淡水河流域及其河口近岸海域沉積物汞之時空變化

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(1)國立臺灣師範大學理學院海洋環境科技研究所碩士論文 Institute of Marine Environmental Science and Technology College of Science. National Taiwan Normal University Master Thesis. 淡水河流域及其河口近岸海域沉積物汞之時空變化 Temporal and spatial variations of Hg in sediments of the DanShuei watershed and adjacent coastal area, Taiwan. 呂宗翰 Tsung-Han Lu. 指導教授：曾鈞懋博士余英芬博士 Advisor: Chun-Mao Tseng, Ph.D. Ein-Fen Yu, Ph.D.. 中華民國一百零二年一月 January, 2013.

(2) 致謝感謝主，努力了這麼久終於等到了這一天，我願將這一切榮耀歸於神！能讀研究所是一件很幸福的事，感謝有你們陪我一起走過。在這裡要先感謝我的兩位恩師：曾鈞懋博士與余英芬博士。學生十分榮幸能就讀臺灣師大海環所，並於在學期間成為余英芬博士所指導的研究生，余老師不時地點醒我並總是能適時地拉我一把，除了提升我的科學素養之外，更教會我許多行事為人的道理。藉著修課的關係而能進一步接受曾鈞懋博士的指導，曾老師本身極具活力又開明的作風，不僅讓我在論文研究上獲益匪淺，不時地噓寒問暖更讓出門在外求學的我備感溫馨。兩位論文指導老師對於學生的恩情，實在非言語所能形容。另外，感謝許世傑博士與蘇志杰博士撥空參與學生的論文口試，並同時給予學生許多寶貴的建議，讓學生獲益良多，使得論文更加完善。論文實驗部分得以完成，我要再次感謝中研院環變中心許世傑博士、臺大海研所蘇志杰博士及海大海洋環境資訊系陳宏瑜博士提供學生儀器分析，以及羅健瑛學姐(臺大)、李嘉哲(海大)在儀器操作方面的協助。在這裡我要特別感謝林裕程學長在我的論文上各方面的教導，此份恩情我永遠銘記於心；此外，我亦要感謝臺大海研所的同學們：柏源、介瑋、胤飛、喆予、宜倫、智譽、昌學、韋志以及許殷瑋學長(臺灣師大)，有你們的陪伴讓我的生活多采多姿。畢業的喜悅，在此我獻給苦心期盼與等待的父、母親及最疼愛的妹妹，我會帶著你們給的愛與期盼，往下一個人生目標邁進。.

(3) 摘要本研究分析2009年淡水河流域及其河口近岸海域之表層沉積物中總汞、鋁、銅、鋅、鉛、鎘、有機碳、總氮等含量及粒徑分布，以了解總汞在研究區域內空間分布及時間變化、污染情形與通量變化。本研究結果顯示表層沉積物總汞濃度平均值為61 ± 42 ng g-1 (範圍介於6 ~ 284 ng g-1)，而總汞濃度最高值分別位於主河道鄰近獅子頭抽水站及近岸海域之隸屬八里污水處理廠放流管附近區域，其主要受到上述設施排放大量含汞之廢污水所致。另一方面，表層沉積物顆粒大小及有機碳分別與總汞具有良好的正向線性關係，表示顆粒大小及有機碳皆為影響總汞空間分布變化的主要控制因子。在近岸海域其總汞濃度之時間變化的部分，根據單因子變異數分析(One-way ANOVA)的結果顯示2009年近岸海域內表層沉積物總汞並無明顯的顯著差異，即無明顯的季節變化性存在。由本研究區域內表層沉積物總汞的EF (0.18 ~ 6.47)及Igeo (-3.32 ~ 2.24)之結果顯示，淡水河流域之主河道靠近獅子頭抽水站之河段及河口近岸海域的放流管附近區域皆有明顯的汞富集現象存在。另外，主成份分析(PCA)的結果除了指出顆粒大小及有機碳為影響表層沉積物總汞及其他重金屬之空間分布的主要二個因子之外，同時顯示本研究區域內重金屬總汞、銅、鋅、鉛、鎘的污染情形亦相當嚴重。最後，藉由本研究結果以估算近岸海域之海洋放流管附近區域的正常年年度顆粒態及總汞通量。就總汞而言，通量計算所概括之區域內主要的總汞輸入源為海洋放流管( ~428 kg yr-1，占總輸入量之88%)及淡水河(56 kg yr-1，占總輸入量之12 %)；另一方面，主要的輸出源為此區域內總汞經沉降並累積於表層沉積物的部分為5 kg yr-1，而經計算而得到之移出此區域送入外海的總汞通量約為479 kg yr-1，其中顆粒態汞約238 kg yr-1 (占總汞 49.7 %)。其顯示自淡水河及海洋排放管所輸入的總汞大約有98.9% (顆粒態汞：97.9 %)在海洋放流管附近區域被移除。儘管有高達 98 %以上的顆粒態或總汞被移除，但遺留下來的部分仍造成近岸海域受到相當程度的汞污染，顯示八里污水處理廠之海洋放流管的放流水對淡水河流域及其河口近岸海域之影響不言而喻。. 關鍵字：汞、時空分布、淡水河流域、八里污水處理廠、海洋放流管、通量. i.

(4) Abstract The spatial and temporal distributions of Hg in surficial sediments in the DanShuei River and adjacent coastal area (i.e., ocean outfall area) off the northern Taiwan were investigated in 2009. In addition, heavy metals (Al, Cu, Cd, Pb, Zn) and geochemical parameters (TOC, TN, grain size) were measured to examine the controlling mechanisms, to assess the extent of Hg contamination and further estimate the one-box Hg budget around the ocean outfall area. Results showed that total Hg in all sediments ranged from 6 to 284 ng g-1 and averaged 61 ± 42 ng g-1 (n=93). The high Hg levels were observed within the River near Shizitou wastewater pumping station, and ocean outfall of the Bali wastewater treatment plant (Bali WTP), respectively. The Hg well correlated with mud fraction (< 63μm) and TOC in sediments, suggesting they both significantly affect the spatial distribution of Hg. According to one-way ANOVA analysis, there were no significant differences in seasonal changes of Hg around the coastal area. The assessments of enrichment factor (0.18 ~ 6.47) and geoaccumulation index (-3.32 ~ 2.24) of Hg both showed that contamination of Hg in the middle of the DanShuei estuarine and coastal areas near the ocean outfall are severe. That is due to the Hg inputs into the estuarine and near-shore environments of the DanShuei River as a result of human activities (e.g., wastewater discharges). Furthermore, through the analysis of PCA, the results not only further demonstrate both fine fractions and TOC regulating the spatial distribution of Hg but also assure the DanShuei River and adjacent coastal area receiving trace metal pollution (e.g., Cu, Cd, Hg, Zn). Finally, based on the Hg data obtained in this study, the one-box annual particulate and total Hg budgets around the ocean outfall area were constructed. The principal inputs of total Hg( ~484 kg yr-1) to the ocean outfall area are from the DanShuei River ( ~56 kg yr-1; 12 % of total inputs) and the Bali WTP ( ~428 kg yr-1; 88 %), respectively. On the other hand, ii.

(5) the major sink of total Hg into surficial sediments is ~5 kg yr-1. Consequently, about 99 % ( ~479 kg yr-1) of the total Hg inputs was removed away from the ocean outfall area.. Keyword: Hg, temporal and spatial distribution, DanShuei River, Bali wastewater treatment plant, ocean outfall, Flux. iii.

(6) 目. 錄. 中文摘要 ................................................................................................................... i Abstract ..................................................................................................................... ii 目錄 ......................................................................................................................... iv 表目錄 ................................................................................................................... viii 圖目錄 ..................................................................................................................... ix 附錄目錄 ...................................................................................................................x 第一章緒論..............................................................................................................1 1.1 汞污染的危害 .................................................................................................1 1.2 汞之生地化循環..............................................................................................2 1.3 汞在水體環境中的污染來源 ..........................................................................4 1.4 河口環境的重要性 ..........................................................................................5 1.5 影響沉積物中汞含量差異之可能因子 ...........................................................5 1.6 淡水河流域及其河口近岸海域之污染相關研究回顧 ....................................8 1.7 研究動機暨目的............................................................................................ 10 第二章背景與研究方法 ........................................................................................ 14 2.1 研究區域背景資料 ........................................................................................ 14 2.1.1 淡水河系 .......................................................................................... 14 2.1.2 地理地質環境 .................................................................................. 14 2.1.3 氣候與水文 ...................................................................................... 14 2.1.4 八里污水處理廠暨海洋放流管 ....................................................... 15 iv.

(7) 2.2 採樣地點與時間............................................................................................ 15 2.3 樣品前處理 ................................................................................................... 16 2.4 分析方法與流程............................................................................................ 16 2.4.1 量測項目 .......................................................................................... 16 2.4.2 試劑與標準品 .................................................................................. 16 2.4.3 器材準備與清洗............................................................................... 20 2.4.4 沉積物顆粒全消化........................................................................... 20 2.4.5 沉積物總汞濃度測定分析 ............................................................. 21 2.4.6 沉積物之其他相關輔助資料 ........................................................... 22 2.4.7 主成份分析(Principal Component Analysis, PCA) ........................... 23 第三章研究結果 .................................................................................................... 27 3.1 淡水河河口近岸海域 .................................................................................... 27 3.1.1 含泥量 .............................................................................................. 27 3.1.2 TOC含量、TN含量 .......................................................................... 27 3.1.3 總汞(Hg)........................................................................................... 28 3.1.4 鋁(Al)及其他金屬[銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd)] ................... 28 3.2 淡水河流域 ................................................................................................... 29 3.2.1 含泥量 .............................................................................................. 29 3.2.2 TOC含量、TN含量 .......................................................................... 29 3.2.3 總汞(Hg)........................................................................................... 30 3.2.4 鋁(Al)及其他金屬[銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd)] ................... 30 第四章討論............................................................................................................ 39 4.1 表層沉積物含泥量、TOC、TN之空間分布變化 ........................................ 39 v.

