本省農業以水田為主，甚易因灌溉水的污染而導致土壤污染。為瞭解重金屬在遭受灌
溉水污染，土壤中的移動，以彰化埤頭黏板岩沖積土及台中北溝砂頁岩沖積土代表兩
種重要稻田土壤，進行吸附與土柱淋洗研究，以此探討銅、鋅和鎘在土壤中的移動，
及氮素對其移動性的影響，再利用描述溶質移動的對流─擴散微分方程式以模擬銅、
鋅和鎘在土壤中的移動，並與淋洗實驗結果比較，評估此模式之適用性。
埤頭與北溝土壤對銅、鋅和鎘的吸附以Freundlich等溫吸附描述較佳。二種土壤雖均
為砂質壤土，但埤頭黏板岩沖積土含石灰質，理論上有銅、鋅和鎘的碳酸鹽或氫氧化
物沈澱，故等溫吸附參數高於北溝砂頁岩沖積土，尤以銅的吸附較強，致使其Freun-
dlich 吸附指數N 大於１。
埤頭土柱中重金屬的移動，主要受碳酸鹽含量，pH、總體密度（ρ）、水孔隙流速（
Vp）及吸附能量大小等的支配。以銅、鋅和鎘濃度分別為１００、１００和１０ppm
的溶液連續淋洗或以０．３及０．２６天脈動加入銅、鋅和鎘分別為５００、５００
和５０ppm 溶液，經９０和１３０公分高度水柱淋洗，結果銅均聚身積在０∼６公分
土層；鋅和鎘的吸附受銅競爭影響，被迫移動至３∼９公分土層中，且３∼６公分土
層中的平均濃度反高於０∼３公分土層。淋洗土柱接收液中無法測到銅和鎘，而鋅則
維持在０．０８±０．０２ ppm 。
北溝土壞對重金層的吸附力較弱，其移動主要受土壞Ph，水孔隙流速及淋洗時間影響
。經１３０和１１２公分水柱淋洗，銅可移動至９公分處，鋅和鎘則移動至１２∼１
５公分土層中。銅、鋅和鎘在含１００ppm 銨態氮溶液淋洗土柱中的移動距離與不含
者相同，因銨態氮濃度小於１M ，土壞Ph低於６．５，無法與銅、鋅和鎘形成鉗合物
銨態氮及因重金屬的吸附競爭向下移動。淋洗接收液中仍只能測到鋅（０．１４±０
．０２ppm ）。
模擬灌溉水中所含重金屬在土壤中的移動，是假設土壞在定態水流情況下，銅、鋅和
鎘的移動可以對流－擴散微分方程式：( 圖表省略) 來描述。且其吸附，沉積項
( 圖表省略) 遵行Freundlich等溫吸附，利用數值微分技巧，將土柱劃分為M 層，應
用質量平衡關係式，計算逐加時間（△t ）內；每一土層中溶質的量，再積分求得一
定時間後每一土層中溶質的總量。
為使模擬所得的解不失其穩定性，將分散係數（D ）修正為
Da＝１／Rf（D＋１／２ Vp／Rf˙△t ），並得求模擬土層厚度（△x ）及逐加時
間（△t ）的關係式為：△x ＝４D ／Vp，△t ＝２D ／Vp˙Rf。以氯離子突破曲
線（Break through Curve ）測定埤頭與北溝土壤的分散係數，求得分散係數（D ）
與平均孔隙流速（Vp）的迴歸關係式，分別為D ＝０．３２５V 及D＝０．２９９V 。
比較模擬與實測結果，顯示本模式適用於Freundlich等溫吸附較小及濃度較低（小於
１００ppm ）的溶質在土壤中的移動。如鎘在北溝土壤的移動，此時土壤溶液中濃度
的淨增加相對誤差為－３．６％∼－１１．１％，而銅和鋅在溶液中淨增加量的相對
誤差則分別為－１２０∼－１４０％及－７１∼－１０３％，等溫吸附愈強及土柱孔
隙流速愈大者，其預測之偏差愈大。
埤頭黏板岩沖積土因含石灰質，等溫吸附強，其等溫吸附隨系統中固體對液體比率之
不同而改變。Freundlich吸附參數K 為土柱總體密度（ρ）及溶積含水量（θ）的函
數，在模擬時加以修正為K ′＝K （θn ′／ρ），可降低預計之偏差，可用於模擬
鋅和鎘在埤頭土壤連續淋洗後的移動，但銅的預測雖稍有改善，偏差仍大。若以高濃
度溶質脈動加入，其模擬較連續淋洗之模擬為不合適。
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