第四章 討論
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
4.2.3 近岸海域表層沉積物總汞(Hg)之季節性變化
如圖 4-3 所示，2009 年近岸海域表層沉積物各月份(1、4、7、10 月)之年平 均總汞濃度介於 53~62 ng g-1 (n=76)之間，其高低值差異不超過 10 ng g-1，顯示其 季節性變化並不明顯。另外，先將各月份近岸海域表層沉積物總汞濃度資料以兩 兩月份互相比較的方式進行 One-way ANOVA，若上述統計比較之結果顯示部分 月份資料未呈現常態分布，則再進行單因子卡-瓦二氏單因子等級變異數分析 (Kruskal-Wallis One-way Analysis of Variance on Ranks)以驗證是否具有季節性差 異存在。
就兩兩月份互相比較之統計結果而言，近岸海域各月份彼此間皆沒有存在統 計上顯著差異[1 月 vs 4 月，p value =0.439；1 月 vs 7 月，p=0.225；1 月 vs 10 月，
p=0.409；4 月 vs 7 月，p=0.226；4 月 vs 10 月，p=0.672；7 月 vs 10 月，p=0.694；
all p-value > 0.05]，顯示各月份間並未有季節性差異；另一方面，將所有月份資 料進行單因子卡-瓦二氏單因子等級變異數分析之結果顯示未有統計上顯著差異 (p=0.422 > 0.05)，顯示 2009 年近岸海域表層沉積物總汞沒有顯著的季節性變化。
此外，測站群 Bs(28~37 ng g-1，n=16)、Ds(61~67 ng g-1，n=52)之季節性變化亦不 顯著，根據除了測站群 Cs 因只有 2 個測站，使得 7、10 月之總汞濃度高於 1、4 月。因此，2009 年近岸海域表層沉積物總汞濃度之季節性變化遠較於空間性變 化來的不顯著。
4.2.4 影響表層沉積物總汞(Hg)空間分布變化之控制因子
過往許多研究皆指出重金屬汞易與沉積物中黏土礦物、鐵錳氧化物、硫化 物、有機物質等基質鍵結(Hammerschmidt and Fitzgerald, 2004)，以下就幾種可能 影響表層沉積物總汞之因子如含泥量、TOC 含量等作個別討論。
(A) 表層沉積物總汞(Hg)與含泥量之相關性
由本研究所有表層沉積物總汞對含泥量之相關圖(如圖 4-4)顯示，近岸海域 及淡水河主河道表層沉積物的總汞對含泥量呈現正向線性關係(RCoastal2
=0.54；
RDS main stream2
=0.89，各月份 R2見圖 4-4 附表)，即沉積物中含泥量愈高，總汞濃 度就愈高；反之，若沉積物中含泥量愈低，則總汞濃度就愈低(Devai et al., 2005)。
而如 4.1 節所提，近岸海域及淡水河主河道的表層沉積物含泥量與鋁(Al)金屬含
量呈現明顯的正向線性關係，再者，兩區域之表層沉積物總汞與(Al)金屬含量亦 呈現正向線性關係(RCoastal2
=0.47; RDS main stream2 絮與膠結作用而沉澱(Honeyman and Santschi, 1988)，以致於水體中膠體態汞容易 轉變為顆粒態汞而沉降累積於沉積物中；另外，葉(2010)之研究結果亦顯示淡水 (RCoastal2=0.35；RDS main stream2
=0.74，各月份R2見圖4-5附表)，而國外其他河流、河 口、灣區系統也常觀測到此種總汞濃度受TOC含量所控制的特徵(Varekamp et al., 2000; Conaway et al., 2003; Hammerschmidt and Fitzgerald, 2004)；其良好的正向關 係歸因於有機物質含硫官能基容易與汞形成鍵結所致(Förstner and Wittmann, 1979; Ravichandran, 2004)。此外，過往研究指出上述良好的正向關係可能是水體 中汞的顆粒移除效應(Scavenging)主要由有機物質的凝絮作用(Flocculation)所引
有 趣 的 是 ， 近 岸 海 域 的 TOC 含 量 與 細 顆 粒黏 土 (Clay) 的 相 關 性 並 不 高
(RCoastal2=0.49)，即代表本研究區域內的有機碳除了與細顆粒黏土形成鍵結、或於