(8) 4.1.1 近岸海域 .......................................................................................... 39 4.1.2 淡水河流域 ...................................................................................... 41 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 ................... 43 4.2.1 表層沉積物總汞(Hg)之空間分布變化 ............................................ 43 4.2.2 近岸海域表層沉積物總汞空間分布差異之比較............................. 44 4.2.3 近岸海域表層沉積物總汞(Hg)之季節性變化 ................................. 49 4.2.4 影響表層沉積物總汞(Hg)空間分布變化之受控因子 ..................... 49 4.2.5 與世界各地不同區域之比較 ........................................................... 51 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 ......................................................................................... 55 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 .................................................................................................... 55 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 ........................................................................................ 56 4.3.3 表層沉積物重金屬銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd)彼此間相關性 ........................................................................................................... 57 4.4 表層沉積物總汞之污染現況評估................................................................. 58 4.4.1 富集因子(Enrichment Factor, EF) .................................................... 58 4.4.2 地質累積指數(Index of Geoaccumulation, Igeo) ................................ 60 4.4.3 汞之污染超量值(Excess Hg, Hgex)................................................... 60 4.5 主成份分析(PCA) ......................................................................................... 61 4.6 近岸海域海放管附近區域之正常年顆粒態汞與總汞的輸入、輸出及埋藏通量 ................................................................................................................ 64 4.6.1 正常年之顆粒態汞與總汞的年度通量平衡計算............................. 64 vi.

(9) 4.6.2 正常年顆粒態汞與總汞之年度通量比較 ........................................ 65 4.7 八里污水處理廠對近岸海域環境所可能造成影響之評估 .......................... 70 第五章結論............................................................................................................ 71 參考文獻 ................................................................................................................. 73 附錄 ......................................................................................................................... 82. vii.

(10) 表目錄表1-1 重金屬汞(Hg)在各種不同岩石(類)中的濃度值/含量表。 ...................................7 表1-2 表層沉積物總汞(Hg)濃度在不同河流、河口/灣區、湖泊等系統之比較表。 ..................................................................................................................... 13 表2-1 本論文研究之表層沉積物採樣航次及日期簡表。 ..................................... 17 表2-2 淡水河流域及其河口近岸海域之各測站經、緯度位置表。 ...................... 18 表2-3 本研究分析之沉積物標準品(MESS-3)與國際標準值之比較表。.............. 26 表3-1 2009年近岸海域表層沉積物各項參數之平均值及範圍簡表。 ................... 35 表3-2 2009年近岸海域各測站群(Bs、Cs、Ds)表層沉積物各項參數之平均值及範圍簡表。 .................................................................................................... 36 表3-3 2009年淡水河流域表層沉積物各項參數之平均值及範圍與前人研究比較之簡表。 ........................................................................................................ 38 表4-1 2009年近岸海域表層沉積物之各項參數間相關係數(R2)表。 .................... 45 表4-2 2009年8月淡水河主河道表層沉積物之各項參數間相關係數(R2)表。....... 46 表4-3 近岸海域各月份測站群(Bs、Cs、Ds)彼此間單因子變異數分析結果之p值 (p-value)表。 ................................................................................................. 48 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。.......................... 59 表4-5 地質累積指數(Igeo)之沉積物品質等級區分表。 ......................................... 60 表4-6 主成份變異數分析表。 ............................................................................... 66 表4-7 主成份之因素負荷表。 ............................................................................... 67 表4-8 海洋放流管附近區域之正常年豐水期(5 ~ 10月)、枯水期(11 ~ 4月)及年度(Annual)顆粒態汞與總汞之通量簡表。................................................ 69. viii.

(11) 圖目錄圖1-1 環境中汞之簡易循環示意圖。 ......................................................................4 圖2-1 淡水河流域與近岸海域圖及測站位置圖。................................................. 17 圖2-2 本研究之表層沉積物樣品分析處理流程。................................................. 19 圖2-3 表層沉積物汞自動超微量測定儀簡圖。 .................................................... 25 圖2-4 分析系統性能之比較。 ............................................................................... 25 圖3-1 2009年各季節近岸海域表層沉積物之含泥量、TOC含量、TN含量空間分布圖。 ............................................................................................................ 32 圖3-2 2009年各季節近岸海域表層沉積物之總汞(Hg)、鋁(Al)、銅(Cu)含量空間分布圖。 ............................................................................................................ 33 圖3-3 2009年各季節近岸海域表層沉積物之鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd)含量空間分布圖。 ............................................................................................................ 34 圖3-4 2009年淡水河流域(包括支流)表層沉積物之各項參數含量空間分布圖。 . 37 圖4-1 近岸海域及淡水河流域表層沉積物鋁(Al)金屬含量對含泥量之相關圖。 47 圖4-2 近岸海域及淡水河流域表層沉積物TN含量對TOC含量之相關圖。 ......... 48 圖4-3 近岸海域表層沉積物總汞濃度之季節變化圖。 ......................................... 52 圖4-4 近岸海域及淡水河流域表層沉積物(a)總汞對含泥量之相關圖，(b)總汞對 TOC含量之相關圖。 ..................................................................................... 53 圖4-5 近岸海域及淡水河流域表層沉積物(a)總汞對含泥量之相關圖，(b)總汞對 TOC含量之相關圖。 ..................................................................................... 54 圖4-6 本研究區域表層沉積物(a)總汞濃度之空間變化分布圖，(b)總汞之富集因子(EF)空間分布圖，(c)總汞之地質累積指數(Igeo)空間分布圖。 .............. 62 圖4-7 表層沉積物總汞之污染超量值(Hgex)對C/N莫耳比值之相關圖。 ............. 63 圖4-8 2009年近岸海域海洋放流管附近區域之正常年年度(Annual)顆粒態汞與總汞通量計算。................................................................................................. 68. ix.

(12) 附錄目錄 01 八里污水處理廠暨海洋放流管之基本資料及水質標準表。 ........................... 82 02 (a)八里污水處理廠位置圖，(b)廠區平面圖，(c)海洋放流管縱剖面示意圖。 ............................................................................................................. 83 03 八里污水處理廠放流水之顆粒態重金屬及其他相關參數表。 ....................... 84. (Brobst and Pratt, 1973; Wedepohl, 1978; Dodson and Young, 1986; Sadiq, 2002; BuTayban and Preston, 2004; Kress et al., 2004; Johannessen et al., 2005; Beldowski and Pempkowiak, 2007; Echavarri-Erasun et al., 2007; Shoham-Frider et al., 2007; Pote et al., 2008; Gehrke et al., 2011). x.

(13) 第一章. 緒論. 1.1 汞污染的危害汞是極具危險性的環境污染物(Wang et al., 2004)。過去近半世紀，水俁病 (Minamata disease)在日本造成千人的死亡，數以萬計的人受到影響；水俁病已被日本官方列為公害病之一(Kudo et al., 1998)。造成水俁病的主要原因即是當地肥料工廠在生產乙縮醛(Acetoaldehyde)之製程中所使用含汞催化劑；其工廠任意排放未經處理且含甲基汞(MMHg)、二甲基汞(DMHg)等有機汞化合物的廢污水 (Sewage)，以致長期污染當地水域生態環境。這些含汞廢污水被水中生物吸收累積在體內，人類透過食物鏈攝取被汞污染的魚、貝類後，對其中樞神經及腦細胞系統造成不可回復的損傷，輕者殘廢、重者死亡(Harada, 1995)。由過往湖泊及沼澤的沉積物岩心資料顯示，現今大氣汞之沉降通量相較工業革命前已增加了3 ~ 5倍之多(Selin, 2009)。根據前人研究估算，汞的逸散、沈降及其在大氣層、表層海洋的含量亦比工業時代前約增加了3倍左右(Mason et al., 1994; Fitzgerald et al., 2007)；以2000年為例，全球總共排放了約2090公噸進入大氣中，其60%主要來自化石燃料燃燒，尤以燃燒煤炭為主(Pacyna et al., 2006)。自1980年代後，經由人為活動所釋出汞之現象在美國與歐洲等諸國已漸漸地減少，主要受到空氣排放管制政策所致；相反地，亞洲地區如中國及其他正快速發展中的國家等卻日漸增加，估計約占54 %左右(年排放約2300噸)，而中國更高達 28 %之多，是世界最大的排放源(Pacyna et al., 2006)。汞是全球性的污染物，尤其以元素態零價汞( > 95 %)為主的大氣汞可經由長程傳輸，遍及海洋及偏遠地區，使其自然的生地化循環受到干擾(Lamborg et al., 2002; Tseng et al., 2012)；區域性的排放源也可能造成陸地更嚴重的污染。在台灣，汞的環境議題才剛起步，且因地理位置的關係而西臨世界最大的汞排放來源 –中國及東南亞，其對環境本身或是人類健康等皆是潛在的重大威脅，因此更凸顯相關汞研究在台灣的重要性與必須性(Tseng et al., 2012)。人類之所以對汞之逸散、沉降等相關議題抱持高度興趣的原因，主要是汞及其衍生物，如甲基汞(MMHg)可能對環境及人類(尤其幼兒成長發育)造成嚴重的危害(Fitzgerald and Clarkson, 1991)。因此，若能深入瞭解汞在水體環境中的生地化循環，對於維護人類本身健康及對環境風險評估是非常重要的關鍵。 1.

