本研究於108 年的 3 月份、5 月份、8 月份以及 10 月份駕駛移動 式監測車,依不同採樣頻率,分別前往寶山水庫、鯉魚潭水庫、蘭潭 水庫、仁義潭水庫、阿公店水庫等,進行採樣工作。離島金門太湖水 庫以及金門榮湖水庫,在 4 月時,攜帶主要分析儀器前往執行現場採 樣分析;於5 月至 9 月份,由水廠寄送樣品至成大分析。離島馬祖儲 水沃水庫以及馬祖勝利水庫,則於 9 月時,攜帶主要分析儀器前往執 行現場採樣分析;亦於5 月至 10 月份,由水廠寄送樣品至成大分析。
在水庫現場採樣後,所有樣品均直接在移動式監測車內(在離島 則為水場內適當位置)進行現地檢測,檢測項目包含分子生物技術分 析(產毒微囊藻細胞數、產臭魚腥藻細胞數、產毒柱孢藻細胞數、總微 囊藻細胞數、總柱孢藻細胞數、產 2-MIB 臭味物質基因數、產 saxitoxin 蛤蚌毒素基因數、微囊藻毒素基因表現量以及柱孢藻毒素基因表現 量)、酵素免疫分析法(ELISA) (微囊藻毒素、柱孢藻毒素以及蛤蚌毒 素) 以及液相層析串聯質譜儀(LC/MS/MS;分析神經毒素 BMAA 以 及 DAB)。本計畫亦將樣品攜回實驗室,以氣相層析質譜儀(GC/MS) 分析三種代表性臭味物質(2-MIB、Geosmin 以及 β-cyclocitral)之濃度。
計畫中針對各項監測項目之數值皆與建議參考標準值做比較與 探討,其建議參考標準值之來源如表 3-5 所示。因目前各個國家針對
藻毒及臭味物質之規範不同,且沒有任何一個單位已制定所有項目的 規範值,例如澳洲對柱孢藻毒素有相關建議規範值,而世界衛生組織 並沒有,因此本計畫參考世界衛生組織、澳洲、紐西蘭及日本等國家 組織的規範值,作為本研究之參考建議值。
本計畫至期末報告為止監測之水庫、時間、及其優勢藻種如表 3-6 及表 3-7 所示。由表 3-6 及表 3-7 中可以發現:
1. 微囊藻為優勢種。8 月份與 10 月份的新竹寶山水庫、10 月份的嘉 義仁義潭水庫;此藻種具有產微囊毒素之潛力,後續分子生物監 測亦發現具產微囊藻毒素細胞的潛勢。
2. 柱孢藻為優勢種。10 月份的苗栗鯉魚潭水庫、09 月份的馬祖勝利 水庫、05 月份與 06 月份與 09 月份的金門太湖水庫、以及 04 月 份、06 月份、08 月分與 09 月份的金門榮湖水庫,此藻種具有產 柱孢藻毒素之潛力,後續分子生物監測亦發現具產柱孢藻毒素細 胞的潛勢。
3. 顫藻為優勢種。05 月份與 08 月份的苗栗鯉魚潭水庫、05 月份、
07 月份與 10 月份的馬祖儲水沃水庫、以及 07 月份與 08 月份的
表 3-5 各項建議參考標準值之數值與來源
表 3-7 離島各水庫檢測時間及其藻類優勢種
3-4-1
寶山水庫本團隊於108 年 05 月 20 日、08 月 27 日以及 10 月 17 日前往寶 山水庫進行現地採樣及監測工作。採樣點為取水口,如圖 3-31 所示,
採樣深度皆為水面下約0.5 公尺。
5 月份監測結果顯示(表 3-9),樣品中檢測出 2.6×103 cells/mL 之 總微囊藻細胞數,同時於顯微鏡鏡檢亦顯示 1,000 cells/mL 的微囊藻,
