第二章 材料與方法
第三節 水樣分析及實驗室培養
一、水質之檢測
本研究採用行政院環境保護署全國環境水質監測網每月所公布 之水質檢測數值，包括水溫、pH 值、溶氧量、生化/化學需氧量、懸 浮固體、大腸桿菌數、氨氮、總磷、總氮…等理化指標的詳盡檢測。
二、水質評估方法
（一）理化指標
1. 河川污染程度指標（RPI）
目前行政院環境保護署用於評估河川水質之綜合性指標為
「河川污染程度指標，River Pollution Index」簡稱「RPI」。
此指標乃早期引自日本的河川污染分類法。河川污染程度 指標是以生化需氧量（BOD5）、水中溶氧量（DO）、氨氮
（NH3-N）及懸浮固體（SS）四項水質參數之濃度值，來
計算所得之指標積分值，並根據其數值來評估河川水質污 染程度。RPI 在 2 以下屬於未（稍）受污染；2.0~3.0 屬於 輕度污染；3.1~6.0 屬於中度污染；6.0 以上屬於嚴重污染（表 2-2）。RPI 之特點為計算方法簡單易懂，四項參數權重相
等，RPI 值介於 1 至 10 之間，因此較易使一般大眾瞭解水
WQI 指標值係指河川水質指數（Water Quality Index），是最常 用於評估河川水質的一種參數，其指數值之獲得乃根據至少五
總磷（TP）、總大腸菌數（TC）及懸浮固體物（SS）等七項水 質參數。該指數於1990 年以 NSF 指標為基礎，採用「修正後 之DELPHI 意見調查技巧」，對國內 134 位不同專業背景之專 家學者進行問卷調查，借重專家學者之專業知識，以決定所採 用之水質參數及其權數，同時亦配合國內「地面水體分類及水 質標準」為制定水質點數之依據。WQI 在訂定各項水質參數點 數之對應點數時，主要是以國內之河川水體分類水質標準為判 定依據，並參考其他國家之水質標準將缺項補足，再推出點數 曲線來表示參數之水質點數，這些點數並可以表2-3 中所列公 式計算。水質參數權數之各水質參數的最終權數依溶氧、生化 需量、pH 值、氮氮、大腸菌數、總磷的次序分別為 0.22、0.18、
0.16、0.13、0.12、0.06。此外，考慮到水質資料可能會缺少某 項水質參數，因此以下列公式修正指標權重：
上式中，Wi 為第 i 項水質參數修正後的權重，該水質參數之原 有權重，j =1,2…..,7，即缺項水質參數不計算在內。
台灣河川水質指數（WQI）對於水質優劣之等級區分如表 2-4
所示。但在發生河川水質中重金屬或農藥等有毒物質之含量超 落或地區中的總數量（Roberts, K.J. et al., 1995），對於河川
藻類而言，研究者通常會採用每單位面積上的細胞數或菌
2. 相對豐度
相對豐度（relative abundance）是絕對豐度的一個估計值，
它所指的是某一物種在某特定群落或地區中所佔的比例，
通常以百分比（%）來表示，以便用於不同物種之間的比較
（Northeast Fisheries Centre, 1997）。
3. 物種多樣性
生態學家通常使用兩個因子來定義物種多樣性（species diversity），亦即：
（1）物種豐度（species richness）－所指的是群落中的物 種數。
（2）物種勻度（species evenness）－也就是上面所介紹的 相對豐度。
生態學家已經發展出許多表示物種多樣性的指標，其數值 則因物種豐度與勻度高低有所不同。而在諸多指標中，目 前最常被研究者採用的指標是Shannon-Wiener index（H’），
其計算方式如下：
H’ ＝ Shannon-Wiener index 數值 種的群落（Molles, 2005）。
三、各採樣點水樣之採樣
四、實驗室藍菌培養之試劑藥品
HEPES（N-2-hydroxyethyl-piperazine-N-2-ethanesulfonic acid）
