臺灣博碩士論文加值系統

台灣四面環海，海岸線共長約一千四百多公里，海域面積遼闊，又位居於海上運輸的要點上，特別是西部地區又有許多重要的港口及煉油廠，因此發生油污染事件之機率頗高而當海岸受到油污染時，其處理的困難度及所花費的時間及金錢物力皆遠超過處理海上的油污。台灣由於地處亞熱帶地區，因此四季較不分明，較為適合微生物生長，再加上因岩岸及礫石岸的油污處理技術上發展較為完備，所以本研究中將以生物復育技術，模擬處理遭受油污染的砂岸。
在本研究中，將以兩個相同置於室內之實驗室規模模型槽（A槽與B槽），裝載遭受原油污染之海砂，並以幫浦吸、排天然海水，以模擬遭受原油污染的沙灘（砂岸）。A槽與B槽操作條件最大差別為A槽係培養天然微生物菌種；而B槽在研究中將利用可分解石油系列化合物之分解菌，包含機油分解菌、石蠟分解菌、柴油分解菌、煤油分解菌、酚分解菌、苯分解菌、甲苯分解菌及二甲苯分解菌等八種純種菌株（pure strain）（由國立雲林科技大學環境與安全工程系方鴻源教授研究室所篩選提供）；並添加油溶性肥料來模擬處理砂岸上之原油污染。根據結果顯示：
1. 進流水之pH值皆呈一穩定狀態，出流水中的pH值亦皆低於進流水。其原因有可能為原油降解過程中所產生之有機酸等中間產物，溶於接觸海砂中之海水之故，而有此結果。B槽中出流水之pH值亦發現有低於A槽出流水之現象，其原因有可能是B槽海砂中細菌分解油污的效果較A槽為佳之故。此外，亦由於A、B模型槽係保持較為密閉之狀態（有加蓋），所以出流水之水溫會較進流水要來的高。而進流水與出流水之間在鹽度變化上較無明顯的差異性。
2. 在受油污染初期，海砂中碳數較低的碳氫化合物會先溶於所接觸之海水中，進而會被潮汐帶走。在經過復育一段時間之後，在海水中才會發現有十三烷之後的碳氫化合物存在。
3. 由第一、第四及第五階段實驗之結果可知，翻堆對於海砂中TPHC的分析結果將會呈現出不穩定的影響；而混合微生物製劑及油溶性肥料在實驗初期僅添加一次是不足夠的。研究結果證實添加大量的油溶性肥料確實可加速海砂中TPHC的分解，並促進海砂中微生物的生長。但是大量添加下將會使部分的營養鹽持續釋出於海水中，進而受潮汐作用影響而被海水帶入外海中，而有可能促進海域的優養化作用。

4. 進流水（天然海水）中的NH4-N含量相當低，甚至低於偵測極限，當一旦加入油溶性肥料之後，分析A、B二槽出流水則會發現有較高的含量。至於進流水之TP含量則介於0.026~0.083 mg/L之間，若是在每天添加油溶性肥料之操作操作下，A、B二槽出流水中TP的濃度將會發現有累積的趨勢。究其原因，有可能是因磷鹽之需求量較氮鹽為低，因而造成TP累積於系統中。而當停止添加磷鹽後，磷鹽依然會持續釋出於海水中一段時間之後，才會逐漸降低。
5. 若以天然菌種（A槽）及添加混合微生物製劑（B槽）海砂中之各階段TPHC平均去除速率相比較，A槽在第二階段至第三階段與第三階段至第四階段之去除速率分別為0.11 g/kg-day及-0.073 g/kg-day，B槽在第二階段至第三階段與第三階段至第四階段之去除速率分別為0.63 g/kg-day及0.11 g/kg-day，證實了添加混合微生物製劑確實能加速海砂中TPHC的分解。
6. 對受油污染海砂、進流水及A、B二槽之出流水進行Microtox®生物毒性測試，在15分鐘之結果發現進流水之TU50值為零，是呈現出無生物毒性反應；而A、B二槽中受油污染之海砂其TU50值分別為6.4與6.2，顯示出稍有生物毒性；而A、B二槽之出流水其TU50值分別為0.93與0.2，則顯示幾乎無毒性。

