跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(18.97.9.169) 您好!臺灣時間:2025/01/21 05:31
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:許珮琪
研究生(外文):HSU,PEI-CHI
論文名稱:生物炭與生物炭堆肥對農田土壤重金屬之吸脫附行為與降低植物重金屬吸收之研究
論文名稱(外文):Adsorption and desorption of heavy metals in soils by biochars/biochar composts and application for decreasing bioavailability of heavy metals to plant
指導教授:劉瑞美劉瑞美引用關係
指導教授(外文):LIOU,REY-MAY
口試委員:黃世梁劉瑞美陳世雄 
口試委員(外文):HUANG,SHI-LIANGLIOU,REY-MAYCHEN,SHIH-HSIUNG
口試日期:2020-07-02
學位類別:碩士
校院名稱:嘉南藥理大學
系所名稱:環境工程與科學系
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:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:117
中文關鍵詞:生物炭生物炭堆肥重金屬土壤植物
外文關鍵詞:biocharbiochar compostheavy metalssoilplant
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:480
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
目錄
摘要 I
Abstract II
致謝 IV
表目錄 IX
圖目錄 X
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 4
2-1 廢棄物 4
2-2 重金屬 5
2-2-1 重金屬污染來源 6
2-2-2 重金屬在土壤中之鍵結型態 7
2-2-3 重金屬修復整治技術 9
2-3 生物炭 10
2-3-1 生物炭的組成及特性 11
2-3-2 生物炭對土壤之影響 11
2-3-3 生物炭對植物之影響 12
2-3-4 生物炭對重金屬吸附之原理與應用 13
2-4 堆肥 15
2-4-1 堆肥之效益 15
2-5 吸附理論 17
2-5-1等溫吸附曲線 20
2-5-2 影響吸附的原因 21
第三章、 研究設備與方法 24
3-2 生物炭及生物炭堆肥之等溫吸附 29
3-3 生物炭或生物炭堆肥對土壤重金屬吸附能力之評估 30
3-4 試驗土壤作物栽培 32
3-5 分析方法 32
3-5-1 酸鹼值測定 32
3-5-2 電導度測定 33
3-5-3 有機質測定 33
3-5-4 生物炭或生物炭堆肥之組成分析 34
3-5-5 重金屬之測定 35
3-5-6 生物炭或生物炭堆肥之表面官能基分析 36
3-5-7 生物炭及生物炭堆肥之孔隙特性及比表面積分析 37
3-5-8 多重化學藥劑連續萃取試驗 38
第四章、 結果與討論 41
4-1 不同生物炭或生物炭堆肥之基本性質 42
4-1-1 生物炭及生物炭堆肥之酸鹼值 42
4-1-2 生物炭及生物炭堆肥之電導度 42
4-1-3 生物炭及生物炭堆肥之孔隙特性 43
4-1-4 生物炭及生物炭堆肥之元素組成 45
4-1-5 生物炭及生物炭堆肥之重金屬含量 46
4-1-6 生物炭及生物炭堆肥之表面官能基 47
4-2 生物炭及生物炭堆肥對重金屬之吸脫附行為 49
4-3 污染土壤之土壤基本性質 53
4-4 生物炭及生物炭堆肥對污染土壤中重金屬之吸附評估 55
4-5 生物炭或生物炭堆肥對土壤中重金屬型態之影響 60
4-6 生物炭及生物炭堆肥對污染土壤作物栽培之影響 63
4-6-1 土壤酸鹼值變化 63
4-6-2 土壤電導度變化 69
4-6-3 土壤有機質變化 74
4-6-4 土壤重金屬含量變化 79
4-6-5 植體重金屬含量之變化 92
4-6-6 植物生長之株高變化 98
4-6-7 植體之乾重 103
第五章、 結論 106
第六章、 參考文獻 108



表目錄
表2-1 物理吸附與化學吸附特性的區別 19
表3-1研究所需儀器設備之廠牌與型號 26
表3-2研究中各分析項目所需藥品或氣體之名稱與廠牌 27
