第四章 討論
4.4 表層沉積物總汞之污染現況評估
沉積物是否遭受重金屬污染，既無法也不能單從重金屬本身濃度高低來判 斷，主要因為重金屬本身濃度的高低，除了取決於污染程度之外，亦與其來源背 景值、沉積物礦物組成、有機質含量及顆粒大小有關(許，2000)；在全球微量元 素循環中，沉積物或懸浮顆粒常富集重金屬因而能反映人類活動及污染的影 響(何，2008)。環境中沉積物重金屬污染之評估方法種類繁多，本研究就一般海 洋 污 染 評 估 常 用 的 富 集 因 子 (Enrichment Factor) 、 地 質 累 積 指 數 (Index ofGeoaccumulation)及汞之異常超量值(Excess Hg)等方法來探討淡水河流域及其 河口近岸海域之汞污染情形。
4.4.1 富集因子(Enrichment Factor, EF)
鋁(Al)本身是鋁矽酸鹽礦物中主要的元素，而鋁矽酸鹽礦物是細顆粒黏土礦 物的主要組成礦物，因此當沉積物中鋁含量越高時，顯示沉積物的顆粒組成以陸 源細顆粒物質為主(Lin et al., 2002)。在沉積物傳輸的過中，鋁本身的化學性質相 當穩定，不易受到環境變化及生物作用的影響(Deuser et al., 1983)，因此常被視 為地殼或陸源物質的代表，並且作為沉積物重金屬背景校正之依據。本研究以鋁 作為地殼指標元素，以評估沉積物重金屬總汞的相對富集程度，即富集因子 (EF)(Selvaraj et al., 2004)，其公式如下：
= ( ⁄ ) ( ⁄ )
( ⁄ ) 為本研究沉積物金屬元素與鋁之比值，( ⁄ ) 為地殼中
沉積物金屬元素與鋁之比值，另外，(X/Al)Crust乃是參考 Wedepohl (1995)所發表 的結果。當 EF 大於 1 時，表示該元素已超過地殼平均值，可能受到人為活動之 因素影響造成該元素濃度升高；但不同的風化過程也會導致 EF 有相對較高的結 果(Martin and Whitfield, 1983)。本研究各測站表層沉積物總汞之 EF 變化如圖 4-6(b)所示；淡水河流域及其河口近岸海域表層沉積物 EF 範圍介於 0.18 ~ 6.47 之間，平均值為 1.76 ± 1.66。三大支流除了基隆河國芳橋(GF)及大漢溪浮洲橋(FC) 等測站的 EF 超過 1 之外，其餘測站的 EF 普遍低於 1，屬於淡水河流域未受汞污
染之背景區域；而淡水河主河道及近岸海域之總汞皆有明顯富集現象，特別是 T1 (5.76)、TA (6.47)、Cs (1.92)、Ds (1.88)等測站，其值分布由主河道中間河段(T1、
TA)達最高，接著向出海口逐漸遞減，但至近岸海域海放管附近區域(測站群 Ds) 後又明顯增加，其最大值甚至高達 4.11 (D10 測站，2009 年 4 月)。淡水河主河道 因匯集來自三大支流的污染物質，而近岸海域則因受八里污水處理廠海洋放流管 和淡水河輸出之物質所影響，故上述兩個區域內有明顯金屬富集的現象。
表 4-4 台灣西部沿岸河川及海域之表層沉積物重金屬含量表。
4.4.2 地質累積指數(Index of Geoaccumulation, Igeo)
地質累積指數(Igeo)，又稱 Müller 指數(Müller, 1979)，其公式如下：
= (
K × ) = (
1.5 × )
其 Cn是沉積物中金屬元素 n 之濃度，Bn是沉積物中金屬元素 n 之背景值，本研 究乃採用 Wedepohl (1995)所發表之結果，K 為不同區域岩石特性差異之可能引 起的背景值變動而取的係數(一般取值為 1.5)，常用來表示該區域之沉積特徵、
岩石地質特性及其他影響；另外如表 4-5 所示，Igeo可以分成 5 個等級用以描述 沉積物品質(Chen et al., 2007)。本研究各測站表層沉積物總汞之 Igeo空間變化如 圖 4-6(c)所示；淡水河流域及其河口近岸海域表層沉積物範圍介於-3.32 ~ 2.24 之 間，平均值為-0.43 ± 1.42。三大支流除了基隆河國芳橋(GF)站的 Igeo為 1 左右，
其餘測站的 Igeo皆小於 0；而淡水河主河道 T1 (2.24)、TA (2.12)等站之 Igeo皆超過 2；值得注意的是位於近岸海域的 Cs (0.09)、Ds (0.11)等測站群其 Igeo值雖普遍不 高，但其最大值仍可高達 1.56 (D10 測站，2009 年 4 月)。由本研究表層沉積物 總汞 EF 與本節的 Igeo值的結果皆明確地指出淡水河主河道及近岸海域(尤其海放 管附近區域)皆有明顯的總汞富集與污染的情形。(曾鈞懋、魏慶琳、毛鵬程, 1993)
表 4-5 地質累積指數(Igeo)之沉積物品質等級區分表。
4.4.3 汞之污染超量值(Excess Hg, Hgex)
根據富集因子(EF)的觀念引申，可推算出重金屬元素因污染而超量的部分，
可將 4.4.1 公式演變如下(曾，1993)：
= − ( ⁄ ) ×
XSediment、AlSediment 為本研究沉積物中金屬元素及鋁(Al)金屬含量，(X/Al)Crust乃是
參考 Wedepohl (1995)所發表的結果，XExcess為沉積物金屬元素因污染而超量的部
分(Excesses)。本研究將所有測站表層沉積物的總汞之污染超量值(Hgex)對 C/N 莫 耳比值作相關圖(圖 4-7)，其結果顯示淡水河流域表層沉積物之 Hgex隨 C/N 莫耳 比值增加而增加(黑色虛線)，即當陸源有機物質輸入提高時，C/N 莫耳比值隨之 提高而沉積物之 Hgex亦跟著上升；再者，由圖中可明顯得知流域表層沉積物 Hgex
高值之測站亦同時具有較高含泥量( >50%)，藉此可推論淡水河流域表層沉積物 因接受大量陸源有機物質輸入以致 C/N 莫耳比值上升，且含有大量有機物質的 細顆粒沉積物得以吸附大量 Hgex，進而造成淡水河流域受到相當程度的汞污染。
另一方面，海放管附近區域的表層沉積物結果顯示(圖中紅色圓框)，該區域 C/N 莫耳比值平均值為 8.2 ± 1.6 (n=52)(表 3-2)，指出海放管附近區域亦受陸源有機物 質輸入所影響，且沉積物組成普遍以細顆粒為主；該區域內大部分測站的沉積物 Hgex皆大於零且濃度值偏高，最高可達 134 ng g-1，明顯地反映出海放管附近區 域的確受到汞污染。而海放管附近區域的表層沉積物在相似 C/N 莫耳比值下，
海放管附近區域的表層沉積物 Hgex 濃度比部分淡水河流域測站來的低，可能受 到淡水河河口近岸海域內較乾淨沉積物之稀釋作用所致。