臺灣博碩士論文加值系統

本研究目的為探討土壤有機質多寡對微生物降解柴油污染土中總石油碳氫化合物-柴油(TPHd)之影響。目標的污染物為柴油。實驗批次分為兩種批次，批次一的土壤有機質分別為: 2%(KT)、26%(Kpeat26)、41%(Kpeat41) 三種不同有機質，所使用的土壤為油污染復育處理土(KT)與泥炭土(Peat)兩種。批次二有機質分別為2%(Gr2)、5%(Gpeat5)、10%(Gpeat10)、20%(Gpeat20)，所使用的土壤為歸仁土(Gr)與泥炭土(Peat)兩種，然後將處理土經由甲醇滅菌後分成實驗組及控制組，其中實驗組使用生物添加技術添加柴油降解菌株，控制組則不添加菌株。
本研究在方法改良上利用環檢所公告毒性特性溶出程序（Toxicity characteristic leaching procedure，TCLP）的特性，由批次一與批次二試驗發現可以改善土壤與污染物的均質關係。結果方面:批次一共操作了110天結束，批次一初始是以原生菌降解THPd，但得知在第42天添加柴油優勢降解菌後，發現第57天至110天KT批次土去除率從34%提升至89%， Kpeat26批次土去除率從60%提升至91%，Kpeat41批次土從50%提升至93%。由此可知所添加的菌株對於降解TPHd有明顯的貢獻。批次二共操作了212天結束，結果發現TPHd皆於40天前有明顯的降解趨勢，在第65天時結束第一階段降解，從一階反應速率常數k得知，批次土Gr2 k值為0.0340 day-1，Gpeat5為0.0311 day-1，Gpeat10為0.0304 day-1，Gpeat20為0.0249 day-1。由此發現土壤有機質越高其降解速率越慢。總去除率方面Gr2為74%、Gpeat5為73%、Gpeat10為69%、Gpeat20為71%，發現土壤有機質多寡並對影響TPHd並不明顯。由土壤有機質的測定得知，在經過長時間的生物復育下，最初與最終的土壤有機質均無明顯減少的現象，由此結果發現，在生物復育中的微生物並無分解土壤有機質的狀況。從平板計數法發現，土壤中的菌落數會隨著TPHd降解而減少，說明菌落數與TPHd有相關。比較實驗組與控制組TPHd降解情形發現，實驗組第一階段降解結束65天以前，實驗組與控制組降解趨勢有明顯差異，由此可知添加優植菌株對降解土壤中的TPHd有顯著的幫助。未來可以使用分子生物技術來探討高有機質土壤當中降解TPHd的菌落生態。
關鍵字: SOM(土壤有機質)、TPH (總石油碳氫化合物)、生物復育

This paper aims at discussing the influence of the quantity of SOM (soil organic matter) on the biodegradation of TPHd in diesel-polluted soil. The target pollutant is diesel oil, called TPHd thereof, with the initial concentration of 4000 mg/kg. The soil experimented are Gueiren Soil and Peat. Soils are differentiated with the quantity of SOM. They are: Gr2 (SOM 2.2%), Gpeat5 (SOM 4.6%), Gpeat10 (SOM 8.7%), and Gpeat20 (SOM 17.9%). The soil experimented are anticepticized with methyl alcohol and then separated as experimental group and control group. The experimental group is supplied with diesel degrading strain with bioadding technique, while the control group is not supplied. To improve the method applied, this study uses the TCLP( Toxicity characteristic leaching procedure) announced by the Environmental Analysis Laboratory, EPA, to test and refine the homogeneous relationship between the soil and pollutant.
The result shows TCLP’s specialty serves well in refining the homogeneous relationship between the soil and pollutant. This experiment lasts for 212 days. The result shows obvious trend of TPHd degradation for the first 40 days. The first stage degradation ends on the 65th day. We learned from first stage response speed first-order reaction constant k that the k value of Gr 2 soil is 0.0340 day-1,Gpeat5 / 0.0311 day-1, Gpeat10 / 0.0304 day-1, and Gpeat20 / 0.0249 day-1. The higher the concentration of SOM is, the lower the speed of degradation. For the total removal rate, the rate of Gr2 is 74%, Gpeat5 73%, Gpeat10 69%, and Gpeat20 71%. The result show no obvious connection between the amount of SOM and TPHd degradation.
By testing the SOM, we learned that no obvious decrease of the SOM is detected between the initial and final stages after long period of bio-recovery. Therefore, the microorganism in bio-recovery doesn’t degrade SOM. With Plate count, we have found the number of strains decreases with the degradation of TPHd. This phenomenon demonstrates the connection between the number of strains and TPHd. By comparing the TPHd degradations in experimental and control groups, we have found obvious difference between them before the first stage degradation ends on the 65th day. Thus, we conclude that adding superior strains apparently improves the degradation of TPHd in the soil. In the future, molecular biotechnology experiments can help studying the ecology of the TPHd-degrading strains in high SOM soil.
Keywords:
SOM (soil organic matter), TPH (total petroleum hydrocarbons), Bioremediation

摘要................................................... II
Abstract............................................... IV
致謝.................................................... VI
表目錄.................................................. XII
圖目錄.................................................. XIV
第一章 前言.............................................. 1
第二章 文獻回顧.......................................... 4
2.1 國內加油站及大型儲槽調查之背景分析.................. 4
2.1.1 國內加油站數量及大型儲槽數量........................ 4
2.1.2 加油站及大型儲槽可能洩漏源分析...................... 4
2.2 石油碳氫化合物分析................................ 6
2.3 土壤有機質....................................... 10
2.4 柴油的生物復育................................... 14
第三章 實驗材料與方法..................................... 17
3.1 批次一: 以噴灑法造成柴油污染....................... 17
3.1.1 土壤背景調查.......................................17
3.1.2 實驗設計......................................... 19
3.1.3 植種微生物....................................... 21
3.2 批次二:以毒性特性溶出程序（TCLP）造成柴油污染....... 24
3.2.1 土壤背景調查...................................... 24
3.2.2 實驗設計......................................... 25
3.3 柴油降解優質微生物添加............................ 29
3.4 批次操作分析方法................................. 30
3.4.1 土壤含水率 ........................................31
3.4.2 土壤pH值......................................... 31
3.4.3 土壤有機質(SOM)測量............................... 31
3.4.4 柴油(TPHd)分析................................... 33
3.4.5 菌落數分析-平板計數法.............................. 36
第四章 結果與討論......................................... 39
4.1 批次一: 以噴灑法造成柴油污染....................... 39
4.2 批次二:以毒性特性溶出程序（TCLP）造成柴油污染....... 43
第五章 結論與建議........................................ 53
第六章 參考文獻.......................................... 55

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