(14) 1.2 汞之生地化循環汞的生地化循環極具動態性(Dynamic)，因汞物種易受氧化還原、酸鹼度、及無機和有機錯化物所影響(Horvat et al., 2003)，其傳輸途徑(Pathways)及物種 (Species)之間的變換過程相當複雜，其中海洋同時扮演了「源」與「匯」的角色，即海洋中的汞會釋放至大氣，大氣中的汞亦能經由乾、濕沉降等過程回到海洋中 (Mason et al., 1994; Mason and Sheu, 2002)。汞在環境中主要以 4 種物種形式存在，即元素汞(Hg0)、無機汞[Hg(II)]、甲基汞(MMHg)與二甲基汞(DMHg)(Fitzgerald et al., 2007; Kotnik et al., 2007)。上述所有汞物種在環境(大氣、海洋、沉積物)中彼此互相藉由生物/非生物作用、物種轉換反應，複雜地連結並存在於汞循環中(圖 1-1)。以下就 4 種汞的主要物種形式之特性分別簡述之。. (A) 無機汞[Hg(II)] 在環境中以帶有正 2 價電位的無機汞最為常見(Loux, 1998)。在多數汞研究中 Hg(II)通常用來代表無機汞，其包括 Hg2+自由離子、與 Hg2+鍵結形成的錯合物等兩種。Cl─、OH─、S2─、溶解態有機物質(DOM)、腐植質(Humic Substance) 等都會與 Hg2+形成錯合物(Morel et al., 1998)。就河口及開放性大洋等系統而言，原先存在於水體中的 Hg(II)易與富含有機物質的懸浮顆粒結合而自水體中移除，進而沉降並埋藏於沉積物中，其原因主要是受水體中上述兩者之間的高分佈係數(Kd，單位 L kg-1 )所致(Lamborg et al., 2003)；但上述關係對於深海沉積物而言，其了解仍非常少。另一方面，相萃取(Chemical sequential leaching)實驗結果亦顯示，在河口或灣區系統的表層沉積物中 Hg(II) 的有機相 [Hg(II)-organic fraction]所占比例非常高，且兩者之相關性極佳(Sunderland et al., 2006)。然而，對於受到人為干擾非常嚴重的沿岸地區(包括河口)，因為汞及有機物質的來源不同，再加上個別區域內水體本身滯留時間的不同，可能導致在沉積物中彼此鍵結所占比例會因此而有所改變(Mason et al., 1999)。. (B) 元素汞(Hg0) 大氣中的汞以 Hg0 為主( > 95%)，且可經由長程傳輸，遍及海洋及偏遠地區，使其自然的生地化循環受到干擾。其 Hg0 可氧化成 Hg(II)，再以乾、濕沉降等方式落到海洋或陸地上；然而，在海洋中的 Hg0 可經揮發而回到大氣中。海洋中的. 2.

(15) Hg0 有許多來源，最重要的兩個來源分別為(1)水體中的微生物將 Hg(II)還原 (Mason et al., 1995a; Mason et al., 1995b)、及(2)光化學還原反應(Amyot et al., 1997b)。近來研究指出強烈的地熱活動(Geothermal activity)亦可能為 Hg0 來源之一(Ferrara et al., 2003; Horvat et al., 2003)，譬如地中海地區。另外，微生物所參與的甲基化反應亦可提供 Hg(II)成為基質，使得 Hg0 能更有效地產生(Horvat et al., 2003)。. (C) 有機汞(Organomercurials) 水體環境中的有機汞(Organomercurials)主要有兩種：甲基汞(MMHg)與二甲基汞(DMHg)，皆以共價方式鍵結存在(Gill and Bruland, 1990)。Compeau and Bartha (1987)指出甲基化的汞物種主要在深層海水中生成；在海洋環境中因受到鹽度效應及具帶電性硫化物、氯化物等錯合物之存在所影響，其甲基化能力 (Methylating activity)通常低於淡水環境。Hines et al. (2000)亦指出較具還原態及高鹽度的環境容易驅使去甲基化反應作用，進而造成有機汞還原，不利於有機汞的生成。現今海洋中 MMHg 濃度很低(~10-12 mole L-1) (Horvat et al., 2003)。Mason et al. (1999)指出 MMHg 主要經由河流輸出、或沉積物中現場生成(in situ)後再次循環回上層水體。沉積物中驅使甲基化反應作用的主要媒介為硫酸鹽還原菌 (Sulfate-Reducing Bacteria, SRB)(Gilmour et al., 1992)，尤其是有機物質豐富的河口與淡水沉積物對 MMHg 之生成而言是最適宜的環境(Choi and Bartha, 1994)。二甲基汞(DMHg)也是深層海水中主要的有機汞化合物之一(Cossa et al., 1994)。Mason et al. (1998)發現 DMHg 能憑藉湧升流而被帶至海洋表面後，再排放至大氣中。DMHg 可經由水體現場生成(in situ)，但在水溫較高及光線照射後會呈現極度不穩定而快速地降解(Fitzgerald and Mason, 1997)。. 1.3 汞在水體環境中的污染來源汞在環境中的來源可分為自然逸散與人為排放兩種。經自然逸散之方式回到大氣中的 Hg0 在汞循環中占重要地位。Hg0 的自然逸散途徑包括(1)自汞礦中逸散、(2)從已污染的水域或陸域環境中逸散，通常由 Hg2+還原生成、(3)火山噴發、及(4)森林大火等。相較於人為排放，Hg0 以自然逸散之方式具有非點源(Non-point). 3.

(16) 圖 1-1 環境中汞之簡易循環示意圖。(曾鈞懋博士個人提供). 且分布範圍極大之特徵，所以若想要準確地估計 Hg0 的逸散量具有一定難度 (Camargo, 2002)。Hg0 的人為排放主要有以下途徑：(1)固態廢棄物焚燒、(2)化石燃料燃燒、(3)鐵、鋅、鉛等金屬的冶鍊製程、及(4)汞和金的製備生成(Pirrone et al., 1996)。在上述來源之中，經由固態廢棄物焚燒與化石燃料燃燒所排放的 Hg0 占全球總排放量一半以上(Pirrone et al., 1996)。其中東亞地區(包括中國、印度、南韓、北韓等四國)於 1995 年間的 Hg0 排放量就占了全球一半以上(Pacyna and Pacyna, 2002)。水體環境之汞污染來源可概分成以下六大類：(1)大氣沉降、(2)地表侵蝕作用輸入、(3)都市廢水、(4)農業廢水、(5)汞礦開採、及(6)工業燃燒排放或工業廢水等(Wang et al., 2004)。對於遠離人口密集之地區，如南、北半球極區或大洋， Hg0 的大氣沉降可能是汞污染最重要的來源；然而，經由工業、都市及家庭所產生的廢水可能是大都會地區汞污染最重要的潛在來源(Wang et al., 2004)。. 4.

(17) 1.4 河口(Estuary)環境的重要性河川為陸源物質進入海洋的主要管道之一(Bianchi, 2007)。微量元素、人為污染物等陸源物質進入海洋前，在河川與河口環境中易受到強烈的水文動力變化 (例如河川流量、潮汐、流場、海淡水混合)、物理-化學梯度效應(如離子強度、酸鹼度、氧化還原電位)、生物與地質等因子交互影響而發生轉換、移除與蓄積等作用(Wen et al., 1997; Wen et al., 1999)；因此，河口環境對於陸源物質與人為污染物的輸出扮演著不可忽視的角色。河川上游之母岩礦石經風化作用後，藉由河水沖刷、侵蝕等一連串作用被攜帶至中、下游，最終輸出至河口或外海；其原先就存在於母岩中的重金屬亦隨著風化後的懸浮顆粒進入河口或海洋中沉積(Martin and Meybeck, 1979; Windom et al., 1989)。位於河川中、下游之都市及工業區所產生的廢污水經由下水道設施排入河川中，廢污水中的重金屬除了以溶解態的形式向外海傳輸外，亦會吸附在懸浮顆粒上，並一同輸出至河口或大海而進入沉積體系中(Förstner and Wittmann, 1979)。是故沉積物被視為重金屬儲存庫(Metal Pool)，重金屬在沉積物中之分布，不僅受到其輸入來源的差異之影響，亦因重金屬元素本身的化學性質不同而異。重金屬可能憑藉沉積物的側向傳輸及擴散、自底層再懸浮的顆粒上脫附 (Desorption)、藉生物遷移(Bio-transport)由沉積物向上方水體傳輸等方式，此舉對當地河口環境的生態系統影響甚大(McCready et al., 2006)。另外，海洋生物會藉由攝食方式造成體內重金屬累積而進一步危及食物鏈(Warnken et al., 2001)。因此，若能瞭解沉積物中重金屬的分布變化，可更有效地釐清重金屬的來源及影響其分布變化主要的控制機制。對於重金屬來源豐富的河口環境，其沉積物中重金屬的研究更顯得十分重要，淡水河流域及其河口環境就是一個很好的例子(Fang and Lin, 2002; Huang and Lin, 2003)。. 1.5 影響沉積物中汞含量差異之可能因子沉積物的性質如本身礦物組成、黏土成分、有機物質、及附著其上的各種重金屬等，這些因子都會影響沉積物對汞的吸附(Bengtsson and Picado, 2008; Vane et al., 2009)；此外，如人為污染等外來因素也可能導致相當程度的影響。以下針對上述可能因子逐一簡述。. 5.

