臺灣博碩士論文加值系統

中文摘要
學號：M8931016
論文名稱：五氯酚在紅壤中的腐植化及吸附 頁數：94
校所組別：國立屏東科技大學 環境工程與科學系碩士班
畢業時間及摘要別：九十 學年度第二學期碩士學位論文摘要
研究生：黃嘉貞 指導教授：薩 支 高
論文摘要內容：
本研究主要是復育受五氯酚污染之土壤，在第一階段的實驗中以屏科大紅壤為氧化觸媒，並分別添加市售腐植土、鄰-苯二酚、連-苯三酚及水楊酸等四種物質於人工配置之五氯酚污染紅壤中。然而在氧化聚合實驗結束後，僅以苯乙醇溶劑將土壤中的非腐植化物質部分萃取出來，並將非腐植化物質部分扣除，殘留於土壤的五氯酚則認為被土壤所固定吸附，而對於五氯酚被吸附的型式及機制則未加以探討。第二階段實驗為添加不同濃度鄰-苯二酚和連-苯三酚於五氯酚污染紅壤，經對照組、鹼化、臭氧及40 ℃下等處理21天後，發現以僅添加連-苯三酚的對照組，其中五氯酚被固定吸附於土壤中之比例67.3 %最高，其次則為添加鄰-苯二酚對照組經21天之處理，其五氯酚被吸附固定於土壤中之比例為64.8 %。經臭氧處理21天後，無論是添加鄰-苯二酚抑或是添加連-苯三酚其紅外線光譜圖均較類似於腐植質之紅外線光譜圖。然而，萃出物質之E4/E6值均小於5.0，且以苯乙醇溶劑萃取得之物質以小分子為主，又氧化聚合時間僅21天，故腐熟度還不夠。本研究發現，紅壤因富含鐵氧化物及鋁氧化物，而在氧化聚合過程中通以臭氧則可有效地的促進腐植化作用。

Abstract
In this study, phenolic compounds and commercial humic soil are mixed with latosol, heterogeneous oxidation catalysts, that may accelerate the ploymerization of humic substances. We expect those phenolic compounds can be oxidized and catalyzed by latosol, simultaneously, pentachlorophenol could become complexation. We found latosol couldn’t oxidize and polymerize pentachlorophenol to form humic substances no matter how much the phenolic compounds and commercial humic soil or changed the concentration of penatchlorophenol we add in the short time. Furthermore, the analysis of FTIR confirmed that the matter from the polymerized substances were not humus. Then, we proceed the second experiment. In the second test, we add catechol and pyrogallol in latosol contaminated by pentachlorophenol. After 21 days, we found phenolic compounds could deal oxidation and polymerization with ozone. However, the E4/E6 of substances dealt with ozone are lower than 3, which mean they are humidified undecomposition enough. These study confirmed phenolic componuds and pentachlorophenol couldn’t oxidize and polymerize with each other in the natural environment. Ozone may strongly accelerate the ploymerization of phenolic compountds and pentachlorophenol.

總目錄
頁 次
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅲ
誌謝 Ⅴ
總目錄 Ⅵ
表目錄 Ⅹ
圖目錄 XII
第一章 前言 1
1.1 研究緣起及目的 1
第二章 文獻回顧 4
2.1 五氯酚對生態環境的影響 4