細顆粒外層形成覆膜(Coating)等形式存在之外(Conaway et al., 2003)，有機碳的組 成結構可能使得本身不易與細顆粒及汞形成鍵結；本研究區域大量接收來自民生 或 工 業 廢 水 中 的 有 機 物 質 ， 這 些 有 機 物 質 主 要 是 以 木 質 素 磺 酸 鹽 (Lignin-sulfonate) 的 形 式 存 在 ， 而 其 木 質 素 磺 酸 鹽 本 身 不 容 易 腐 植 質 化 (Humification)以致可能較難與汞結合(Covelli et al., 2009)，導致總汞濃度與TOC 含量關係不佳。此外由圖4-5可知，近岸海域的迴歸線截距明顯高於主河道，且 當近岸海域的表層沉積物TOC含量為零時，其沉積物中總汞仍含28.5 ng g-1，顯 示相較於主河道，近岸海域表層沉積物總汞空間分布變化除了受到沉積物顆粒大 小、TOC含量等所影響控制之外，其他如人為污染因子亦不可忽視。
4.2.5 與世界各地不同研究區域之比較
如 4.2.1 節所述，本研究區域之表層沉積物總汞濃度為 61 ± 42 ng g-1 (n=93)，
範圍介於 6 ~ 284 ng g-1之間。與世界上其他研究區域相比(表 1-2)，就淡水河流 域及其河口近岸海域之總汞濃度範圍而言，其值與牙買加 Montego Bay (50 ~ 300 ng g-1)、美國 Massachusetts Bay (62 ~ 225 ng g-1)等地區相當，且明顯低於如英國 River Yare (100 ~ 8130 ng g-1)、加拿大 St. Lawrence River (326 ~ 43200 ng g-1)等區 域(Birkett et al., 2002; Delongchamp et al., 2009)。以英國 River Yare 為例，自 1970 年代起該地區即受到附近化學及製藥工廠因在製程中使用含汞藥劑，這些含汞物 質全被被輸送至污水處理廠後再被大量排進 River Yare 中，根據 Bubb et al. (1991) 估算於 1964~1986 年間每年約有 5000 kg 被排入 River Yare，導致不只河流區域 受到嚴重污染，連魚類(例：鰻魚)體內總汞濃度亦嚴重超標。
另一方面，本研究區域內表層沉積物總汞濃度範圍雖與上述部分研究區域相 當，若進一步比較個別區域之總汞平均濃度值，本研究區域(61 ± 42 ng g-1)明顯 較低於美國 Massachusetts Bay (122 ± 65 ng g-1)、Santa Monica Bay[500 ng g-1， (Bay et al., 2003)]及表 1-2 所列舉之其他地區，造成如此差異可能與本研究區域 之特性有關。本研究沉積物總汞濃度最高值位於淡水河主河道靠近於關渡地區，
過往研究指出此河段堆積作用強烈以致沉積物容易在此處沉降，進而使得總汞濃 度呈現明顯高值。整體而言，本研究區域內表層沉積物總汞濃度雖不若上述各研
究地區之明顯高值，但卻明顯地超過表 1-2 所列之國外未受汞污染地區的背景 值，顯示淡水河流域及其河口近岸海域可能已受到相當程度的汞污染。
圖4-3 2009年近岸海域表層沉積物總汞濃度之時序變化圖。[其中黑色、咖啡 色、綠色、紫色分別代表2009年1、4、7、10月之各測站群之總汞濃度月 平均值；紅色誤差線為各月份總汞濃度之一個標準差值。測站群Bs：
B1~B4 (n=4)，Cs：C1~C2 (n=2)，Ds：D1~D13 (n=13)；2009年則為近岸 海域所有測站之各月平均值 (n=19)。]
圖 4-4 近岸海域及淡水河流域表層沉積物總汞對含泥量之相關圖[圖中迴歸線：
藍色為淡水河主河道測站，R2=0.89；紅色為近岸海域所有測站，R2=0.54。
圖中黑色、咖啡色、綠色、紫色分別代表 2009 年 1、4、7、10 月；各色 塊所代表之測站群如附表。]
Region Month N R2
Main stream 9 0.89
Tributaries 8 0.17a
Annual 76 0.54
Jan. 19 0.86
Apr. 19 0.46
July. 19 0.52
Oct. 19 0.58
*All p-value in the table is < 0.001 except a(p-value >0.05).
