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| << 結合太陽能、植物及微生物的污染整治技術 >> |
| 張貼者: HSM (master) |
| 張貼日期: 2006-05-18 |
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近十年來，一種自史前時代就已存在於地球上的污染整治技術在歐美地區掀起了一股研究熱潮。它是一種結合了陽光、植物及自然界微生物的特性，成本低廉、自然景觀與環境污染整治兼顧並存，並且能讓政府主管機關與社會大眾皆具高度意願接納、採用的污染整治技術，歐美各國稱此技術為Phytoremediation。就其字義與功能特性“綠色植生污染整治技術”或“植生復育法”稱之。Phytoremediation是由phyto（植物）加上remediation（整治）所組成之新詞彙，指的就是利用植物將環境中的污染物分解、吸收或移除，以達到污染處理、整治目地的一種技術。雖然科學家們在近代才針對此一技術在不同污染物與不同環境條件下的應用進行大量的研究，試圖建立其理論根據並尋求其最佳化的設計與操作參數。儘管phytoremediation現象自古以來即存在於自然界中，嚴格說來，phytoremediation技術卻仍處於新技術研究發展之萌芽階段。
早期我國農村由於缺乏肥料來源，大多以人畜排泄物做為農作物主要肥料，施肥之後田間充滿排泄物的異味，但數日或數週之後，排泄物被分解，吸收成了作物、土壤的一部分，異味亦隨之消失不見；又污水若流經水生植物（如布袋蓮）後便可變得較為清澈，西方人更曾利用植生來改善沼澤地；而家中擺設綠色盆栽，不但可供觀賞，且兼具空氣清淨機之功能，可使家中空氣保持新鮮…凡此種種皆是植物幫助清除或減低污染的phytoremediation現象。因此phytoremediation“技術”雖然仍是大家熱切研發中之新技術，然而phytoremediation“現象”，卻是個不折不扣的古老現象。目前的phytoremediation在污染整治上之應用以（l）重金屬污染之處理，(2)有機化學污染整治以及(3)地下污染範圍之阻絕及控制等三方面為主。由於植物種類繁多，不同植物有著不同的特性，因此不同性質的污染物亦應以不同種類的植物加以處理。根據研究顯示，芥科植物(Indian Mustard)可以自土壤中抽取並移除鉛(Pb)與鉻(Cr)等重金屬污染(Raskin)；而向日葵則可將鈾大量聚集於其根部(Dushenkov)。Aprill等研究利用種植牧草(Prairie grasses)來加速分解土壤中的多環芳香族碳氫化合物，白楊木則被用來減低土壤中過盛的肥料污染及殘存農藥、除草劑污染等(Licht)。許多不同種類的草亦被選定種植於受石化（油）污染的土壤，以評估其處理的成效。
正因為phytoremediation已遍漸受到西方學術界及政府的重視，目前各種不同的研究方向與課題，正不斷地進行之中，除了上述以植物來處理土壤中的重金屬，有機化學污染物之外，亦不乏利用植生處理受炸藥(TNT)污染之土壤及地下水，種植溼地植物(Wetland plants)來處理礦場之酸性廢／排水，以水生植物來淨化家庭污水，或以高密度栽植阻隔並處理掩埋場滲出水等相關研究計畫正在進行。美國政府（環保署）亦投入大量經費獎助公私研究機構與顧問公司參與此一技術之研發。
利用Phytoremediation技術進行土壤或地下水污染整治計畫時，其設計之考量因素有下列各項：
1.污染物之組成濃度與污染之深度。
2.污染總面積土壤型態、種類與特性。
3.預定達成一定整治目標之時間。
4.選用植物之特性、習性、生長條件等。
由於Phytore-mediation的相關研究資料與文獻尚不充沛，相關實務經驗與理論亦未成熟，在進行全面整治計畫前，應以小型試驗加以驗證，確認可達預期目標，才進行全面整治計畫。該技術之優點、缺點及限制如下：
(一)優點：
1.成本低廉：以種植作物為主之Phytoremediation係以太陽能為其主要動能，因此其初設及操作維護成本相較於傳統各種物理、化學、生物法來得低廉。據估計以Phytoremediation處理土壤污染之花費約為其他方法的10％左右，大大節省了處理費用的開支。
2.政府、社會大眾接受度高：Phytoremediation整治計畫係以植物為主體，對受污染土地進行植生。其綠化行為實質上提供了污染場址景觀美化之效果，因此進行污染整治的同時，只要稍加用心，不難將污染場址轉變成為兼具公園綠地視覺效果之型態。如此一來，很容易就能說服環保主管機關及周圍居民們，污染狀況已在良好掌控之中。有個大家很容易接受的觀念，那就是：只要植物可以生長良好的土壤，應該是乾淨的、無毒害的，因而此技術容易被政府及社會大眾接受即基於此一觀點與理由。
3.提高土壤污染物的穩定性，降低二次污染可能性：正如前述植物及其根系對土壤及污染物皆具有穩定性作用；藉由植物裁植覆蓋地表可以有效地降低二次污染的可能性。
(二)缺點：
1.處理速度慢，可能需較長處理時間：以植物生長來促進污染物的移除、分解，其反應速率視植物生長速度、氣候條件等因素影響，不確定及不易掌控的因素非常多且複雜，因此其處理速度可能較之其他物理化學方法緩慢，而所需的處理時間亦可能拉長。
2.技術尚未成熟，穩定性不足：Phytoremediation雖有許多研究已完成或正在進行之中，其所累積之實務經驗與理論仍尚不足以適行大量的工程應用。甚至有時針對相同污染物利用相似之植物於類似之條件下進行研究，不同研究者往往獲致相反的結果，因此技術仍不成熟，無法提供穩定的工程應用。
(三)限制：
Phytoremediation的主要限制受限於植物根系在土壤中的有效深度，由於植物根系扮演了一個非常重要的角色，其所能達到的有效深度自然成為本技術應用上的一大限制，超過植物根系生長的有效深度，其處理效果自然不易顯現。
結論：
1.Phytoremediation係將久遠以來存在的現象加以工程化，其低成本、高接受度之特性使其未來在污染整冶上之應用佔有極大優勢與潛力。
2.地球上之植物種類萬千且各具特色；如何有效地挑選適當的植物品種，利用其生長特性以適切有效地應用於不同的污染整治，實為目前Phytoremediation極須解決之課題。
3.雖然Phytoremediation具有許多優勢，亦可能存在有某些負面影響由植物之根可增加土壤之微生物數量，促使污染物加速分解，然而根系之生長亦可能改變土壤之特性與組成，間接地增加了污染物揮發的可能性。在沒有完整的瞭解之前，不宜實然全面推廣應用。
4.Phytoremediation所涉及之專業與領域極為寬廣且複雜，非單一學問得以涵蓋，為促使此一技術早日成熟，仍持各方投入更多之人力與設備參與研究發展。（中國石油公司 侯善麟博士）
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