研究動機暨目的

就空間尺度而言，廢污水的排放對於全球之整體地球化學系統的影響範圍可 能不及地方性來的大；然而，根據 Galloway (1979)之研究結果顯示，海洋所接收 因人為活動所產生之廢污水中所含重金屬總量，已與藉由地表自然風化所輸入的 總量差不多；另一方面，地表的自然風化速率幾乎維持定值，但其人為活動所帶 來的額外輸入卻隨著人類發展而不斷地增加。由此顯見海洋放流管所排放之廢污 水對人類環境影響的重要性。

許多在地理位置上鄰海的大都市(如美國洛杉磯、巴西里約、古巴哈瓦那、

西班牙巴塞隆納、澳洲雪梨等)每年藉河川或污水下水道設施(包括海洋放流管) 將大量的民生及工業廢污水排放至海洋中(Matthai and Birch, 2000)。綜觀全球，

經由污水下水道設施(尤其海洋放流管)所排出之民生及工業廢水對鄰近流域、河 口/灣區、甚至湖泊等系統之可能污染或危害的相關研究，最早可推溯至 1980 年 代左右(Eganhouse et al., 1978)；再者，早年之研究主題著重在(1)研究區域內水體

或沉積物中重金屬、污染物、營養鹽等物質之基本量測，及其對周圍環境所帶來 或 造成之 可 能 後果 ， (2) 如何對民 生、工 業 廢污水等作 有效管 理(Koop and Hutchings, 1996)等以上兩方面。然而，隨著全球環保意識抬頭，有關人為活動之 結果對鄰近人類居住地之河口-近岸海域系統所可能造成之影響，近年來已成為 熱門的環境研究議題之一(Matthai and Birch, 2000; Fang et al., 2006; Hung et al., 2006)。表 1-2 所列為全球各地之表層沉積物總汞(Hg)濃度在不同河流、河口/灣 區、湖泊等系統之比較，這些研究區域內皆有海洋放流管之設施存在。

如前所提，海洋放流管所排放之民生、工業廢污水中所含重金屬(銅、鋅、

鉛、鎘)對其人類居住地周圍環境之所可能造成的衝擊或影響之研究，近年來雖 不少但仍多侷限於歐美、澳洲等地區。以亞洲地區為例，位於台灣北部且鄰近淡 水河流域之八里污水處理廠，其本身規模為亞洲第二大(以每日可處理 132 萬噸 污水量為計)，但其相關研究仍著重在持久性有機污染物(Hung et al., 2006; Hung et al., 2007)、橈足類浮游動物(Fang et al., 2006; Hsiao et al., 2010, 2011)、溶解態/

顆粒態重金屬(鐵、錳、銅、鋅、鉛、鎘、鉻)(Fang et al., 2006)等主題，尚未有任 何與重金屬汞有關之研究，因此更加突顯本論文研究工作的重要性。

(B) 以台灣觀點剖析(葉士肇, 2010; 羅文岑, 2010)

過往三、四十年來，台灣地區的農、工業及家庭廢污水大多經由河川或海洋 放流管輸入周遭海域環境內，對海域生態已造成相當程度的衝擊(Fang et al., 2006; Hung et al., 2007)。過往台灣地區除了南部高屏近岸海域、新竹香山地區、

北部淡水河流域之外(Hung et al., 2009)，有關河口地區之重金屬汞相關研究甚 少。

以淡水河流域為例，其重金屬汞之研究僅針對主河道或流域本身，而未包括 中、上游地區及河口近岸海域(葉，2010；羅，2010)；就空間觀點而言，主河道 主要接收來自大漢溪、新店溪及基隆河等支流的物質(Chen et al., 2008)，而河口 近岸海域亦是淡水河主河道物質向外輸出進入海洋所必經之處(Hung et al., 2006)；再者，Jiann et al. (2005)、Fang and Lin (2002)等研究皆指出淡水河流域本 身因人為活動衝擊顯著，導致水體的氧化還原變化劇烈，再加上感潮河段的範圍 廣闊，因此，本論文之研究區域乃概括淡水河流域及其河口近岸海域，希望藉此 對表層沉積物總汞金屬之空間分布變化有更進一步的了解。另一方面，就時間觀

