第五章 先進國家以生物鏈方式淨化水庫水質 之案例分析
5.2 營養鹽輸入影響
5.2.6 藻毒危害【澳洲】
圖 5‐30 微囊藻 M. aeruginosa 毒素含量(Y)與氮濃度(X)之關係,當氮的濃 度越低,M. aeruginosa 所能造成的毒性會越低(●:氮固定、■:磷 固定)(Lee et al., 2000)。
5.2.6 藻毒危害【澳洲】
Elphinstone 湖位於澳洲昆士蘭省的中部(Queensland),是一個熱帶的 內陸淡水天然湖泊,無大型的支流輸入與輸出,年雨量 666 公釐。平均深度 1.3 公尺,長 3,000 公尺,寬 600 公尺。周圍是養牛的畜牧地區與燃煤工廠,湖區本 身有許多的水上休閒活動與垂釣行為。湖中的藍綠藻會在每年 3~7 月時形成藻 華,並可檢驗出微囊藻毒素的存在(White et al., 2005)。
White et al.的實驗目的在於探討微囊藻毒及環境的物理、化學因子等,對 大型無脊椎動物的影響,包括岐異度(diversity)、豐多度(richness)與豐富 度(abundance)。採樣點共有 6 處,分析項目有藻毒濃度、無脊椎動物群落組 成、水體物化性質、懸浮固體(圖 5‐31)。
於 2002 年調查結果中,此湖的藍綠藻藻華在 3 月時開始出現,5 月時達最
以生態工法淨化水庫水質控制優養化研究計畫(2)
-以生物鏈方式淨化水庫水質
高峰。而微囊藻毒素的濃度在 3 月時低於 0.5μg‧L‐1,但同樣在 5 月時有最高 濃度 2,500μg‧L‐1,到 7 月時降至 1,000μg‧L‐1,主要是受到優勢種 Microcystis panniformis 數量起伏變化所影響。5 月時水中的肝毒素(cylindrospermopsin)
濃度維持在 0.3μg‧L‐1以下。水生螺類的體型介於 5~20 公釐之間,分屬 5 科;
調查期間有發現其大量死亡,屍體涵蓋數平方公尺之廣的情形。大型無脊椎動物 在此湖的岐異度與豐富度非常低,豐富度在不同樣點與時間變化很大;無脊椎動 物種類共有 24 科,且科數在 3 至 5 月期間會顯著地減少,豐富度在 5 至 7 月時 是呈現較低的值(圖 5‐32)。但 Shannon 岐異度指數卻是在 5 月時有最高的值 1.64,高於 3 月的 1.30 與 7 月的 1.48,各採樣點間無明顯差異。
此湖的水體物化性質變異相當大,表水層的溶氧維持在一個超飽合的狀 態,可達 227%,但底部卻只有 10%的飽合度;表水與底水的溫差介於 0.2 至 2.0
℃間(圖 5‐33)。溶氧與溫度的分層現象是出現在 1.2 或 1.4 尺的深度,且兩者 間有極大的正相關(p < 0.001)。沙奇盤深度在 3、5、7 月分別只有 24、14 及 18 公分,此期間透光層在 33~54 公分間。受溶氧的影響,pH 值隨著深度而遞 減,表水層在 3、5、7 月所量測的值分別為 9.0、8.7 與 8.4。
圖 5‐31 White et al.在澳洲昆士蘭省的中部 Elphinstone 湖的 6 處採樣點(White
et al., 2005)。
水中的懸浮顆粒大都由細砂(fine sand)與粗粉沙(coarse silt)所組成,
有 45%以上的顆粒其半徑小於 300μm,乾重中有 1.42%是有機物;所有顆粒的 粒徑分佈與有機物含量並無隨時間變化的趨勢。
大型無脊椎動物的豐富度及豐多度與微囊毒濃度呈現明顯的負相關(p = 0.00000428,p = 0.0249),但與懸浮顆粒無顯著相關(p < 0.050);而岐異度與 微囊藻毒則無明顯的相關性,卻與懸浮顆粒的粒徑有正相關(r = 0.574)。豐富 度與豐多度之間的相關係數 r 為 0.596,豐多度與岐異度則為 0.565。
主成分分析結果顯示,Elphinstone 湖的藻華形成受許多環境因子影響,而 藻華中大量繁殖的微囊藻提高了水中的藻毒濃度,直接降低了無脊椎動物的豐富 度與豐多度。然而,環境中的其它因素,如懸浮顆粒與有機物含量,也會影響到 無脊椎動物的食物來源與攝食行為,間接造成數量與種類的改變。而實驗期間大 量死亡的螺類可能是環境條件改變或藻毒所造成,如浮游植物的減少、底層氧氣 的不足、水的濁度、藻毒的累積等等,都可能是影響的因素。
圖 5‐32 大型無脊椎動物的科數(左 Y)與平均豐富度(右 Y)在澳洲 Elphinstone
湖的月變化(White et al., 2005)。
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圖 5‐33 澳洲 Elphinstone 湖在下午(a)與早上(b)時,其溶氧、溫度與光合 作用有效波長(X)隨深度(Y)的梯度變化(White et al., 2005)。