模擬酸雨淋洗彰化土壤管柱之重金屬型態分佈

Abstract

酸雨及土壤重金屬污染為工業發展及科技進步所伴隨的問題。本篇研究將探討在管柱淋洗下以不同濃度模擬酸雨對土壤中陽離子的影響，並以連續萃取法進而了解土壤中重金屬的存在型態。試樣土壤採集為台灣彰化地區之農田土壤，以四種不同濃度的模擬酸雨處理 (pH 1.8, 2.8, 3.8, 4.8)，作土壤管柱淋洗試驗，並以連續萃取法分析其重金屬的型態分佈。結果顯示，不同的模擬酸雨對土壤管柱之淋洗液pH值的變化量，只有pH 1.8模擬酸雨處理中，淋洗液pH值下降。在管柱淋洗試驗中，酸雨之氫離子會先與土壤之鹽基陽離子(鈣、鎂、鉀、鈉)及碳酸鈣產生陽離子交換反應後，導致在初期淋洗液含有大量的鹽基陽離子，而等到中後期，淋洗液逐漸酸化後，氫離子會與鋁產生交換，進而破壞土壤構造的鋁，使鋁釋放出來，而重金屬鎳、鋅也隨之釋放出來，以pH 1.8模擬酸雨處理可知鋁的總釋放量為0.3-1.9%、鎳的總釋放量為23-25.5%、鋅的總釋放量為12.5-17.1%，而其它三種處理 (pH 2.8, 3.8, 4.8) 的淋洗液則只有測到鹽基陽離子濃度，這是因為其三種處理之酸雨的氫離子還未與土壤的鹽基陽離子完全交換，故沒有測到其它陽離子。在連續萃取法中，以模擬酸雨pH 1.8處理時，需要有連續淋洗一百年的酸雨的條件，重金屬型態才有明顯的變化，土壤中重金屬鎳之殘留型態、有機物鍵結型態及鐵/錳氧化物鍵結型態的含量下降，而可交換性型態的含量增加，此外酸雨對土壤中另一重金屬鋅則是使殘留型態、有機物鍵結型態、鐵/錳氧化物鍵結型態及碳酸鹽鍵結型態的含量下降，可交換性型態的含量增加。隨著酸雨濃度、數量增加，會使淋洗液pH值逐漸下降，鹽基陽離子大量洗出，而以連續淋洗一百年的酸雨條件時，土壤構造的鋁被破壞，使得土壤重金屬在淋洗液中含量增加，造成重金屬從土壤中淋失，而此將會造成地下水源的污染。