(18) (A) 沉積物本身礦物組成沉積物本身的礦物組成是沉積物金屬含量之基礎 (Martin and Meybeck, 1979)。沉積物中各種礦物所擁有的金屬含量因母岩來源、化學鍵結等因素有所差異；尤以黏土礦物、碳酸鈣與石英是一般沉積物中最常見的礦物組成。表 1-1 為重金屬汞(Hg)在各種不同岩石(類)中的濃度值/含量表。以礦物為例，石英、長石為砂質主要成分且因本身帶負電荷，而能以靜電力作用之方式將帶正電荷的汞留在礦物晶格中(Barber et al., 1992)。同樣地，包覆在礦物表面的大量陰離子，如 OH-、SO42-、黏土成分、及鋁、鐵、錳等氫氧化合物(Oxyhydroxides)(Coston et al., 1995)、有機碳(Brown et al., 1999)等皆能以靜電力作用或錯合等方式抓住重金屬汞(Yin et al., 1996)。. (B) 顆粒大小沉積物顆粒大小亦影響其金屬含量的多寡(Lin et al., 2002)。粗顆粒的沉積物除非本身含有高濃度的重金屬，否則與細顆粒相互比較之下，在同樣重量下其表面積小，不易被親顆粒性之金屬所吸附，使得粗顆粒沉積物之金屬含量較低。細顆粒沉積物表面積較大且具有較好的陽離子交換能力，所以具有較好重金屬吸附能力；另外，細顆粒易吸附鐵錳氧化物、有機物質等可當作污染物的清除者 (Scavenger)，此亦導致重金屬常常富集於細顆粒沉積物上，重金屬汞即是例子。. (C) 有機物質自然界中的沉積物或礦物顆粒表面對於汞的吸收作用常受到顆粒態(POC)與溶解態有機碳(DOC)所影響，主要是因為它們對於吸附汞之作用具有很強的親和力(Yin et al., 1996)。DOC 藉著本身的-OH 基或-COOH 基以靜電力作用或配位基交換(Ligand exchange)等方式，吸附原先包覆在礦物顆粒表面之鋁、鐵等氫氧化合物的-OH 基或-OH2 基之上(Kaiser and Zech, 1998)。另外，當 DOC 溶解時會進一步形成 DOC-Hg 錯合物(通常於高 pH 時發生)(Yin et al., 1996; Schluter, 1997)。再者，汞與有機物質彼此之間強烈地交互作用主要歸因於有機物質含硫官能基容易與汞形成鍵結所致(Ravichandran, 2004)。另一方面，Amyot et al. (1997a)指出無論在淡水/海水中，DOC 可能同時扮演著強化或抑制汞的還原作用，其機制為何端視淡水/海水(系統)中的 DOC 濃度多寡而定；且此作用機制目前仍不清楚。. 6.

(19) (D) 人為污染人為活動可能會影響自然界中的汞循環，並使得更多的汞因而被釋放至環境中。以巴西塔帕索斯河(Tapajós)為例，本身為亞馬遜河(Amazon River)的主要支流之一，附近區域在 1960 年代時人為活動大為興盛，所排放的大量都市、農業廢水等皆被認為是現今汞污染的來源之一；上述可由當地沉積物中所含汞濃度在 1960 年代後突然遽增證明之(Roulet et al., 2000)。再者，都市及工業區所產生的廢污水，其所含的重金屬會吸附在懸浮顆粒上，並一同輸出至河口或周邊海域中沉積埋藏。這使得河口環境地區的沉積物金屬含量通常高於其大陸棚區域與平均地殼或頁岩之金屬含量(Windom et al., 1989)。. 表 1-1 重金屬汞(Hg)在各種不同岩石(類)中的濃度值/含量表。 -1. Rock types. Hg (μg g ). Plutonic rocks High- and low-Ca granite Syenite Gabbro. 0.08 0.0X 0.01. Volcanic rocks Andesite Basaltic rocks. 0.01 0.09. Metamorphic rocks 0.02 ~ 0.2 Sedimentary rocks Shale 0.4 Sandstone 0.03 Limestone 0.04 Coal 0.01 ~ 1 References: Brobst and Pratt, 1973; Wedepohl, 1978.. 7.

(20) 1.6 淡水河流域及其河口近岸海域之污染相關研究回顧過去政府相關單位對於廢污水並未妥善管理，淡水河流域匯集來自北台灣多個縣市的廢污水之注入，造成淡水河全段屬於中度或嚴重污染(Fang and Lin, 2002; Huang and Lin, 2003; Jiann et al., 2005)；而其主要輸入污染源有五項：工業廢水、民生污水、畜牧廢水、河岸垃圾場滲出水與非固定點來源，其中超過 80 % 之輸入為民生污水，其次為工業廢水(李，2008)。以下依重金屬(溶解態、顆粒態、沉積物)、持久性有機污染物(POPs)、營養鹽及生物(浮游動物)等主題概述各自在淡水河流域及其河口近岸海域之現況(如重金屬含量之空間分布、生物族群豐度等)。. (A) 重金屬(溶解態、顆粒態、沉積物) 曾(1991)利用連續萃取法探討淡水河流域之表層沉積物重金屬物種分布之特性，其結果發現重金屬[鎘(0.6 μg g-1)、銅(77 μg g-1)、鉛(39 μg g-1)、鋅(162 μg g-1)] 之污染極為嚴重；同時自關渡至大漢溪與新店溪交會處是淡水河口污染最嚴重的區段，可能是人為污染介入所導致。Fang and Lin (2002)指出淡水河中溶解態重金屬[鈷(0.3 ~ 6.1 nM)、銅(5 ~ 53 nM)、鐵(388 ~ 3364 nM)、錳(57 ~ 2914 nM)、鎳(7 ~ 310 nM)、鋅(12 ~ 176 nM)]含量隨各元素有所不同，尤其溶解態鐵、錳、鎳等金屬含量更明顯超過如美國 San Francisco Bay、Delaware estuary 等其內工業區林立的河口或灣區系統之 2 ~ 35 倍(Sharp et al., 1982; Flegal et al., 1991)；其主要是因為位於基隆河流域之大武崙工業區排放大量含有重金屬之廢污水所致。另一方面，Fang and Lin (2002)亦指出，水體中顆粒態錳(Mn)濃度分布於淡水河上游區域(低鹽度區)呈顯低值，隨著愈靠近出海口(高鹽度區)其值隨之增加，此空間分布變化明顯地與溶氧相反，造成如此分布趨勢之原因為上游區域受大量工業、家庭廢污水之排入導致水中溶氧降低而形成缺氧的還原環境，下游端則因海水的侵入而逐漸變成氧化環境。 Jiann et al. (2005)之研究顯示溶解態重金屬[鎘(270 pM)、銅(225 nM)、鎳(567 nM)、鉛(15 nM)、鋅(120 nM)]含量於河道內之低鹽度區呈現異常高值；即使於出海口之高鹽度區，其溶解態形式之含量[鎘(36 pM)、銅(4 nM)、鎳(6 nM)、鉛(0.09 nM)、鋅(4 nM)]也比大洋的背景值高出數倍之多(Jiann and Wen, 2009)。另外，在枯水期且缺氧條件之下，溶解態重金屬有明顯的移除現象，其中重金屬鎘與銅皆. 8.

(21) 強烈地與硫化物形成鍵結；而水體中的懸浮顆粒濃度呈現高值時，重金屬鉛易與鐵錳氧化物、氫氧化合物鍵結而被移除。 Fang et al. (2006)指出淡水河河口近岸海域之水體溶解態重金屬[鐵(24 ~ 93 nM)、鋅(10 ~ 75 nM)]、酸可釋出性的顆粒態金屬(Leachable particulate metals) [鐵 (0.3 ~ 1.4 %)、鉻(5 ~ 16 μg g-1)、銅(13 ~ 43 μg g-1)、鉛(10 ~ 25 μg g-1)、鋅(18 ~ 89 μg g-1)]含量極高，推論可能受到八里污水處理廠之海洋放流管所排出的放流水所致。. (B) 持久性有機污染物(POPs) Hung et al. (2010)於 2005~2008 年間之研究指出，淡水河主河道及近岸海域表層沉積物內多氯聯苯[PCBs(主河道：6 ~ 51 ng g-1；近岸海域：n.d. ~ 83 ng g-1)]、多環芳香族碳氫化合物[PAHs(165 ~ 1583 ng g-1)]、殺蟲劑[DDT、Aldrin、Endrin 等(主河道：6 ~ 21 ng g-1; 近岸海域：1 ~ 23 ng g-1)]之含量高值主要分布在鄰近焚化爐、污水處理廠及海洋放流管之區域，其結果指出上述區域皆為可能來源。尤其 PCBs、PAHs 與有機碳、黑碳(Black Carbon)等含碳物質(Carbonaceous Materials) 呈現高度正相關性(Hung et al., 2006; Hung et al., 2007)。 Chen et al. (2008)之研究結果指出淡水河主河道表層沉積物所含氮雜芳烴化合物[Azaarene(夏季：5 ~ 16 ngg-1；冬季：4 ~ 41 ng g-1)]之高值鄰近獅子頭污水抽水站；沉積物之顆粒大小控制 Azaarene 之空間分布。另外，由沉積物 Azaarene 含量之垂直剖面顯示，其峰值分別出現於 1975 ~ 1985 及 2004 ~ 2005 年左右，前者與當時大量民生污水、工業廢水直接排入淡水河流域有關；後者則可能與 2004 年獅子頭抽水站遭雷擊斷電導致抽水機組跳機，造成大量未經處理之廢水直接排入淡水河內有關(劉，2006)。(劉祥存, 2006). (C) 營養鹽(Nutrients) Fang (2000)量測淡水河流域的營養鹽溶解態有機磷[DOP(0.04 ~ 1.75 μM)]、溶解態無機磷[DIP(0.35 ~ 5.46 μM)]、顆粒態磷[Particulate Phosphorus(0.28 ~ 9.47 μM)]及沉積物磷[Sedimentary Phosphorus(328 ~ 1240 mg kg-1)]等含量，其結果顯示淡水河流域因大量民生廢污水排入導致水體中總磷(DOP 與 DIP)含量明顯地增加。Wen et al. (2008)量測淡水河之水體溶解態無機氮(DIN)及無機磷酸鹽(DIP)，. 9.

