模槽實驗

批次模槽系統如圖3.2所示，分別為布袋蓮、水芙蓉、蘆葦、香 蒲、金魚草、黑布、添加硫酸銅及控制組，模槽體積為長0.7 m×寬0.5 m×高0.46 m，其水深為0.4 m，以挺水植物試驗之蘆葦及香蒲，模槽 內土壤深度約15 cm，採樣紀錄點皆取自表面水，採樣時間為下午13 時，模槽試驗期間為五日，每日監測葉綠素a及相關水質參數。為模

擬人工濕地氧化塘受陽光照射促使藻類滋生情形，模槽設置於人工濕 地實場氧化塘旁，浮水性植物設置之布袋蓮及水芙蓉為100%覆蓋 率，挺水性蘆葦、香蒲及金魚草則分別為植株75株/盆、25株/盆及25 株/盆，黑布覆蓋部份同樣為100%覆蓋陽光之情形，而添加硫酸銅濃 度為10 ppm (as Cu)。

1.布袋蓮 2.水芙蓉 3.蘆葦

4.香蒲 5.金魚草 6.黑布覆蓋

7. 10 ppm-Cu 8.控制組

圖3.2 模槽示意圖

.2.2 人工濕地實場

高雄大學校區之人工濕地處理系統如圖3.3所示，包括氧化塘暫存

池(長30 m×寬6.6 m×高1 m，水深0.8 m)、第一表面流濕地(長40 m×寬 6.6 m×高1 m，水深0.6 m)、第二表面流濕地(長40 m×寬5 m×高1 m，

水深0.5 m )及地下流水平流濕地(長25 m×寬5 m×高1 m，水深0.5 m)，

總面積約為800 m

²

，表面流濕地總面積為464 m

²

，地下流濕地表面積 為125 m

²

，處理水量為140 CMD，總停留時間約12天。表面流植栽浮 水性之水芙蓉與挺水性之香蒲及蘆葦，地下流系統則種植蘆葦及觀賞

3

8 圖如(圖3.3)所示，採樣紀錄點由左至右分別為氧化塘、表面流一入 流、出流、表面流二入流、出流及地下流，實驗期間由97年九月至9 年六月，共計十個月。

圖3.3 列車式人工濕地系統示意圖

生態池

圖3.4 所示，入流水為校園二級放流水，系統範圍 全長

3.2.3

生態池系統如

約585 m，其水流速度約 67.5 m/hr(0.0188 m/s)，河道水深約 0.15-0.2 m，河道寬度 5.12 m 生態池之池深 0.9 m，採樣時間為 PM 13:00，實驗期間由 98 年六月至九月，共計三個月，採樣點紀錄點包

括漫地流河道A-E 處與大池之 F 處，現場量測溶氧、水溫、pH 值、

濁度、照度等背景參數，水質分析項目包括葉綠素a、SS、COD、磷 營養鹽(TP、PO

4 3-

)、氮營養鹽(氨氮、凱氏氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽 氮)、大腸桿菌群則採集水樣於實驗室以標準方法量測，而藻種鑑定 部份則以光學式顯微鏡以400 倍觀察影像，於採樣過程紀錄天氣狀 況、水質外觀、大型植物生長情形、魚類活動情形，於各採樣處拍照 紀錄與水體通過濾膜情形。生態池中(F 點)僅有少數浮水植物水芙 蓉，系統整體包括漫地流河道與生態池，缺乏大型植物遮蔽陽光效 應，因此控制藻類生長情形較差，加上南部地區氣候炎熱、陽光充足 影響，導致藻類嚴重滋生情形，系統水質外觀濁綠，且優養化現象造 成系統魚群死亡現象。

圖 3.4 漫地流生態池系統空照及側面示意圖

(Google Map 空照圖改繪製成)

3.3 實驗分析項目 3.3.1 實驗方法

實驗之水質參數分析則針對各採樣點，現場測定照度、溶氧、pH、

水溫、濁度及照度，量測儀器廠牌及相關規格於3.3.2 節介紹，另外 化學需氧量、懸浮固體、大腸桿菌群及葉綠素a，則採集水樣於實驗 室依據環檢所公告之標準檢驗方法分析。其中化學需氧量利用重鉻酸 鉀迴流法(NIEA W515.53A)進行分析；大腸桿菌菌落數則以水中大腸 桿菌群檢測方法濾膜法檢驗(NIEA E202.53B)；懸浮固體物則以 103~105℃乾燥法(NIEA W210.57A)進行測定；氮營養鹽包括氨氮、

凱氏氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮，其中含氮營養鹽類檢測方法如下：

氨氮及總凱氏氮分別為納氏比色法(NIEA W416.50A)與水中總凱氏氮 檢測方法(NIEA W451.50B)，硝酸鹽氮及亞硝酸鹽氮則以離子層析儀

測定之；葉綠素a 則以水中葉綠素 a 檢測方法－乙醇萃取法檢測(NIEA E508.00B)；水中磷檢測方法為－分光光度計／維生素丙法(NIEA W427.52B)；藻種類定方式系利用光學式顯微鏡 UNICO 型號為 G404，放大倍率 400X 觀察其濕地內藻類影像，藻種鑑定方式與其他 顯微鏡觀察法相同，先以低倍數觀察後再調整至高倍數(10 倍>40 倍

