酸鹼催化萃取河川底泥釋出有機物之特性

(1)

大仁科技大學環境管理研究所

碩士學位論文

酸鹼催化萃取河川底泥釋出有機物之特性

The Characteristics of Released organic matter from sludge in River by Acid or Base Catalytic Reaction

指導教授：賴文亮博士

研究生：蕭中盛

(2)

中華民國 106 年 7 月

(3)

摘要

(4)

Abstract

(5)

致謝

(6)

1-1 研究背景...9

1-2 研究目的...9

第二章文獻回顧...10

2-1 底泥基本特性及分類...10

2-1-1 底泥分類...10

2-1-1-1 河川...10

2-1-1-2 湖泊...10

2-1-2 無機物...10

2-1-3 有機物...11

2-1-3-1 溶解性有機物( Dissolved Organic Matter,DOM )...12

2-1-4 底泥微生物...13

2-2 土壤質地...13

2-3 底泥有機物之萃取...14

2-4 光譜在有機物之分析...14

第三章研究架構、系統操作與參數分析...17

3-1 研究架構...17

3-2 底泥來源...18

3-3 底泥採樣...21

3-4 標準品配製...21

3-5 底泥萃取...21

3-5-1 水萃取...21

3-5-2 酸鹼萃取...21

3-6 參數分析...22

3-6-1 pH 測定...22

3-6-2 導電度測定...22

3-6-3 界達粒徑分析...22

3-6-4 螢光激發發射光譜...24

3-6-5 紫外光吸收光譜儀...25

3-6-6 分子量...26

3-6-7 非揮發性溶解性有機碳(NPDOC)...27

3-6-8 胺基酸...27

第四章結果與討論...29

4-3 底泥基本參數...37

4-3-1 土壤質地...37

(7)

4-3-2 底泥 pH 值...40

4-3-3 底泥導電度...41

4-3-4 底泥介達電位...43

4-4 有機物參數...47

第五章結論與建議...89

參考文獻...90

(8)

圖目錄

(9)

表目錄

(10)

第一章前言

1-1

研究背景

河川是與人類最為親近的自然資源，但卻也成為污染物排放最方便的管道，近年來因大量的廢污水及廢棄物排入河川，使得大小河川都受到不同程度的污染，造成河道淤塞，河水自淨作用降低，

使得河川污染日益嚴重，進而造成河川底泥的污染。泥沙及有機物經長時間的累積沉澱所形成的未擾動層化結構，受河川特性、污染源種類及自然條件影響，可確實反應出河川水體的污染及背景特性 (孫毓璋等, 2000)。

本研究藉由螢光光譜及紫外光吸收光譜探討河流中底泥經水萃取及酸鹼萃取過後釋出的有機物性質變化，以高屏溪和東港溪兩條流域的底泥為研究對象。

1-2

研究目的

1. 兩種不同河段底泥性質的差異

2. 不同萃取方式的底泥性質差異性比較

(11)

第二章文獻回顧

2-1 底泥基本特性及分類

美國環保署對於底泥的定義是：位於水體底部的有機或無機物，包含黏土、淤泥、沙子、砂礫、貝殼、腐朽的有機物等，或是一些人為的廢棄殘骸。表面 0 公分至 15 公分厚之底泥稱表層底泥

（Surface sediment），超過 15 公分厚之底泥稱為深層底泥（Deep sediment）(環境檢驗所, 2016)。上述物質排入河川後會因重力作用沉澱於河川底部，並在流速緩慢的河段中沉澱淤積，形成底泥的一部分。河川中的物質顆粒大小和沉積位置有所關聯，粒徑大或比重較大之物質會沉積在上游河床；而較輕巧且細小之物質隨著水體流動，直到流速較慢之下游河段才緩慢沉積(魏瑞齊, 2014)。

故河川底泥是許多無機礦物及有機物質的複雜混合物，具有生態功能，包括底棲動物棲息地、有機碳的儲存和生物地球化學循環 等作用（Grabowski et al.,2011），同時也是水體環境的污染介質之 一，底泥會因水流流速、洪水、潮汐及人為活動的影響，產生再懸浮作用 (resuspension) ，指出經擾動所產生的懸浮顆粒(污染物、有機物、泥砂)因沉降速度緩慢，可保持長時間懸浮，會隨著水體運輸至其他流域損害河川水質。

2-1-1 無機物

底泥無機物來源主要是由岩石經物理風化作用(Physical

weathering )及化學風化作用( Chemical weathering )所產生(王一雄, 1997)，分別說明如下:

