張尊國Chang, Tsun-Kuo臺灣大學:生物環境系統工程學研究所陳聖堃Chen, Sheng-KuenSheng-KuenChen2010-05-052018-06-292010-05-052018-06-292008U0001-0907200820332700http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/181107關渡農地含砷量超過土壤管制標準值（60 mg kg-1）之土壤面積達 128公頃，此乃導因於早期農民引用地熱谷含砷的水源作為灌溉農地之用所致。在天然環境和人為汙染的物質其鉛同位素組成具有極大差異，因此可用鉛同位素鑑別環境中鉛的來源。本研究利用「多偵測器感應耦合電漿質譜儀」偵測鉛同位素比例變化（206Pb/207Pb和208Pb/207Pb）以鑑識不同鉛源的汙染。由群集分析結果指出，關渡農地位處磺港溪沖積範圍內，受大屯火山母岩影響甚深；農地含鉛量之異常則是長期引用地熱谷溫泉水所造成，此外，本區含鉛量異常處亦有人為汙染的情況。因此，鉛同位素比例變化可被視為有效鑑識關渡農地相異鉛源的方法，尤以辨別天然和人為鉛量最是顯著。In Guandu Plain, 128 hectares of paddy soils with the high arsenic content, exceeding soil pollution control standards (over 60 mg kg-1), were determined due to the irrigation with the water mixed hot spring with arsenic in the early periods. The isotopic compositions of lead exhibits wide variations in natural and anthropogenic materials that often can be used as a diagnostic“signature.”Lead isotopic compositions, analyzed on multi-collector inductively coupled plasma mass spectroscopy was used to distinguish pollution sources. The results of cluster analysis clearly indicate that the paddy soils of Guandu Plain have been primarily influenced by the parent rock of Tatun Volcano Group because those were located within the basin of Huang Gang Creek and the soil of the polluted extremely polluted lead was from the long-term irrigated with the water mixed hot spring in the Thermal Valley. Furthermore, the anthropogenic pollution was also verified in the paddy soils with the exceptional lead content. The results suggest that lead isotope ratios can be used effectively to constrain the sources of lead in Guandu Plain, especially for natural versus anthropogenic influence can be identified.口試委員審定書……………i 誌…………………ii 文摘要……………………iii 文摘要………………...iv 錄…………………………v 目錄……………vii 目錄………………ix 表目錄………………x 一章 緒論 .1 研究動機……………………………..………..………1 .2 研究目的……………………………………………..……1 .3 研究流程………….…………………………………2 二章 文獻回顧 .1 農地土壤重金屬調查概述……………………………………………………………………3 .1.1 台灣地區土壤重金屬含量調查……………………………………………………3 .1.2 關渡農地砷含量調查………………………………………………………………6 .2 大屯火山群火山地質概述………………………………………………………...…8 .3 鉛之基本介紹………………………………………………………………..…11 .4 土壤重金屬異源區分……………………………….…………13 .5 鉛同位素示蹤………………………………………………….…15 .5.1 歷史事件之驗證…………………………………………..…16 .5.2 地球化學異常案例……………………………………………………17 .5.3 車尾含鉛廢氣之排放…………………………19 .5.4 鉛源鑑別案例…………………………………20 三章 研究方法與材料 .1 研究區域調查方法…………………………………………………………22 .1.1 採樣區域規劃…………………………………………………………………22 .1.2 樣本採集及保存……………………………………………………………25 .2 鉛同位素分析……………………………………………………27 .2.1 樣本前置處理………………………….……………………27 .2.2 鉛同位素分離程序…………………………………………………………27 .2.3 MC-ICP-MS樣本檢測…………………………………………………28 .3 群集分析…………………………………………….……………29 四章 結果與討論 .1 農地重金屬濃度統計…………………………………………31 .2 樣本重金屬砷、鉛濃度及鉛同位素組成…………………………………………………………32 .3 群集分析結果…………………………………………….……36 .4 空間群集分佈………………………………………….