Regression eq.
y=1.27x-4.20 y=1.41x-2.68 y=0.77x+27.75 y=1.03x+14.62 DanShuei
watershed
Coastal area
y=3.70x+3.80 y=0.63x+9.61 y=1.10x+9.45
圖 4-5 近岸海域及淡水河流域表層沉積物總汞對 TOC 含量之相關圖。[其中迴歸 線：藍色為淡水河主河道測站 R2=0.74，紅色為近岸海域所有測站，
R2=0.35。圖中黑色、咖啡色、綠色、紫色分別代表 2009 年 1、4、7、10 月；各色塊所代表之測站群如附表。]
Region Month N R2
Main stream 9 0.74a
Tributaries 8 0.01c
Annual 76 0.35a
Jan. 19 0.68a
Apr. 19 0.49a
July. 19 0.24b
Oct. 19 0.16c
For p-value: a < 0.001; b < 0.05; c > 0.05.
Regression eq.
DanShuei watershed
y=209.33x-11.10 y=17.05x+36.40
Coastal area
y=56.92x+28.47 y=66.87x+12.97 y=84.51x+10.22 y=40.54x+41.86 y=41.75x+41.66
4.3 表層沉積物重金屬銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd)之空間分布 與季節性變化及彼此間相關性
4.3.1 表層沉積物重金屬銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd)之空間分布 變化
(A) 近岸海域
近岸海域及淡水河流域之表層沉積物銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd)等金 屬含量列於表 4-4。近岸海域表層沉積物銅、鋅等金屬含量之空間分布變化皆呈 現海放管附近區域[測站群 Ds 之銅含量年平均值：40 ± 12 μg g-1 (n=52)，鋅含量 年平均值：129 ± 20 μg g-1 (n=52)，見表 3-2]明顯高於沿岸區域[測站群 Bs 之銅 含量年平均值：19 ± 7 μg g-1 (n=16)，鋅含量年平均值：111 ± 15 μg g-1 (n=16)，
見表 3-2](圖 3-2(i)~(j)及圖 3-3)。如表 4-4 所示，就本研究近岸海域之表層沉積物 銅金屬而言，其本身含量(年平均值=35 ± 24 μg g-1，範圍：11 ~ 70 μg g-1，n=76，
見表 3-1)與台灣西部如高雄(11 ~ 70 μg g-1)、二仁溪溪口(16 ~ 56 μg g-1)等沿岸地 區之銅含量範圍相當(Hung et al., 1993; Lee et al., 1998)，另一方面，近岸海域表 沉積物之鋅含量(年平均值=125 ± 20 μg g-1，範圍：81 ~ 183 μg g-1，n=76，見表 3-1)除了與高雄沿岸地區(75 ~ 268 μg g-1)之鋅含量範圍相當之外，其值皆高於台 灣西部之其他沿岸地區[如二仁溪溪口(67 ~ 97 μg g-1)、西南(29 ~ 129 μg g-1)、中 部(32~90 μg g-1)](Hung et al., 1993; Lee et al., 1998; Hung and Hsu, 2004)。