(22) 其結果指出影響其分布之重要因素為人為污染及感潮帶之強氧化還原梯度，其銨鹽(Ammonium)為無機氮之主要物種；經作者估算後發現，每年淡水河中的 DIP 與 DIN 各約有 0.1 和 3.2 G mol 輸至海洋中，其值分別占世界河川總輸入之 0.1% 和 0.2%。. (D) 生物(浮游動物) Fang et al. (2006)量測 2003 年夏季淡水河河口近岸海域橈足類[錐形寬水蚤 (Temora turbinata) 、麗隆劍水蚤 (Oncaea venusta) 、梨曼真刺水蚤 (Euchaeta rimana)]體內重金屬[鋁(0.2 ~ 1.1 %)、鎘(0.2 ~ 1.8 μg g-1)、鉻(17 ~ 195 μg g-1)、銅 (14 ~ 160 μg g-1)、鐵(256 ~ 7255 μg g-1)、錳(6 ~ 81 μg g-1)、鉛(3 ~ 56 μg g-1)、鋅(132 ~ 3891 μg g-1)]含量；其結果指出橈足類體內主要以鋁及鐵為主，尤其雌性錐形寬水蚤體內之重金屬銅鐵、錳、鉛等含量皆超過背景值許多。Fang et al. (2006)的研究結果亦顯示，橈足類生物累積因子(Bioaccumulation Factor)隨元素而異可達 104 ~ 107 倍，作者推論造成上述諸多現象的緣故為近岸海域水體中重金屬含量過高所致(Fang et al., 2006; Hsiao et al., 2011)。. 1.7 研究動機暨目的 (A) 以全球觀點剖析就空間尺度而言，廢污水的排放對於全球之整體地球化學系統的影響範圍可能不及地方性來的大；然而，根據 Galloway (1979)之研究結果顯示，海洋所接收因人為活動所產生之廢污水中所含重金屬總量，已與藉由地表自然風化所輸入的總量差不多；另一方面，地表的自然風化速率幾乎維持定值，但其人為活動所帶來的額外輸入卻隨著人類發展而不斷地增加。由此顯見海洋放流管所排放之廢污水對人類環境影響的重要性。許多在地理位置上鄰海的大都市(如美國洛杉磯、巴西里約、古巴哈瓦那、西班牙巴塞隆納、澳洲雪梨等)每年藉河川或污水下水道設施(包括海洋放流管) 將大量的民生及工業廢污水排放至海洋中(Matthai and Birch, 2000)。綜觀全球，經由污水下水道設施(尤其海洋放流管)所排出之民生及工業廢水對鄰近流域、河口/灣區、甚至湖泊等系統之可能污染或危害的相關研究，最早可推溯至 1980 年代左右(Eganhouse et al., 1978)；再者，早年之研究主題著重在(1)研究區域內水體. 10.

(23) 或沉積物中重金屬、污染物、營養鹽等物質之基本量測，及其對周圍環境所帶來或造成之可能後果， (2) 如何對民生、工業廢污水等作有效管理 (Koop and Hutchings, 1996)等以上兩方面。然而，隨著全球環保意識抬頭，有關人為活動之結果對鄰近人類居住地之河口-近岸海域系統所可能造成之影響，近年來已成為熱門的環境研究議題之一(Matthai and Birch, 2000; Fang et al., 2006; Hung et al., 2006)。表 1-2 所列為全球各地之表層沉積物總汞(Hg)濃度在不同河流、河口/灣區、湖泊等系統之比較，這些研究區域內皆有海洋放流管之設施存在。如前所提，海洋放流管所排放之民生、工業廢污水中所含重金屬(銅、鋅、鉛、鎘)對其人類居住地周圍環境之所可能造成的衝擊或影響之研究，近年來雖不少但仍多侷限於歐美、澳洲等地區。以亞洲地區為例，位於台灣北部且鄰近淡水河流域之八里污水處理廠，其本身規模為亞洲第二大(以每日可處理 132 萬噸污水量為計)，但其相關研究仍著重在持久性有機污染物(Hung et al., 2006; Hung et al., 2007)、橈足類浮游動物(Fang et al., 2006; Hsiao et al., 2010, 2011)、溶解態/ 顆粒態重金屬(鐵、錳、銅、鋅、鉛、鎘、鉻)(Fang et al., 2006)等主題，尚未有任何與重金屬汞有關之研究，因此更加突顯本論文研究工作的重要性。. (B) 以台灣觀點剖析(葉士肇, 2010; 羅文岑, 2010) 過往三、四十年來，台灣地區的農、工業及家庭廢污水大多經由河川或海洋放流管輸入周遭海域環境內，對海域生態已造成相當程度的衝擊(Fang et al., 2006; Hung et al., 2007)。過往台灣地區除了南部高屏近岸海域、新竹香山地區、北部淡水河流域之外(Hung et al., 2009)，有關河口地區之重金屬汞相關研究甚少。以淡水河流域為例，其重金屬汞之研究僅針對主河道或流域本身，而未包括中、上游地區及河口近岸海域(葉，2010；羅，2010)；就空間觀點而言，主河道主要接收來自大漢溪、新店溪及基隆河等支流的物質(Chen et al., 2008)，而河口近岸海域亦是淡水河主河道物質向外輸出進入海洋所必經之處(Hung et al., 2006)；再者，Jiann et al. (2005)、Fang and Lin (2002)等研究皆指出淡水河流域本身因人為活動衝擊顯著，導致水體的氧化還原變化劇烈，再加上感潮河段的範圍廣闊，因此，本論文之研究區域乃概括淡水河流域及其河口近岸海域，希望藉此對表層沉積物總汞金屬之空間分布變化有更進一步的了解。另一方面，就時間觀 11.

(24) 點而言，過往研究大多侷限於單一航次或單一月份之採樣，而非長時間連續性之研究，其時間連續之重要性在於可幫助了解重金屬汞在各季節之濃度變化，並進一步預測當淡水河之季節輸出通量改變時，對其河口近岸海域所可能帶來之影響。除上述論點之外，八里污水處理廠之海洋放流管位處本研究的近岸海域範圍內，如前文所述，其過往研究主題著重在持久性有機污染物、橈足類浮游動物或部分未包括汞的溶解態/顆粒態金屬。根據前人研究結果推論，海洋放流管所排放之物質對其淡水河河口近岸海域之生態系統而言是一個相當嚴重的污染來源，但有關金屬汞之研究仍相當缺乏。有鑑於此，本論文期望藉分析淡水河流域及其河口近岸海域之表層沉積物中重金屬總汞(Hg)、顆粒粒徑、有機碳、總氮含量探討所設定之各項研究議題，以能對淡水河流域及其河口近岸海域表層沉積物中重金屬汞之生地化循環有更深入的瞭解。本論文之研究目的如下： (1) 了解淡水河流域及其河口近岸海域表層沉積物中總汞(Hg)之空間分布與時序變化。 (2) 根據總汞(Hg)之空間分布變化進一步釐清影響本研究區域內表層沉積物總汞 (Hg)之空間分布變化的主要控制因子。 (3) 計算表層沉積物重金屬總汞(Hg)之富集因子(EF)、地質累積指數(Igeo)及污染超量值(Hgex)以評估本研究區內重金屬總汞之富集及污染情形。 (3) 利用主成分分析(PCA)的統計結果歸納本研究區域內重金屬(汞、鋁、銅、鋅、鉛、鎘)彼此間的相關性及表層沉積物本身性質對重金屬之可能影響。 (4) 藉由本研究結果估算近岸海域之海洋放流管附近區域的正常年年度顆粒態及總汞通量，並同時推估八里污水處理廠對其淡水河流域及其河口近岸海域所可能造成的影響。. 12.

(25) 表 1-2 表層沉積物總汞(Hg)濃度在不同河流、河口/灣區、湖泊等系統之比較表。 -1. Localities Background Estuary or Bay St. Lawrence River, Canada River Yare, UK Kuwait Bay, Kuwait. 16 ± 3 20. Santos Bay, Brazil. 35 ± 5. San Francisco Bay, USA Inner Gdansk Bay, South Baltic Sea Montego Bay, Jamaica Massachusetts Bay, USA Santa Monica Bay, USA Arabian Gulf, Saudi Arabia. 60 ± 10. 36500 ± 34930 50 ~ 170 (Summer) 80 ~ 180 (Winter) 220 ± 140. 122 ± 65 500 60 ± 40 25 ± 12. Mediterranean coast of Israel. 40 ± 10. Strait Strait of Georgia, Canada. 326 ~ 43200 100 ~ 8130. 101 ± 88. Coast Mediterranean coast of Israel. Coastal zone of Santander, Spain. total Hg (ng g ) Study Area* Average±SD Range. 263 ± 239 250 ± 240 280 ± 260. Delongchamp T.M. et al. ( 2009) Birkett J.W. et al . (2002) BuTayban N. et al . (2004) Abessa D. et al . (2005) Conaway C.H. et al . (2003). 6 ~ 422. Beldowski J. et al . (2007). 50 ~ 300 62 ~ 225. Jaffe R. et al . (2003) Dahlen D. et al . (2006) Bay S.M. et al. (2003) Sadiq M. et al . (2002). 10 ~ 150 0.2 ~ 1003 20 ~ 1120 (Spring) 10 ~ 1360 (Fall). 90. Shoham-Frider E. et al . (2007) Kress N. et al . (2004) Echavarri-Erasun B. et al . (2007). 60. 60 ~ 420. Wetland San Francisco Bay, USA Lake Lake Geneva, Switzerland 30 *所有研究區域內皆包括海洋放流管之設施。. References. 879 ± 1695. 13. Johannessen S.C. et al . (2005). 161 ~ 1529. Gehrke G.E. et al . (2011). 35 ~ 8650. Pote J. et al. (2008).

(26) 第二章. 背景與研究方法. 2.1 研究區域背景資料 2.1.1 淡水河系(臺灣水文年報, 2006) 淡水河流域位居臺灣北部，其發源地位於標高 3,529 m 之品田山北坡，共有大漢溪、新店溪、景美溪及基隆河等主要支流。大漢溪在江子翠會合新店溪後，成為淡水河本流，本流至關渡和基隆河匯流，下流至淡水鎮油車口附近，注入臺灣海峽。流域涵蓋了臺北市、新北市、基隆市、桃園縣及新竹縣共 45 個鄉鎮(圖 2-1)。淡水河主流全長約 159 km，流域總面積約 2,726 km2，為北臺灣第一大川(臺灣水文年報，2006)。. 2.1.2 地理地質環境淡水河流域所經過之地形可概分為：北側為大屯火山群，東南側為西部麓山帶及雪山山脈北段，西側是林口與桃園台地，中央則為臺北盆地等四種主要地形。大屯火山群為更新世火山所構成，岩石組成主要以安山岩，與少數玄武岩為主，地形變化相當複雜；林口/桃園台地，其海拔約 250 m 左右，主要地層以第四紀沉積岩為主；另外，西部麓山帶與雪山山脈北段分別以第三紀沉積岩與亞變質岩為主(何，1975；林，2007)。大漢溪源自雪山山脈北段，其現今大漢溪中的沉積物包含粉砂岩、砂岩與泥岩等沉積岩類，以及板岩、變質砂岩及硬頁岩等變質岩類；在新店溪的部分，所流經的地層與大漢溪差異不大，兩者的沉積物組成可能非常相似。此外，基隆河的沉積物同樣以沉積岩為主，在基隆河的下游河段有多條源自大屯火山群之河流注入，進而帶入安山岩質之岩屑與礫石 (何，1975；林，2007)。. 2.1.3 氣候與水文(何春蓀, 1975; 黃國銘, 2003; 林佩儀, 2007) 淡水河流域內之年平均逕流量約 7.44 x 109 m3 ，其流量僅次於高屏溪。在支流的部分，基隆河、大漢溪與新店溪所貢獻之流量分別為 27 %、31 %、37 %。流域的流量豐、枯水期分界並不明顯，僅大漢溪有較明顯差異，整體而言以 5 ~ 10 月為豐水期，11 ~ 4 月為枯水期(李，2008)。淡水河流域的感潮與非感潮河段之邊界頗為明顯，淡水河主流道均屬感潮河段。在支流的部分，大漢溪自浮洲橋以下到匯流處為感潮河段，長約 9 km；新 14.

