添加稻稈生質炭對土壤固定Cr(VI)的作用

Abstract

作物殘體經由燃燒後所產生之含炭物質，具有比表面積高、不易分解及良好的陰、陽離子交換容量，若施用於土壤中將會對於土壤基本性質、重金屬的移動和有機分子傳輸等具有影響。鉻在環境中主要以三價鉻﹝Cr(III)﹞及六價鉻﹝Cr(VI)﹞的形態存在，其中Cr(VI)的毒性和移動性都高於Cr(III)。現今受鉻污染之土壤常用的整治方法為添加化學還原劑(如，硫化鐵、亞鐵離子和零價鐵)將Cr(VI)還原為Cr(III)，近年已有研究藉由添加炭化之生物性資材還原Cr(VI)，然而土壤環境中存在許多變因，舉如土壤pH、有機質、氧化物及陰陽離子等，皆會影響炭化之生物性資材還原Cr(VI)之能力，因此本研究目的為探討添加稻稈生質炭(Rice-straw biochar; RB)到土壤中對土壤固定Cr(VI)之影響。 本研究選用兩種土壤，分別為陳厝寮系土壤(Chentsuo; Ce)(台中縣大肚鄉)及萬合系土壤(Wanho; Wa)(彰化縣埤頭鄉)，並添加5%的稻稈生質炭，以固液比為50 g L-1添加稻稈生質炭的土壤與10 mg L-1Cr(VI)溶液於pH 2.0-7.0以及未調整pH的環境中進行動力學反應。等溫吸附結果顯示，添加稻稈生質炭與否的陳厝寮和萬合系土壤在未調整pH的且低濃度Cr(VI)時，稻稈生質炭所固定的Cr(VI)佔土壤總固定量較大，顯示在低濃度的Cr(VI)污染情況時，土壤對於Cr(VI)的固定能力較佳。於動力學及土壤溶液中可溶性有機碳結果顯示，隨著溶液pH增加，陳厝寮及萬合系土壤對於Cr(VI)之固定和還原量隨之下降，可溶性有機碳濃度亦有上升趨勢。當溶液pH 7.0時，Cr(VI)仍有被還原的現象發生，表示可溶性有機碳將Cr(VI)還原為Cr(III)。當pH NO3- ≅ SO42- > Cl-。未來於土壤添稻稈生質炭若應用於低濃度Cr(VI)污染之土壤復育，對於Cr(VI)的固定和還原量是有影響性的。