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研究生:王良敬
研究生(外文):Liang-Jing Wang
論文名稱:直接水礦泥與煤灰拌合料田間施用對土壤及作物生育之影響
論文名稱(外文):The Effect of Direct-Water Sludge/Coal Ash Mixture on the Soil Property and Plant Growth
指導教授:高銘木高銘木引用關係
指導教授(外文):Ming-Muh Kao
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:環境工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:115
中文關鍵詞:直接水礦泥煤灰人工酸雨土柱淋洗重金屬作物
外文關鍵詞:direct-water sludgecoal ashsoil column leaching testplant growth
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本研究以煉鋼廠產出之直接水礦泥及煤灰等副產物為對象,水礦泥與煤灰依8:1重量配比混合為礦泥煤灰拌合料後,將兩種粗質地土壤與此礦泥煤灰拌合料依3:1及6:1體積配比混合進行添加拌合料後之基本物化性質分析、人工酸雨土柱淋洗試驗及盆栽試驗,以探討礦泥煤灰拌合料田間施用對土壤及作物的影響,並評估其田間利用之可行性。研究結果顯示糖研土及土庫1號土在添加拌合料後有機質均升高,有利於土壤肥力;因坋粒及黏粒的含量增加,使得質地性質之通氣性及排水性變差;實驗組各種重金屬含量均普遍提高,除了Cd含量已微幅超過食用作物農地之管制標準值5 mg/kg及Cu有效量已達到對青江白菜產生毒害之含量25~40mg/kg外,其他重金屬都還在現行土壤重金屬污染管制標準以內。
土柱淋洗試驗中土柱之淋洗速率及淋洗液量為對照組>實驗組(3:1)>實驗組(6:1),六組土柱淋洗液之Cd含量均達到第一類地下水污染管制標準。比較土柱淋洗試驗前後土壤中重金屬有效量與全量之比值,發現實驗組(6:1)及實驗組(3:1)均比淋洗前高,顯示實驗組土壤中之重金屬經酸雨淋洗後更易被作物從土壤中吸收而對其產生不良影響。
盆栽試驗結果顯示,糖研土及土庫1號土實驗組之蔬菜(小白菜、青江白菜)產量均不佳而且呈現出實驗組(6:1)微略大於實驗組(3:1)之情況。兩種蔬菜從土壤中吸收重金屬方面,不論對照組或實驗組均呈現出Cu、Zn、Pb較易被作物吸收,Cr最難被作物吸收;實驗組之Cu含量均已達到作物毒害含量,又蔬菜根系細小,少數葉片泛黃白色,因此推估實驗組蔬菜生長狀況不佳之原因主要為添加拌合料後造成土壤透氣性及排水性變差及蔬菜受到重金屬Cu之毒害。

關鍵字:直接水礦泥,煤灰,人工酸雨土柱淋洗,重金屬,作物
The objective of this research is to evaluate the effect of direct-water sludge/coal ash mixture on the soil property and plant growth. The water sludge /coal ash ratio at 8:1(w/w) and this mixture of waste was add to two different types of soils at the ratio of 1:3 and 1:6(v/v) to conduct soil column leaching test and pot experiment, respectively. The experimental result indicated that total amount of Cd and available Cu were over the toxicity level of cabbage (5 mg/kg and 40 mg/kg),respectively.
Soil column leaching test has shown a large amount of Ca, Mg were leachated and heavy metals such as Ca, Mg and Cu were easily leachated. Comparison before and after soil column leaching test, the ratio of available amount / total amount of heavy metals in the sludge / coal ash treatment was higher than before leaching. This result indicate that the easy mobile of heavy metal and plant uptake in the sludge/coal ash mixture soil.
Pot experiment showed that adding the mixture waste to soils significant inhibit the vegetable growth. The poor growth of vegetable may due to the biological toxicity of Cu and poor hydraulic and air permeability while the mixture waste was applied to the soils.

Key words:direct-water sludge, coal ash, soil column leaching test, plant growth
摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅲ
誌謝 Ⅳ
目錄 Ⅴ
表目錄 Ⅷ
圖目錄 Ⅹ

第一章 前言 1
1-1 研究緣起 1
1-2 工作內容與方法 2

第二章 文獻回顧 3
2-1直接水礦泥、煤灰及脫硫渣之產源及特性 3
2-1-1直接水礦泥之產源及特性 3
2-1-2煤灰之產源及特性 5
2-1-3本次研究的直接水礦泥及煤灰基本特性 13
2-2直接水礦泥與煤灰之相關研究 11
2-3 重金屬在土壤中的行為 12
2-3-1重金屬進入土壤的途徑 12
2-3-2土壤中重金屬的型態與機制 13
2-3-3重金屬在土壤中的移動 13
2-4土壤中重金屬對作物的影響 16
2-4-1重金屬在土壤與植物系統中的關聯 …………………………16
2-4-2植物對重金屬的吸收及累積 17
2-4-3土壤中重金屬對作物產生毒害的臨界濃度 …………………21
2-4-4作物受重金屬毒害的症狀 23
2-4-5作物對重金屬的耐受性 24
2-4-6臺灣地區農作物(乾重為基準)中重金屬含量 26

第三章 實驗步驟與分析方法 28
3-1兩種供試土壤與水礦泥煤灰拌合料混合前後之基本性質分析 28
3-1-1 分析項目 28
3-1-2分析方法 29
3-2土柱淋洗試驗 31
3-2-1土柱淋洗液分析項目 31
3-2-2土柱淋洗試驗方法 31
3-3盆栽試驗 35
3-3-1盆栽試驗分析項目 35
3-3-2盆栽試驗方法 35

第四章 結果與討論 38
4-1第一階段-直接水礦泥、煤灰拌合料與供試土壤混合前後之基本性質分析38
4-1-1兩種供試土壤添加礦泥煤灰拌合料後物化性質之變化 38
4-1-1-1 糖研所中性砂質壤土拌合料添加前後物化性質變化 39
4-1-1-2土庫1號弱鹼性壤質砂土拌合料添加前後物化性質變化 41
4-1-2兩種供試土壤添加礦泥煤灰拌合料後重金屬含量變化 48
4-1-2-1糖研所中性砂質壤土拌合料添加後重金屬含量變化 48
4-1-2-2土庫1號弱鹼性壤質砂土拌合料添加後重金屬含量變化 49
4-1-2-3兩種供試土壤拌合料添加後重金屬有效量與全量之比值 53
4-1-3兩種供試土壤添加礦泥煤灰拌合料後基本性質小結 55
4-2 第二階段-添加拌合料後之土柱淋洗試驗及盆栽試驗 57
4-2-1土柱淋洗試驗 57
4-2-1-1糖研所中性砂壤土拌合料添加後土柱淋洗試驗結果 58
4-2-1-2土庫1號弱鹼性壤質砂土拌合料添加後土柱淋洗試驗結果 75
4-2-1-3土柱淋洗試驗後土壤中重金屬有效量與全量之比值 89
4-2-2土柱淋洗試驗小結 91
4-2-3 供試土壤添加礦泥煤灰拌合料對蔬菜生長之影響(盆栽試驗) 93
4-2-3-1糖研所中性砂壤土拌合料添加後盆栽試驗結果 93
4-2-3-2 土庫1號弱鹼性壤砂土拌合料添加後盆栽試驗結果 99
4-2-3-3 小白菜及青江白菜中重金屬含量與土壤中重金屬含量之比值 100
4-2-4 盆栽試驗小結 107

第五章 結論與建議 108
5-1結論 108
5-2建議 110
參考文獻 111
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