(27) 店溪自秀朗橋以下至匯流處為感潮河段，長約 11 km。就基隆河而言，由於本身 (尤其中、下游地區)坡度平緩，地勢相對較低以致受潮汐影響甚大，其感潮河段為支流中最長(黃，2003；李，2008)。. 2.1.4 八里污水處理廠暨海洋放流管 (A) 八里污水處理廠(Bali Wastewater Treatment Plant) 八里污水處理廠(Bali WTP)是全亞洲第二大的污水處理廠(以每日可處理 132 萬噸污水量為計)。其占地面積 43.3 公頃(hm2)，廠內主要設備包括污水處理單元及污泥處理單元等。八里污水處理廠為一跨縣市之污水下水道系統[包括臺北市、臺北近郊及省市共用設施系統(現今新北市)等三部分]，係藉由截流及用戶接管等方式收集污水，即(1)臺北市超過內湖及迪化污水處理廠處理容量之超量污水、(2)臺北近郊之污水；上述兩部分污水經管線輸送匯集於獅子頭污水抽水站後，泵送經龍形隧道及陸上放流管輸送至八里污水處理廠處理後，以海洋放流管排放至外海。八里污水處理廠水量及水質標準資料列於附錄 01，其廠區平面圖與位置圖請見附錄 02。. (B) 海洋放流管( Bali ocean outfall ) 海洋放流管總長約 6.66 km (附錄 02)，佈設之最大水深約 43 m，主要包括放流管本管(管徑 3.6 m，長 5.16 km)及擴散管(總長 1.5 km，管徑 2.4 ~ 3.6 m)。其擴散管上以每隔 30 m 設置垂直豎管 1 支，共計 50 支，豎管內徑約 0.5 m，長約 4 m，其頂端沿著圓周設有 6 個 0.15 m 口徑之噴流口(Sinotech, 1997)。另外，海洋放流抽水站設有緊急溢流箱涵，於緊急情況時，污水可由此處溢流入海 (Sinotech, 1997)。. 2.2 採樣地點與時間本研究係使用海研二號(Ocean Researcher II)航次在 2009 年於淡水河河口近岸海域進行海上採樣；另外，在 2009 年 8 月進行淡水河流域之陸上採樣。本論文工作之研究區域位置圖、詳細航次、及測站經緯度資料請見圖 2-1、表 2-1、及表 2-2。另外，淡水河河口近岸海域之各採樣點位置乃依離岸遠近區分，測站群 Bs(B1 ~ B4)為沿岸測站、測站群 Cs(C1 ~ C2)為離岸測站、測站群 Ds(D1 ~ D13). 15.

(28) 則為靠近海洋放流管地區的測站。因本研究所採集樣品全為表層沉積物，故下文敘述全以沉積物簡稱之。. (A) 海上採樣利用海研二號的抓攫式沉積物採樣器(SHIPEK® Grab)於各測站下放，當採樣器回收至船上甲板後，取出未接觸金屬的沉積物並以雙層塑膠夾鏈袋(LDPE 材質)封存後，以冷凍方式保存直至樣品前處理。. (B) 陸上採樣淡水河主河道是以乘坐小艇方式於河道中央採樣，支流測站則於河岸邊採樣。使用自製採泥器採集沉積物，接著以雙層塑膠夾鏈袋封存後，以冷凍方式保存直至樣品前處理。. 2.3 樣品前處理部分濕沉積物進行粒徑分析，剩餘沉積物置入冷凍乾燥機(Labconco Freeze Dry System)中乾燥 7 天以移除水分。把乾燥後的沉積物以瑪瑙研缽研磨均質化後，再以沉積物研磨機使之成粉末狀，並裝於塑膠瓶(PE 材質)中保存直至進一步分析。本研究之沉積物樣品分析處理流程如圖 2-2。. 2.4 分析方法與流程 2.4.1 量測項目本研究的分析項目包括： (1) 沉積物粒徑大小、總有機碳含量(Total Organic Carbon，簡稱 TOC)、總氮含量(Total Nitrogen, 簡稱 TN)含量。 (2) 沉積物總汞(Hg)與其他金屬如鋁(Al)、銅(Cu)、(鋅)Zn、鉛(Pb)、鎘(Cd)含量。. 2.4.2 試劑與標準品 (1) 超純水(Milli-Q® Academic Water Purification System，簡稱 MQW) (2) 硝酸[Nitric Acid, 16N HNO3 (IQ), SEASTAR™，簡稱 Q-HNO3] (3) 氫氟酸[Hydrofluoric Acid, 29N HF (IQ)，SEASTAR™，簡稱 Q-HF] (4) 硼酸(Boric Acid，簡稱 Q-H3BO3) 16.

(29) 圖 2-1 淡水河流域與近岸海域圖及測站位置圖。本研究區域可進一步依環保署歷年監測結果，將淡水河流域劃分成三個區域來討論表層沉積物總汞的整體空間分布變化：上游區域(Upstream，咖啡色外框區域)、都會區域(Urban，淺藍色外框區域)、河口區域(Estuary，綠色外框區域)及近岸海域(Coastal，紫色外框區域)。另外，上游區域代表未受人為衝擊影響的河段，都會區域及河口區域則皆為受人為輸入影響甚大的河段。. 表 2-1 本論文研究之表層沉積物採樣航次及日期簡表。. No. Cruises 1 OR2-1608 2 OR2-1619 3 OR2-1650 4 DanShuei watershed 5 OR2-1674 OR2：Ocean Researcher-II. 17. Periods 17-18 Jan 2009 7-8 Apr 2009 19-20 July. 2009 10-11 Aug 2009 1-2 Oct 2009.

(30) 表 2-2 淡水河流域及其河口近岸海域之各測站經、緯度位置表。經度 (°E). 緯度 (°N). 河口距離 (Km). 海拔高度 (m). 近岸海域 B1 B2 B3 B4 C1 C2 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 D13. 121° 19.824' 121° 20.678' 121° 22.831' 121° 22.927' 121° 19.829' 121° 21.383' 121° 21.969' 121° 22.445' 121° 23.162' 121° 21.017' 121° 22.126' 121° 22.477' 121° 20.696' 121° 21.827' 121° 22.365' 121° 20.307' 121° 20.849' 121° 21.408' 121° 21.882'. 25° 08.568' 25° 09.354' 25° 10.956' 25° 12.162' 25° 09.973' 25° 11.344' 25° 11.890' 25° 12.332' 25° 12.950' 25° 11.631' 25° 12.675' 25° 13.086' 25° 11.963' 25° 12.953' 25° 13.275' 25° 12.383' 25° 12.859' 25° 13.356' 25° 13.632'. -8.4 -6.5 -2.2 -3.3 -7.4 -4.8 -4.2 -4.1 -4.3 -5.5 -4.8 -5.1 -6.2 -5.6 -5.6 -7.2 -6.8 -6.8 -6.8. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0. 淡水河 T5 T4 T3 T2 TA T1 A1 A2 A3. 121° 25.260' 121° 26.671' 121° 27.133' 121° 27.299' 121° 27.488' 121° 29.406' 121° 30.352' 121° 30.351' 121° 29.403'. 25° 10.174' 25° 09.805' 25° 08.992' 25° 08.292' 25° 07.538' 25° 05.830' 25° 04.559' 25° 03.718' 25° 02.655'. 2 4 6 7 8 13 15 18 20. 3 5 10 11 10 4 7 8 4. 大漢溪 DH FC SY SM. 121° 27.660' 121° 26.103' 121° 21.193' 121° 15.293'. 25° 02.254' 24° 59.694' 24° 56.643' 24° 49.336'. 24 29 40 63. 9 10 34 147. 新店溪 SL CT TZ. 121° 31.240' 121° 32.738' 121° 32.913'. 24° 58.901' 24° 56.715' 24° 54.675'. 34 39 48. 5 25 74. 基隆河 GF. 121° 46.877'. 25° 06.058'. 61. 48. 測站. 18.

(31) 圖 2-2 本研究之表層沉積物樣品分析處理流程。. 19.

