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研究生:黃洛邨
研究生(外文):Huang, Lo-Tsun
論文名稱:土壤鉛濃度與蔬菜鉛蓄積濃度之相關性及施用生物炭對降低蔬菜鉛濃度之影響
論文名稱(外文):Correlation between Soil Lead Concentration and Vegetable Lead Accumulation Concentration and the Effect of Biochar on Reducing the Concentration of Lead in Vegetables
指導教授:程淑芬程淑芬引用關係
指導教授(外文):Cheng, Shu-Fen
口試委員:高志明吳庭年陳世偉王順成
口試委員(外文):Kao, Chin-MingWu, Ting-NienChen, Shyh-WeiWang, Shun-Cheng
口試日期:2017-06-06
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:環境工程與管理系
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:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:蔬菜作物食用安全農藝技術生物炭
外文關鍵詞:leadvegetable cropfood safetyagronomic technologybiochar
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自從工業發展之後,國內的土壤受到重金屬汙染一直是危害人民身體健康的問題之一,近年來國內對於重金屬污染農地積極進行整治,但國內近年發現許多作物對重金屬如鎘、鉛等之累積吸收能力,以目前的土壤污染管制標準可能無法保障生產符合重金屬限量標準的安全作物,除了修法降低土壤污染管制標準外,若能透過農藝技術降低作物對重金屬的吸收能力,以保障作物之食用安全,亦是可行的替代方案。因此針對重金屬污染農地或不適合生產食用作物的農地,若能透過農藝管理技術,降低作物植體重金屬含量,不僅可以保障作物之食用安全,亦可提高作物之經濟價值,同時也對污染土壤達到植生穩定及植生衰減的污染控制之功效。
本研究採集一重金屬鉛污染之農地土壤,以乾淨土壤調整成鉛濃度為100、300、500、700及900 mg/kg,種植不同蔬菜作物,探討土壤鉛濃度與蔬菜植體鉛累積濃度之相關性。另外,本研究以稻殼在450 ℃、1小時碳化條件下製備生物炭,2.5 %、5.0 %兩種比例添加到各種鉛濃度土壤中,探討施用生物炭對蔬菜作物吸收鉛濃度之影響。試驗結果顯示,添加生物炭後土壤重金屬鉛鍵結型態從植物較容易吸收之型態轉至較不易吸收之型態,從作物植體分析結果顯示,施用生物炭對各種蔬菜鉛含量有明顯的降低成效。

Since the industrial development, the domestic soil contaminated by heavy metal has been one of the problems that endanger the health of the people. The heavy metal remediation of domestic agricultural land has been actively committed, but recent discovery that some crops developed the ability to increase the absorbing capacity of heavy metals such as cadmium and lead, with the current soil pollution control standards, may abrogate the promise of safety crops in line with acceptable levels of heavy metals. In addition to reduce soil pollution control standards by emendation of the regulation, reducing the crop's ability to absorb heavy metals through agronomic technology is one of the alternative approaches to ensure the safety of crops. Therefore, if the heavy metal content in the crops could be reduced by agronomic technology specifically in the agriculture lands contaminated with heavy metals or the land is not suitable for the production of edible crops, not only could ensure food safety, but also increase the economic value of crops and achieve phytoremediation to contaminated soil.
In this study, the soil from agricultural land contaminated with heavy metal lead was collected and the concentration of lead in the soil was adjusted to a 100, 300, 500, 700 and 900 mg/kg with clean soil. Different crops were planted in the soil to explore the correlation between soil lead content and the concentration of lead in the corps. Farther more, the biochar was prepared by carbonizing rice husk at 450 ℃ for 1 hour, and added to the lead contaminated soil at 2.5 % and 5.0 % ratio to study the effect of biochar on the lead absorption of crops. The results showed that after the addition of biochar, the bonding configuration of the lead in the soil shifted from the type more easily to be absorbed to the type more difficult to be absorbed. The analysis of lead content in the crops showed that the application of biochar has significantly reduced lead content in the corps.

