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剛毛藻對水中重金屬之去除 摘要 利用剛毛藻藻粉來進行吸附水中金屬。取自天然河床上之剛毛藻進行脫色、剪碎、粉末及碳化等前處理過程，比較剛毛藻藻粉在不同狀態之下吸附金屬的效果。剛毛藻經脫色處理，並以高溫碳化至白色粉末狀，將水中之pH值固定於5之狀態下，以剛毛藻藻粉劑量為0.g/L，經反應時間 90分鐘後達飽和穩定，且吸附效果最佳。 一、前言 1-1 導論 由於科技的進步，人們從農業時期漸漸的步入工業時代；而工業所帶來的利潤與快速性，遠遠超過農業，但伴隨而來的卻是噪音、空氣、廢棄物、水污染……等等的環境問題。 水是生物生存的必備條件之一，沒有水，大多數的生物都生活不下去，由於工業的發達，許多化學產物所製造出來的重金屬使得生物使用的水變得不適合使用，所以我們就以此為出發的觀點去研究如何處理水污染的問題。 生物對於金屬元素所需都是很微量的，一但過量，很容易引發毒害，經生物累積之後，其對生物所造成的傷害不容小覷。重金屬係指原子量超過鈣(40)以上之金屬，累積在生物體或人體會造成損害，如銅、鎘、汞、鉛、鎳、鋅、銀等。 1-2 研究目的 此實驗是用以探討剛毛藻藻粉對吸附水中重金屬離子，用以不同的前處理方式，如:脫色、炭化、粉末、剪碎。於固定劑量及pH值中進行不同實驗條件狀態下比較，來達到了解剛毛藻最佳吸附狀況的方式及效果。 經上述處理方式的剛毛藻用以吸附水中重金屬離子，進而達到減少、去除污染。 二、文獻回顧 2-1 水綿藻 水綿屬(Spirogyra sp.)，為綠藻門，綠藻植物綱(Class Chloropsida)，雙星藻目(Order Zygnemaceae)，雙星藻科(Family Zygnemaceae)。常發現在淡水水域的底棲性絲藻狀，在臺灣已確定有四種。該屬分布於全世界，全部為淡水產，通常生長於較淺的靜水水體中，如池塘、水坑、溝渠、稻田、湖泊和水庫的淺水港灣、溪流邊，極少數的可生長在潮濕的土壤上。表2-1-1為目前水綿屬被發表於台灣水域的4種藻類。 表2-1-1藻類之中譯名 藻類學名 中文翻譯名 Spirogyra arta Jao - Spirogyra fluviatilis Hilse 河生水綿 Spirogyra spreeiana Rabenh 斯普里水綿 Spirogyra varians(Hassall) Kutzing 異形水綿 資料來源:(邵廣昭，2003) 水綿為絲狀的不分枝植物體，由長柱形的細胞形成，常常形成碧綠色或黃綠色的漂浮藻團，漂浮於水面或附著於水中的基質，細胞外壁膠質化。每一個細胞內有一枚或數枚螺旋排列的帶型綠葉體，葉綠體內有許多澱粉核，細胞中央有一個細胞核，外面則為一薄層細胞質，細胞核被數條細胞質絲懸掛於液胞的中央，如圖2-1-1。 圖2-1-1水綿的細胞結構(易希道、周惠慈等，1971) 水綿的孢子多發現於乾淨、高鹼度的硬水水體中，在低鹼度的水體之中則較少被發現(Somins and van Beem,1990)。推測氣候條件也會影響孢子的生產，而其中一個影響繁殖的條件-氮；水綿及其他淡水藻類的繁殖是由於淡的耗盡而影響的(Somins and van Beem,1990)。推測藻類於冬季時快速的成長消耗了細胞內所儲存的氮，而導致脂質(lipid)的累積，並移向孢子的生成。而Ca2+與Ma2+則可能是孢子形成時不可或缺的物質。 當水體為受污染的硬水，水綿屬將生長不良或被 Cladophora ,Vaucheria , Enteromorpha或Hydrodictyon所取代。而當在低鹼度及偏酸性(pH5)的水體中，水綿將難以生存並被Mougeotia , Zygnema , Klebsormidium及Microspora或其他藻屬所取代(Simons and van Beem , 1990)。水綿可行有性與無性生殖，如表2-1-2 所示。 表2-1-2水綿生殖方式 生殖方式 方法 有性生殖 同絲、異絲結合 無性生殖 分裂、單倍體 有性生殖發生於兩個單倍體配子的結合，結合方式有兩種，異絲結合又稱梯形接合(scalariform conjugation)，發生時機在夜間，是較常見的結合方式，一開始絲狀體以黏液互相緊附，而後緊附對應的兩個細胞各自生出突起互相接觸(如圖2-1-2之B)，接著由於酵素的分泌史的接觸點細胞壁溶解，而導致管狀通道的形成，稱為接合通道(conjugation canal ,如圖2-1-2之D)，一細胞的細胞質及經此管進入另一細胞中，互相結合而成為雙倍體的結合孢子。同絲接合又稱側面接合(lateral conjugation)，由同一絲狀體中相鄰兩細胞間形成短的接合管，