MgSO4．7H2O K2HPO4
Ca（NO3）2．4H2O KNO3
Na-EDTA（Na-ethlenediaminete tracetic acid）
Fe2（SO4）3．6H2O H3BO3
MnCl2．4H2O ZnSO4．7H2O MoO3
CuSO4．5H2O CoCl2．6H2O NaOH
Agar
五、實驗室藍菌培養之方法
1. 先配製好 10X C-10 （未加微量元素）溶液：
HEPES（N-2-hydroxyethyl-piperazine-N-2-ethanesulfonic acid）
1.2 g/l
MgSO4．7H2O 0.25 g/l K2HPO4 0.05 g/l Ca（NO3）2．4H2O 0.025 g/l KNO3 1.0 g/l Na-EDTA（Na-ethlenediaminete tracetic acid） 0.01 g/l Fe2（SO4）3．6H2O 0.004 g/l
2. 再配製微量元素溶液
H3BO3 2.86g/l MnCl2．4H2O 1.81g/l ZnSO4．7H2O 0.222g/l MoO3 0.018g/l CuSO4．5H2O 0.079g/l CoCl2．6H2O 0.01g/l 用10﹪NaOH 調 pH 至 8.2，滅菌-20℃保存。
3. 將微量元素溶液 10 ml/l 加入已配製好的 10X C-10 （未加微
量元素）溶液中，完成10X C-10 的配製。
4. 製作 C-10 培養皿：
將 10X C-10 溶液稀釋為 1X C-10 溶液，再加 15 g/l agar 於 1X C-10 溶液中，滅菌 30 分鐘，倒入已滅菌之培養皿，待凝 固後備用。
5. 依編號將已採得之河水水樣均勻塗於培養皿上，用 parafilm 將
培養皿封好，置於光合作用培養箱中每週觀察，培養一個月。
6. 菌落生長後，將菌落挑出於顯微鏡下觀察，並依據 Bergey＇s Manual of Systematic Bacteriology, 1984, vol.3 依照外
觀、形狀、分裂方式、保護鞘、氣泡等特色來進行鑑定至屬 級。
六、分析工具
使用 SPSS 12.0 for Windows 統計軟體進行統計分析，分析策略 及項目包括：
1. 描述性統計
我們首先針對台東縣卑南溪與太平溪各採樣點在研究期間之 水質理化指標（即前述之溶氧、生化需氧量、pH 值、氨氮、
總磷、總大腸菌數及懸浮固體），以及河川污染程度指標
（RPI）、台灣河川水質指數（WQI）…等統計資料之時間趨
勢與平均值進行檢視。其次再針對在研究中觀察所得之藍菌 生態分佈、物種豐度（species richness）、絕對豐度（absolute abundance）、相對豐度（relative abundance），以及物種多樣性 指數（Shannon-Wiener index）…等生物指標在不同季節與理
化環境變化下之趨勢進行分析。
2. 雙變數相關分析
運用研究期間於卑南溪與太平溪所測得之藍菌物種豐度、物
種多樣性，以及各個不同藍菌屬之絕對豐度、相對豐度…等 生物指標，與c河川污染程度指標（RPI）；d台灣河川水質指 數（WQI）；及e河川優養化程度（總磷含量）等理化指標進 行雙變數相關分析，探討各種不同生物指標與河川水質理化 指標之間的相關性，同時找出對於河川污染程度具有敏感度 以及顯著相關性的藍菌種類。
3. 迴歸分析
我們根據雙變數相關分析的結果，嘗試以上述與河川污染程
度有顯著相關性之藍菌屬其相對豐度為自變項，而以台灣河 川水質指數（WQI）為依變項建立迴歸模型，探尋及驗證藍 菌生物指標與河川水質的關係。同時透過迴歸分析的結果探 討不同種類的藍菌應用為河水污染監測之生物指標的可行性 與適當性。