第四章 討論
4.1 表層沉積物含泥量、TOC、TN之空間分布變化
淡水河河口近岸海域表層沉積物含泥量之空間分布呈現明顯的區域性變 化，即海放管附近區域(測站群 Ds)高於沿岸測站(測站群 Bs) [圖 3-1(a)~(d)]。如 表 3-2 所示，沿岸測站的表層沉積物顆粒組成以粗顆粒[含泥量年平均值為 27 ± 11% (n=16)]為主，與 Hung et al. (2006)之結果(26 ± 29%)相似。歐(1996)與曾(1999) 皆曾指出淡水河河口附近，尤其在水深<20m 之處，其表層沉積物顆粒多含有大 小不一的貝殼碎片及石英砂；再者，上述地區易受潮汐與波浪等淘選作用所影 響，造成細顆粒物質不易在此沉積，故使得本研究沿岸測站(測站群 Bs)表層沉積 物顆粒組成以粗顆粒為主。另一方面，位於海放管附近區域的表層沉積物含泥量 之年平均值為 49 ± 17% (n=52) (表 3-2)，與 Hung et al. (2006)的研究結果(48 ± 31%)相近，以粗、細顆粒互相混合而成。尤其前人研究皆指出海放管放流水之 懸浮顆粒濃度高達 70mg/L，比附近其他海域高出 10~20 倍，可能造成海放管之 放流水輸出較多的細顆粒懸浮物質，故使海放管附近區域測站的沉積物細顆粒較 沿岸測站來得多(Fang et al., 2006; Hung et al., 2006; Chen et al., 2010)。
再者，近岸海域表層沉積物之鋁金屬含量[圖 3-2(e)~(h)]空間分布變化與含泥 量相似，其兩者之間呈現明顯的正向線性關係(RCoastal2
=0.67，見圖 4-1 及表 4-1)，
且高值超過 9% (Al=9.5%)。一般而言，沉積物中鋁金屬含量之高低亦與細顆粒 的鋁矽酸鹽礦物含量多寡有明顯的關係(林，2004)；由於鋁矽酸鹽礦物是陸地岩 石經風化後的細顆粒物質，因此得知近岸海域的表層沉積物是由高鋁矽酸鹽礦物 含量的細顆粒沉積物所組成。整體而言，近岸海域表層沉積物含泥量之空間分布 以海放管附近區域測站高於沿岸測站，而潮汐、波浪、放流水所含懸浮顆粒濃度 等因素皆可能影響淡水河河口近岸海域表層沉積物的顆粒組成。(林裕程, 2004)
淡水河河口近岸海域表層沉積物 TOC 含量的空間分布變化與含泥量相似，
亦呈現海放管附近區域測站高於沿岸測站之特徵[圖 3-1(e)~(h)]。如表 3-2 所示，
沿岸測站 TOC 含量之年平均值為 0.25 ± 0.15% (n=16)，偏低的 TOC 含量主要受 到粗顆粒沉積物稀釋所致(Kao & Liu, 1996)；且此值略低於 Hung et al. (2007)之 研究結果(0.55±0.22%)，可能是 Hung et al. (2007)的部分測站表層沉積物細顆粒
較多以致其研究結果之 TOC 含量相對較高。反之，位於海放管附近區域測站的 TOC 含量之年平均值為 0.59 ± 0.27% (n=52)，明顯較沿岸測站為高，且與 Hung et al. (2006)及 Hung et al. (2007)之結果(0.71 ± 0.31%)相近；由前人研究結果及本研 究於八里污水處理廠所採集並分析的海放管放流水顆粒態有機碳(POC)含量顯 示，放流水的 POC 濃度偏高，達 51.4% (見附錄 03)，海放管附近區域受到放流 水中所含大量有機物質及持久性有機污染物(如多氯聯苯、多環芳香族碳氫化合 物、殺蟲劑等)的影響，這些有機物可吸附在懸浮顆粒上並沉積於海放管附近區 域，進而使得海放管附近區域測站之表層沉積物 TOC 含量明顯較沿岸測站來的 高(Jiann et al., 2005; Hung et al., 2006; Hung et al., 2007)。
由表 4-1 可知，近岸海域表層沉積物 TOC 含量與含泥量呈現顯著正向線性 關係(R2=0.50)，即沉積物中含泥量愈高則亦相對提高 TOC 含量；細顆粒在單位 重量下其表面積大於粗顆粒，且細顆粒吸附能力較好，使得有機物質容易吸附或 包覆在細顆粒之上(de Mora et al., 2004)，因此，近岸海域表層沉積物中 TOC 含 量分布明顯受到沉積物顆粒大小所控制(Hung et al., 2006; Hung et al., 2007)。另 外，表層沉積物 TN 含量之空間分布變化亦與 TOC 含量相似，明顯受到沉積物 顆粒大小所控制(R2=0.44，見表 4-1)，由上述可知近岸海域表層沉積物的顆粒大 小確實為影響 TOC、TN 含量之空間分布變化的主要控制因子。藉圖 4-2 及表 4-1 可知，近岸海域表層沉積物 TOC 含量對 TN 含量呈現顯著正向線性關係
(RCoastal2=0.85)，並且由其偏高的迴歸線截距顯示，當表層沉積物中 TOC 含量為
零時，TN 含量仍有 0.03 %，反映了近岸海域表層沉積物中可能仍含有相當一部 份的無機氮成分之存在。再者，Kao et al. (2003)於台灣東部蘭陽溪與 Hu et al.
