水質與流域特徵之關係

將水質結果與人為活動相關變數進行比較與討論，以下就水質與人口、土地利用 以及接管率等三種可能影響的因素利用地圖呈現其空間變化，以及使用統計中的相關 係數討論水質與人為活動之間的關聯。

圖3-6 以人口密度為橫軸，電導度為縱軸作圖，除了瑪陵坑溪以及大武崙工業區 兩個人口密度較低的採樣點有較高的電導度之外，將其餘採樣點求得相關係數與 R2 之後可發現兩者呈線性正相關，且為中度相關。此兩點有較高的電導度可能是由於大 武崙工業區有工廠放流水；而瑪陵坑溪則在上一部分已經提到針對7 項重金屬進行檢 測的結果，並沒有超標的情形，因此可能是其他元素的離子造成該區域的電導度上升。

48 一、水質與人口之關係

圖3- 6 人口密度與電導度做圖結果

地圖的繪製結果如圖 3-7，可以進一步觀察主支流之間的數值變化，在整體趨勢 上深澳坑溪、大武崙溪以及瑪陵坑溪最下游的電導度三條支流的採樣點有較高離子濃 度。仔細觀察地圖中的採樣點顏色，則可以發現深澳坑溪整體的電導度都超過 350

S/cm 以上，在人口密度上也都顯示有一定程度的人為活動，但與大武崙溪相比，雖 然人口密度較低，但電導度多了一個級距，顯示該處離子供應來源的強度大於大武崙 溪。大武崙溪在先前的討論中，被認為是水質較差的一條支流，但觀察內部空間的差 異後，則明顯的可以觀察到上游地區的電導度並沒有出現高值，上游集水區的人口密 度也在 100 人/Km² 以下，是河流經過人口密度高的地區後，電導度才上升到 250-350S/cm 的級距，這顯示了人口密度對於大武崙地區的離子濃度有主導的影響。

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圖3- 7 基隆採樣地區電導度與人口密度圖

除了人口密度對於基隆採樣地區的電導度有影響之外，在其他的人為活動上也顯 露出一定程度的相關性，表3-3 即以電導度與各土地利用所占集水區面積比例和污水 處理率進行 pearson 相關係數計算，從表格結果中可知在森林面積比例上與電導度呈 負相關，暗示該區整體水中離子並非從集水區上游森林的枯木、落葉或土壤等來源進 入水體。而是從相關性較高的交通、建築、公共、遊憩以及其他類而來，在這些類別 中，交通、建築與遊憩明顯是人為活動的項目，而公共項目中大多是政府、學校機關、

醫院，以及部分的公用設備如氣象站、加油站……等，還有部分環保設施。這些設施 項目尤其是前三種與人為活動也息息相關。

表3- 3 電導度與人為活動相關變數 pearson 相關係數結果 人口

密度 污水

處理 農地 森林 交通 水利 建築 公共 遊憩 礦場 其他 氨氮 電導

度 0.69 0.43 0.29 -0.78 0.73 0.14 0.67 0.67 0.62 0.58 0.69 0.22

50 二、水質與土地利用之關係

除了表示一地離子濃度的電導度可以與土地利用做關聯以外，後續分析的凱氏氮 相關水質項目也能與土地利用的面積占比一併討論，從初步的人口密度與檢測結果作 圖如圖3-8 發現兩者之間並無明顯的線性關係。

圖3- 8 人口密度與凱氏氮做圖

但若從地圖所呈現的結果（如圖 3-9）看來則可以發現越往下游的建物比例越高

（地圖中的建物為土地利用中的建築、公共設施與遊憩等與人為活動相關設施三類相 加），雖然在主流上明顯可以看到也有許多的建物，但是支流濃度普遍比主流濃度高，

顯示氮的主要來源來自於支流。

進一步使用 pearson 相關係數了解凱氏氮與土地利用之間的相關性，然而從整體 數值而言並沒有很高的相關性，最高出現在建築，為0.39，可是從不同土地利用種類 的數值便能發現與凱氏氮的相關係數都非常低，平均僅 0.19，也因此建築的 pearson 相關係數相對來說已經高於其他項目的數值。Pearson 相關係數適用於兩者有線性關 係時進一步的解釋，從表3-4 的結果來看，可以發現基隆地區的凱氏氮結果與土地利 用類別之間沒有線性關係，然而這樣的結果並不能否定數值之間的關聯性，Spearman 相關係數是另一個提供發現數據之間相關性的可能，當樣本數較少，但又希望能夠從