物理風化:亦即為崩解作用( Disintegration )，此為岩石受機械性作用崩潰，岩石由大塊變為小粒，成分與原來母岩相同，不發生任何化學成分之改變，亦即只有型態之變化而無成分之變化。

化學風化:亦即為分解作用( Decomposition )，岩石受此作用不僅結構發生破壞散開，且會改變化學成分與礦物種類，所以化學風化作用不僅改變了岩石形狀，也改變了岩石本質。

(12)

上述作用所產生之無機物則包含礫石、砂、淤泥及黏土質等，

無機物所構成的底泥與其地理及特徵息息相關(林偉忠, 2012)。

2-1-2 有機物

底泥中有機物主要來源為植物之枝葉及殘體、水生生物代謝物及遺骸分解之殘渣等，有機質含量受底泥性質、溫度、微生物活動等因素影響，所以不同地區之底泥有機質含量則有所差異，有機質經微生物之分解作用最後會完全分解為腐植質(humus)。部分學者利用有機物吸附於XAD-8 樹脂之差異性，將有機物分為腐植質(humic fraction)及非腐植質(non-humic fraction)兩部分(Thurman and Malcolm, 1981; Kim et al., 2006)，兩者性質說明如下：

1. 腐植質(humic substances)

腐植質具有較大的分子量，範圍在數百至數十萬之間，結構以芳香族苯環為主體，在水體中是屬一非定型 (amorphous)、偏酸性化合物 (Edwards & Amirtharajah, 1985)，性質穩定，難以被生物分解利用。 Schnitzer(1976)根據腐植質對酸、鹼液之溶解度，區分為三種物質，1. 腐植素 (humin, 不溶於稀酸、稀鹼)，2.腐植酸 (humic acid, 不溶於稀酸、溶於稀鹼)，3.黃酸 (fulvic acid, 溶於稀酸、稀鹼)。分析腐植質的組成主要是元素有碳、氫、氧、氮、硫，其中碳元素所佔比例最高，有 45-55%，氧佔 30-50%，氫則佔 4-6%，氮、

硫各佔 1-2% (Snoeyink ＆ Jenkins, 1985)。

為瞭解腐植質在水體中分解形式及解離途徑，可利用酸及鹼催化劑 (acid 與 base catalyst)、次氯酸、高錳酸鉀或鹼液 (NaOH)進行氧化或水解反應，結果發現有脂肪類 (aliphatic) 的碳氫化合物 (hydrocarbons)、羧酸 (carboxylic acids)及芳香類 (aromatic)的羧酸、

醛類 (aldehydes)、酮類 (ketones)及酚類 (phenolic)等親水性化合物產生 (Christman et al., 1989)。

2.非腐植質( nonhumic substance)

水體中除了腐植質外，其餘大部份是屬於親水性酸 (hydrophilic acids)及中性親水性物質 (hydrophilic neutrals) (Thurman, 1985)，前者約佔 30% ，主要是帶有較強氫氧基和羧基之聚電解

（ polyelectrolytic ），例如大分子脂肪酸 (fatty acid) 、羧酸 (carboxylic acids)、醣羰酸 (uronic acid)、聚醣羰酸 (polyuronic acid)

(13)

及醛醣酸 (aldonic )等。因此類化合物，親水性 (極性)很強，組成成份性質十分相近，很難分離純化。中性親水性物質在自然水體中約佔 20%，主要的成份有碳水化合物 (carbonhydrate, 佔 10%)，羧酸 (carboxylic acids, 佔 7%)，碳氫化合物 (hydrocarbon，佔 1%)，氨基酸 (amino acids, 佔 3%)。由於此類有機分子較單純，利用有機分析儀器，如 GC、HPLC、GC/MS 等，可將部份的組成化合物進一定性或定量。

有機質含量及成分會導致底泥顏色有所不同，有機質含量高之底泥其顏色多為暗黑色，如養豬廢水所致；氧化鐵含量高的則呈現紅色或橙色，故底泥有機質組成之差異性理論上可用顏色來辨別(

Pulley and Rowntree, 2016)。底泥色澤可影響其性質，如色澤較暗之

底泥，光能吸收較淺色者大，故在相同的環境下，暗色底泥溫度會比淺色者高。

2-1-2-1 溶解性有機物( Dissolved Organic Matter,DOM )

水體中溶解性有機物 (Dissolved Organic Matter, DOM)主要來源分成外部和內部輸入兩方面；外部輸入包括城市污水和工業廢水的排入，地面逕流和淺層地下水從土壤中滲透的輸入、降雨、水面養殖投加的有機物等；內部輸入包括生長在水體中的生物群體 (藻類、