其中數據僅相差約2.6 倍,分子生物分析兩倍數值差異應在合理範圍 內、結果具有一致性。進一步探討微囊藻的生理特性,由分子生物技 術結果可得知,檢測出 2.6×103 cells/mL 之總微囊藻細胞中,有 1.7×103 cells/mL 具有產毒能力,顯示水體中具有產毒能力的微囊藻細胞約佔 總微囊藻的65%。然而,ELISA 的監測分析顯示,微囊藻毒素濃度低 於偵測極限(0.15 μg/L),進一步利用過往資料的單一產微囊藻毒細胞 的產毒量之結果(表 3-8)來推算,單一產微囊藻毒細胞的總產毒量(細 胞內+溶解態)為 0.6–1.5 pg/cell,因此水體中 1.7×103 cells/mL 的產毒 微囊藻細胞,推估其水體中可能存在的微囊藻毒素濃度約為1.0 – 2.6 μg/L,然而,本次分析於 ELISA 結果為 ND,因此推測微囊藻細胞並 未執行產毒工作,一旦微囊藻細胞開始產毒工作,可能帶來高濃度的 微囊藻毒素危害,因此需加強注意寶山水庫中藻類的變化。分子生物 技術監測的另五種監測目標基因濃度(產臭魚腥藻細胞數、產毒柱孢
藻細胞數、總柱孢藻細胞數及產蛤蚌毒素基因套數)以及本年度提升 的微囊藻產毒基因表現量,濃度皆低於偵測極限(約 50 cells/mL),由 顯微鏡鏡檢的結果亦無發現魚腥藻及柱孢藻的存在,顯示水體中柱孢 藻毒素、蛤蚌毒素及geosmin 存在之風險甚低,且分子生物及顯微鏡 分析數據結果具有一致性。在藻類毒素分析方面,移動式監測車係使 用酵素連結免疫吸附分析法(ELISA)執行,計畫中首先分析三種毒素 (微囊藻毒素、柱孢藻毒素以及蛤蚌毒素)之總量(含細胞內及溶解態),
一旦於總量濃度高(通常超過 0.5 μg/L),則會進一步進行溶解態(通過 0.45 μm 之濾膜)濃度之分析,以釐清毒素於細胞內外之分佈情形。由 ELISA 的監測結果中顯示,總微囊藻毒素、總柱孢藻毒素以及蛤蚌毒 素皆低於偵測極限,顯示三種毒素的危害風險甚低。其結果亦顯示分 子生物技術之結果與ELISA 之監測結果一致。
8 月份的採樣過程發現輕微藻華現象,位置距離約離取水口 30 公 尺,為了解藻華的風險,本計畫亦進行藻華點的採樣。監測結果顯示 (表 3-10),藻華點及取水口樣品中分別檢測出 3.2×105 cells/mL 及 3.4×104 cells/mL 之總微囊藻細胞數,進一步分析後,分別檢測出
別為0.24 μg/L 及 3.47 μg/L。為確保民眾用水的安全,進一步分析寶 山淨水場的原水及清水(表 3-10),所幸清水端並未檢測出微囊藻毒素,
因此民眾用水安全無虞。由於藻華容易受風向的影響,一旦風向吹往 取水口方向,即可能造成藻類毒素的危害,因此仍需加強注意寶山水 庫藻類的變化。分子生物技術監測的另五種監測目標基因濃度(產臭 魚腥藻細胞數、產毒柱孢藻細胞數、總柱孢藻細胞數及產蛤蚌毒素基 因套數)以及本年度提升的微囊藻產毒基因表現量,濃度皆低於偵測 極限(約 50 cells/mL),由顯微鏡鏡檢的結果亦無發現魚腥藻及柱孢藻 的存在,顯示水體中柱孢藻毒素、蛤蚌毒素及 geosmin 存在之風險甚 低,且分子生物及顯微鏡分析數據結果具有一致性。