(32) (5) 鹽酸[Hydrochloric Acid，12N HCl (IQ), SEASTAR™，簡稱 Q-HCl] (6) 氯化亞錫[Tin(II) Chloride, Merck] 製備方法：以 20% SnCl2 加 10% Q-HCl 配製之(劉，2007)。(劉全盛, 2007) (7) 自製飽和汞蒸氣標準品(劉，2007) (8) 沉積物標準品 (NRCC estuarine sediment MESS-3，簡稱 MESS-3)：91±9 ng-Hgg-1。. 2.4.3 器材準備與清洗金屬汞之分析困難度在於濃度太低且易受污染。因此，從樣品採集至實驗分析的流程都必須以極乾淨的方法來處理，以確保數據的可信度(Wen et al., 1999)。本研究所使用之器材材質以鐵氟龍(Teflon®)為主，所有器材必須先行酸洗，其酸洗步驟如下： (1) 使用逆滲透-去離子水(簡稱 RO/DIW) 將器材內、外部清洗後，浸泡於 1% 鹼性清潔劑(Micro-90, Cole-Parmer®) 24 小時以上，經微波震盪 1 小時後，以 RO/DIW 潤洗 3 次。 (2) 浸泡於 10 % (v/v) Q-HNO3 24 小時以上，經微波震盪 1 小時後，以 MQW 潤洗 3 次。上述步驟可減少器材瓶壁對有機質及微量金屬的吸附。 (3) 經 MQW 潤洗過的器材置於無塵櫃(Laminar Flow Bench, Class-100)內風乾或直接以雙層塑膠夾鏈袋(LDPE 材質)封存以備使用，其中內層夾鏈袋亦需事先酸洗。. 2.4.4 沉積物顆粒全消化因考慮金屬汞容易揮發之特性，本研究之沉積物顆粒消化方式以全消化法進行(Jiann et al., 2005; Hepp et al., 2009)，詳細步驟如下： (1) 取 0.2g 乾燥且研磨均勻的沉積物置於鐵氟龍消化容器(60ml PFA Digestion Vessel, Savillex)中，接著加入 3ml Q-HNO3 並以扭力扳手(30Nm)將消化容器鎖緊，放入烤箱中以 130℃恆溫加熱 12 小時。 (2) 待消化容器冷卻至室溫後，於抽風櫃中打開容器並加入 2ml Q-HF，鎖緊後再以 130℃恆溫加熱 12 小時。. 20.

(33) (3) 待消化容器冷卻至室溫後，於抽風櫃中打開容器並加入 17ml Q-H3BO3，鎖緊後再以 130℃恆溫加熱 12 小時。 (4) 待消化容器冷卻至室溫後，於抽風櫃中打開容器並將消化液轉移分裝至酸洗過的樣品瓶(20ml Scintillation Vial)冷凍保存以待上機分析。每次進行全消化皆置入一組 MESS-3 及空白樣品，以確保樣品於消化及分析過程的準確性。. 2.4.5 沉積物總汞濃度測定分析 (A) 分析原理沉積物總汞分析方法採用兩階段金汞齊捕捉管前濃縮系統(The Dual-trap Amalgamation System) (Fitzgerald and Gill, 1979)。本研究之樣品分析所使用的儀器為實驗室自製之汞物種自動超微量測定儀，儀器組件簡圖如圖 2-3。汞物種自動超微量測定儀的測定系統主要由第一樣品 - 第三分析阱管 (S1-AT3)、第二樣品-第三分析阱管(S2-AT3)之串聯系統所組成。此串聯系統可藉由第三分析阱管(Analytical Trap)來減少第一、二阱管的差異。當其一系統進行樣品分析之時，另一系統可同時進行鼓氣、預濃縮(Pre-concentration)之動作，進而加快整體分析進度(Tseng et al., 2003)。進行測定前先於氣液分離瓶(Gas-liquid separator)中注入 100 mL MQW，再加入 0.1 mL SnCl2 溶液，並以氮氣鼓氣(Purging)。上述步驟可使原先存在於 MQW 中的汞物種被還原成 Hg0，藉此 Hg0 離開液相經氮氣載流轉而吸附至阱管內的金砂表面(Trap)。進行分析前需重覆多次步驟以減低並穩定系統背景值。. (B) 樣品分析流程進行沉積物總汞測定分析時，加入 0.1 mL 樣品消化液，再加入 0.1 mL SnCl2 溶液，以氮氣鼓氣並同時載流被 SnCl2 所還原的 Hg0，接著 Hg0 會吸附至第一或第二阱管之上形成汞齊(Amalgamation)，再以高溫(超過 600℃)打斷汞齊之鍵結， Hg0 藉氬氣載流至第三阱管上；再次經高溫打斷汞齊鍵結，經脫附之 Hg0 最後進入原子螢光光譜偵測器(Tekran)中。其分析所得之訊號以峰值(Peak Area)方式紀錄並傳輸到積分器(Hewlett-Packard 3396A)計算其積分面積。之後經檢量線換算即可得知沉積物總汞濃度(Tseng et al., 2003)。. 21.

(34) 本研究分析之沉積物標準品(MESS-3)數值與國際標準值之比較列於表 2-3，分析準確度達 99 %，精密度為 2.0 %，沉積物總汞之方法偵測極限為 1 pg g-1(劉， 2007)。. (C) 分析系統性能之比較在使用兩組鼓氣連接的分析系統，其分析流程相同，而存在兩系統間的差異是否影響分析數據的可信度？圖2-4為比較了同一表層沉積物樣品在兩系統間的測值(R2=0.97, n=28)，顯示兩系統之對同一表層沉積物樣品之測值接近，且標準差皆小於10 %，顯示其資料可信。. 2.4.6 沉積物之其他相關輔助資料 (A) 沉積物之粒徑分析(夏維泰、林懿薇, 2007) 本研究之粒徑分析是使用臺灣大學海洋研究所蘇志杰教授所管理之雷射粒徑分析儀(Laser Diffraction Particle Size Analyzer, Beckman Coulter LS™ 13 320) 進行。其以雷射光散射原理測量顆粒直徑；藉單一波長雷射光照射存在於液相中之待測顆粒，接著量測幾個反射角的反射光強度，或固定某一角度量測其反射光強度的衰變情形，再配合理論分析模式，即可得到顆粒的平均大小及粒徑分布 (夏，2007)。此雷射粒徑分析儀之分析範圍介於 0.375~2000 μm，上機前須先經過以下的前處理步驟(張，2008)： (1) 除去鹽分：取~ 0.5 g 濕沉積物置於 50 ml 離心管內，加入~ 15 ml RO/DIW，震盪後離心(4500 rpm，5 分鐘)，取出離心管後倒掉上清液，以上步驟重覆 2 ~ 3 次。 (2) 除去有機物質：加入~10 ml 15% 雙氧水(H2O2)，震盪後(蓋子微鬆)放置超音波震盪器震盪 2 天。之後加入~30 ml RO/DIW，震盪後並離心(4500 rpm，5 分鐘)，取出離心管後倒掉上清液。 (3) 除去碳酸鹽類：加入 10 ml 10% Q-HCl，之後於超音波震盪器震盪 30 分鐘，在靜置 4 ~ 6 小時以上，加入~30 ml RO/DIW，震盪後離心(4500 rpm，5 分鐘)，取出離心管後倒掉上清液，以上步驟重覆 2 ~ 3 次。 (4) 離散劑：加入~10 ml 1% 六偏磷酸鈉[(Na(PO)3)6]，靜置 4 ~ 6 小時後即可上機測量。再進行上機分析。張嫚珊 (2008). 22.

(35) (B) 沉積物 TOC 及 TN 含量分析本研究之沉積物 TOC 及 TN 乃是利用臺灣海洋大學海洋環境化學與生態研究所龔國慶教授所管理之元素分析儀(CHNS/O Elemental Analyzer, 2400 Series II, Perkin-Elmer® Instruments, USA)進行。實驗簡易流程如下：取 1g 乾燥且研磨均勻的沉積物置於坩堝中，加入適量 2N Q-HCl 並以 60℃加熱坩堝，重複上述步驟 2~3 次以移除無機碳，再上機分析(Hung et al., 2006)。. (C) 沉積物重金屬[鋁(Al)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd)]分析本研究之沉積物重金屬數據之量測乃是利用中央研究院環境變遷研究中心許世傑博士所管理之感應耦合電漿質譜儀(ICP-MS, Elan 6100, Perkin-Elmer® Instruments, USA) 及感應耦合電漿原子發射光譜儀 (ICP-OES, 3200 DV, Perkin-Elmer® Instruments, USA)進行。其中鋁元素以 ICP-OES 測定之；銅、鋅、鉛、鎘等元素由於含量較低，故以 ICP-MS 測定之。儀器原理及實驗詳細步驟請見(郭，2005)。郭瓊文 (2005) 本研究分析之沉積物標準品(MESS-3)數值與國際標準值之比較列於表 2-3，各金屬元素分析準確度介於 99 ~ 110%之間，精密度皆小於 5%，各金屬元素之方法偵測極限亦列於表 2-3。. 2.4.7 主成份分析(Principal Component Analysis, PCA) 為進一步探討研究區域內各金屬元素的可能來源及彼此間的關連性，本研究使用 IBM® SPSS® Statistics (version 20) 軟體進行因子分析。元素間濃度含量相關值高的元素群，可能表示這些元素有相同來源，相同的移除機制、相同性質，或是相同的傳輸機制。由於本研究中所有樣品皆為表層沉積物，沉積物之各項基本性質參數對於沉積物中之元素組成及含量會有一定的影響，因此除了分析各元素彼此間相關性之外，還應加入含泥量、TOC、TN 等參數一併討論，以解釋沉積物對元素組成變化之影響。本研究採用主成份分析法(Principal Component Analysis, PCA)，此法是一種多變量統計方式，主要是研究資料變數內相互依賴的關係，將多個變化量綜合成幾個少數共同的因子，以再現原始變量與因子間的相關關係，目的是希望能以這些最少的共同因子對總變化量做最大的解釋。藉主成份分析，可從所加入分析之. 23.

(36) 參數中萃取出數個共同因子來解釋數據的變異性，並賦予這些共同因子一定的意義。本研究所進行之主成份分析的具體方法是從各參數中萃取出共同因子，為了使因子負荷量(Factor loading)變大易於解釋，採取直交轉軸法(Orthogonal rotation) 中的最大變異法(Varimax)進行轉軸分析，使得分析出來的共同因子更加明確且彼此之間獨立而不具相關性，對於因子個數之選擇，以該因子特徵值(Eigenvalue) 大於 1 作為選取的標準，且能累積解釋量達 70%以上的總變異量為決定成份之依據。而在分析結果中，以因子負荷量大於 0.7 者視為高度相關，0.5 ~ 0.7 者為輕度相關，一般而言，只要大於 0.4 即可視為相關(Bridgman, 1992)。. 24.

