臺灣博碩士論文加值系統

本研究主要目的在探討多環芳香族在土壤中的吸附行為，並針對土壤中有機碳含量與吸附行為之關係進行研析。實驗主要採集台灣地區八個不同地區之土壤，以靜態批次試驗，進行多環芳香族的吸附實驗。本研究所選定之目標污染物為Naphthalene、Phenanthrene、Pyrene，並分別以七種不同起始濃度進行實驗。Naphthalene試驗進行之起始濃度分別為：0 mg/L、5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L、30 mg/L，Phenanthrene試驗進行之起始濃度分別為：0 mg/L、0.1 mg/L、0.3 mg/L、0.6 mg/L、0.8 mg/L、1.0 mg/L、1.2 mg/L，Pyrene試驗進行之起始濃度分別為：0 mg/L、0.02 mg/L、0.04 mg/L、0.06 mg/L、0.08 mg/L、0.10 mg/L、0.12 mg/L。試驗結果運用質量平衡之運算原則，探討目標污染物在土壤中吸附量與液相濃度達到平衡時之關係；試驗之進行，溫度維持在室溫22±2 ℃；實驗之結果並以三種等溫吸附平衡模式（Linear partition equation、Langmuir adsorption equation、Freundlich adsorption equation）探討目標污染物在土壤介質中之吸附行為。
靜態批次實驗結果顯示，隨著土壤中有機碳含量（fOC）增加，多環芳香烴在土壤中之吸附量亦隨之增加，該吸附現象，主要為目標污染物在水相與有機碳的兩相分布；本研究結果亦發現，當土壤中fOC低於0.2%，多環芳香族之KOC值顯著的增加，顯示土壤中的有機碳含量逐漸降低，等溫吸附之線性關係之假設便不再成立，故KOC經驗公式在低有機質含量的土壤中適用性大幅降低。此外，試驗結果呈現，隨著目標污染物之疏水性之增加（KOW：Naphthalene＜Phenanthrene＜Pyrene）， 該污染物在有機相之分配係數亦隨之增加（KOC：Naphthalene＜Phenanthrene＜Pyrene）。此試驗結果，與一般學理上之推論相吻合，疏水性較低的有機化合物，水相中的濃度較高，而疏水性較高的有機化合物則易與土壤中之有機質產生吸附的現象。

The objective of this study is to investigate the adsorption behaviors of selected polycyclic aromatic hydrocarbons in soil. With the experimental results, the organic content of tested soil was compared quantitatively to adsorbed chemicals mass for the determination of adsorption isotherms. In this study, eight different soil samples were collected, and utilized during the batch experiments. For experiments of each PAH, seven different initial concentrations were employed. The initial concentrations for Naphthalene experiments were 0 mg/L、5 mg/L、10 mg/L、15 mg/L、20 mg/L、25 mg/L、30 mg/L, respectively; the initial concentrations for Phenanthrene experiments were 0 mg/L、0.1 mg/L、0.3 mg/L、0.6 mg/L、0.8 mg/L、1.0 mg/L、1.2 mg/L, respectively; the initial concentrations for Pyrene experiment were 0 mg/L、0.02 mg/L、0.04 mg/L、0.06 mg/L、0.08 mg/L、0.10 mg/L、0.12 mg/L, respectively. The obtained laboratory results were analyzed using mass balance principle to quantify the amount of adsorbed PAHs. All the experiments were conducted under the temperature of 22±2 ℃. Additionally, the experiment results were compared to three different adsorption isotherms (i.e., Linear partition equation、Langmuir adsorption equation、Freundlich adsorption equation) to investigate the adsorption behaviors of PAHs in soil medium.
The batch experiment results showed that the amount of adsorbed PAHs increased as the organic content of the tested soil increased. The major mechanism accounting for such adsorption behavior is the partition between aqueous and organic phases. Results from this study also indicated that the KOC of selected PAHs increased remarkably when fraction of organic carbon in soil was below 0.2 %. This experimental finding suggested that the applicability of linear relationship of adsorption isotherm became inappropriate when the organic content of the soil approached to non-detected level. Besides, it is also observed that, as the hydrophobicity increased (e.g., KOW：Naphthalene＜Phenanthrene＜Pyrene), the KOC of tested PAHs also increased (KOC：Naphthalene＜Phenanthrene＜Pyrene). This experimental finding agreed with the reported literature in general that organic compounds with lower hydrophobicity might exhibit higher aqueous concentration, and organic compounds with higher hydrophobicity might be adsorbed to the organic fraction of soil.