……38 .5 小結………………………………………………….…48 五章 結論與建議 論與建議……………………………………………………….……49 考文獻…………………………………………………….50 錄……………………………………………… 55 目 錄 1.3.1 研究流程………………………………………………2 2.1.1 農地重金屬調查歷程………………………………………5 2.1.2 關渡農地砷濃度分布圖……………………………………………7 2.2.1 大屯火山地質圖…………………………………………………10 2.2.2 關渡農地土壤質地圖………………………………………………………………10 2.5.1 全球近三千年來鉛濃度及鉛同位素變化…………………………………………………16 2.5.2 全球鉛礦之鉛同位素比分布圖……………………………………………………………17 2.5.3 全球氣溶膠鉛同位素組成…………………………………………………………………18 2.5.4 全球大氣與流域沉積物之鉛同位素比值圖………………………………………………18 3.1.1 現地航拍圖與樣本分布位置套疊圖………………………………………………………23 3.1.2 表裡土鉛濃度差值統計圖…………………………………………………………………24 3.1.3 表裡土鉛濃度差空間分佈及採樣點套圖…………………………………………………24 3.1.4 樣本採集及保存方法………………………………………………………………………25 3.1.5 採樣鏟及抓取式採樣器……………………………………………………………………26 3.1.6 標準篩……………26 3.1.7 烘箱……………26 3.1.8 樣本保存瓶…………………………………………………………………26 3.2.1 MC-ICP-MS 裝置示意圖………………………………………………………….………28 3.2.2 MC-ICP-MS ……………………………………..………28 4.2.1 砷濃度與鉛同位素組成圖（206Pb/207Pb）………………………………………………33 4.2.2 鉛濃度與鉛同位素組成圖（206Pb/207Pb）………………………………………………33 4.2.3 鉛同位素組成圖 (206Pb/207Pb和208Pb/207Pb) ……………………………….……34 4.2.4 鉛同位素比值(206Pb/207Pb)與鉛濃度倒數關係圖……………………………….……35 4.3.1 樣本群集分類樹狀圖………………………………………………………………………36 4.3.2 樣本編號位置與渠道關係圖………………………………………………………………37 4.4.1 砷濃度與分群類別套疊圖（分群數為2）……………………………………………….…38 4.4.2 鉛濃度與分群類別套疊圖（分群數為 2）…………………………………………………38 4.4.3 鉛同位素(206Pb/207Pb)與分群類別套疊圖（分群數為 2）………………………….…39 4.4.4 鉛同位素(208Pb/207Pb)與分群類別套疊圖（分群數為 2）………………………….…39 4.4.5 砷濃度與分群類別套疊圖（分群數為 3）…………………………………………………40 4.4.6 鉛濃度與分群類別套疊圖（分群數為 3）…………………………………………………40 4.4.7 鉛同位素(206Pb/207Pb)與分群類別套疊圖（分群數為 3）……………………….……41 4.4.8 鉛同位素(208Pb/207Pb)與分群類別套疊圖（分群數為 3）……………………….……41 4.4.9 砷濃度與分群類別套疊圖（分群數為 4）……………………………………………...….42 4.4.10 鉛濃度與分群類別套疊圖（分群數為 4）………………………………………..………42 4.4.11 鉛同位素(206Pb/207Pb)與分群類別套疊圖（分群數為 4）…………………………43 4.4.12 鉛同位素(208Pb/207Pb)與分群類別套疊圖（分群數為 4）…………………………43 4.4.13 砷濃度與分群類別套疊圖（分群數為 5）………………………………………………..44 4.4.14 鉛濃度與分群類別套疊圖（分群數為 5）…………………………..……………………44 4.4.15 鉛同位素(206Pb/207Pb)與分群類別套疊圖（分群數為 5）…………………………45 4.4.16 鉛同位素(208Pb/207Pb)與分群類別套疊圖（分群數為 5）…………...………………45 4.4.17 砷濃度與分群類別套疊圖（分群數為 6）…………………………………………..……46 4.4.18 鉛濃度與分群類別套疊圖（分群數為 6）………………………………………….....…46 4.4.19 鉛同位素(206Pb/207Pb)與分群類別套疊圖（分群數為 6）………………………...…47 4.4.20 鉛同位素(208Pb/207Pb)與分群類別套疊圖（分群數為 6）………………………...…47 目 錄 2.1.1 臺灣地區土壤重金屬含量標準與等級區分表…………………………………..…………4 2.1.2 土壤重金屬監測基準與管制標準值一覽表……………………………………..…………5 2.3.1 各種岩石平均重金屬含量….……………………………………………………...………12 2.5.1 東南亞基質之鉛同位素組成………………………………………………………………21 4.1.1 研究樣區表、裡土砷濃度敘述統計…………………………………………………..……31 4.2.1 樣本砷、鉛濃度與鉛同位素組成………………………………………………………..…32 表 目 錄 錄A.1 臺北市歷年土壤重金屬含量調查歷程…………………………..………………………..55application/pdf6866265 bytesapplication/pdfen-US鉛同位素關渡平原土壤污染多偵測器感應耦合電漿質譜儀Guandu Plainlead isotopeMC-ICP-MSsoil contaminationthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/181107/1/ntu-97-R95622010-1.pdf