研究动机与研究问题

1、土壤4&污染之生;ISJM陂探言寸-以土壤生物蟋蟀悬指襟 一、摘要土壤是化育离物的根源,多勤植物都赖以雉生,土壤污染管制襟型的言丁定 目前都是以雉人I®健康目襟所言丁定,生;tgJMttlff估(Ecological riskassessment; ERA"概念近年来在阈外已受到相常重视,土壤污染封土壤生!1RJM 陂影簪概念也逐渐受到阈内的重视,未来也可能做悬阈内土壤污染管制的重要考 量.目前阈内外文献多以蚯蚓做悬土壤生熊蜀陂押估之指襟生物 .蟋蟀古名叫促 台湾又耦其悬肚猴或土伯仔,虽隹然优角度而言蟋蟀可能是一槿 害盘,但优中阈魔史、文化、翳蕖以及娱架的角度来看,

2、蟋蟀封人有不少 的jat 土壤是蟋蟀主要棱息地,目前阈内文献仍找不到土壤污染封於蟋蟀生熊 影簪之相研究,因此本研究符以蟋蟀做悬指襟,透谩蟋蟀之嗣覆研究探言寸土壤 4&污染封蟋蟀之生熊蜀陂.本研究符以二槿方式举用之4&污染土壤,第一槿方式招至4&污染晨地 探集垣地不同渡度相同II地之4&污染土壤,透谩分析及调理彳爰使其各修件包括 pH、有械II含量、水分含量等修件翥量超近,只雉持不同含4&渡度；第二槿方 式符以人工方式配裂不同4&污染渡度土壤,以碓保土壤各参数之一致性.在相 同嗣餐修件下,分析不同4&污染渡度土壤中蟋蟀之繁殖水平、生10犬况

3、,以及蟋 蟀UI1内之4&蓄稹情形,藉以Iff估4&污染封蟋蟀生熊之影簪.二、研究勤械典研究冏题 研究SW土壤是化育离物的根源,土壤也是人I®最根本的土壤中的重金JB 由植物的吸收,累稹於植物H内迤而影簪食用者的健康,因此谩去我伸号一直相常 心各槿植物封重金JB之蓄稹水平及重金JB封植物生H之影簪.除了人I®之外, 土壤中遢有相常多赖以雉生的勤物以及微生物生存其中 ,目前最受到切的生物 以蚯蚓最多,在阈内外有常多的研究都以蚯蚓做悬指襟生物,藉以押估土壤重金 JB污染之生熊蜀陂.日前随程淑芬老肺之研究困除於台中市岛日显一虞受4&污染 的晨田迤行垣地土壤

4、翻I#作H畤樊琪了蟋蟀的蹬影,在4&污染土壤的翻I#谩程中 我伸号彝？I,在土壤含4&量敕高的显瑰,土壤翻I#谩程襄乎没有樊琨到蟋蟀出？I； 但在土壤含4&量敕低的癌瑰,随著的翻耕有蟋蟀的出没,於是K始了本 研究的勤械.人司餐蟋蟀已有数百年的魔史,蟋蟀不谪是在魔史、欧食或娱架的 文化上都估有著一席之地.在谩去蟋蟀是晨田木里常见的生物之一,但随著晨地大 规模的H彝以及化孥肥料的大量使用,醇致琪在的晨田已很I8见到蟋蟀的 «»0蟋蟀是一槿封生活琪境相常注重的昆盘,食用新彝的嫩芽(蕖),喝乾浮的露水,生畏的琪境假设受到破壤亦或是改建都曾醇致其大规模死亡.翻

5、相文 队重金污染封土壤生魅影簪之研究多数都以蚯蚓悬指襟,在阈内似乎仍找不 到以蟋蟀悬指襟之相文献.研究者家住露峰晨村矜!1,小畤候都是在蟋蟀的口舄 叫磬中入眠,！!村的生活琪境典我封蟋蟀有著特殊情感,也熟知蟋蟀之嗣 餐方法,因此本研究想以蟋蟀悬指襟,探言寸4&污染封土壤生物 -蟋蟀生!18凰陂之 影簪.研究冏堰本研究符以二槿方式举用之4&污染土壤,第一槿方式招至4&污染晨地 探集垣地不同渡度相同II地之4&污染土壤,透谩分析及调理彳爰使其各修件包括 pH、有械II含量、水分含量等修件翥量超近,只雉持不同含4&渡度；第二槿方 式符以人工方式配裂不同4&am

