農地重金屬污染整治技術

-植物復育法

國立高雄大學土木與環境工程系副教授 葉琮裕

  植物復育法乃運用綠色植物藉由其吸收降解及分解,以減低土壤及地下水之污染狀況。相較於目前美國常用的自然衰減法(Natural Attenuation)更為民眾接受的污染物整治技術。植物復育法已成功地運用在石油碳氫化合物、BETX、PCB、三氯乙烯等含氯溶劑、重金屬、農藥及氮磷營養鹽。

  選擇植物復育法應注意(1)作物的選擇(2)符合法規的需求(3)定期的監測(4)與其他整治技術花費之比較。

  決定植物復育成功的主要因素包括(1)將污染物由土壤及地下水中抽出並加以降解其污染程度至無害或較低毒性之副產物(2)植物生長率需高(3)選擇適合場址當地之氣候及土壤特性之植物(4)強吸水性葉蒸率高之植物,且避免引進非本土性生長之植物種種類。

  紐澤西州Trenton褐地場址以植物(Indian mustard)之抽出機制降低土壤中鉛的污染濃度,在單一植物生長季中減低土壤中鉛平均濃度13%,成功地將4,500平方呎72%的污染區域整治達到400mg/kg之整治基準(國內鉛食用作物土壤污染管制標準為500mg/kg)。

  植物復育法之污染物去除機制主要包括(1)植物分解:由於植物本身之代謝或酵素分解污染物;(2)植物吸取:由植物根部吸收後並傳輸至根部上部,針對重金屬之去除機制,乃在於後續妥善地收割及植物處理處置,植物根部亦有將污染物沉澱固定之功能(3)植物蒸發:由植物吸收污染物後,透過植物本身轉化機制將污染物轉為無害之二氧化碳蒸發。(4)植物根部附近微生物作用:透過植物根部附近微生物之分解作用將污染物分解,若為好氧性微生物,通常可在根部加入通氣管。

  植物復育法運用在污染場址整治之主要優點為:(1)可同時去除多種污染物,包含有機物及重金屬等。(2)可就地處理污染物質:在人口稠密的區域,污染土壤之離場處理常造成搬運過程之危害曝露風險。植物復育法適合運用人口密集區域,且不需挖除任何污染之土壤。(3)可提供污染物完全去除的整治效率:植物復育法幾乎可完全去除大部分之污染物,可使污染土地於整治後作永續之利用。(4)可作為中間處理之選擇:植物復育法可作為配合其他整治方式 之前置處理作為,主要可將污染物質先行固定,防止污染範圍擴散。(5)初設及操作費低:植物復育法通常較其他污染場址整治技術便宜,且亦有協助污染場址造景之功能,可為大部分民眾所接受。

  植物復育法無需外加之機械動力,主要藉太陽為主要能量來源,提供植物光合作用所需;且植物無需移除污染土壤及運送可就地處理污染物。然而植物復育法需要完善之污染場址監測,以確保污染物之去除,且監測之時間隨污染物之去除效果而需增長。

  根據美國環保署1996年之報告指出,以整治一塊12公頃遭受鉛污染的場址而言,以挖除及處置需花費一千二百萬美元,以土壤淋洗需六百三十萬美元,以土壤就地封閉需六十萬美元,而以植物復育法僅需二十萬美元。以植物復育法運用於明尼蘇達州土壤重金屬之整治實例而言,每一立方碼之土壤約需153美元。

  國內三一九公頃土壤細密調查的結果已全部完成,未來面臨是於最短時間內完成污染農地的整治工作。此次調查結果依污染面積大小依次為鎳、鉻、銅、鋅,僅少數為鎘、汞、鉛等重金屬污染,此次調查並未發現受砷污染之農地。未來依農地污染之狀況,即污染濃度的高低,並參考土壤之性質及污染重金屬之種類,在考量處理花費及期程以選擇適切的整治技術,植物復育法在於花費及民眾接受度上應為良好的整治考量。