再者，前人研究皆指出上述台灣西部如高雄、二仁溪溪口或西南沿岸地區皆 屬於重金屬銅、鋅污染相當嚴重之區域(Hung et al., 1993; Chen and Wu, 1995; Lee et al., 1998)，主要受到沿岸河川下游之工業區排放大量廢污水或海域區域鄰近海 拋區所導致(Chen et al., 2007; Chen and Selvaraj, 2008)。除了重金屬銅、鋅之外，
近岸海域表層沉積物鉛、鎘含量亦與台灣西部其他沿岸地區相仿甚至更多，尤其 鉛本身為親顆粒性元素，其在水體中容易因顆粒清除作用(Scavenging)而被移 除，進而累積於表層沉積物中。Fang et al. (2006)指出淡水河河口外海之海洋放 流管附近區域水體中的銅、鋅、鉛等元素主要以顆粒態之形式存在，進而造成該 區域內嚴重的重金屬污染。因此，藉由上述結果可進一步推論本研究之淡水河河 口近岸海域表層沉積物銅、鋅、鉛等含量高值可能是淡水河之輸入及海放管所排 大量廢污水所導致，並顯示近岸海域已受到相當程度的重金屬污染。
(B) 淡水河流域
就淡水河流域表層沉積物之銅、鋅等金屬含量之空間分布變化而言(圖 3-4)，
其三大支流地區的含量明顯低於主河道，如銅含量[主河道平均值：46 ± 47 μg g-1 (n=9)，三大支流平均值：31 ± 21 μg g-1 (n=8)，見表 4-4]，此二金屬之空間分布 變化與流域內之總汞濃度相似。另一方面，流域內表層沉積物鉛、鎘等金屬含量 之空間分布變化並不顯著，如鉛含量[主河道平均值：22 ± 9 μg g-1 (n=9)，三大 支流平均值=21 ± 5 μg g-1 (n=8)，見表 4-4]，其可能與元素本身來源有關；值得 注意的是，上述四種重金屬於流域內之個別含量最高值皆位於主河道 TA、T1 等 測站，如 4.1.2 節所提，其測站位置鄰近污水處理廠或抽水站之廢污水排放口、
焚化爐等設施，經由這些設施所排放之廢污水或廢氣中，其本身含有大量重金屬 物質可能在附近區域沉積，進而造成表層沉積物重金屬銅、鋅、鉛、鎘含量明顯 增加(黃，2003；羅，2010)。黃國銘 (2003) 曾鈞懋 (1991)
與前人研究相比(表 4-4)，黃(2003)於主河道內之表層沉積物銅、鋅、鉛等金 屬含量皆明顯超過本研究結果一個數量級以上，主要原因為黃(2003)之研究測站 皆位於主河道高沉積速率區域(如沙洲)；另一方面，本研究於主河道表層沉積物 之鋁平均含量(7.3 ± 1.2 %)明顯高於曾(1991)之研究結果(5.8 ± 0.9 %)，而銅(本 研究：46 < 曾：77 μg g-1)、鋅(本研究：153 < 曾：162 μg g-1)、鉛(本研究：22 <
曾：39 μg g-1)、鎘(本研究：0.30 < 曾：0.63 μg g-1)等金屬平均含量皆明顯較低，
顯示近年來政府相關單位已開始重視淡水河流域內有關民生、工業廢污水排放之 管制，但若由本研究結果顯示其主河道地區及近岸海域等區域之重金屬污染仍相 當嚴重。
4.3.2 近岸海域表層沉積物重金屬銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd) 之季節性變化
如表 3-1 所示，2009 年近岸海域表層沉積物年平均銅、鋅、鎘含量個別介於 34 ~ 36 μg g-1 (n=76)、122 ~ 129 μg g-1 (n=76)、0.05 ~ 0.14 μg g-1 (n=76)之間，尤其 鉛含量幾乎整年未變( 32 μg g-1，n=76)，顯示其各金屬之季節性變化並不明顯，
此結果與總汞相似；因此，就 2009 年近岸海域表層沉積物總汞、銅、鋅、鉛、
鎘等金屬含量而言，其季節性變化遠較於空間性變化來的不顯著。