜法 39
3.4.1.2微波輔助王水消化法 40
3.4.2 Tessier序列萃取法 42
3.5土壤重金屬濃度分析-感應耦合電漿原子發射光譜儀分析方法 44
3.6品質管制措施 47
3.7 Spearman等級相關係數分析 48
第四章檢測結果與數據討論 49
4.1土壤基本性質分析 49
4.2土壤重金屬萃取方法驗證 50
4.2.1微波消化原子光譜法與微波輔助王水消化法總量萃取結果比較 50
4.2.2微波輔助王水消化法查核分析 52
4.3土壤重金屬總量萃取分析 52
4.3.1微波消化原子光譜法總量萃取分析 52
4.3.2微波輔助王水消化法總量萃取分析 54
4.4土壤重金屬序列萃取分析 59
4.5土壤重金屬總量萃取與序列萃取結果比較 74
4.6 土壤重金屬總量與土壤基本性質及各組態間之Spearman等級相關係數 78
4.7生物有效性資訊評估 79
4.7.1以生物有效性資訊評估潛在環境風險 79
4.7.2潛在環境風險對食用作物安全之影響 85
第五章結論與建議 87
5.1結論 87
5.2建議 88
參考文獻 89
附錄 95
附錄1 未風乾土壤之重金屬濃度 95
附錄2 ICP-OES偵測極限值 96