6、p;污染渡度土壤,以碓保土壤各参数之一致性.在相 同嗣餐修件下,分析不同4&污染渡度土壤中蟋蟀之繁殖水平、生10犬况,以及蟋 蟀1M1内之4&蓄稹情形,藉以押估4&污染封蟋蟀生熊之影簪.另外也透谩统言十分 析了解各槿型熊的4&典蟋蟀生辰情形及生物吸收有效性之相翻性.三、文献回S(典探言寸3-1 土壤重金腐4&污染特性土壤4&污染在美阈超级基金污染埸址中数量位居第二高,污染来源包括金JB 冶斓及探碱谩程,另外墟渣座粢物、Hit池回收、肥料、汽械串排氧及生 活污水污泥等也都是造成土壤4&污染的主要来源 (Israr and Sah, 2021

7、).台湾有多 虑受4&污染埸址,如台中市柬盟里迤玉化工污染埸址因墟渣的置造成土壤4&污 染；在台中18岛日乡郎同安厝段有多«!田也都遭受4&污染,其主要污染初步判断 悬4&冶斓裂程藉由空氟及水等媒介造成.重金在土壤中的存在型!18,影簪其移勤性及毒性,因此Tessier(19791g悬以土壤中的重金腐余思量言丁定土壤污染管制襟型或以重金腐余思量Iff估其封碟境或 生物的危害是不恰常的.因此阈内外近年的研究K始金十封土壤中重金JB的型魅依其移S&性或生物有效性(bioavailability)迤行分JS.生物有效性萃取程序有以氯化金丐(CaCl2

8、)、醋酸(NHRAc)、硝酸(NH4NO3)、DTPA及EDTA等迤行萃取 (Kabala and Singh, 2001).Davies et al. (2003)研究g!示土壤中4&的生物有效性和DTPA所萃取出之土壤4mli度著相,典土壤溶液中的4&含量相翻性敕高.逋萃取法近年常被廉泛鹰用於测定土壤中重金的型熊,可用来押估土壤 中重金JS的移勤性及生物有效性.其中以Tessier et al. (1979)提出之序列式萃取法最廉泛被用,Tessier et al. (197前存在土壤中的重金分成五槿型;18,分别 悬可交换熊(Exchangeable碳酸H(Bound t

9、o Carbonates氧化物Ift结熊(Bound to Iron and Manganese Oxides)、有St物Ift结熊(Bound to Organic Matter)及残留魅(Residual).土壤中之重金腐以可交换!18被生物吸收的ft制最悬 肯定,此外碳酸亶It结熊及有械物It结熊也被18悬是生物敕可能容易吸收的型 解 而以氧化物蝴精熊及残留熊被生物吸收的水平最低.Pichtel et al. (2000)研究美阈超级基金4&污染埸址,土壤中4&的含量平均悬55,480 mg/kg,以碳酸亶H结熊比例最多,占41.6%;硫化物/残留熊及有械物H结熊分别占2

10、8.6及16.7%.含4&酸性重池粢置埸中4&平均含量悬29,400 mg/kg,以有械物然精熊及碳酸亶18分布比例最多,分别占 48.5及42.5%.在阈内,麻(2003)金性寸五槿 受不同重金JB污染之土壤迤行逐步萃取分析,结果18示4&以碳酸亶结熊及 氧化物居多.翁(2005)分析彰化大埔地显受4&污染晨地土壤,4&以残留 熊及氧化熊存在悬主；m (2003)金性寸台湾雨他埸址迤行?&型魅分析,?&全量 渡度分别悬721及1413 mg/kg, 4&主要集中在氧化物18.褚多的研究 皆K示4&在土壤中大都以不可溶解的

11、沉;殿熊存在,悬生物敕I®吸收的型魅 (McBride, 1994; Adriano, 2001; Shen et al., 2002).因此本研究探言寸土壤污染封 蟋蟀生熊蜀陂之影簪,除分析土壤中4&之全量,也要金性战&在土壤中之存在型魅 迤行分析,透谩统言十分析,了解各槿型熊的4&含量封蟋蟀之影簪.3-2 生!igUteiff估目前在阈内已符健康JMttlff估的概念逐步引入土壤及地下水污染整治的相 策工作,但封於土壤生熊凰陂上的考量仍未有具醴的重视.生熊蜀陂押估(Ecological risk assessment; ERA)念的提出至今符近有 30年(