表3-3各試驗處理與代號 31
表4-1生物炭及生物炭堆肥基本特性分析 44
表4-2生物炭及生物炭堆肥孔隙特性分析 44
表4-3生物炭及生物炭堆肥元素組成 45
表4-4生物炭及生物炭堆肥之重金屬含量 46
表4-5污染土壤之土壤基本性質 54
表4-6 SN污染土壤有效重金屬之型態變化 61
表4-7 TA污染土壤有效重金屬之型態變化 61
表4-8 DP污染土壤有效重金屬之型態變化 62
表4-9 GS污染土壤有效重金屬之型態變化 62

圖目錄
圖2-1 IUPAC之等溫吸附曲線分類圖 20
圖3-1實驗架構流程 25
圖3-2多重化學藥劑萃取試驗實驗流程 40
圖 4-1生物炭及生物炭堆肥之表面官能基 48
圖 4-2生物炭及生物炭堆肥對鎘之吸附能力及其等溫吸附試驗 50
圖 4-3生物炭及生物炭堆肥對銅之吸附能力及其等溫吸附試驗 51
圖 4-4生物炭及生物炭堆肥對鋅之吸附能力及其等溫吸附試驗 52
圖 4-5 SN污染土壤淋洗試驗之銅、鋅、鎘總量 56
圖 4-6 TA污染土壤淋洗試驗之銅、鋅、鎘總量 57
圖 4-7 DP污染土壤淋洗試驗之銅、鋅、鎘總量 58
圖 4-8 GS污染土壤淋洗試驗之銅、鋅、鎘總量 59
圖 4-9 SN污染土壤作物栽培試驗過程之酸鹼值變化 65
圖 4-10 TA污染土壤作物栽培試驗過程之酸鹼值變化 66
圖 4-11 DP污染土壤作物栽培試驗過程之酸鹼值變化 67
圖 4-12 DP污染土壤作物栽培試驗過程之酸鹼值變化 68
圖 4-13 SN污染土壤作物栽培試驗過程之電導度變化 70
圖 4-14 TA污染土壤作物栽培試驗過程之電導度變化 71
圖 4-15 DP污染土壤作物栽培試驗過程之電導度變化 72
圖 4-16 GS污染土壤作物栽培試驗過程之電導度變化 73
圖 4- 17 SN污染土壤作物栽培試驗過程之有機質變化 75
圖 4-18 TA污染土壤作物栽培試驗過程之有機質變化 76
圖 4-19 DP污染土壤作物栽培試驗過程之有機質變化 77
圖 4-20 GS污染土壤作物栽培試驗過程之有機質變化 78
圖 4-21 SN污染土壤作物栽培試驗過程之銅含量變化 80
圖 4-22 SN污染土壤作物栽培試驗過程之鋅含量變化 81
圖 4-23 SN污染土壤作物栽培試驗過程之鎘含量變化 82
圖 4-24 TA污染土壤作物栽培試驗過程之銅含量變化 83
圖 4- 25 TA污染土壤作物栽培試驗過程之鋅含量變化 84
圖 4-26 TA污染土壤作物栽培試驗過程之鎘含量變化 85
圖 4- 27 DP污染土壤作物栽培試驗過程之銅含量變化 86
圖 4-28 DP污染土壤作物栽培試驗過程之鋅含量變化 87
圖 4- 29 DP污染土壤作物栽培試驗過程之鎘含量變化 88
圖 4- 30 GS污染土壤作物栽培試驗過程之銅含量變化 89
圖 4- 31 GS污染土壤作物栽培試驗過程之鋅含量變化 90
圖 4-32 GS污染土壤作物栽培試驗過程之鎘含量變化 91
圖 4-33 SN污染土壤作物栽培之植體銅、鋅、鎘含量 94
圖 4-34 TA污染土壤作物栽培之植體銅、鋅、鎘含量 95
圖 4-35 DP污染土壤作物栽培之植體銅、鋅、鎘含量 96
圖 4-36 GS污染土壤作物栽培之植體銅、鋅、鎘含量 97
圖 4-37 SN污染土壤作物栽培試驗過程之植物株高變化 99
圖 4-38 TA污染土壤作物栽培試驗過程之植物株高變化 100
圖 4-39 DP污染土壤作物栽培試驗過程之植物株高變化 101
圖 4-40 GS污染土壤作物栽培試驗過程之植物株高變化 102
圖 4-41 SN污染土壤作物栽培之植體乾重 104
圖 4-42 TA污染土壤作物栽培之植體乾重 104
圖 4-43 DP污染土壤作物栽培之植體乾重 105
圖 4- 44 GS污染土壤作物栽培之植體乾重 105

1.107年度土壤及地下水污染整治年報。行政院環境保護署。
2.Steiner, C., Melear, N., Harris, K., Das, K.C. 2011. Biochar as bulking agent for poultrylitter composting. Carbon Management. 2:3, 227-230
3.Petric, I., Šestan, A. and Šestan, I. 2009. Influence of wheat straw addition on composting of poultry manure. Process Safety and Environmental Protection. 87(3):206-212.