點而言，過往研究大多侷限於單一航次或單一月份之採樣，而非長時間連續性之 研究，其時間連續之重要性在於可幫助了解重金屬汞在各季節之濃度變化，並進 一步預測當淡水河之季節輸出通量改變時，對其河口近岸海域所可能帶來之影 響。

除上述論點之外，八里污水處理廠之海洋放流管位處本研究的近岸海域範圍 內，如前文所述，其過往研究主題著重在持久性有機污染物、橈足類浮游動物或 部分未包括汞的溶解態/顆粒態金屬。根據前人研究結果推論，海洋放流管所排 放之物質對其淡水河河口近岸海域之生態系統而言是一個相當嚴重的污染來 源，但有關金屬汞之研究仍相當缺乏。

有鑑於此，本論文期望藉分析淡水河流域及其河口近岸海域之表層沉積物中 重金屬總汞(Hg)、顆粒粒徑、有機碳、總氮含量探討所設定之各項研究議題，以 能對淡水河流域及其河口近岸海域表層沉積物中重金屬汞之生地化循環有更深 入的瞭解。本論文之研究目的如下：

(1) 了解淡水河流域及其河口近岸海域表層沉積物中總汞(Hg)之空間分布與時序 變化。

(2) 根據總汞(Hg)之空間分布變化進一步釐清影響本研究區域內表層沉積物總汞 (Hg)之空間分布變化的主要控制因子。

(3) 計算表層沉積物重金屬總汞(Hg)之富集因子(EF)、地質累積指數(Igeo)及污 染超量值(Hg_ex)以評估本研究區內重金屬總汞之富集及污染情形。

(3) 利用主成分分析(PCA)的統計結果歸納本研究區域內重金屬(汞、鋁、銅、鋅、

鉛、鎘)彼此間的相關性及表層沉積物本身性質對重金屬之可能影響。

(4) 藉由本研究結果估算近岸海域之海洋放流管附近區域的正常年年度顆粒態 及總汞通量，並同時推估八里污水處理廠對其淡水河流域及其河口近岸海域 所可能造成的影響。

表 1-2 表層沉積物總汞(Hg)濃度在不同河流、河口/灣區、湖泊等系統之比較表。

Estuary or Bay

Coast

Strait

Wetland

Lake

*所有研究區域內皆包括海洋放流管之設施。

Lake Geneva, Switzerland 30 879 ± 1695 35 ~ 8650 Pote J. et al. (2008)

Coastal zone of Santander,

Spain 90 Echavarri-Erasun B. et al . (2007)

San Francisco Bay, USA 161 ~ 1529 Gehrke G.E. et al . (2011)

Strait of Georgia, Canada 60 60 ~ 420 Johannessen S.C. et al . (2005)

Mediterranean coast of Israel 25 ± 12 263 ± 239 0.2 ~ 1003 Shoham-Frider E. et al . (2007) Mediterranean coast of Israel 40 ± 10 250 ± 240 20 ~ 1120 (Spring)

Kress N. et al . (2004) 280 ± 260 10 ~ 1360 (Fall)

Santa Monica Bay, USA 500 Bay S.M. et al. (2003)

Arabian Gulf, Saudi Arabia 60 ± 40 10 ~ 150 Sadiq M. et al . (2002)

Montego Bay, Jamaica 50 ~ 300 Jaffe R. et al . (2003)

Massachusetts Bay, USA 122 ± 65 62 ~ 225 Dahlen D. et al . (2006)

San Francisco Bay, USA 60 ± 10 220 ± 140 Conaway C.H. et al . (2003)

Inner Gdansk Bay, South

Baltic Sea 101 ± 88 6 ~ 422 Beldowski J. et al . (2007)

Kuwait Bay, Kuwait 20 36500 ± 34930 BuTayban N. et al . (2004)

Santos Bay, Brazil 35 ± 5 50 ~ 170 (Summer)

Abessa D. et al . (2005) 80 ~ 180 (Winter)

St. Lawrence River, Canada 16 ± 3 326 ~ 43200 Delongchamp T.M. et al. ( 2009)

River Yare, UK 100 ~ 8130 Birkett J.W. et al . (2002)

Average±SD Range

Localities total Hg (ng g^-1) References

Background Study Area*