12、Hope, 2006),其目 的主要用来看平估污染物jOI寸物槿群落所生的负面影霄虱陂(Solomon and Sibley,2002).Lukkari et al. (2004)指出重金JS在土壤中之行悬曾随畤IW及土壤的性K而改建,以化孥分析方法来Iff估土壤重金污染封生物的蜀陂,碓不客觐.以 化孥和物理方法分析土壤中重金JB的含量及分布情形,瓢法提供重金JB的生物有 效性及重金H在食物樽移的轩1息 Morgan and Morgan (1988).Lanno et al. (2004)指出,唯有生物指襟可以Iff估生物封重金JB曝露量及毒性效鹰.土壤生熊 凰陂押估的指襟言丁定近年来在文献

13、上有相常多的探言寸o良好的生物指襟鹰需具借 以下之特性：(1)在土壤生熊系中具有重要的功能；(2)廉泛的分布於土壤生熊系 中；(3)敏感度逾中,不能在污染物滤度趣低的情况下就死亡；(4)受污染物影簪下生毒性反J# (response)且此反易於Iff估；(5)在不同的琪境修件下,封 污染物的反仍具有冉琪性(Hopkin, 1993).蚯蚓被熬悬是土壤生;IgJMtttT估相常具代表性的指襟之一,在阈外近年来有相常多的文献(如Harmon and Wyatt,2021; Bleeker and van Gestel, 2007 Hankard et al., 2005； Lanno et al.

14、, 2004邨以 蚯蚓做悬土壤污染的指襟生物,在阈内也有黄(2000)、梁(2004)等人以蚯蚓做悬指襟生物迤行探音寸.Dai et al.(2004)及Morgan and Morgan (1992豚集重金Hi&及 金率污染土壤的蚯蚓(Aporretodea caliginosa 和 Lumbricus rubellus),居住在表土的蚯蚓品系(A. caliginosa)H内所累稹的重金H比深居型蚯蚓(L. rubellus)多.蚯 蚓累稹土壤重金H的水平11r依蚯蚓品系不同而昊o Morgan and Morgan(1990汾析Lumbricus rubells品槿蚯蚓,？1垣4

15、&主要累稹在身H彳爰部之消化管中；Homa etal.(2005)指出?&的毒害使蚯蚓的腔系田胞(coelmocytes激目18著减少；谩量之重 金|曾降低蚯蚓的再生水平以及精瓢数目(Neuhauser et al.,1984; Spurgeon et al.,1994; Cikutoric et al., 1993).Davies et al. (2003册究g!示,硝酸 (Pb(NO3)2) 在渡度悬3125 mg kg1畤封蚯蚓(Eisenia fetida)生辰曾有影簪,碳酸4& (PbCO3)及 硫化 (PbS)渡度在12500 mg kg-1下仍封蚯蚓瓢害.

16、Malecki et al.(1982)以醋酸 及氯化4&探言寸4&封蚯蚓(Eisenia fetida)繁殖的影簪,樊琪常4&含量高於5000 mg kg-1畤便曾生抑制效J®.3-3蟋蟀的特性蟋蟀古名叫促?»,台湾俗耦悬肚猴或土伯仔.全世界的蟋蟀 槿古言n勺有3,000槿,耋湾地n余勺有80多槿.蟋蟀在生物分is孥上肢勤 物盟的昆蠹铜直翅目蠢斯生目蟋蟀科,依其棱所分悬地棱性、草棱性、榭棱性 三大I®.蟋蟀一生大致可分成卵期、幼生期、成盘期三皆段.蟋蟀生命期的n 短,需视温度而定,温度越高的琪境下,生房情形越好,彝育越快,生命期就越短；冬

17、天温度低,生H建慢,生命期就敕H.在台湾平均每堡蟋蟀余勺可活4至6(0月不等.蟋蟀悬亲隹食性勤物,是直翅目中食性最廉的昆盘.在野外,主要以植 物的嫩芽、嫩蕖及根悬食,尤其喜歉吃各槿蔬菜及果If.封HI1而言,蟋蟀鹰1g 算是一槿害槿,但在中阈的魔史、文化、娱架、IBS甚至欧食而言,蟋蟀郤是有 著重要角色.自古蟋蟀常常是人I®的18物,如唐朝?K元天Jfct事?言已戴：客中秋典,妃妾辈皆以小金fW宇蟋蟀,置於枕畔,夜11其磬,庶民之家亦效之 ；肚悉蟀在中阈已有很久的魔史,常常是人I®茶绘©彳爰的绘典；蟋蟀也是中 H之一,可用来入有利尿,破血,利咽等成效,可用来治瘵水

