本研究以調查天然氣候、測量水中營養鹽、觀察周圍生態環境以及實地訪查人文變遷等 角度同時進行質化與量化分析,以探討粉紅湖的成因,並希望此結果能為未來的學術研究、
產業應用以及當地觀光盡一份心力。
一、 鏡檢結果
經本研究團隊訪查,粉紅湖早期為養殖草蝦的蝦池,在一開始以為當地業者曾經使用光 合菌處理過池水,所以在池水呈粉紅色時的直覺反應是光合細菌「死灰復燃」。
經顯微鏡觀察並比對形質特徵後可以得知(圖 25、圖 27、圖 29、圖 31、圖 33 及圖 35),
造成各池水色的原因很明顯為杜氏藻(Dunaliella sp.)。而光合細菌生長條件主要有水、有機質 和厭氧環境,且適應鹽度約為 0-35‰(黃等,2015),實驗檢測之各池鹽度普遍高於 100‰,且 溶氧量平均落在 5.1mg/l,屬於高溶氧的環境,光合細菌應很難在水體中呈現穩定生長,故而 可以確定造成粉紅湖現象的主要生物是杜氏藻,而非部分新聞報導所指的光合細菌。
二、 各池檢測參數比對
經過本研究團隊進行田間訪查後發現,實驗採樣的池 1 維持最深紅(圖 24)、4 號池長年維 持綠色不變(圖 30),其他 2、3、5、6 號池在採檢期間皆有發生顏色變化的現象,所以可以藉 由 1、4 號池互為對照,比較不同池的水質參數以探討金門粉紅湖的成因。
經長期追蹤可發現 NO2- (亞硝酸鹽)、NO3-(硝酸鹽)、NH3/NH4+(氨氮)、pH、DO 等數值在圖 表觀察下並無明顯差異,唯有 PO4
3-在池 4 有最高的表現(見表五);池 2、3 等有較高的表現(見
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表三、四);在池 5、6 等有較低的表現(見表六、七);在池 1 有最低的表現(見表二)。
值得注意的是池 1(見表一)在 109/10/17 開始至 110/01/23 鹽度有急遽上升的趨勢(136‰升至 182‰),此現象在其他各池未有發現,且與水色轉紅及透明度下降呈高度正相關。
三、 水質中氨氮、亞硝酸鹽以及硝酸鹽低含量的意義
比對表二至表七的數據,水中 NO2- (亞硝酸鹽)、NO3- (硝酸鹽)以及 NH3/NH4+(氨氮),在水 中測得的指數含量極低,原因可能有兩種:
1.杜氏藻吸收水中的這些營養鹽,使得測得出結果極低。
2.池水的底泥呈現漆黑爛泥狀(見圖 42、43),且有強烈的臭雞蛋味,應為厭氧性細菌分解有 機硫化物而釋放硫化氫氣體(鄧等,2017)。而在厭氧環境下 NO3- (硝酸鹽)會被還原成 N2(氮氣) 逸散回空氣中。
另外,這些數值也有可能是各池能夠長時間維持水色的關鍵之一。過多的氮原除可能造 成水體的酸化之外,還會促成浮游植物的大量繁生,當浮游性植物數量超過環境所能負荷時,
或因營養鹽不足,或是浮游性植物受到緊迫後釋出毒性物質,會使大部份浮游性植物突然間 相繼死亡(彭,2009)。因此,長時間的低氮源導致藻類一直處於動態平衡的狀態,不至於繁生 過度導致大量死亡。
四、 水色辨識及透明度檢測
礙於手邊專業辨色儀器不足,我們以肉眼直接觀察池水水色、以照片記錄並將水色配合 透明度變化製圖(見圖 48)。
透明度的數據可以用來參考水色的濃度變化,池 4、池 5 和池 6 因為水深較深(見圖 48),
因此還能測得透明度,而池 1 和池 2 則是因為 9 月起連續兩個月未下雨, 11 月份水位急遽下 降,導致目視可直接見底,無法測得透明度。而池 3 則是前期的水色太淺,透明度板放置底 部仍能看到白色底板,一直到 9 月份強日照下,水色濃度提升導致透明度下降,因此才能取 得數據。
五、 降雨會對池水顏色造成何種影響
本團隊觀測到在降雨後,部分池水的顏色會明顯變淡,可能是突發性降雨造成暫時性的