10 月份監測結果顯示(表 3-11),樣品中檢測出 1.9×103 cells/mL 之總微囊藻細胞數,同時於顯微鏡鏡檢亦顯示 1,860 cells/mL 的微囊 藻,其結果具有一致性。進一步探討微囊藻的生理特性,檢測出 8.6×102 cells/mL 的產毒微囊藻細胞,顯示水體中具有產毒能力的微囊 藻細胞約佔總微囊藻的45%。然而,ELISA 的監測分析顯示,微囊藻 毒素濃度低於偵測極限(0.15 μg/L),進一步利用過往資料的單一產微 囊藻毒細胞的產毒量之結果(表 3-8)來推算,單一產微囊藻毒細胞的 總產毒量(細胞內+溶解態)為 0.6–1.5 pg/cell,因此水體中 8.6×102 cells/mL 的產毒微囊藻細胞,推估其水體中可能存在的微囊藻毒素濃
度約為0.5 – 1.3 μg/L,然而,本次分析於 ELISA 結果為 ND,因此推 測微囊藻細胞並未執行產毒工作,一旦微囊藻細胞開始產毒工作,可 能帶來高濃度的微囊藻毒素危害,因此需加強注意寶山水庫中藻類的 變化。分子生物技術監測的另五種監測目標基因濃度(產臭魚腥藻細 胞數、產毒柱孢藻細胞數、總柱孢藻細胞數及產蛤蚌毒素基因套數)以 及本年度提升的微囊藻產毒基因表現量,濃度皆低於偵測極限(約 50 cells/mL),由顯微鏡鏡檢的結果亦無發現魚腥藻及柱孢藻的存在,顯 示水體中柱孢藻毒素、蛤蚌毒素及geosmin 存在之風險甚低,且分子 生物及顯微鏡分析數據結果具有一致性。
而在神經毒素BMAA 以及本年度提升的 DAB 的檢測結果顯示,
在BMAA 的部分,寶山淨水場原水有檢測出 0.05 μg/L 的濃度,而寶 山水庫取水口及清水端的BMAA 濃度則皆低於偵測極限(0.014 μg/L)。
在 DAB 的部分,三次採樣皆有測到 DAB 的存在,濃度介於 0.07 – 0.33 μg/L 之間,由於 BMAA 被認為與引發肌萎縮性側索硬化症/帕金 森氏症(ALS/PDC)或阿茲海默症有關,而 DAB 為神經毒素,因此需
BMAA 與 DAB 的濃度變化。
味物質於細胞內外之分佈情形。5 月份的分析結果顯示(表 3-9),寶山 水庫水體中未檢出Geosmin 濃度,此結果亦與分生技術中,未偵測出 產 Geosmin 基因,結果一致。然而,寶山水庫取水口中檢測出 15.3 ng/L 之 2-MIB,其中幾乎大部分之 2-MIB 濃度存在於細胞內,於分 生技術亦可測得 4.2×102 copies/mL 的產 2-MIB 藍綠菌基因數,顯示 兩者結果具一致性。所幸,寶山淨水廠的清水端並未檢測出2-MIB,
顯示民眾用水安全無虞。由於分子生物技術僅需花費3 小時即可得到 超過 30-96 個樣品結果,相對於氣相層析質譜儀每一個樣品需花 40 分鐘而言,分析速度更加迅速。
綜合寶山水庫101 年度至 108 年度之監測數據,如圖 3-32 所示,
初步可發現該水庫水體中的藻類問題以微囊藻為主,好發期為5 月至 10 月,其中 8 月份容易發生藻華現象。然而由分子生物技術探討微 囊藻的生理特性可發現,101 年 8 月份至 104 年,水體中的微囊藻不 具產微囊藻毒素之潛勢,因此造成微囊藻毒素的危害風險甚低。然而,
從105 年度開始,水體中常有微囊藻細胞存在,且大多具有產毒基因,
所幸分子生物技術提供了快速及更重要的資訊,可於第一時間評估水 體藻類危害之風險,進而提升用水的品質及安全。
圖 3-31 寶山水庫採樣點示意圖