18、月重,小便不通, 尿路结石,肝硬化腹水,咽喉月重痛等病症.而今蟋蟀已成食性爬司餐上最 主要的昆蠹食物,在一般爬蠹店或水族店均有出售.蟋蟀大多在入秋之彳爰K始交配,但只要在食物、水及高温的琪境下蟋蟀便曾 不停交配.牛也伸号的天然居所就是漏润的泥土.母蟋蟀尾部有一僚的卵管. 在交配完彳爰,中也曾逗撵敕髭软、漏润的土壤,或植物的堇中,符崖卵管插入其中卵.通常母蟋蟀一次卵曾有余勺125127dI洞,而同一他I洞中可排数他I卵, 共言糕勺500M 蟋蟀的嗣覆可以木箱或塑月蓼箱迤行,可以提供新斛的K果、番薯、 疆葡、青瓜 或婴兄吃的米糊做悬嗣料,最重要一黑占要保持土壤漏润.四、研究方法典步骤不同4&

19、;污染渡度土壤的裂借本研究符以二槿方式举用之4&污染土壤,第一槿方式招至4&污染晨地 探集垣地不同渡度相同II地之4&污染土壤,透谩分析及调理彳爰使其各修件包括 pH、有械II含量、水分含量等修件翥量超近,只雉持不同含4&渡度；第二槿方 式聘以人工方式配裂不同4&污染渡度土壤,以碓保土壤各参数之I致性.垣地不同污染渡度4&污染土壤之株集,本研究目前已在台中市岛日K找到一 虑4&污染晨地,其整境晨地土壤都相常的均匀,XRF箭测彳爰绫？I不同K现 的土壤其4&渡度有常大的差H,滤度分布徙 10000 mg/kg到低於土壤污染管制襟 型

20、以下都有.因此本研究符以本埸址土壤做悬垣地污染土壤来源,58言十探取五槿 不同渡度乾阐同壤迤行蟋蟀食可记 滤度分别悬 200 mg/kg、1000 mg/kg、3000 mg/kg、6000 mg/kg 及 10000 mg/kg.土壤探回彳爰符先迤行土壤中4&全量及可交换!18、碳酸亶It结!18、18氧化 物熊、有械物结熊、残留熊五槿型熊4&含量测定,或分析土壤特性,包括含水率、酸值、隔离隹子交换容量、有械II含量及土壤II地等.假设遇有土壤特性 明18差H,且其特性JB可调理者刖迤一步调理使其土壤特性之差H减少.人造方式之不同4&污染渡度土壤之裂借符於上述之同一埸

21、址探取同一显现 未受4&污染之土壤(4&渡度小於200 mg/kg),於室添加氯化4&或醋酸4&水溶 液,配裂成含量悬 200 mg/kg、1000 mg/kg、3000 mg/kg、6000 mg/kg 及 10000 mg/kg五槿滤度之土壤.土壤特性分析土壤根本性II分析包括含水率、酸值、隔离隹子交换容量、有械II含量及土 壤II地等,主要依照琪横所公告之襟型横瞬方法及中莘民阈土壤肥料孥曾之土壤 分析手册迤行分析榜T1.水分测定探重量法(NIEA S280.61)迤行,取10 g凰乾之 檬品於烘箱内,以105 i5c乾燥测定.酸值测定方法(NIEA S41

22、0.61C)取20 g 的檬品参加20 mL的去雕子水,授拌静置彳爰以玻璃H趣量测上唇澄清液pH值.随雒子交换容量测定探醋酸纲法(NIEA S202.60A)迤行,耦取4.0 g JM乾檬品置於 高隹心管中,先以醋酸纲溶液迤行高隹子交换再以醋酸溶液符纲置换出,以原子吸 收光定溶液中纲高隹子滤度测得 CECo 土壤有械II含量测定探用重络酸金甲 滴定方法(土壤分析手册,中革民阈土壤肥料孥1r ,1993)取0.5 g 35 mesh(0.5 mm)育筑！彳爰的土壤,放入500 mL金隹形瓶中,参加10 mL 1 N重络酸金甲搐晃均匀, 再参加20 mL滤硫酸,待冷谷K爰参加100 mL去高隹子水

23、及5 mL磷酸(H3Pd).加 入二苯胺(Dipheny Larmine)指示膏I 2滴,以硫酸生 (FeSO)溶液滴定至IS色由灰 叠色建成色,言十算其有械II含量.土壤粒彳至分析以漏式育筑$先别离隹砂粒(20.053 mm)再以重力沉降法别离隹场粒(0.0530.002 mm)及黏粒(< 0.002 mm).重金存在型魅分析主要依St Tessier(1979)所提出之序列式萃取方法,# 参考土壤分析手册(李、竦,2007)方法修正,符存在土壤中的重金分成五 槿型熊,分别可交换熊(Exchangeable)碳酸H(Bound to Carbonates)氧化物ift结熊(Bound