>100 倍>400 倍)，而光源須由小調整至大，避免觀察影像過暗情形。

水 中 懸 浮 固 體 濃 度 檢 測 ， 實 驗 方 法 為 行 政 院 環 保 署NIEA

W210.57A，將玻璃纖維濾紙以去離子水重複沖洗後置入鋁盤，移入 烘箱中以104烘乾約1-2小時，以電子式天秤量測重量至小數點後四 位，後取適當水樣(50-300 mL)過濾後，同樣移入烘箱中以104烘乾約 1-2小時，再以電子式天秤量測重量，重量前後差值換算後單位mg/L，

為水中懸浮固體濃度。懸浮固體實驗量測重量為負值情形，為大學部 環境分析實驗常見問題，避免產生錯誤方法為天秤量測水樣過濾前後 需保持濾紙乾燥，過程需放置於乾燥箱中冷卻，避免天秤讀取數值跳 動，且進行重複性試驗，以確保準確性。

水中葉綠素a 檢測法為行政院環保署 NIEA E508.00B，按標準方法 流程進行試驗，葉綠素a 於採樣後以玻璃材質纖維濾片過濾適當水 樣，約 100-300 mL 適當體積水樣，後將 90%乙醇 20-40 mL 及過濾之 濾片置入60 ℃恆溫箱萃取 30 分鐘，後冷卻至室溫後，置入高速離心 機中，以轉速3000 g 離心 10 分鐘後，吸取上層澄清液 6 mL，分別以 分光光度計波長665 及 750 nm 量測吸光值，後添加 0.06 mL 1 莫耳之 HCl，同樣再以分光光度計於兩波長下量測後套入公式計算結果。葉 綠素a 檢測常見問題為高速離心後，注意抽取上層之乙醇澄清液，不 可吸取至底層懸浮固體及雜質，容易造成分光光度計在讀取上之誤差 或產生負值情形(C665a-C665b 負值情形)，可增加乙醇體積或改用高 筒式離心管等方式避免錯誤產生。

大腸桿菌試驗部份，大腸桿菌試驗以無菌稀釋液稀釋原水樣，原 水樣10 mL 及無菌稀釋液 90 mL 均勻混合，為稀釋十倍，再取 10 mL 混合液至90 mL 無菌稀釋液均勻混合為稀釋一百倍，依此類推，大腸 桿菌水樣稀釋應取適當之稀釋倍數(如圖 3.5 所示)，稀釋倍數過少將

造成菌落數過多而讀取困難，而稀釋倍數過多則造成菌落數過少或者 無菌(取不到細菌)之情形，本研究之自然淨化系統，建議入流水稀釋 倍數為100 至 1000 倍，而入流水後階段，因受到紫外光殺菌、細菌 沉澱、衰減、原生動物掠食等機制影響，大腸桿菌濃度下降，因此入 流水後建議稀釋倍數較少，約10 至 100 倍，另，後勁溪大排水(模槽 初始水源)，上游排放源屬畜牧廢水，大腸桿菌濃度較不穩定，因此 稀釋倍數建議較廣，為100 至 10000 倍情形，可視當時水質外觀、天 氣狀況、水溫、濁度及SS 等參數，判斷適當稀釋倍數。

稀釋倍數過少讀取困難 稀釋倍數過多或菌落數過低

適當稀釋倍數 適當稀釋倍數

圖 3.5 大腸桿菌試驗圖

3.3.2 實驗材料

本研究各分析項目所需之物品藥品如下所示：

水中懸浮固體

1. 玻璃纖維濾片 ，廠牌，Pall Corporation (台灣代理商) 2. 去離子水 (DI水)

化學需氧量

1. 沸石 ，廠牌，SHOWA

2. 硫酸汞 ，廠牌，Scharlau 3. 濃硫酸 ，廠牌，Scharlau 4. 重鉻酸鉀 ，廠牌，SHOWA 5. 菲羅啉（Ferroin）指示劑 ，廠牌，SHOWA 6. 硫酸亞鐵銨 ，廠牌，SHOWA 7. 無水鄰苯二甲酸氫鉀 ，廠牌，SHOWA

葉綠素a

1. 玻璃纖維濾片 ，廠牌，Whatman 2. 乙醇 ，廠牌，景明化工 3. HCl ，廠牌，MERCK

大腸桿菌群

1. 培養基(LES Endo agar) ，廠牌，MERCK 2. 培養皿 規格 50×12 mm ，廠牌，ADVANTEC 3. 混合纖維素酯濾膜 ，廠牌，ADVANTEC 4. 磷酸二氫鉀 ，廠牌，SHOWA 5. 氯化鎂 ，廠牌，SHOWA