2.1.1 五氯酚的基本理化性質 6
2.1.2 五氯酚於自然環境的分佈 8
2.1.3 五氯酚的容許限量 9
2.1.4 污染來源與途徑 9
2.1.5 五氯酚之危害性 11
2.1.6 五氯酚於土壤中的宿命 13
2.2 五氯酚污染土壤之整治復育技術 14
2.2.1 化學氧化 14
2.2.2 電動法 16
2.2.3 生物復育 16
2.2.4 土壤蒸氣萃取 18
2.2.5 熱處理法 19
2.2.6 土壤黏土礦物吸附 20
2.2.7 光分解作用 20
2.3 土壤有機質 21
2.3.1 腐植質的定義及其特性 22
2.3.2 腐植質的生成 23
2.4 土壤礦物之異態觸媒作用 25
2.5 氧化聚合五氯酚之基礎理論 26
第三章 材料與方法 28
3.1 實驗藥品 28
3.2 實驗設備 29
3.3 實驗材料 31
3.3.1 供試土壤選定 31
3.3.2 供試污染土壤配製 31
3.4 實驗方法 32
3.4.1 土壤基本性質分析 35
3.4.2土壤中非腐植化物質之萃取與黏土礦物的去除 38
3.4.3 土壤吸附實驗 38
3.4.4 氣相層析儀 39
3.4.5 高效液態層析儀 39
3.4.6 傅利葉轉換紅外線光譜儀 40
3.4.7 總碳分析 40
3.4.8 總氯含量分析 41
3.4.9 E4/E6值測定 41
3.4.10 五氯酚污染土經不同處理之氧化、聚合及吸附反應 41
第四章 結果與討論 42
4.1 土壤基本性質分析 42
4.2土壤吸附實驗 43
4.3 可萃取物質之含量 45
4.4 腐植化物質中五氯酚之含量百分率 51
4.5 五氯酚被吸附固定於土壤中之含量百分率 56
4.6 紅外線光譜分析 58
4.7 總碳含量分析 64
4.8 總氯含量分析 67
4.9 E4/E6測定值 72
第五章 結論與建議 76
5.1 結論 76
5.2 建議 77
第六章 參考文獻 78
附表 85
作者簡介 94
表目錄
頁 次
表2.1-1 PCP之蒸氣壓 7
表2.1-2 PCP之溶解度 7
表3.4-1添加不同比例市售腐植土及鄰-苯二酚於未經灰化處理和經灰化處理之五氯酚污染土之實驗設計 32
表3.4-2 腐植質的主要紅外線吸附範圍 40
表4.1土壤基本性質 43
表4.3-1添加市售腐植土及三種酚類化合於紅壤經14天氧化聚合後土壤中非腐植化物之含量及其添加物質之回收率 46
表4.3-2添加不同濃度市售腐植土及三種酚類化合物於五氯酚污染土（10 g/kg）中14天後被吸附於土壤之含量(g/kg) 49
表4.9-1 添加市售腐植土、鄰-苯二酚、連-苯三酚及水楊酸於供試土壤14天後，其萃取得之可萃取物質之E4/E6值 72
表4.9-2　添加不同比例市售腐植土和鄰-苯二酚於五氯酚污染土（10 g/kg）14天後，其萃取得之可萃取物質之E4/E6值 73
表4.9-3　添加不同濃度市售腐植土和鄰-苯二酚、連-苯三酚及水楊酸於五氯酚污染土（10 g/kg）14天後，其萃取得之可萃取物質之E4/E6值 73
表4.9-4　添加不同濃度市售腐植土和鄰-苯二酚於五氯酚污染土（50 g/kg）14天後，其萃取得之可萃取物質之E4/E6值 74
表4.9-5　添加不同濃度連-苯三酚於五氯酚污染土（10 g/kg）中，經對照組、鹼化、臭氧及40℃下等四種處理21天後，其可萃取物質之E4/E6值 75
圖目錄
頁 次
圖2.1-1 五氯酚之構造式 4
圖2.1-2 五氯酚形成戴奧辛的反應式 6
圖2.1.2 五氯酚在環境中的宿命 8
圖2.2.3 五氯酚的生物降解及生物轉換途徑：好氧降解(A)，厭氧脫氯(B)，及五氯酚甲基化(C) 17
圖2.3.1-1 土壤腐植質之生成機制 24
圖2.3.1-2腐植質生成之聚酚理論 24
圖2.5-1 五氯酚在水中的解離反應式 26
圖2.5-2 鄰-苯二酚的氧化反應及其與鐵離子之可能聚合情形 27
圖3.2 溶劑蒸餾回收裝置示意圖 30
圖3.4 實驗流程圖 34
圖4.2 Langmuir等溫吸附曲線 44
圖4.3-1 添加不同比例市售腐植土和鄰-苯二酚於未灰化處理（實驗組）及經灰化處理（對照組）之五氯酚污染土（10 g/kg）中14天，非腐植化物質含量（g非腐植化物質/kg soil） 47
圖4.3-2 添加不同濃度市售腐植土、鄰-苯二酚、連-苯三酚及水楊酸於五氯酚污染土（10 g/kg）中14天，(A)非腐植化物質含量（g非腐植化物質/kg soil）及(B)回收率（非腐植化物質／添加於土壤中之化合物, wt/wt；%） 48
圖4.3-3 添加不同濃度市售腐植土、鄰-苯二酚於五氯酚污染土（50 g/kg）中14天，(A)非腐植化物質含量（g非腐植化物質/kg soil）及(B)回收率（非腐植化物質／添加於土壤中之化合物, wt/wt；%） 50