4.張博欽。2013。評估以蚯蚓養殖處理豬糞之資源化研究。國立宜蘭大學生物技術與動物科學系碩士論文。
5.廢棄物清理法。2017。行政院環境保護署。
6.林易署、陳俊桀、楊純明。2013。簡介農地之重金屬污染及其復育。農業化學 24:6-10。
7.鄧淑燕。2010。葉片營養元素氮及其養分含量分析方法之比較研究。朝陽科技大學應用化學系碩士論文。
8.徐慈鴻、李貽華。2005。空氣及水污染對植物之影響。農作物污染監測講習會。
9.林方翔。2013。森林殘留物生物炭之特性及其對水中重金屬銅、鋅吸附之效益。國立屏東科技大學森林系碩士學位論文。
10.陳建銘。2010。重金屬銅鉻鎳在土壤中之型態分佈及淋洗去除效率。朝陽科技大學環境工程與管理系碩士論文。
11.Chlopecka, A., Bacon, J. R., Wilson, M. J., Kay, J. 1996. Forms of cadmium, lead, and zinc in contaminated soils from southwest Poland. Journal of Environmental Quality. 25(1):69-79.
12.鄭昀燕。2015。重金屬污染土壤清洗試驗評估。國立中興大學環境工程與科學系碩士論文。
13.Tessier, A., Campbel,P.G.C., Bisson, M. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals. 1979. Analytical Chemistry. 51(7):844-851.
14.陳遠其、張煜、陳國梁。2016。石灰對土壤重金属污染修復研究進展。生態環境學報25(8):1419-1424。
15.吳翊豪。2009。六種植物吸收重金屬之植生復育法研究。朝陽科技大學環境工程與管理系碩士論文。
16.Chia, C.H., Munroe, P., Joseph, S. D., Lin, Y., Lehmann, J., Muller, D. A., Xin, H. L., Neves, E. 2012. Analytical electron microscopy of black carbon and microaggregated mineral matter in Amazonian dark Earth. Journal of Microscopy. 245(2):129-39.
17.Fraser, J., Teixeira, W., Falcão, N., Woods, W., Lehmann, J., Junqueira, A. B. 2011. Anthropogenic soils in the Central Amazon: from categories to a continuum. Area. 43(3):264-273.
18.Roberts, K.G., Gloy, B. A., Joseph, S. 2010. Life cycle assessment of biochar systems: estimating the energetic, economic, and climate change potential. Environmental Science and Technology. 44(2):827-833.
19.Keiluweit, M., Nico, P.S., Johnson, M.G., Kleber, M. 2010. Dynamic molecular structure of plant-derived black carbon (biochar). Environmental Science and Technology. 44 : 1247-1253.
20.蔡佳儒、吳耿東。2016。臺灣農業廢棄物製備生物炭之未來與展望。循環經濟 46:24-28。
21.Lehmann, J., Gaunt, J., Rondon, M. 2006. Bio-char sequestration in terrestrial ecosystems – A Review. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. 11(2):403-427.
22.Atkinson, C.J., Fitzgerald, J.D., Hipps, N.A. 2010. Potential mechanisms for achieving agricultural benefits from biochar application to temperate soils:a review. Plant and Soil. 337(1-2):1-18.
23.Van Zwieten, L., Kimber, S., Morris, S., Chan, K. Y., Downie, A., Rust, J., Joseph, S., Cowie, A. 2009. Effects of biochar from slow pyrolysis of papermill waste on agronomic performance and soil fertility. Plant and Soil. 327(1-2):235-246.
24.Lehmann, J., da Silva, J.P., Steiner, C., Nehls, T., Zech, W., Glaser, B. 2003. Nutrient availability and leaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the Central Amazon basin: fertilizer, manure and charcoal amendments. Plant and Soil. 249:343-357.
25.Warnock, D.D., Lehmann, J., Kuyper, T.W., Rillig, M.C. 2007. Mycorrhizal responses to biochar in soil – concepts and mechanisms. Plant and Soil. 300(1-2):9-20.
26.Dias, B.O., Silva, C. A., Higashikawa, F. S., Roig, A., Sanchez-Monedero, M. A. 2010. Use of biochar as bulking agent for the composting of poultry manure: effect on organic matter degradation and humification. Bioresource Technology.101(4):1239-1246.
27.Park, J.H., Choppala, G.K., Bolan, N.S., Chung, J.W., Chuasavathi, T. 2011. Biochar reduces the bioavailability and phytotoxicity of heavy metals. Plant and Soil.348(1-2):439-451.