結論之，對應用油溶性肥料以及混合微生物製劑在受油污染砂岸之使用上應進行更進一步的探討，以期能加速油污的降解，並防止鄰近海域環境遭受二次污染。

The purpose of this study is to investigate the efficiencies of bioremediation of sandy beach contaminated by crude oil. In this study, we used two lab-scale tanks, tank-A and tank-B, to simulate a sandy beach contaminated by crude oil. In the experiments, we added the bioreagents and oleophilic fertilizers (Inipol EAP 22®) in order to enrich crude oil degradation of sandy beach. The crude oil was degraded by nature culture in tank-A, while the crude oil was degraded by the mixed culture of several pure strains（MO-1, KS-1, DS-4, PF-4, PH-2, B-1, TF and XY-2）. We divided the experiment into five stages in this study.

In conclusion, we found that the oleophilic fertilizers could increase both of the growth rate of oil degradation bacteria and crude oil biodegradation rate. However, a part of the fertilizers might flow into the ocean due to idal current. The addition of mixed culture could help to improve the biodegradation rate of sandy beach contaminated by crude oil.

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表目錄
圖目錄
第一章 前言 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 石油系列物質 3
2.2 油溶性肥料 6
2.3 石油系列物質在海洋中的變化 7
2.4 石油碳氫化合物之生物分解 10
2.5 海岸油污處理方式 17
2.6 生物毒性測試 19
第三章 研究方法 22
3.1 實驗室規模模型槽 22
3.1.1 沙灘模型槽 22
3.1.2 實驗方法 23
3.1.3 海砂特性 24
3.1.4 微生物菌種 24
3.2 實驗儀器及設備 25
3.3分析方法 27
3.3.1採樣方法與保存方法 27
3.3.2菌種之活化 27
3.3.3 乾燥海砂中總石油碳氫化合物之重量分析方法與步驟 27
3.3.4氣相層析儀定性分析之方法與步驟 28
第四章 結果與討論 32
4.1進流水與出流水水質 32
4.1.1 pH、水溫與鹽度 32
4.1.2 石油之氣相層析圖 34
4.2 第一階段實驗之結果與討論 36
4.3 第二階段實驗之結果與討論 43
4.4 第三階段實驗之結果與討論 51
4.5 第四階段實驗之結果與討論 60
4.6 第五階段實驗之結果與討論 69
4.7 海砂中碳氫化合物之去除率 78
4.8 Microtox®生物毒性測試 79
第五章 結論與建議 81
5.1 結論 81
5.2 建議 82
第六章 參考文獻 83

Brain A.W., C.B. Michel and T.S. Markram, “Nutrient transport during bioremediation of crude oil contaminated beaches,” In Situ and On-Site Bioremediation, ISBN 1-57477-029-2, Vol. 4, pp.267(1997).

Buhler, M. and Schindler, J., 1984, “Aliphatic Hydrocarbons,” Biotechnology, Vol.6, pp.329-385.

Butt, J. A., D.F. Duckworth and S.G. Perry, Characterization of spilled oil samples : purpose, sampling, analysis, and interpretation, ISBN 0-47190-890-8, Published on behalf of the Institute of Petroleum, London, pp.43-50(1986)

Colinratledge C., “Biochemistry of microbial degradation.” p.1-31, p.347-378, 1993.

Doerffer, J. W., 1992, “Oil Spill Combating on Shores” in Oil Spill Response in the Marine Environment, Pergamon Press, Oxford, U.K., pp. 223-283.

Farooq A.U., T.S. Makram and D.V. Albert, “Effects of temperature and chemical composition on crude oil biodegradation,” In Situ and On-Site Bioremediation, ISBN 1-57477-030-6, Vol. 5, pp.663(1997).

Feng Yongsheng, and Xiaomei Li, “predicting biodegradation of petroleum hydrocarbon in structured soils,” In Situ and On-Site Bioremediation, ISBN 1-57477-030-6, Vol. 5, pp.599(1997).

Flathman, P.E., D.E. Jerger, and J.H. Exner, Bioremediation-field experience, ISBN 0-8737-1740-6, Lewis Publishers, pp.87-88,108(1994).