圖4.4-1 添加不同比例市售腐植土和鄰-苯二酚於未灰化處理及經灰化處理之五氯酚污染土（10 g/kg）中14天，非腐植化物質中五氯酚含量及其含量百分率 51
圖4.4-2 添加不同濃度市售腐植土、鄰-苯二酚、連-苯三酚，及水楊酸於五氯酚污染土（10 g/kg）中14天，非腐植化物質中五氯酚含量(A)及其含量百分率(B) 53
圖4.4-3 添加不同濃度市售腐植土(A)，及鄰-苯二酚(B)於五氯酚污染土（10 g/kg和50 g/kg）中14天，非腐植化物質中五氯酚之含量百分率 54
圖4.4-4 添加不同濃度市售腐植土，及鄰-苯二酚於五氯酚污染土（10 g/kg和50 g/kg）中14天，非腐植化物質中五氯酚之含量 55
圖4.5 添加不同濃度鄰-苯二酚和連-苯三酚於五氯酚污染土（10g/kg）中，經對照組、鹼化、臭氧及40℃下等處理7天、14天及21天後，五氯酚被吸附固定於土壤之含量百分率 57
圖4.6-1 五氯酚之傅立葉轉換紅外線光譜圖 58
圖4.6-2 腐植酸之傅立葉轉換紅外線光譜圖 58
圖4.6-3 鄰-苯二酚之傅立葉轉換紅外線光譜圖 59
圖4.6-4 連-苯三酚之傅立葉轉換紅外線光譜圖 59
圖4.6-5 水楊酸之傅立葉轉換紅外線光譜圖 59
圖4.6-6 添加不同比例市售腐植土和鄰-苯二酚於五氯酚污染土（10 g/kg）中14天後，其非腐植化物質之傅立葉轉換紅外線光譜圖 60
圖4.6-7添加不同濃度市售腐植土於五氯酚污染土（10 g/kg）中14天後，其非腐植化物質之傅立葉轉換紅外線光譜圖 61
圖4.6-8 添加不同濃度鄰-苯二酚於五氯酚污染土（10 g/kg）中14天後，其非腐植化物質之傅立葉轉換紅外線光譜圖 61
圖4.6-9 添加不同濃度連-苯三酚於五氯酚污染土（10 g/kg）中14天後，其非腐植化物質之傅立葉轉換紅外線光譜圖 62
圖4.6-10 添加不同濃度水楊酸於五氯酚污染土（10 g/kg）中14天後，其非腐植化物質之傅立葉轉換紅外線光譜圖 62
圖4.6-11 添加不同濃度鄰-苯二酚(A、)連-苯三酚(B)於五氯酚污染土（10 g/kg）中，經對照組、鹼化、臭氧及40℃下等四種處理21天後，其非腐植化物質之傅立葉轉換紅外線光譜圖 63
圖4.7-1 添加不同比例市售腐植土和鄰-苯二酚於未灰化處理（實驗組）及灰化處理（對照組）之五氯酚污染土（10 g/kg）中14天，非腐植化物質其碳含量百分率 64
圖4.7-2 比較市售腐植土、鄰-苯二酚、連-苯三酚及水楊酸等四種物質其非腐植化物質(from 10 g/kg五氯酚)之碳含量百分率 65
圖4.7-3 比較添加不同濃度市售腐植土於10 g/kg與50 g/kg五氯酚污染土14天後，其非腐植化物質之碳含量百分 率 66
圖4.7-4 比較添加不同濃度鄰-苯二酚於10 g/kg與50 g/kg五氯酚污染土14天後，其非腐植化物質之碳含量百分 率 66
圖4.8-1 添加不同比例市售腐植土和鄰-苯二酚於灰化(A)及未灰化(B)處理之五氯酚污染土（10 g/kg）14天後，以苯／乙醇萃取後，五氯酚於非腐植化物質與被吸附固定於土壤中之比例 68
圖4.8-2 添加不同濃度市售腐植土(A)，鄰-苯二酚(B)，連-苯三酚(C)，水楊酸(D)於五氯酚污染土（10 g/kg）14天後，以苯／乙醇萃取後，五氯酚於非腐植化物質與被吸附固定於土壤中之比例 69
圖4.8-3 添加不同比例市售腐植土和鄰-苯二酚於未灰化之五氯酚污染土（10 g/kg）14天後，以臭氧處理1小時後，五氯酚之實際破壞率 70
圖4.8-4 添加不同濃度市售腐植土(A)，鄰-苯二酚(B)，連-苯三酚(C)，水楊酸(D)於五氯酚污染土（10 g/kg）14天後，以臭氧處理1小時後，五氯酚之實際破壞率 71

第六章 參考文獻
1. 王碧，1988，環境中有機毒性物質分析方法之研究，環保通訊雜誌社，台北。
2. 王一雄，1997，土壤環境污染與農藥，明文書局，台北。
3. 張碧芬、鄭興、袁紹英、王一雄，1993，「三種氯酚化合物在環境中之消失及其對地下水污染之評估」，中國環境工程學刊，第3卷第3期，台北，第209-215頁。
4. 洪榮志，2002，「賺外匯留內患廿年難解」，中國時報2002年1月26日-新聞分析。
5. 行政院環境保護署，2001，「土壤污染管制標準」，台北。
6. Divincenzo , J. P. and D. L. Sparks, 1997, “Slow Sorption Kinetics of Pentachlorophenol on Soil: Concentration Effects, Environ,” Sci. Technol., Vol. 31, pp. 997-983.