28.Tiquia, S.M., Tam, N.F.Y. 1998. Elimination of phytotoxicity during co-composting of spent pig-manure sawdust litter and pig sludge. Bioresource Technology. 65(1-2):43-49.
29.Yuan, J.H., Xu, R. K., Zhang, H. 2011. The forms of alkalis in the biochar produced from crop residues at different temperatures. Bioresource Technology.102(3):3488-3497.
30.Antal, M.J., Grønli, M. 2003. The art, science, and technology of charcoal production. Industrial & Engineering Chemistry Research, 42(8):1619-1640.
31.Ahmad, M., Rajapaksha, A. U., Lim, J. E., Zhang, M., Bolan, N., Mohan, D., Vithanage, M., Lee, S. S., Ok, Y. S. 2014. Biochar as a sorbent for contaminant management in soil and water: a review. Chemosphere. 99:19-33.
32.Singh, B.P., Hatton, B. J., Balwant, S., Cowie, A. L., Kathuria, A. 2010. Influence of biochars on nitrous oxide emission and nitrogen leaching from two contrasting soils. Journal of Environmental Quality. 39(4):1224-1235.
33.Glaser, B., Guggenberger, G., Zech, W., Ruivo, M. 2004. Soil organic matter stability in amazonian dark earths. Amazonian Dark Earths. 141-158.
34.行政院農業委員會高雄區農業改良場。2018。生物炭於短期作物田間應用技術。高雄區農技報導142。
35.Deluca, T., Gundale, M.J., Mackenzie, M.D., Jones, D. 2015. Biochar effects on soil nutrient transformations. Biocher For Environmental Management. 421-454
36.Liang, B., Lehmann, J., Solomon, D., Kinyangi, J., Grossman, J., O'Neill, B., Skjemstad, J.O., Luizão, F. J., Petersen, J., Neves, E.G. 2006. Black carbon increases cation exchange capacity in soils. Soil Science Society of America Journal, 70(5):1719-1730.
37.Lehmann, J., Skjemstad, J., Sohi, S., Carter, J., Barson, M., Falloon, P., Coleman, K., Woodbury, P., Krull, E. 2008. Australian climate–carbon cycle feedback reduced by soil black carbon. Nature Geoscience. 1:832–835.
38.Yang, Y., Shaoqiang, M., Zhao, Y., Ming, J., Yongqian, X., Jiawei, C. 2015. A field experiment on enhancement of crop yield by rice straw and corn stalk-derived biochar in northern china. Sustainability. 7(10):13713-13725.
39.Steiner, C., Glaser, B., Geraldes, T., Lehmann, J., Blum, W.E.H., Zech, W. 2008. Nitrogen retention and plant uptake on a highly weathered central Amazonian Ferralsol amended with compost and charcoal. Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 171(6):893-899.
40.Schmidt, M.W.I., Skjemstad, J.O., Czimczik, C.l., Glaser, B., Prentice, K.M., Gelinas, Y., Kuhlbusch, T.A.J. 2001. Comparative analysis of black carbon in soils. Global Biogeochemical Cycles. 15(1):163-167.
41.Liang, B., Lehmann, J., Sohi, S.P., Thies, J.E., O’Neill, B., Trujillo, L., Gaunt, J., Solomon, D., Grossman, J., Neves, E.G., Luizão, F.J. 2010. Black carbon affects the cycling of non-black carbon in soil. Organic Geochemistry. 41(2):206-213.
42.Graber, E.R., Meller, H.Y., Kolton, M., Cytryn, E., Silber, A., Rav David, D., Tsechansky, L., Borenshtein, M., Elad, Y. 2010. Biochar impact on development and productivity of pepper and tomato grown in fertigated soilless media. Plant and Soil. 337(1-2):481-496.
43.Awasthi, M.K., Wang, Q., Huang, H., Li, R., Shen, F., Lahori, A.H., Wang, P., Guo, D., Guo, Z., Jiang, S., Zhang, Z. 2016. Effect of biochar amendment on greenhouse gas emission and bio-availability of heavy metals during sewage sludge co-composting. Journal of Cleaner Production.135:829-835.
44.徐路魏、王旭東。2016。生物質炭對蔬菜廢棄物堆肥化過程氮素轉化的影響。農業環境科學學報 6:1160 - 1166。
45.Jindo, K., Sanchez-Monedero, M. A., Hernandez, T., Garcia, C., Furukawa, T., Matsumoto, K., Sonoki, T., Bastida, F. 2012. Biochar influences the microbial community structure during manure composting with agricultural wastes. Science of the Total Environment.416:476-481.
