| 原文摘要 | 汙染土壤中的潛在有毒元素(Potentially toxic elements, PTEs)，例如鉻、鎳、銅和鋅等重金屬，可能會透過淋洗或氧化還原作用從土壤固相中釋出，進一步地被植物吸收或滲入至地下水體中，影響到作物安全性以及人體健康，尤其是被PTEs汙染的水稻田土壤。生物炭可用來改善PTEs汙染土壤，但氧化還原循環對PTEs釋出的知識仍不充足，因此，本研究藉由模擬浸水土壤的氧化還原變化，探討施用稻殼生物炭時，生物地球化學因子對鉻、鎳、銅、鋅溶解度之影響。研究目的為: (1)量化預設氧化還原條件下，生物炭的添加對供試土壤鉻、鎳、銅、鋅溶解度之影響，(2)了解5%生物炭的添加及氧化還原電位(Eh)和其他因子，包括pH值、可溶性有機碳(Dissolved organic carbon, DOC)、專一性紫外光吸收度(Specific ultraviolet absorbance, SUVA254 nm)、Fe、Mn、Cl-、PO43-和SO42-等如何對動態氧化還原條件下重金屬從土壤固相釋出產生影響。供試汙染土壤採自彰化縣和美系20公分表土，實驗分為供試土壤處理組(S)和試驗土壤-稻殼生物炭處理組(S+BC)，以土水比1:8在微系統反應槽(microcosm)進行孵育實驗，生物炭處理組(S+BC)額外添加5%的稻殼生物炭，並控制氧化還原電位從250 mV還原至-200 mV，再氧化至250 mV，供試土壤處理組(S)和生物炭處理組(S+BC)孵育時間分別為35天及48天。在預設氧化還原電位平衡24小時候，收集不同氧化還原電位之土壤溶液樣品，經離心後，在通氮操作檯中進行過濾，並測定濾液中PTEs、可溶性有機碳(DOC)、陰離子濃度及專一性紫外光吸收度(SUVA 254 nm)。研究結果顯示，在兩種處理土壤中，土壤pH值和氧化還原電位兩者呈負相關，推測主要受到錳(氫)氧化物釋出及微生物活動有關，DOC和PTEs間存在顯著正相關性，表示金屬可能會因為DOC的溶解釋出而增加其溶解度。陰離子濃度大多隨反應時間的增加而增加，且陰離子可能會和金屬離子反應生成可溶性錯合物，間接增加金屬溶解度。本研究結果為系統性改變Eh，會促進兩種處理土壤中溶解態Cr、Ni、Cu、Zn、Fe及陰離子的釋放，添加5%生物炭後，液相重金屬的溶解度大幅增加，主要是因為可溶性有機碳會和金屬形成可溶的錯合物，因此，在供試土壤中施用5%稻殼生物炭可能會釋出較多的重金屬。 |