7. Stevenson, F. J., 1982, Humus Chemistry, Wiley, New York, pp.5-429.
8. McBirde, M. B., 1994, Environmental Chemistry of Soils: Organic Pollutants in Soils, Oxford, New York , pp. 342-393.
9. 王守範，1963，「木材防腐法對於防腐劑吸收量及滲透量之研究」，臺灣省林業試驗所報告，第八十九號，台北，第3頁。
10. 梁金灶，1976，殺草劑概論，泰利美術印刷所，台北，第317頁。
11. 行政院環境保護署－環境衛生及毒物管理處，「毒理資料庫-編號：HSN-894」，http://pika.epa.gov.tw/toxic/prog/ database
/7332.htm
12. Howard, P. H., 1991, Handbook of Environmental Fate and Exposure Data for Organic Chemicals, Vol. 3. Pesticides, Lewis Publishers, pp. 559-569.
13. Mackay, D., W. Y. Shiu and K. C. Ma, 1995, Illustrated Handbook of Physical-Chemical Properties and Environmental Fate for Organic Chemicals, Vol. 4. Oxygen, Nitrogen and Sulfur Containing Compounds, Lewis Publishers, pp.377-384.
14. 中原英臣、二木昇平原著，張正薇翻譯，1999，高污染危機，台北，第5-200頁。
15. Sawhney, B. L. and K. Brown, 1989, Reactions and Movement of Organic Chemicals in Soils: Chlorophenols in Soils, No. 22, SSSA Special Publication, pp.209-226.
16. 行政院環境保護署，1998，「地面水體分類及水質標準」，台北。
17. 行政院環境保護署，2002，「有害事業廢棄物認定標準：附表三　溶出毒性事業廢棄物毒性特性溶出程序（TCLP）溶出標準」，台北。
18. 徐聖煦編著，1976，農藥化學，正中書局，台北，第139-142頁。
19. 金相燦主編，1998，環境毒性有機物污染化學，淑馨出版社，台北。
20. 林良平，1977，土壤微生物學，台北。
21. M. Fukushima and K. Tatsumi, 2001, “Degradation Pathways of Pentachlorophenol by Photo-Fenton Systems in the Presence of Iron（Ⅲ）, Humic Acid, and Hydrogen Peroxide,” Environ. Sci. Technol., Vol. 35, pp. 1771-1778.
22. 陳政德，2000，「電動力-Fenton法結合生物分解現地處理受五氯酚污染土壤之研究」，碩士論文，國立中山大學，高雄。
23. Abbas, M. N., G. A. E. Mostafa and A. M. A. Homoda, 2001, “PVC Membrane Ion Selective Electrode for the Determination of Pentachlorophenol in Water, Wood and Soil Using Tetrazolium Pentachlorophenolate,” Talanta, Vol. 55, pp. 647-656.
24. Ohtsubo, Y., K. Miyauchi, K. Kanda, T. Hatta, H. Kiyohara, T. Senda, Y. Nagata, Y. Mitsui and M. Takagi, 1999, “PcpA, Which is Involved in the Degradation of Pentachlorophenol in Sphingomonas chlorophenolica ATCC39723, is a Novel Type of Ring-Cleavage Dioxygenase,” FEBS Letters, Vol. 459, pp. 395-398.
25. Crouau, Y., P. Chenon and C. Gisclard, 1999, “The Use of Folsomia candida (Collembola, Isotomidae) for the Bioassay of Xenobiotic Substances and Soil Pollutants,” Applied Soil Ecology, Vol. 12, pp. 103-111.
26. Pecchi, G., P. Reyes, P. Sanhueza and J. Villaseñor, 2001, “Photocatalytic Degradation of Pentachlorophenol on TiO2 Sol-Gel Catalysts,” Chemosphere, Vol. 43, pp. 141-146.
27. Pandiyan, T., O. M. Rivas, J. O. Martinez, G.B. Amezcua and M. A. Martinez-Carrillo, 2002, “Comparison of Methods for the Photochemical Degradation of Chlorophenols,” Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, Vol. 146, pp. 149-155.