(37) 圖 2-3 表層沉積物總汞自動超微量測定儀簡圖。[修改自葉，2010]. 圖 2-4 分析系統性能之比較。[圖中 System 1 及 System 2 分別為分析系統 1 與 2；藍色圓點為本研究中表層沉積物樣品；紅色虛線為 1：1 線；藍色迴歸線： R2=0.97(n=28)]。. 25.

(38) 表 2-3 本研究分析之沉積物標準品(MESS-3)與國際標準值之比較表。. Element. Data number Certified Value. (n). (Mean±SD). (Mean±SD). Accuracy (%) Precision (%). Method Detectin Limit -1. a. (ng g ). 6. 91±9. 90±2. 99. 2.0. 1.00 pg g. b. (%). 5. 8.59±0.23. 8.72±0.22. 102. 2.6. 0.07 ng g. c. (μg g ). -1. 5. 34±2. 37.4±0.7. 110. 2.2. 0.13 ng g. c. (μg g ). -1. 5. 0.24±0.01. 0.24±0.01. 101. 3.4. 0.04 ng g. c. (μg g ). -1. 5. 21±0.7. 21.4±0.8. 102. 4.0. 0.03 ng g. 182±8. 110. 4.7. 0.84 ng g. Hg Al. Cu Cd Pb. c. -1. This Study. -1. 159±8 5 Zn (μg g ) For analyzer, a: CVAFS, b: ICP-OES, c: ICP-MS.. 26. -1 -1 -1 -1 -1.

(39) 第三章. 研究結果. 本研究針對淡水河流域及其河口近岸海域表層沉積物進行含泥量、TOC 含量、TN 含量、總汞(Hg)、鋁(Al)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd)等參數之分析，以了解沉積物總汞的空間分布與時間變化及其受控因子，並進一步估算汞在近岸海域海洋放流管附近區域之通量。下文將研究區域分成近岸海域與淡水河流域等兩區域以進行論述。各項參數之空間變化結果呈現於圖 3-1~圖 3-4，而近岸海域表層沉積物各項參數平均值及範圍分別列於表 3-1(依 1、4、7、10 月區分) 及表 3-2[依各測站群(Bs、Cs、Ds)區分]，另外，淡水河流域表層沉積物及近岸海域表層沉積物各項參數之平均值及範圍則列於表 3-3。. 3.1 淡水河河口近岸海域 3.1.1 含泥量(＜63μm) 如表 3-1 及表 3-2 所示，淡水河河口近岸海域表層沉積物含泥量之年平均值為 44 ± 18% (n=76)；其中沿岸測站(B1 ~ B4 測站)平均為 27 ± 11% (n=16)，離岸測站(C1 ~ C2 測站)平均為 49 ± 15% (n=8)，而海放管附近區域測站(D1 ~ D13 測站)則平均為 49 ± 17% (n=52)，同時各月份的含泥量最高值皆出現於海放管附近區域。由上述結果及圖 3-1(a)~(d)可知，就 2009 年而言，近岸海域表層沉積物含泥量之空間分布特徵呈現海放管附近區域測站與離岸測站皆高於沿岸測站之現象。. 3.1.2 TOC 含量、TN 含量如表 3-1 及表 3-2 所示，淡水河河口近岸海域表層沉積物 TOC 含量之年平均值為 0.52 ± 0.28% (n=76)；其中沿岸測站(B1 ~ B4 測站)平均為 0.25 ± 0.15% (n=16)，離岸測站(C1 ~ C2 測站)平均為 0.59 ± 0.23% (n=8)，海放管附近區域(D1 ~ D13 測站)則平均為 0.59 ± 0.27% (n=52)，其各月份之 TOC 含量最高值測站亦皆位於海放管附近區域[圖 3-1(e)~(h)]。上述 TOC 含量之空間分布特徵與含泥量相似。如表 3-1 及表 3-2 所示，淡水河河口近岸海域表層沉積物 TN 含量之空間分布特徵與 TOC 含量相似；其年平均值為 0.08±0.03% (n=76)，沿岸測站(B1 ~ B4. 27.

(40) 測站)平均為 0.05 ± 0.01% (n=16)，離岸測站(C1 ~ C2 測站)平均為 0.08 ± 0.03% (n=8)，海放管附近區域(D1 ~ D13 測站)則平均為 0.08 ± 0.03% (n=52)，值得注意的是，各月份的 TN 含量最高值測站不僅皆位於海放管附近區域，亦與當月份 TOC 含量最高值測站相同[圖 3-1(i)~(l)]。上述結果亦明顯地指出 TN 含量之空間分布特徵不僅與 TOC 含量相似，亦同於含泥量，即海放管附近區域測站與離岸測站皆高於沿岸測站。. 3.1.3 總汞(Hg) 如表 3-1 及表 3-2 所示，淡水河河口近岸海域表層沉積物總汞濃度之年平均值為 58 ± 27 ng g-1 (n=76)；其中沿岸測站(B1 ~ B4 測站)平均為 34 ± 18 ng g-1 (n=16)，離岸測站(C1 ~ C2 測站)平均為 64 ± 25 ng g-1 (n=8)，而海放管附近區域(D1 ~ D13 測站)則平均為 65 ± 25 ng g-1 (n=52)，另外，各月份的總汞濃度最高值測站不但皆位於海放管附近區域，其該測站同時擁有含泥量最高值(1 月除外)。如圖 3-2(a)~(d)所示，各月份表層沉積物總汞濃度之空間分布特徵明顯地與含泥量及 TOC 含量相似，即海放管附近區域測站與離岸測站皆高於沿岸測站。. 3.1.4 鋁(Al)及其他金屬[銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd)] (A) 鋁(Al) 如表 3-1 及表 3-2 所示，淡水河河口近岸海域表層沉積物鋁含量之年平均值為 6.7 ± 1.0% (n=76)，沿岸測站(B1 ~ B4 測站)平均為 6.2 ± 0.4% (n=16)，離岸測站(C1 ~ C2 測站)平均為 6.6 ± 0.7% (n=8)，而海放管附近區域(D1 ~ D13 測站)則平均為 6.9 ± 1.1% (n=52)；各月份之鋁含量最高值測站皆位於海放管附近區域，其該測站同時擁有含泥量最高值(1 月除外)。由圖 3-2(e)~(h)可知，近岸海域表層沉積物鋁含量之空間分布特徵與含泥量相似，即海放管附近區域測站與離岸測站皆高於沿岸測站。. (B) 銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd) 至於表層沉積物其他金屬之部分，其空間分布變化如圖 3-2(i)~(l)及圖 3-3 所示。由表 3-1 及表 3-2 可知，淡水河河口近岸海域表層沉積物(1)銅含量之年平均值為 35 ± 24 μg g-1 (n=76)，沿岸測站(B1 ~ B4 測站)平均為 19 ± 7 μg g-1 (n=16)，離岸測站(C1 ~ C2 測站)平均為 38 ± 6 μg g-1 (n=8)，而海放管附近區域(D1 ~ D13 28.

(41) 測站)則平均為 40 ± 12 μg g-1 (n=52)；(2)鋅含量之年平均值為 125 ± 20 μg g-1 (n=76)，沿岸測站(B1 ~ B4 測站)平均為 111 ± 15 μg g-1 (n=16)，離岸測站(C1 ~ C2 測站)平均為 131 ± 8 μg g-1 (n=8)，而海放管附近區域(D1 ~ D13 測站)則平均為 129 ± 20 μg g-1 (n=52)；(3)鉛含量之年平均值為 32 ± 6 μg g-1 (n=76)，沿岸測站(B1 ~ B4 測站)平均為 24 ± 7 μg g-1 (n=16)，離岸測站(C1 ~ C2 測站)平均為 31 ± 1 μg g-1 (n=8)，而海放管附近區域(D1 ~ D13 測站)則平均為 35 ± 3 μg g-1 (n=52)；(4)鎘含量之年平均值為 0.10 ± 0.09 μg g-1 (n=76)，沿岸測站(B1 ~ B4 測站)平均為 0.03 ± 0.04 μg g-1 (n=16)，離岸測站(C1 ~ C2 測站)平均為 0.08 ± 0.06 μg g-1 (n=8)，而海放管附近區域(D1 ~ D13 測站)則平均為 0.12 ± 0.10 μg g-1 (n=52)。另外，各月份之銅、鋅、鉛、鎘等含量最高值皆位於海放管附近區域；除了鉛之外，其餘三者之含量最高值亦位於同一測站；就空間分布而言，上述四金屬皆呈現海放管附近區域測站與離岸測站高於沿岸測站之特徵，尤其銅、鋅兩者更與鋁之空間分佈相似。. 3.2 淡水河流域 3.2.1 含泥量(＜63μm) 如圖 3-4(a)及表 3-3 所示，淡水河流域表層沉積物含泥量呈現相當幅度的變化，介於 5~83%，平均值為 37 ± 27% (n=17)；淡水河主河道介於 5~83%，平均值為 36 ± 26% (n=9)；三條支流則介於 13~72%，平均值為 49 ± 24% (n=8)。就空間分布變化而言，淡水河主河道及大漢溪之表層沉積物含泥量較新店溪來的低。. 3.2.2 TOC 含量、TN 含量如圖 3-4(b)及表 3-3 所示，淡水河流域表層沉積物 TOC 含量介於 0.13 ~ 1.15%，平均值為 0.39 ± 0.35% (n=17)；淡水河主河道介於 0.21 ~ 1.15%，平均值為 0.53 ± 0.42% (n=9)；三條支流介於 0.13 ~ 0.69%，平均值為 0.24 ± 0.19% (n=8)。三條支流的 TOC 含量除了新店溪 CT 站(0.69%)較高之外，其他普遍不超過 0.21%；位於主河道的各測站 TOC 含量大多高於三條支流，其中以 TA、T1 等測站較高，達 1.1%以上。另外，主河道表層沉積物 TOC 含量之空間分布特徵為主河道區域明顯高於三大支流。. 29.