重金屬污染農地整治技術

國立高雄大學土木與環境工程系副教授 葉琮裕

  近來農地遭受到重金屬污染事件再度成為媒體之焦點,土壤及地下水污染整治法施行後,主要的技術規範「土壤污染管制標準」已於90年11月21日公告,而相關土壤重金屬標準檢測方法亦於今年年初相繼修正公告。為保證民眾食用農作物之安全,環保署主動針對以往有可能受重金屬污染的農地,依新公告的管制標準及檢測方法進行污染土地確認查證工作,並依土壤及地下水污染整治法進行污染土地控管及後續整治。

  國內現行的重金屬污染管制標準主要針對鎘、鉻、汞、砷、銅、鋅、鎳、鉛等八大金屬進行管制,而這些重金屬對農作物及人體健康的影響主要如下:

1.鎘
  鎘非常容易被植物體所吸收,而且容易被輸送至作物之上部,如水稻穀部,故在國際上鎘被視為必須嚴加管制污染物質之首位,當土壤受少量鎘污染時,所種植之作物常有高濃度之累聚現象,因此極易藉著作物進入哺乳動物之食物鏈中。鎘主要來自金屬表面處理業,塑膠安定劑製造業。

2.鋅
  植物對鋅有吸收性,雖然鋅對植物的毒性低,但在吸收累聚下,對於食用之人畜仍有危害性,雖然鋅亦常為人體需補充之微量物質。鋅主要來自電池工業及塑膠安定劑製造業。

3.汞
  植物對汞的吸收性極低,但有機汞卻有截然不同的反應,有機汞極易被植物吸收,因此很容易進入食物鏈中。所幸,當土壤於好氧狀態下,有機汞有轉變成無機汞的現象,因此農田作物吸收有機汞的可能性不高。汞主要來自電池工業及酸鹼工業。

4.銅
  農作物對銅的吸收仍不顯著,在植物體內傳導性更低,故當人體食用生長在嚴重銅污染土壤之作物時,應仍無虞銅之危害。銅的管制主要係針對生態保護為前提,銅對低等浮游生物具極毒性。銅主要來自金屬表面處理業及塑膠安定劑製造業。

5.鉛
  土壤中高濃度的鉛對作物並無毒害,而濃度過高時可以抑制光合作用的進行。植物對鉛的吸收並不顯著,並通常只累聚在植物的根部,然而鉛對兒童中樞神經之發育有影響。鉛主要來自金屬表面處理業、皮革製造業及電池工業。

6.砷
  土壤中之砷會被水稻吸收而分布於整個植物之中,其中以根部最多,莖葉次之,穀粒為最少。砷主要來自顏料、皮革及農業製造業。

7.鎳
  鎳對於哺乳動物的毒性低,因此生長在嚴重鎳污染之作物,被人體食用後,亦很少呈毒害。鎳主要來自金屬表面處理業及電池工業。

8.鉻
  鉻與鎳相同,對哺乳動物之毒性低,然而溶解態之六價鉻則具致癌性。鉻主要來自金屬表面處理業及製革業廢水。

  農作物吸收重金屬之影響因素常包括重金屬的種類與濃度、植物的種類、土壤pH值及氣候等等因素。不同植物在不同土壤中對重金屬離子有不同的吸收與積聚作業,一般而言,農作物在土壤中吸收重金屬的程度分為:鎘>鋅>汞>銅>鉛>砷>鉻,其中鎘、鋅、汞、銅、鉛等五類重金屬較可能被植物吸收且易積聚於植物體內。

  鑑於受重金屬污染土壤未來整治復育應考慮的問題因素包括:1)重金屬之濃度,2)土壤之質地,3)地下水位高低,4)整治復育之經費,5)改善所需時間。主要的整治技術包括:

1.上下層土壤之工程稀釋法
  此法僅適用於污染程度較低的土壤,如污染濃度較高仍需進一步探討可行性。

2.排土與客土法
  在工程技術中之排土與客土法之實作中,將污染土移除應可達復耕之目的,惟仍需考慮挖除之污染土壤應運往何處及產生之二次污染問題。

3.現地化學安定法
  此方法主要的目的是添加無害物質於污染土壤,以降低重金屬在土壤中的溶解度,減少植物吸收後產生的毒害。主要施用物質包括石灰、堆肥、高磷肥、氧化鐵、氧化錳、沸石、磷酸氫鈣與碳酸鈣之混合等。依現今國內環保法令似較不適合使用本法。

4.化學萃取法
  此法主要是利用萃取劑與土壤中的重金屬的交互結合作用吸出原本吸附於土壤中的污染物,萃取劑的種類包括有機溶劑、螫合劑、介面活性劑及酸。應用化學萃取法時,應特別注意萃取劑之選取及處理程序之設計,尤其是使用後之萃取劑之後續處理,以避免化學藥劑造成二次公害。

5.酸洗法或淋洗法
  此法基本原理是以水或是加入介面活性劑的水沖洗受污染的土壤,而將附著於土壤結構的污染物洗出。沖出的水因含有污染物質,故由位於地下水層底部或位於下游處的收集系統匯集,在抽至地表予以處理。

6.植物復育法
  此法乃篩選適宜生長花卉及苗木者,過去幾年研究結果很多,結果顯示在未處理條件下,確實可種植某些非食用性高經濟性之花木,且經濟效益評估結果均屬可行。

  國內在密集調查農地的結果持續產出的同時,相關單位應本專業針對不同農作物於污染土地之重金屬吸收狀況進行研析,以提供農地上食用作物適當之後續處理處置措施,避免浪費相關之資源。針對污染之農地亦應儘早加以整治復育以確保土地資源之永續利用。