總目錄
摘要 I
Abstract II
致謝 IV
總目錄 V
圖目錄 XI
表目錄 XIV
第一章 前言 1
1-1研究緣起 1
1-2研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
2-1土壤中重金屬鉛污染來源與毒性 3
2-1-1鉛污染來源 3
2-1-2鉛對人體的危害 3
2-1-3土壤重金屬監測及管制標準 4
2-1-4蔬果植物類重金屬限量標準 6
2-2影響土壤重金屬移動因素 7
2-2-1土壤質地 7
2-2-2土壤含水率 9
2-2-3土壤酸鹼值 10
2-2-4陽離子交換容量 10
2-2-5土壤有機質 11
2-2-6氧化還原電位 11
2-3生物炭的產生與應用 13
2-4重金屬鍵結型態分布 16
2-4-1重金屬鍵結型態 16
2-4-2重金屬鍵結型態及植物有效性 18
2-5植物與重金屬的關係 20
2-5-1植物對重金屬的吸收方式 20
2-5-2重金屬對植物造成的影響 20
2-5-3重金屬在植物體內的傳輸 21
2-5-4 各種葉菜類對鉛之吸收能力 21
2-6栽種試驗蔬菜的特性 22
2-6-1小白菜 22
2-6-2青梗白菜 22
2-6-3油菜 23
2-6-4空心菜 23
2-6-5茼蒿 24
2-6-6菠菜 24
2-6-7葉萵苣 25
第三章 材料與方法 28
3-1研究內容與架構 28
3-2研究方法 31
3-2-1試驗之土壤與生物炭 31
3-2-2盆栽試驗 31
3-3研究儀器設備與材料 33
3-3-1實驗儀器設備 33
3-3-2實驗材料藥品 34
3-4生物炭製備方法 36
3-5分析方法 37
3-5-1試驗土壤採集及前處理 37
3-5-2土壤pH值 37
3-5-3土壤含水率 38
3-5-4土壤質地 39
3-5-5土壤陽離子交換容量 42
3-5-6土壤有機質 44
3-5-7土壤電導度值 45
3-5-8土壤有效磷 46
3-5-9土壤重金屬全量 47
3-5-10土壤鍵結型態分析 48
3-5-11植體重金屬鉛全量分析 50
第四章 結果與討論 51
4-1試驗土壤與生物炭特性 51
4-2 盆栽試驗植物生長情形 57
4-2-1小白菜之生產量與含水率 61
4-2-2青梗白菜之生產量與含水率 62
4-2-3油菜之生產量與含水率 64
4-2-4空心菜之生產量與含水率 65
4-2-5菠菜之生產量與含水率 67
4-2-6葉萵苣之生產量與含水率 68
4-2-6茼蒿之生產量與含水率 70
4-3土壤鉛濃度與蔬菜鉛濃度之相關性 72
4-4施用生物炭對蔬菜吸收鉛之影響 74
4-4-1小白菜 74
4-4-2青梗白菜 77
4-4-3油菜 80
4-4-4空心菜 83
4-4-5菠菜 86
4-4-6葉萵苣 89
4-4-7茼蒿 92
第五章 結論 95
參考文獻 97