28. 林財富、洪旭文，1999，「受污染場現地化學處理方法的介紹」，工業污染防治，第72 期，第178-200 頁。
29. 徐文逢，1998，「以電動法復育受鎘及銅污染土壤之研究」，碩士論文，國立屏東科技大學，屏東，第63-66頁。
30. Brown, K. W., 1997, Decontamination of Polluted Soils, Remediation of Soils Contaminated with Metals, pp. 47-66.
31. Annachhatre , A. P. and S. H. Gheewala, 1996, “Biodegradation of Chlorinated Penolic Compounds,” Biotechnology Advances, Vol. 14, No. 1, pp. 35-56.
32. 陳谷汎，2000，「以生物復育法整治2,4-二氯酚污染之地下水」，碩士論文，國立中山大學，高雄，第36-38頁。
33. Puhakka, J. A., E. S. Melin, K. T. Järvinen, P. M. Koro, J. A. Rintala, P. Hartikainen, W. K. Shieh and J. F. Ferguson, 1995, “Fluidized-Bed Biofimls for Chlorophenol Mineralization,” Wat. Sci. Tech., Vol.31, pp. 227-235.
34. Häggblom, M. M. and R. J. Valo, 1995, Microbial Transformation and Degradation of Toxic Organic Chemicals: Bioremediation of Chlorophenol Wastes, Wiley, New York , pp.389-418.
35. Suthersan, S. S., 1997, Uconn/EPA Course. F-Soil Vapor Extraction, Remediation engineefing: Design concepts, CRC Press.
36. Kuo, J., 1998, Practical Design Calculations for Groundwater and Soil Remediation: Vadose Zone Soil Remediation, Lewis publishers, New York, pp. 139-181.
37. 楊金鐘，1991，「受有機物污染土壤之整治技術」，第五屆土壤污染防治研討會-污染土壤之整治復育技術專題論文集，台北，第47-74頁。
38. 黃文聖，1999，「土壤中苯、甲苯、乙苯、二甲苯之熱脫附」，碩士論文，元智大學，桃園，第3-7頁。
39. 車明道，1993，「土壤復育技術介紹及有效性評估」，能源、資源與環境，第六卷第三期，新竹，第41-46頁。
40. 郭魁士，1990，土壤學，中國書局，台北。
41. 王一雄、陳尊賢、李達源，1995，土壤污染學，國立空中大學，台北。
42. Viraraghavan , T. and K. Slough, 1999, “Sorption of Pentachlorophenol on Peat-Bentonite Mixtures,” Chemosphere, Vol. 39, pp. 1487-1496.
43. 物質安全資料表，序號：533，中文名稱：五氯苯酚，http://www.iosh.gov.tw/data/msds/msds0533.pdf
44. Sparks, D. L.著，王明光譯，2000，環境土壤化學，五南圖書出版公司，台北。
45. Scheffer, F., B. Meyer and E. A. Niederbudde, 1959, Huminbildung unter Katalytischer Einwirkung Naturlich Vorkommender Eisenverbindungen in Modellversuch, Z. Pflanzenernähr Bodenkd.
46. Kononova, M. M. 1966, Soil Organic Matter, Pergamon, Oxford.
47. Wang, T. S. C., S. W. Li and P. M. Huang, 1978, “Catalytic Polymerization of Phenolic Compounds by a Latosol,” Soil Sci., Vol. 126, pp.81-86.
48. 章裕民，1995，環境工程化學，文京圖書，台北，第47-127頁。
49. Atkins, R. C. and F. A. Carey, 1997, Organic Chemistry: Alcohols, Ethers, and Phenols, WCB/McGraw-Hill, New York, pp. 279.
50. 陳立夫、王敏昭，1992，「台灣兩種主要農耕土壤腐植酸之光譜及其他分析性」，中國農業化學會誌，第30卷第1期：第33-42頁。
51. 曾景山、王敏昭、王銀波，1997，「三種堆肥加入兩種土後其腐植化物質結構特性轉變」，中國農業化學會誌，第35卷第4期，第358-400頁。
52. 寧永成編著，1992，有機化合物結構鑑定與有機譜學，歐亞書局，第410-411頁。
53. http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/menu-e.html
54. http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/sdbs/owa/sdbs_sea.cre_frame_disp?sdbsno=4778
55. http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/sdbs/owa/sdbs_sea.cre_frame_disp?sdbsno=2545
56. http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/sdbs/owa/sdbs_sea.cre_frame_disp?sdbsno=555
57. http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/sdbs/owa/sdbs_sea.cre_frame_disp?sdbsno=2979
58. http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/sdbs/owa/sdbs_sea.cre_frame_disp?sdbsno=1149