(2006)於中國珠江三角洲及其近岸海域之研究結果皆顯示，表層沉積物中可能常 含有相當比例的無機氮含量且不易經酸洗之前處理步驟而去除，推測可能是 NH4+與黏土礦物形成鍵結所致(Muller, 1977; Meyers, 1997)；因此，本研究區域之 近岸海域表層沉積物中，可能仍有相當比例的無機氮含量的存在。
C/N 莫耳比值通常被當作沉積物中有機物質來源的指標(Andrews et al., 1998)。Redfield et al. (1963)提出以(CH2O)106(NH3)16H3PO4作為海洋浮游生物體主 要化學組成式，其 C/N 莫耳比值約為 6.6。相較於海洋浮游生物體內主要由含氮 化合物( >80%，如蛋白質)所組成，陸地植物體內因所含氮化合物的成分較少 ( ~20%)，故具有碳含量高、氮含量低的特性(Marlett and Erdman, 1970)；當陸域
土壤挾帶著植物性有機物質藉由沖刷經河川輸出，即成為沉積物中陸源有機物質 的主要來源，因此陸源沉積物的 C/N 莫耳比值會較海源為高(Covelli et al., 2009)。一般而言，海源有機物質的 C/N 莫耳比值介於 5 ~ 8 之間，而陸源有機物 質的 C/N 莫耳比值則大於 12 (Meyers, 1997)，然而 C/N 莫耳比值也可能隨著有機 物在沉積後之變化作用(Post-depositional change)(Prahl et al., 1980)，以及沉積物 中無機氮占總氮比例大小等因素而有所改變，以致混淆對沉積物有機物質之海、
陸源性的判斷(Meyers, 1997; Hu et al., 2006)。
如表 3-1 所示，本研究於淡水河河口近岸海域表層沉積物 C/N 莫耳比值年平 均值為 7.6 ± 2.1 (n=76)，由表 3-2 可知，高 C/N 莫耳比值主要出現在海放管附近 區域[年平均值為 8.2 ± 1.6 (n=52)，最高值為 14.3]，反觀較靠近陸地之沿岸測站(測 站群 Bs)C/N 莫耳比值明顯低於海放管附近區域，上述結果除了顯示海放管附近 區域表層沉積物有偏向陸源有機碳的訊號之外，亦代表顆粒體吸附海放管輸出的 有機污染物可能具有陸源有機碳的特徵(許鳳心, 2008)，而沿岸測站表層沉積物 以粗顆粒為主以致 TOC 含量(大部分<0.3%)偏低，前人研究指出當沉積物中 TOC 含量小於 0.3 %時，其沉積物本身黏土礦物中的氮含量是決定該沉積物 C/N 莫耳 比值大小之主要因子(Muller, 1977; Meyers, 1997)；而本研究中所有表層沉積物皆 含有相當比例的無機氮(圖 4-2)，可能是造成沿岸測站表層沉積物 C/N 莫耳比值 偏低之原因。海放管附近區域表層沉積物之 C/N 莫耳比值普遍介於 8 ~ 10 之間，
顯示此區域內有機碳來源可能是(1)當地基礎生產力所提供之海源有機碳、(2)放 流水所含之高含量有機碳、(3)河川輸出之陸源有機碳等三者所混合後的結果 (Varekamp et al., 2000)，而各來源所占比例可利用如 C/N 莫耳比值、δ13C、δ15N 之端成分(End-member)進一步評估(許，2008)。
4.1.2 淡水河流域
淡水河流域表層沉積物含泥量之空間分布呈現明顯的區域性變化(圖 3-4 及 表 3-3)。除了 TA (52 %)、T1 (83 %)等測站的含泥量較高之外，淡水河主河道表 層沉積物普遍以粗顆粒[含泥量平均值為 26 ± 26 % (n=9)]為主；在支流的部分則 以粗、細顆粒混合[含泥量平均值為 49 ± 24 % (n=8)]為主。特別的是，淡水河主 河道表層沉積物含泥量皆較前人研究如黃(2003)之結果來的低(表 3-3)；推測可能 的原因是本研究淡水河流域之採樣時間剛好在莫拉克颱風之後，其豪雨造成河川