參考文獻

參考文獻
1.聯合報，2017年8月10日，取自https://udn.com/news/story/7324/2635862。
2.行政院環境保護署，土壤及地下水污染整治網，預防整治行為，農地，(2018)。
3.行政院環境保護署，土壤及地下水污染整治法，土壤污染管制標準，(2018)。
4.行政院環境保護署，土壤及地下水污染整治法，土壤污染監測標準，(2018)。
5.行政院環境保護署，土壤及地下水污染整治網，土地品質查詢，列管場址查詢，2018年6月
6.歐育憲，土壤中重金屬污染物之生物有效性意義研究，逢甲大學土木及水利工程研究所，碩士論文，(2000)。
7.行政院環境保護署，土壤及地下水污染場址健康風險評估評析方法及撰寫指引，2006年4月。
8.羅良慧，應用地理資訊系統於土壤鎘污染危害評估方法之研究，國立中興大學資源管理研究所，碩士論文，(1997)。
9.行政院環境保護署，台灣酸雨資訊網，酸雨的危害，農作物，(2018)
10.環境資訊中心，2018年8月20日，取自http://e-info.org.tw/node/203021
11.環境資訊中心，2018年8月20日，取自http://e-info.org.tw/node/211880
12.國家環境毒物研究中心，教學知識專區，環境毒物知多少，(2018)。
13.吳燕銘，以攜帶式X-射線螢光光譜儀分析法與標準方法檢測土壤重金屬之相關性探討，國立中興大學環境工程學系所，碩士論文，(2014)。
14.陳雍程，土壤樣品鉛、鎘的序列萃取，國立中興大學環境工程學系，碩士論文，(2000)。
15.李春樹，銅鋅鉛在污染土壤中之化學型態及其萃取性研究，國立成功大學環境工程學系，博士論文，(2003)。
16.余光昌，受污染河川底泥中重金屬與各鍵結物之相關性研究，嘉南藥理科技大學環境工程與科學系，整合型計畫編號：CNEE94-02，(2005)
17.莊佩祺，土壤重金屬污染物化合物形態分佈之影響因子探討，逢甲大學環境工程與科學學系，碩士論文，(2003)
18.朱訓智，鋅、鉻在分層土壤中傳輸與吸附機制之探討，國立屏東科技大學環境工程與科學系，碩士論文，(2002)
19.許桂秋，以序列萃取探討集塵灰之重金屬與戴奧辛溶出特性，國立中央大學環境工程學系，碩士論文，(2008)。
20.林澤佑，底泥添加黃酸對灌溉水體及底泥重金屬有效性影響之研究，朝陽科技大學環境工程與管理系，碩士論文，(2013)。
21.洪振瑋，農地土壤重金屬特性驗證及分離程序評估，中臺科技大學環境與安全衛生工程系，碩士論文，(2015)。
22.黃信融，以化學萃取及添加改良劑來評估受砷污染土壤之生物有效性，國立屏東科技大學環境工程與科學系，碩士論文，(2010)。
23.黃富昌、陳慶和、邱英嘉、劉偉麟、蕭博瑞、劉家福、盧麒丞、顏冠忠、林嘉鴻、詹晏權、龔豊智等，土壤污染物化合型態分佈之影響因子及其傳輸機制之研究，台灣環境資源永續發展研討會論文集，( 2006)。
24.賴琬婷，以不同化學抽出法評估台灣22種土壤重金屬生物有效性濃度及小白菜吸收量，國立屏東科技大學環境工程與科學系所，碩士論文，(2008)。
25.卓英仁，我國土壤污染現況分析及防治政策之研究，環保通訊社，(1990)。
26.林浩潭、李國欽、賴國仙、台灣地區不同作物對土壤重金屬吸收之探討，第三屆土壤污染防治研討會論文集，(1992)。
27.楊秀珠，豆科蔬菜病蟲害之發生與管理，行政院農業委員會農業藥物毒物試驗所，電子圖書，(2011)。
28.葉琮裕，重金屬污染農地整治技術，環保訓練雙月刊，第61期，(2002)。
29.林浩潭，以作物中重金屬容許含量推算土壤中重金屬容許含量之探討，國立中興大學，碩士論文，(1991)。
30.林玲珠，談放寬土之合壤污染管制標準宜性，財團法人國家政策研究基金會，永續(析)103-001號，(2014)。
31.行政院環境檢驗所，土壤檢測方法總則NIEA S103.61C，(2009)
32.行政院環境檢驗所，土壤酸鹼值（pH值）測定方法-電極法NIEA S410.62C，(2008)
33.行政院環境檢驗所，污泥廢棄物中總固體、固定性及揮發性固體含量檢測方法NIEA R212.02C，(2014)
34.行政院環境檢驗所，土壤及底泥水分含量測定方法-重量法NIEA S280.62C，(2012)
35.行政院環境檢驗所，土壤中陽離子交換容量-醋酸鈉法NIEA S202.60A，(1994)
36.行政院環境檢驗所，感應耦合電漿原子發射光譜法NIEA M104.02C，(2013)
37.行政院環境檢驗所，土壤中重金屬檢測方法-王水消化法NIEA S321.64B，(2015)
38.行政院環境檢驗所，土壤中重金屬檢測方法-微波輔助王水消化法NIEA S301.60B，(2015)
39.行政院環境檢驗所，沈積物、污泥及油脂中金屬元素總量之檢測方法－微波消化原子光譜法NIEA R355.00C，2002(原為土壤、沈積物、污泥及油脂中金屬元素總量之檢測方法－微波消化原子光譜法NIEA S331.60B，1998)
40.范育湘，農地土壤重金屬之測定-密閉微波法與熱板迴流法之比較，國立中興大學環境工程學系所，碩士論文，(2006)
41.蘇偉凱，垃圾焚化灰中銅鋅鉛鎘的溶出研究，國立中興大學環境工程學系所，碩士論文，(1997)
42.自由時報，2018年9月1日，取自http://news.ltn.com.tw/news/local/paper/923177
43.吳鍾青，營造廠環境管理系統與環境績效指標之建立，國立成功大學土木工程研究所，碩士論文，(2014)
44.林文華，水生植物食用價值之開發運用，行政院農業委員會花蓮區農業改良場，水生植物多樣性開發與利用研討會專刊127-140，(2009)
45.Hoover,T.B., Inorganic species in water:ecological significance and analytical needs (A literature review). EPA-600/3-78-064,Athens,Georgia,1978.
46.Venugopal, B., and Luckey, T. D., Metal toxicity in mammals 2:chemical toxicity of metals and metalloids.p. 185-195. Plenum Press,1978.
47.Calmano, W., Forstner, U. and Kersten, M., Metal associations in anoxic sediments and changes following upland disposal. Toxicol. And Environ. Chem. 12:313-321,1986.
48.Ton, S., Natural Wetland Retention of Lead from a Hazardous Waste Site., M. S. Thesis, University of Florida, Gainesville, Florida,1990.
49.Ton, S., Lead cycling through a hazardous waste-impacted wetland. phD Dissertation, University of Florida, Gainesville, Florida, USA.1993.
50.Shuman, L. M., Fractionation method for soil microelements, Soil Sci. Soc. Am. J., 14：11-22. 1985.
51.Mulligan C.N., Yong R.N. and Gibbs B.F.“Remediation technologies for metal-contaminated soils and groundwater: an evaluation”, Eng. Geol., 60, pp.193-207,2001.
52.He X.T., Logan T.J. and Traina S.J.“Physical and chemical characteristics of selected U.S. municipal solid waste composts, J. Environ. Qual., 24, pp. 543-552,1995.
53.Beckett,P.H.T., The use of extractants in studies on trace metals in soils, sewage,sludge and sludge treated soil. Advan.Soil Sci.9:143-176,1989.
54.Vig, K. , Megharaj, M., Sethunathan, N., Naidu, R. Bioavailability and toxicity of cadmium to microorganisms and their activities in soil: a review. Advances in Environmental Research 8:121-135, 2003.
