浸水環境下磷酸鹽及碳酸鹽對污染土壤鎘釋放及物種轉變之影響

Abstract

在台灣，水稻田常因為肥料的不當施用及工業污水的不當排放，導致土壤受到重金屬的污染，特別是重金屬鎘，水稻對鎘的吸收能力強，容易導致鎘米的產生。瞭解鎘在土壤中的化學型態，對於評估重金屬的移動性及生物有效性是相當重要的議題，然而過去的研究缺乏於浸水狀態下，鎘物種的轉變相對於水稻吸收關係的研究。因此，本研究藉化學固定劑的添加，瞭解於浸水環境下，鎘物種隨反應時間的變化。本實驗使用來自於台灣桃園地區受到鎘污染(27.8 mg kg-1 soil)的紅壤，此農地過去以種植水稻為主。本研究添加磷酸氫二銨[台灣水稻田磷肥推薦用量(13.1 mg P /kg)的1、10、100倍]及碳酸鈣[調整至pH 7的石灰需要量(8.3 cmol/kg)]作為化學固定劑，以個別添加以及混和添加的方式在浸水環境下孵育60天，並於孵育期間抽取土壤溶液及取孵育土壤做連續萃取，觀察土壤溶液鎘濃度及鎘物種分佈的變化。由15次取樣土壤溶液鎘濃度加總的結果顯示，在孵育期間，最高含量的磷酸氫二銨處理(即100倍)會促進鎘釋放至土壤溶液中(由空白組之1.88 mg L-1 升高至3.05 mg L-1)，然而，碳酸鈣處理則會降低土壤溶液中鎘的濃度(0.99 mg L-1)；混合處理的部分則會隨磷酸氫二銨/碳酸鈣的比例增加，溶液中鎘濃度有增加的趨勢(由0.87 mg L-1 增加至1.94 mg L-1)。由連續萃取結果顯示，相較於空白組，添加100倍磷酸氫二銨的處理會增加植物有效性的鎘物種(即增加金屬-有機錯合物鍵結態與水溶態鎘)，而添加碳酸鹽可降低植物有效性的鎘物種(即增加碳酸鹽鍵結碳、容易被還原的金屬氧化物鍵結態與有機鍵結態鎘)；混和處理下，則會隨磷酸氫二銨/碳酸鈣的比例增加，而增加植物有效性鎘物種的趨勢。本研究於浸水狀態下觀察土壤溶液鎘濃度和土壤鎘物種的變化，可真實反映實際水稻生長過程中鎘的移動性、生物有效性及潛在毒性的改變。