流量增加且流速上升，使得細顆粒物質大量沖刷輸出至外海而不易在河道中沉 積，進而造成本研究之主河道表層沉積物組成以粗顆粒居多。另外，淡水河主河 道於關渡地區(即本研究 TA、T1 等測站)恰為基隆河匯流進入主河道之處，該區 域易接收來自基隆河所輸入的細顆粒物質(Chen et al., 2008)；再者，此河段河床 坡度趨緩而水流速度減慢使得這些細顆粒物質容易在此處沉積，故造成本研究於 主河道關渡地區所採集的表層沉積物含泥量明顯較多。陳琪鈺 (2012)
如表 4-2 所示，淡水河主河道之表層沉積物鋁金屬含量與含泥量亦呈現良好 的正向線性關係(R2=0.86)，且其鋁含量最高值可達 9.8%，顯示主河道表層沉積 物之細顆粒組成以鋁矽酸鹽礦物為主；此外，圖 4-1 中淡水河流域及近岸海域的 斜率相似(0.05)，顯示可能有相似的傳輸機制(如搬運、淘選等作用)。而本研究與 黃(2003)彼此在截距上有所差異可能反映了母岩風化程度的不同，因本研究淡水 河流域之採樣時間剛好在莫拉克颱風之後，其豪雨造成河川流量增加，使風化程 度尚低的粗顆粒鋁矽酸鹽礦物被帶入河床中沉積，可能是造成本研究河川表層沉 積物粗顆粒中具有較高鋁含量的原因。陳(2012)指出台灣中部地區的河川(以濁水 溪為例)在颱風過後，其表層沉積物的高嶺石含量增加，由於高嶺石屬於鋁矽酸 鹽礦物之一，即當表層沉積物中高嶺石含量增加時，則鋁含量亦相對增加，此可 能是本研究區域淡水河流域表層沉積物細顆粒鋁含量普遍高於近岸海域及黃 (2003)的緣故。
就淡水河流域表層沉積物 TOC 含量之空間分布變化而言，三條支流的 TOC 含量除了位於新店溪青潭站(CT 測站，TOC=0.69 %)稍高外，其他皆不超過 0.21
%；主河道之 TOC 含量平均為 0.53 ± 0.42 % (n=9)，與 Chen et al. (2008)及 Hung et al. (2010)等研究結果相似(表 3-3)，其中 A1 (0.60 %)、TA (1.15 %)、T1 (1.10 %)、
T2 (0.87 %)等測站的 TOC 含量明顯較高，其原因除了可能是沉積物本身含泥量 較高之外(TA、T1)，其測站位置靠近北投焚化爐(TA、T1)、迪化污水處理廠(A1、
A2)、獅子頭抽水站(TA、T1)等設施，上述設施所排放之廢污水中所含有機物質(如 黑碳)或持久性有機污染物可能在這些測站(TA, T1, A1, A2)附近沉積，進而造成 該區域表層沉積物 TOC 含量增加(Stoichev et al., 2004; Chen et al., 2008; Hung et al., 2010)。
由表 4-2 可知，淡水河主河道表層沉積物 TOC 含量與含泥量呈現顯著正向 線性關係(R2=0.64)，即主河道表層沉積物中 TOC 含量也受到沉積物顆粒大小所
控制(Huang and Lin, 2003; Chen et al., 2008)；而其支流的表層沉積物 TOC 含量並 未隨含泥量增加而有所增加。就主河道表層沉積物 TN 含量而言，其空間分布變 化與 TOC 含量相似(R2=0.90，見表 4-2)，由此可知表層沉積物的顆粒大小於本研 究之近岸海域及淡水河主河道皆是影響 TOC、TN 含量空間分布變化的主要因 子。由表 3-3 可知，淡水河流域表層沉積物 C/N 莫耳比值為 5.6 ± 2.8，與 Kao and Liu (2000)之研究結果相近(5.8 ± 0.5)；較高的 C/N 莫耳比值主要出現在主河道如 A1 (10.3)、T1 (10.8)等測站，顯示主河道表層沉積物有偏向陸源有機碳的訊號，
此可能是 A1、T1 等測站之地理位置靠近焚化爐或抽水站，以致大量有機物質或 持久性有機污染物沉積導致表層沉積物 TOC 含量較高所致。(李承軒, 2008)
4.2 表層沉積物總汞(Hg)之空間分布與季節性變化及其控制因子