55. Janoš P, Vávrová J, Herzogová L, Pilařová V (2010) Effects of inorganic and organic amendments on the mobility (leachability) of heavy metals in contaminated soil: A sequential extraction study. Geoderma 159 (3-4):335-341. doi:10.1016/j.geoderma.2010.08.009
56.Guillén MT, Delgado J, Albanese S, Nieto JM, Lima A, De Vivo B (2012) Heavy metals fractionation and multivariate statistical techniques to evaluate the environmental risk in soils of Huelva Township (SW Iberian Peninsula). Journal of Geochemical Exploration 119-120:32-43. doi:10.1016/j.gexplo.2012.06.009
57.Magrisso S, Erel Y, Belkin S (2008) Microbial reporters of metal bioavailability. Microb Biotechnol 1 (4):320-330. doi:10.1111/j.1751-7915.2008.00022.x
58.Palleiro L, Patinha C, Rodríguez-Blanco ML, Taboada-Castro MM, Taboada-Castro MT (2016) Metal fractionation in topsoils and bed sediments in the Mero River rural basin: Bioavailability and relationship with soil and sediment properties. Catena 144:34-44. doi:10.1016/j.catena.2016.04.019
59. Giller KE, Witter E, McGrath SP (2009) Heavy metals and soil microbes. Soil Biology and Biochemistry 41 (10):2031-2037. doi:https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2009.04.026
60.Rauret G.“Extraction procedures for the determination of heavy metals in contaminated soil and sediment＂, Talanta, 46, pp.449-455, 1998.
61.Xingzhong Yuan, Huajun Huang, Guangming Zeng, Hui Li, Jingyu Wang, Chunfei Zhou, Huina Zhu, Xiaokai Pei, Zhifeng Liu, Zhantao Liu,“Total concentrations and chemical speciation of heavy metals in liquefaction residues of sewage sludge”, Bioresource Technology, 102:4104-4110,2011.
62.Akter M, Deroo H, Kamal AM, Kader MA, Verhoeven E, Decock C, Boeckx P, Sleutel S (2018) Impact of irrigation management on paddy soil N supply and depth distribution of abiotic drivers. Agriculture, Ecosystems & Environment 261:12-24. doi:10.1016/j.agee.2018.03.015.
63.Alloway,B.J.,Soil process ses and the behavior of heavy metals In B.J.Alloway(ed.) Heavy metals in soils. P.11~35.John Wiley&Sons, New York, 1995 b.
64. MEGUELLATI, N.; ROBBE, D.; MARCHANDISE P. & ASTRUC, M. 1983. A New Chemical Procedure in the Fractulation of Heavy Metal in Sediments. Pp.1090-1093. In: International Conference of Heavy Metals in the Environment, Heidelberg, BW, Alemanha.
65. Hickey, M. G. and J. A. Kittrick, 1984, Chemical partition of Cd, Cu, Ni, and Zn in soils and sediments containing high levels of heavy metals, J. Environ. Qual., 13:372-376.
66.Tessier,A., P. G. C. Campbell, and M. Bisson, “Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals”, Analytical Chemistry, 51, 844-851,1979.
67. Rauret G., Rubio R., Lopez-sanchez J. F. and Casassas E.(1988). Specific procedure for metal solid Speciation in heavily polluted river sediments. International of Journal Environmental Analytical Chemistry,35, 89-100.
68.Chester R., Thomas A., Lin F.J., Basaham A.M. and Jacinto G.(1988).The soild state speciation of copper in surface water particulates and oceanic sediments. Marine Chemistry,24,261-292.
69.Förstner U.(1992).Metal speciation-general concepts and applications International of Journal Environmental Analytical Chemistry,51,5-23.
70.Ure A.M., Muntau H. and Griepink B.(1992). Improvement of analytical procedures applied to soil and sediment analysis. International of Journal Environmental Analytical Chemistry,51,129-134.
71.Rauret G. (1997). Extraction procedures for the determination of heavy metals in contaminated soil and sediment. Talanta,46,449-455.
72. Kabata-Pendias A.“Trace metals in soils in Poland-occurrence and behaviour”, Trace Subst. Environ. Health, 25, pp.53-70, 1992.
73. Ramos L., Hernandez L.M. and Gonzalez M.J.“Sequential fractionation of copper, lead, cadmium and zinc in soils or near Donana National Park”,J. Environ. Qual., 23, pp.50-57, 1994.
74. Schröder TJ, Hiemstra T, Vink JPM, van der Zee SEATM (2005) Modeling of the Solid−Solution Partitioning of Heavy Metals and Arsenic in Embanked Flood Plain Soils of the Rivers Rhine and Meuse. Environmental Science & Technology 39 (18):7176-7184. doi:10.1021/es048154s.

指導教授

林居慶(Chu-Ching Lin)

審核日期

2019-8-6

推文