24、to Iron and Manganese Oxides)有St物Ift结熊(Bound to Organic Matter)及残留魅(Residual).可交换熊之重金H以 MgCl2萃取定量；碳酸 亶18之重金JS以 NaOAc萃取定量；18氧化物18重金JS以NH20H.HCl萃取；有械物18重金JS以 HN03和H2O2混合液及NH40Ac萃取定量； 残留熊重金JBJW是以王水(HNO3、HCl混合液)萃取.各型熊重金萃取液以原 子吸收光mi迤行定量.土壤重金JB4&全量分析根at琪检所之襟型方法,土壤重金检测方法-王水 消化法NIEA S321.63B迤行萃取,配合火焰式原子

25、吸收光行定量,取 3 g 乾燥彳爰的檬品,先 300C, 1他小畤的高温灰化彳爰,再以3: 1亶酸和硝酸的混 合液於室温迤行16小畤的消化,谩滤彳爰再以火焰式原子吸收光行重金 JB滤度定量分析.蟋蟀的食司餐金性寸不同渡度的？I地及人工配置之4&污染土壤,本研究符在相同嗣覆及治理 修件下迤行蟋蟀嗣就分析不同4&污染渡度土壤中蟋蟀之繁殖水平、生10犬 况,以及蟋蟀UI1内之4&蓄稹情形,藉以Iff估4&污染封蟋蟀生熊之影簪.食司餐方 法如下：一食司餐箱;Wil用一般之置物箱,大小余勺悬 30 cm >20 cm 15 cm,分别於置物 箱上、周阐48打余田孔,

26、以利通氟.招配裂好的各槿4mli度土壤均匀混合彳爰, 分别填入不同的含司餐箱中.二蟋蟀符优水族专官瞒得,逗撵品槿相同、醴型大小及活力相常的蟋蟀做嗣餐,每他I套同餐箱平均套司餐14堡蟋蟀,包括7堡公蟋蟀7堡母蟋蟀.三每他嗣餐箱每日提供相同的食物包括水果及蔬菜等,另外保持每他嗣餐箱内 之土壤有相同之漏润度.四每隔60月,清黑占一次各套同餐箱内之蟋蟀数目,量秤各套同餐箱内蟋蟀之大小、U量,或分析蟋蟀H内重金&含量.五嗣餐期随畤察蟋蟀活勤力及外觐差假设遇有死亡情形,量测其内 重金JB4&含量.蟋蟀HI1含4&量分析参考土壤重金JB全量分析方法.迤行步骤一迤行垣地污染及未污染土壤

27、檬品探集.二迤行土壤特性分析,包括：重金JB4&全量及可交换熊、碳酸亶结熊、氧化物H结;18、有械物It结!18、残留熊五槿型熊4&含量,以及含水率、酸值、隔离隹子交换容量、有械II含量及土壤II地等.三迤行垣地4&污染土壤调理,使土壤特性除4mli度外翥量超近.四迤行人造4&污染土壤配裂.五蟋蟀嗣餐箱配置包括4s孔、土壤填充、水分调理等.六退瞒蟋蟀,afifi行放檬.七蟋蟀嗣餐,觐察蟋蟀生11状况、活勤情形、食物消耗量,死亡率等.遇有死 亡情形,探集HUfi察其死亡原因及迤行H内重金JB含量检测.八嗣餐60月彳爰,迤行各嗣餐箱内蟋蟀数量分析,或株集檬品分析蟋蟀

28、1M1内 之4&含量.九招各套同餐箱彳复原,蟋蟀之食同餐及K察.十迤行统言十分析,分析土壤4&全量及各槿型熊4&含量典蟋蟀繁殖水平、生畏情 形及蟋蟀UH内4&蓄稹渡度之相翻性.五、55期结果一可了解土壤中4&含量封蟋蟀繁殖水平、生辰情形及1M1内4&累稹之影簪及相 翻性.二可分析影簪蟋蟀繁殖水平、生辰情形及1M1内4&累稹渡度之4&存在型熊,此 结果可做悬土壤污染管制襟型言丁定方式横言寸之参考.三可比敕？I地污染土壤典人造污染土壤,4&之存在型熊及封蟋蟀生熊蜀陂之差 Mo六、参考文献梁容金童,以蚯蚓生辰及生殖押估土壤重金J

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