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鹽度分層現象,池水表面鹽度較低,池底鹽度較高,讓原先轉紅的杜氏藻會因為鹽度差而下 沉到池底,等到天氣晴朗、水溫上升,池水上下層水流交換,打破鹽度分層,杜氏藻重新均 勻分布在池水中時,粉紅湖又會再現。
六、 溫度與光照是否會影響杜氏藻發色
金門在進入 11 月份後,平均氣溫會落在 17~20℃,而 5~8 月份氣溫約在 25~33℃。海大 水生動物實驗中心在 2014 年指出,杜氏藻最適合的溫度為 25~30℃,低溫有可能會造成藻體 細胞下沉至水底,因此杜氏藻在冬天時候較不活躍。
在正中午強光的照射下,我們可以用肉眼觀測到池水的顏色明顯較為鮮豔,而清晨、傍 晚與陰天時池水明顯黯淡。杜氏藻具有一定程度的趨光性(Shifa Helena et al, 2016),因此我們 推測,在光照度較低的時候,杜氏藻會偏向沉在池底或是在水中均勻分布,導致水色較為黯 淡;光照度高的時候會向水面聚集,使得水色較為鮮豔,且根據康燕玉在 2006 年發現,杜氏 藻在高強光照的情況下,體內的β-胡蘿蔔素總含量或是產量都比低光照的多,原因是高強光 照的情況會誘導β-胡蘿蔔素的形成,同時間也破壞葉綠素 a 的合成,然而具有高濃度的β-胡蘿蔔素的杜氏藻細胞是具有很強的抗強光能力。所以每天在不同時間的光照度造成了粉紅 湖水色的日變化。但礙於我們手邊沒有更專業的儀器,無法將日變化色彩數值化呈現。
七、 具有β-胡蘿蔔素的杜氏藻有何產業應用
杜氏藻對於鹽度改變的適應力較強。一般來說,高鹽度有利於杜氏藻累積β-胡蘿蔔素,
其中β-胡蘿蔔素的累積,在小於 300‰的鹽度範圍內,鹽度與β-胡蘿蔔素的含量呈現正相關 (吳與段, 2006)。將不具細胞壁的杜氏藻當成餌料生物投餵,對消化系統尚未發育完全的水產 生物幼苗來說,是非常容易吸收的開口餌料 (Chidambara Murthy et al., 2005) ,若將其中的β-胡蘿蔔素萃取出來,添加到飼料中,再投餵給高經濟價值的魚種例如:鮭魚、鱒魚等,不但可 以使魚體體色增艷另外也可以幫助抗氧化,促進養殖生物的健康。
未來希望能與產業界合作,共同將杜氏藻創造出更有經濟價值的產品出來。目前市面上 已經有將杜氏藻體的類胡蘿蔔素提煉出來製作成面膜,或是保健食品,但我們是想將粉紅湖 池水引進曬鹽場,看是否能提煉成類似玫瑰晶鹽的產品。玫瑰晶鹽又稱喜馬拉雅鹽,是一種
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石鹽,鹽體上微微的粉紅色是帶有微量的鐵元素所致,因為帶有微微的鮮甜味與討喜的外表,
在市場上廣受歡迎。而我們的目標是將有類胡蘿蔔素的杜氏藻直接曬乾結晶,製做出帶有夢 幻色彩的「金門粉紅鹽」,後續探討此鹽提煉後,是否還能帶有類胡蘿蔔素的抗氧化作用。
八、 無法在水試所和金沙鎮養蝦池中發現到杜氏藻因素
在這兩處,我們觀測到池水中的鹽度均落在 30±2.0‰,很明顯的與適應在高鹽度水域的杜 氏藻的生長環境有落差,而且我們推測,這兩處因為都有飼養蝦或其他水生生物,因此需要 定期的換水,以降低水中的氨氮、亞硝酸鹽以及硝酸鹽,因此和粉紅湖的陸封式水域有著明 顯差異,所以在這兩處無法發現到杜氏藻的蹤跡。
九、 為何在西園鹽場卻能發現到杜氏藻
西園鹽場一帶引進的海水為后江灣,又因地理位置靠近大陸,海流會帶動附近的有機質,
順著引進海水時候一併進入到鹽場內,並且觀測到鹽廠內的鹽度高達 250‰以上,在顯微鏡下 鏡檢可以同時觀察到活動的杜氏藻跟鹽類結晶,可見杜氏藻對於鹽度的耐受度相當驚人(圖 38、39)。