H. Satoh, J. Yoshizawa, and S. Kametani, Bacteria Help Desulfurize Gas, Hydrocarbon Processing, p.76-D, May, 1988.

Lee, K. and E. M. Levy, 1987, Enhanced biodegradation of light crude oil in sandy beaches. In 1987 Proceedings Oil Spill Conf., Am. Petroleum Inst., Washington, D.C., pp.411-479.
Morris, A.L. and Michael A.G., Bioteratment of Industrial and Hazardous Waste, p.277-281(1993).

Netwon, J., 1994, “Remediation of Petroleum Contaminated Soils”, Pullution Engineering, Vol. 22, No. 13, pp. 46-52.

Pritchard, P.H., C.F. Costa, and L. Suit. 1991. Alaska Oil Spill Bioremediation Project. U.S. EPA, Office of Res. and Dev. Report, EPA/600/9-91/046a, 522 pp, Washington, D.C.

Pritchard, P.H., et al., “Oil spill bioremediation: experiences, lessons and results from the Exxon Valdez oil spill in Alaska,” Biodegradation, Vol. 3, pp. 315, 1992.

Regas, S., et al., “Mesocosm assays of oil spill bioremediation,” In Situ and On-Site Bioremediation, ISBN 1-57477-029-2, Vol. 4, pp.446(1997)

Sveum, P. and Ladousse A., 1989, Biodegradation of oil in the Arctic:Enhancement by oil-soluble fertilizer application. In 1989 Proceedings Oil Spill Conf., Am. Petroleum Inst., Washington, D.C., pp. 439-446

Tramier, B. and Sirvins A., 1983, Enhanced oil biodegradation:A new operational tool to control oil spills. In 1987 Proceedings Oil Spill Conf., Am. Petroleum Inst., Washington, D.C., pp.155-219.

Walker, P. R. and Engelhardt, G., 1984, “Aromatic and heterocyclic structure”, Biotechnology, Vol. 6a, pp.227-327.

中央氣象局http://www.cwb.gov.tw/V3.0/index.htm

袁紹英http://www.niea.gov.tw/analysis/publish/month/16/2-4.htm

環檢所http://www.niea.gov.tw/analysis/niea_td/GetMsg.asp?ID=1325

中國石油公司訓練叢書，1996。

宋鴻章，環境衛生化學，三版，合紀書局，台北，頁165-168，民國八十三年。

柯清水，石油與石油工業，文正書局，台北，頁114-119，民國八十四年。

翁蘇穎、戚蓓鏡、史家樑、徐亞同、顧祖宜、周芭文，1991，環境微生物學，科學出版社。

曹志杰，1998，海洋油污芳香族分解菌之研究，國立雲林科技大學，碩士論文。

郭璧奎，防止海水污染，幼獅文化事業公司，台北，民國八十年。

陳柏宇、朱小蓉，1992，”石油化學工業的摧化反應”，化學，3卷，50期，頁259-274。

陳致谷，張添晉，1993，”土壤污染復育工程技術”，工業污染防治，Vol 45，頁43-62。

陳重元，”生物毒性篩選試驗研究”，行政院環保署委託（EPA-82-E3S5-09-03-01），1994。

童翔新、林仕明、王家祥、歐育憲、葉奕宏、陳欽昭，1999，”石化污染土壤之生物復育影響因子研究”，中華民國環境工程協會第十四屆廢棄物處理技術研討會論文集，頁2-74，1月。

黃招斌，1996，以微生物毒性試驗法評估工業廢水毒性之研究，國立中興大學，碩士論文。

楊磊，“被遺忘的海洋生態浩劫”，中國時報，第18版，民國九十年二月三日。

楊磊，2000，”受油污染海砂以生物翻堆法復育可行性研究”，行政院國家科學委員會八十八年度石油暨石化產業科技學術合作研究計畫成果報告（88-CPC-E-110-003）。

楊磊，2001，”海洋洩油污染防治工程技術-以龍坑油污污染事件為例”，海洋污染防治工程技術研討會論文集，頁3-4，三月。
劉仲康，1997，”環境污染之微生物指標”，生物科技研討會論文集，頁58，十一月。

劉景聰，碧海常青-談海洋環境污染，行政院環境保護署，台北，頁13-14，民國八十年十二月。

環境微生物，中華民國環境工程學會，頁430-432，民國八十六年十一月。