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中又希望發現可能的資訊時，可以使用無母數類型檢定方式，Spearman 相關係數就是 其中一種，其方法是將資料先進行排序，這樣的作法能夠改善使用 Pearson 相關係數 時，變異數影響係數結果的情形，排序能將資料之間的變異縮小，再進行相關係數計 算能得到兩者排序後的關係。

圖3- 9 基隆採樣區域之凱氏氮與土地利用關係圖

表3-4 的第三列便顯示了 Spearman 相關係數的結果，可以發現在這樣的結果中，

人口密度的相關係數從原本缺乏相關性，提高至0.31 達弱相關，在原本較高的建築與 其他類，也能發現其相關係數提高的情形，兩種相關係數的數值也提供了此區域凱氏 氮與土地利用類型並非以單純的線性相關可以解釋的結果。

表3- 4 凱氏氮與土地利用相關係數結果

凱氏氮 人口密度 農地 森林 交通 水利 建築 公共 遊憩 礦場 其他 Pearson 0.17 0.29 0.20 0.11 0.03 0.39 0.14 0.16 0.14 0.32 Spearman 0.31 -0.20 -0.19 0.15 0.001 0.41 0.29 0.20 0.30 0.37

52 三、水質與接管率之關係

圖3- 10 支流凱氏氮濃度與污水接管關係

為了進一步了解造成凱氏氮觀測結果與土地利用關係不佳的其他可能因子，利用 污水處理的資料，先將可能為主要污染來源的支流點位進行分類，將各支流凱氏氮與 河距做圖，結果如圖3-10，顯示的結果為越往下游人口密度越高，但凱氏氮濃度並沒 有明顯隨之增高，在有接管的狀態下，下游處並無明顯濃度上升，變化不一，如大武 崙溪；而在無接管的點位下游處，如瑪陵坑溪以及其他支流，有逐步濃度上升的趨勢，

從組圖當中可以了解，現場採樣所觀測到的濃度之所以與土地利用或人口密度關係不 佳，可能受到污水接管影響。

因此將凱氏氮濃度以「觀測平均凱氏氮濃度/(1-污水處理率)」計算，做為無污水 管線情境下的濃度結果，以了解污水處理是否對基隆採樣地區的凱氏氮濃度造成影響，

舉例而言，若一個區域目前沒有任何接管，則觀測到的濃度即為無污水管線裝設的結

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果；倘若目前的接管率為50%，則在沒有污水管線的情況下，濃度將會是觀測值的兩 倍，其結果作圖為圖3-11。

圖3- 11 不同污水管線情境下凱氏氮濃度與人口密度作圖

從圖3-11 中可以發現，現況的結果在視覺上會出現採樣點較少的情況，這是由於 部分採樣點在採樣期間尚未裝設污水管線而造成的，這些現在沒有裝設管線的採樣點 在圖中被分類為無污水管線情境。從結果看來，可以發現右下角屬於人口密度高的地 區在無污水情境下濃度較高，顯示這些由於居住人口密集而架設污水管線的區域其產 生的污水移往他處處理，並沒有出現在河川採樣的訊號中。

表3- 5 污水處理情形對凱氏氮與人為活動相關係數之變化

凱氏氮 人口

密度 農地 森林 交通 水利 建築 公共 遊憩 礦場 其他 Pearson

（無污水處理）

0.40 -0.30 -0.38 0.26 0.30 0.53 0.34 0.39 0.22 0.48 Spearman

（無污水處理）

0.60 -0.25 -0.39 0.40 0.25 0.63 0.57 0.48 0.50 0.55 Pearson 0.17 0.29 0.20 0.11 0.03 0.39 0.14 0.16 0.14 0.32 Spearman 0.31 -0.20 -0.19 0.15 0.001 0.41 0.29 0.20 0.30 0.37

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同樣將無污水管線處理情境下的凱氏但濃度與各種人為活動數值計算相關係數 如表3-5，結果發現在無污水處理情境下，不論是 Pearson 相關係數或是 Spearman 相 關係數皆有上升的情形，原本並沒有相關的公共土地利用情形，Pearson 相關係數從原 本的 0.14 提高到 0.34，顯示微弱的相關性，在森林的結果也發現出現了微弱的負相 關。在無污水處理情境下的Pearson 相關係數與 Spearman 相關係數比較下，也能夠發 現 Spearman 的相關係數在 0.3 以上的項目，其值皆比 Pearson 相關係數的結果來得高，

在人口密度與建築項目中更大於 0.6 以上。