目　錄
明志科技大學碩士學位論文指導教授推薦書 i
明志科技大學碩士學位論文口試委員會審定書 ii
明志科技大學學位論文授權書 iii
致謝 iv
中文摘要 v
英文摘要 vi
目錄 viii
表目錄 x
圖目錄 xi
第一章 前言 1
1.1緣起與研究動機 1
1.2研究內容 3
第二章 理論背景與文獻回顧 5
2.1多環芳香烴 5
2.2土壤的基本性質 7
2.3靜態吸附平衡模式 12
2.4動態貫穿吸附平衡模式 14
2.5其他相關研究成果 16
第三章 實驗內容及步驟 19
3.1實驗內容 19
3.2實驗步驟 21
3.3靜態飽和吸附實驗 23
3.4動態貫穿曲線實驗 23
3.5實驗室品質管制 24
第四章 實驗結果 26
4.1 各土壤基本性質 26
4.2 Naphthalene的揮發性試驗 27
4.3 Naphthalene靜態飽和吸附試驗 28
4.4 Phenanthrene靜態飽和吸附試驗 35
4.5 Pyrene靜態飽和吸附試驗 42
第五章 分析與討論 49
5.1試驗土壤吸附有機化合物與靜態吸附模式 49
5.2多環芳香烴分布係數與土壤中的有機碳及pH值之關係 54
5.3多環芳香烴Koc值與試驗土壤中的有機碳含量之比較 59
5.4有機化合物之理論與實驗Koc值 62
第六章 結論 65
6.1結論 65
6.2建議 66
參考文獻 67
附錄
A 粒徑分佈圖 71
B 篩分析記錄表 75
C 吸附實驗原始資料 83
D 動態貫穿吸附試驗 86

表目錄
表2.1不同粒徑大小之微粒在人體內的傳輸途徑 6
表3.1吸附研究中使用之PAHs之特性 19
表4.1各土壤基本性質 26
表4.2 Naphthalene的揮發性實驗數據 27
表4.3 Naphthalene三種靜態吸附模式之各項係數 29
表4.4 Phenanthrene三種靜態吸附模式之各項係數 36
表4.5 Pyrene三種靜態吸附模式之各項係數 42
表5.1各土壤在不同有機化合物的Koc值 60
表5.2有機化合物的估算Koc值與實驗Koc值 63

圖目錄
圖2.1典型貫穿曲線示意圖 14
圖3.1研究架構圖 20
圖3.2高溫氧化原理 22
圖3.3實驗操作模型示意圖 24
圖4.1 Naphthalene的揮發性試驗結果 28
圖4.2 Naphthalene於崇盛站之靜態飽和吸附曲線比較圖 30
圖4.3 Naphthalene於埔頂站之靜態飽和吸附曲線比較圖 31
圖4.4 Naphthalene於芎林站之靜態飽和吸附曲線比較圖 31
圖4.5 Naphthalene於廣源站之靜態飽和吸附曲線比較圖 32
圖4.6 Naphthalene於泰山土之靜態飽和吸附曲線比較圖 33
圖4.7 Naphthalene於豫章站之靜態飽和吸附曲線比較圖 33
圖4.8 Naphthalene於永新站之靜態飽和吸附曲線比較圖 34
圖4.9 Naphthalene於日新站之靜態飽和吸附曲線比較圖 35
圖4.10 Phenanthrene於崇盛站之靜態飽和吸附曲線比較圖 37
圖4.11 Phenanthrene於埔頂站之靜態飽和吸附曲線比較圖 37
圖4.12 Phenanthrene於芎林站之靜態飽和吸附曲線比較圖 38
圖4.13 Phenanthrene於廣源站之靜態飽和吸附曲線比較圖 39
圖4.14 Phenanthrene於泰山土之靜態飽和吸附曲線比較圖 39
圖4.15 Phenanthrene於豫章站之靜態飽和吸附曲線比較圖 40
圖4.16 Phenanthrene於永新站之靜態飽和吸附曲線比較圖 41
圖4.17 Phenanthrene於日新站之靜態飽和吸附曲線比較圖 41
圖4.18 Pyrene於崇盛站之靜態飽和吸附曲線比較圖 43
圖4.19 Pyrene於埔頂站之靜態飽和吸附曲線比較圖 44
圖4.20 Pyrene於芎林站之靜態飽和吸附曲線比較圖 44
圖4.21 Pyrene於廣源站之靜態飽和吸附曲線比較圖 45
圖4.22 Pyrene於泰山土之靜態飽和吸附曲線比較圖 46
圖4.23 Pyrene於豫章站之靜態飽和吸附曲線比較圖 46
圖4.24 Pyrene於永新站之靜態飽和吸附曲線比較圖 47
圖4.25 Pyrene於日新站之靜態飽和吸附曲線比較圖 48
圖5.1 Naphthalene的土壤有機碳與分佈係數Kp關係圖 50
圖5.2 Phenanthrene的土壤有機碳與分佈係數Kp關係圖 50
圖5.3 Pyrene的土壤有機碳與分佈係數Kp關係圖 51
圖5.4 Naphthalene的土壤有機碳與分佈係數Kp關係圖(不含埔頂站) 52
圖5.5 Phenanthrene的土壤有機碳與分佈係數Kp關係圖(不含埔頂站) 53
圖5.6 Pyrene的土壤有機碳與分佈係數Kp關係圖(不含埔頂站) 54
圖5.7 Naphthalene分佈係數Kp與土壤pH關係圖 55
圖5.8 Naphthalene分佈係數Kp與土壤有機碳含量關係圖 56
圖5.9 Phenanthrene分佈係數Kp與土壤pH關係圖 57
圖5.10 Phenanthrene分佈係數Kp與土壤有機碳含量關係圖 57
圖5.11 Pyrene分佈係數Kp與土壤pH關係圖 58
圖5.12 Pyrene分佈係數Kp與土壤有機碳含量關係圖 59
圖5.13 Naphthalene於土壤有機碳與Koc關係圖 61
圖5.14 Phenanthrene於土壤有機碳與Koc關係圖 61
圖5.15 Pyrene於土壤有機碳與Koc關係圖 62

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