氮營養鹽

2. 硫酸鉀 ，廠牌，SHOWA 3. 氫氧化鈉 ，廠牌，SHOWA 4. 濃硫酸 ，廠牌，Scharlau 5. 硝酸鹽標準溶液 ，廠牌，MERCK 6. 亞硝酸鹽標準溶液 ，廠牌，MERCK

7. 碘化汞 ，廠牌，Acros Organics 8. NH

4

Cl ，廠牌，SHOWA

磷營養鹽檢測

1. phenolphthalein (酚酞) ，廠牌，SHOWA 2. 酒石酸銻鉀 ，廠牌，SHOWA 3. 鉬酸銨 ，廠牌，SHOWA 4. 維生素丙 ，廠牌，Alfa Aesar 5. 無水磷酸二氫鉀 ，廠牌，SHOWA 6. 亞硫酸氫鈉 ，廠牌，SHOWA

3.3.2 實驗儀器

本研究所需分析儀器如下所示：

1. 真空過濾裝置 ROCKER 400 ，廠牌，Today’s 2. 三眼生物式顯微鏡 G404 ，廠牌，UNICO 3. 分光光度計 Model:100/尺寸:W408/D308*H185mm ，廠牌，UNICO

4. 攜帶式溶氧度計 550A-12 ，廠牌，YSI 5. 攜帶式酸鹼度計 sensION2 ，廠牌，HACA 6. 攜帶型濁度計 2100P ，廠牌，HACA 7. 攜帶型水質測定儀 DR890 ，廠牌，HACA 8. 智慧型照度計 Lx-1102，2200*68*30mm ，廠牌，LTLutron 9. 高溫殺菌釜 ，廠牌，TOMIN 10. 自動定量裝置 P5000 ，廠牌，NICHIRYO 11. 無菌操作台 2HT-24 ，廠牌，Hsin chien xiang 12. 菌落計數器 w313*h360*d346mm ，廠牌，Today’s

13. 低溫培養箱 BE400 ，廠牌，Memmert 14. 離心機析儀 CN-6000 ，廠牌 Hermle 15. 電子分析天平 GR-200 ，廠牌 AND

3.4 分析方法之品保品管 3.4.1 精密度

實驗樣品會受隨機誤差之影響，可藉由標準偏差計算瞭解精密度 優劣。在標準精密度檢測每個樣品皆進行二次重複分析，並且標準偏 差（RSD）採取小於 5%之數據。

3.4.2 準確度

欲使檢測値與實際値趨近相同，一般會使用配置標準品作為檢測 基準。在濁度、氮及磷營養鹽之水樣品過程中，皆會隨機檢測標準品

及空白水樣之濃度，藉此確認分析數値無誤。

3.4.3 檢量線配置

實驗分析樣品氨氮、凱氏氮、總磷及正磷酸鹽以分光光度計進行 分析，其線性係數(R

²

)依環保署檢測標準 R

²

達0.995 以上，如圖 3.6

所示，其公告方法中檢量線，均由校正之最低點即最高點間求取濃度 (內插法)，濃度過高超出範圍情形則將樣品稀釋後量測，檢量線於每 日分析日重新配置。

圖 3.6 濃度檢量線 R

²

值

3.5 資料分析

針對兩組以上數據可藉由ANOVA 單因子變異數分析，利用 Excel 函數計算(工具->資料分析->單因子變異數分析->勾取類別)，比較數 據間是否有顯著性之差異，當分析結果P 値小於 0.05，即表示數據間 具有顯著性差異。而針對兩組數據是否有差異，則可藉由T 檢定(T-test) 分析，當分析結果P 値大於 0.05，即表示數據間無明顯之差異。

四、實驗結果討論

4.1 模槽實驗

模槽實驗主要瞭解大型植物及物理遮蔽陽光暨化學殺藻劑硫酸銅 添加控制藻類生長，分別為布袋蓮、水芙蓉、蘆葦、香蒲、黑布覆蓋、

添加硫酸銅及控制組。包括利用浮水植物布袋蓮及水芙蓉，以遮蔽率 100%覆蓋水體，而挺水植物蘆葦及香蒲，分別種植 75 株/盆及 25 株/

盆，探討大型植物陽光遮蔽效果，沉水性植物部份植栽25 株/盆，其 沉水性植物部份因植物體生長於水表面以下，因此無遮蔽效應機制控 制藻類生長。另，物理遮蔽設置黑布以100%遮蔽率覆蓋實驗模槽。

於化學殺藻劑添加硫酸銅10 ppm (as Cu)濃度，模槽試驗監測期間內 藻類生長及水質參數變化情形。

4.1.1 水源取自後勁溪畜牧廢水

實驗結果如表4.1 所示，水質項目包括溫度、溶氧、pH 值、濁度、

懸浮固體、化學需氧量、大腸桿菌群及葉綠素a 濃度，數據顯示為初

懸浮固體、化學需氧量、大腸桿菌群及葉綠素a 濃度，數據顯示為初

在文檔中 自然淨水系統藻類生長控制水質提昇研析 (頁 48-0)