圖目錄
圖2 - 1 土壤質地三角圖 9
圖2 - 2 小白菜 26
圖2 - 3青梗白菜 26
圖2 - 4青梗白菜 26
圖2 - 5空心菜 26
圖2 - 6茼蒿 27
圖2 - 7葉萵苣 27
圖2 - 8菠菜 27
圖3 - 1 研究架構 30
圖3 - 2土壤質地三角圖 42
圖4 - 1土壤100 mg/kg重金屬鉛鍵結型態分布圖 55
圖4 - 2土壤300mg/kg重金屬鉛鍵結型態分布圖 55
圖4 - 3 土壤500mg/kg重金屬鉛鍵結型態分布圖 56
圖4 - 4土壤700mg/kg重金屬鉛鍵結型態分布圖 56
圖4 - 5 土壤900mg/kg重金屬鉛鍵結型態分布圖 57
圖4 - 6小白菜與空心菜之生長情況 58
圖4 - 7青梗白菜與油菜之生長情況 58
圖4 - 8菠菜之生長情況 59
圖4 - 9葉萵苣之生長情況 59
圖4 - 10茼蒿之生長情況 60
圖4 - 11未添加生物炭植體鉛吸收量 73
圖4 - 12第一期小白菜地上部植體鉛含量濃度圖 75
圖4 - 13第二期小白菜地上部植體鉛含量濃度圖 75
圖4 - 14小白菜地下部植體鉛含量濃度圖 76
圖4 - 15第一期青梗白菜地上部植體鉛含量濃度圖 78
圖4 - 16第二期青梗白菜地上部植體鉛含量濃度圖 78
圖4 - 17青梗白菜地下部植體鉛含量濃度圖 79
圖4 - 18第一期油菜地上部植體鉛含量濃度圖 81
圖4 - 19第二期油菜地上部植體鉛含量濃度圖 81
圖4 - 20油菜地下部所吸收的鉛含量濃度圖 82
圖4 - 21第一期空心菜地上部植體鉛含量濃度圖 84
圖4 - 22第二期空心菜地上部植體鉛含量濃度圖 84
圖4 - 23空心菜地下部植體鉛含量濃度圖 85
圖4 - 24第一期菠菜地上部植體鉛含量濃度圖 87
圖4 - 25第二期菠菜地上部植體鉛含量濃度圖 87
圖4 - 26菠菜地下部植體鉛含量濃度圖 88
圖4 - 27第一期葉萵苣地上部植體鉛含量濃度圖 90
圖4 - 28第二期葉萵苣地上部植體鉛含量濃度圖 90
圖4 - 29葉萵苣地下部植體鉛含量濃度圖 91
圖4 - 30第一期茼蒿地上部植體鉛含量濃度圖 93
圖4 - 31第二期茼蒿地上部植體鉛含量濃度圖 93
圖4 - 32茼蒿地下部所植體鉛含量濃度 94

表目錄
表2 - 1土壤污染監測標準 5
表2 - 2土壤污染管制標準 5
表2 - 3蔬果植物類重金屬限量標準 6
表3 - 1研究使用之實驗設備與儀器 33
表3 - 2實驗藥品名稱與廠牌 34
表4 - 1供試土壤與生物炭基本特性 52
表4 - 2供試土壤與生物炭重金屬鉛含量分析 52
表4 - 3添加5%生物炭之小白菜生產量與含水率 61
表4 - 4添加2.5%生物炭之小白菜生產量與含水率 61
表4 - 5未添加生物炭之小白菜生產量與含水率 62
表4 - 6添加5%生物炭之青梗白菜生產量與含水率 62
表4 - 7添加2.5%生物炭之青梗白菜生產量與含水率 63
表4 - 8未添加生物炭之青梗白菜生產量與含水率 63
表4 - 9添加5%生物炭之油菜生產量與含水率 64
表4 - 10添加2.5%生物炭之油菜生產量與含水率 64
表4 - 11未添加生物炭之油菜生產量與含水率 65
表4 - 12添加5%生物炭之空心菜生產量與含水率 65
表4 - 13添加2.5%生物炭之空心菜生產量與含水率 66
表4 - 14未添加生物炭之空心菜生產量與含水率 66
表4 - 15添加5%生物炭之菠菜生產量與含水率 67
表4 - 16添加2.5%生物炭之菠菜生產量與含水率 67
表4 - 17未添加生物炭之菠菜生產量與含水率 68
表4 - 18添加5%生物炭之葉萵苣生產量與含水率 68
表4 - 19添加2.5%生物炭之葉萵苣生產量與含水率 69
表4 - 20未添加生物炭之葉萵苣生產量與含水率 69
表4 - 21添加5%生物炭之茼蒿生產量與含水率 70
表4 - 22添加2.5%生物炭之茼蒿生產量與含水率 70
表4 - 23未添加生物炭之茼蒿生產量與含水率 71



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