46.Uchimiya, M., Klasson, K. T., Wartelle, L.H., Fortier, C. A., Lima, I.M. 2011. Influence of pyrolysis temperature on biochar property and function as a heavy metal sorbent in soil. Agricultural And Food Chemistry.59(6): 2501-2510.
47.Uchimiya, M., Klasson, K. T., Wartelle, L.H., Lima, I. M. 2011. Influence of soil properties on heavy metal sequestration by biochar amendment: 1. Copper sorption isotherms and the release of cations. Chemosphere.82(10):1431-1437.
48.Chen, B., Zhou, D., Zhu, L. 2008. Transitional adsorption and partition of nonpolar and polar aromatic contaminants by biochars of pine needles with different pyrolytic temperatures. Environment Science and Technology.42(14):5137-5143.
49.Borchard, N., Prost, K., Kautz, T., Moeller, A., Siemens, J. 2012. Sorption of copper (II) and sulphate to different biochars before and after composting with farmyard manure. European Journal of Soil Science.63(3):399-409.
50.Jiang, T.Y., Jiang, J., Xu, R. K., Li, Z. 2012. Adsorption of Pb(II) on variable charge soils amended with rice-straw derived biochar. Chemosphere.89(3):249-256.
51.楊帆、宋小杰、為文美。2009。農業廢棄物對染料廢水處理研究進展。安徽建築工業學院學報自然科學版17(4):69-73。
52.張亞麗、沈其榮、姜洋。2001。有機肥料對鎘污染土壤的改良效果。土壤學報2:212-218。
53.Krishnani, K.K., Meng, X., Christodoulatos, C., Boddu, V. M. 2008. Biosorption mechanism of nine different heavy metals onto biomatrix from rice husk. Journal of Hazardous Materials, 153(3):1222-1234.
54.Fellet, G., Marchiol, L., Delle Vedove, G., Peressotti, A. 2011. Application of biochar on mine tailings: effects and perspectives for land reclamation. Chemosphere, 83(9):1262-1267.
55.Partanen, P., Hultman, J., Paulin, L., Auvinen, P., Romantschuk, M. 2010. Bacterial diversity at different stages of the composting process. BMC Microbiology. 10:94.
56.Bernal, M.P., SaÂnchez-Monedero, M.A., Paredes, C., Roig, A. 1998. Carbon mineralization from organic wastes at different composting stages during their incubation with soil. Agriculture, Ecosystems & Environment. 69(3):175-189.
57.Agegnehu, G., Bass, A.M., Nelson, P.N., Muirhead, B., Wright, G., Bird, M.I. 2015. Biochar and biochar-compost as soil amendments: Effects on peanut yield, soil properties and greenhouse gas emissions in tropical North Queensland, Australia. Agriculture, Ecosystems & Environment. 213:72-85.
58.楊秋忠。2005。生物性肥料之特性及開發。農業生技產業季刊4 :18-22。
59.趙承琛。1985。界面科學基礎。復文書局19-31。
60.胡宏志。2002。鈷在活性碳纖維中的吸附與鑑定。國立成功大學化學研究所碩士論文。
61.蔡文田。1994。含揮發性有機物廢氣之活性碳吸附與觸媒焚化處理研究。國立台灣大學環境工程研究所博士論文。
62.Brunauer, S., Deming, L.S., Deming, W.S., Teller, E.J. 1940. On a theory of van der waals adsorption of gases. American Chemical Society. 62:1723-1732.
63.行政院環保署環境檢驗所公告之NIEA W424.53A方法。
64.行政院環保署環境檢驗所公告之NIEA W203.51B方法。
65.駱榮富。2012。傅立葉轉換紅外線光譜儀(FT-IR)與電性量測分析實驗。Electronic Ceramic Lab。
66.Sagar, J.T., Burgess, S. R., McCarthy, C., Li, X. 2016. Elemental characterisation of sub 20nm structures in devices using new SEM-EDS technology. Microelectronics Reliability. 64:367-369.
67.Mandal, B.K., Vankayala, R., Uday Kumar, L. 2011. Speciation of chromium in soil and sludge in the surrounding tannery region. ISRN Toxicology. 2011:1-10.
68.Beckett, P.H.T., 1989. The use of extractants in studies on trace metals in soils ,sewage, sludge and sludge treated soil. Advances in Soil Science. 9:143-176.
69.莊佩祺。2003。土壤重金屬污染物化合物型態分佈之影響因子探討。逢甲大學環境工程與科學所碩士論文。
70.土壤及地下水污染整治網-國內污染場址查詢。行政院環境保護署環境資源資料庫。

電子全文 電子全文(網際網路公開日期:20250714)
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關期刊