細菌、水生植物及大型藻類)所產生的和水體底泥釋放的有機物。

自然水體中存在許多有機物，其特性會隨著地域、季節及人類活動範圍而有所改變。未受污染之地下水，有機物多以腐植質為主 (Thurman, 1985)。然而受到污染之水體，通常含有高量之蛋白質、

碳水化合物 (carbonhydrate)、胺基酸 (amino acids)、殺蟲劑與農藥等人工合成有機物 (synthetic organic compounds)。天然有機物質 (Natural organic matter, NOM)，依溶解狀態可分為溶解、膠體及粒狀有機物等三部分 (Awwarf, 1993)：

NOM=DOM+COM+POM

DOM：粒徑小於 0.22 μm 之有機物 COM：粒徑界於 0.22-1 μm 之有機物 POM：粒徑大於 1 μm 之有機物

2-1-3 微生物

(14)

水體底泥及土壤中的微生物數量龐大且種類繁多，主要可分為細菌 (Bacteria) 、放線菌 (Actinomycetes) 、真菌 (Fungi) 、藻類 (Algae)、原生動物(Protozoa)及病毒(Virus)。微生物在環境中扮演分解者的角色，可將動物植物殘骸在分解作用下成為構造簡單的天然有機質。水體底泥及土壤的物理及化學特性均能影響微生物繁殖及活動，影響微生物之因素包含溫度、水分、pH 值、通氣、無機鹽類、

光線、有機質，這些因素可決定環境中微生物的種類及影響微生物的分解速率(卓昕岑, 2003)

微生物在分解過程中會消耗水體中大量的溶氧(Dissolved Oxygen, DO)，造成水中溶氧降低甚值呈現缺氧狀態(環保署, 2017)。

許銘熙等(2005)在基隆河底泥耗氧之研究結果指出底泥耗氧量與季節變化有關，因夏季高溫的影響導致底泥耗氧量較高，且發現越往上游底泥耗氧量有降低之趨勢，主要因素為細砂土質底泥耗氧量高於砂性土質。

微生物的作用就如人吃食物消化有機物為營養及能量，所以生物復育其成功與否通常決定於微生物相、微生物的生長環境及污染物種類(張儷馨, 2008)。不同種類微生物具有不同的分解能力，譬如某些菌株分解某些汙染物的能力較強，又如環境條件的改變會影響其分解速率等(張志玲,2012)。游呈祥(2002)探討壬基苯酚對環境中菌群之影響發現壬基苯酚對部分革蘭氏陰性菌群有促進生長之效用，

對革蘭氏陽性菌群生長有不利之影響。林秉寬(2005)研究中提到放線菌可產生多種二級代謝產物或細胞外酵素，對於難降解物質可能具有代謝能力。黃皇文(2014)研究中指出純菌降解實驗中由馴化底泥中篩選出五株純菌皆具有降解二溴二苯醚(BDE-15)的能力，其鑑定結果分別為 Pseudomonas sp.和 Bacillus sp.。吳彬然(2015)在模擬天然底泥環境中之六氯苯脫氯的研究中得知當六氯苯釋放到環境中，

可以經由厭氧脫氯降解而消減，加入適量界面活性劑也可幫助六氯苯降解。

2-1-4 底泥分類 2-1-4-1 河川底泥

相較於湖泊底泥，河川底泥污染情形較為頻繁，且污染種類較多。

許多學者針對二仁溪底泥進行環境賀爾蒙及重金屬進行研究。

2-1-4-2 湖泊(水庫)底泥

(15)

吳忠緯(2005)將水庫、湖泊、池塘、埤及人工蓄水池歸類為靜水系統，為涵蓋地表水的場所。靜水系統大部分都為封閉或半封閉性的水域，較無擾動與干擾，而雨水或河川水會將污染物及營養物質 (氮、磷)帶入其中，因無流通管道排出，故污染物及營養物質只能一直蓄積其中並沉澱累積在底泥，隨著時間一久超過水體的自淨作用，

除了造成水質污染，優養化現象進而產生。湖泊長時間接受空氣中的落塵、降雨及由雨水沖刷地表代來的有機物含其他化石，間接儲存了與大氣圈、陸地生態體系及水生態體系息息相關的訊息(許信豐, 2000)。

水庫的構造近似湖泊，因此湖泊受到的汙染狀況在水庫的環境下是有可能發生的。例如，受污染的溪流流入水庫或湖泊，可能對此水庫或湖泊造成水質上的影響(蔡明昊, 2001)。湖泊與水庫除了泥砂淤積導致蓄水量減少外，最嚴重的問題就屬優養化。

2-2 土壤質地

土壤質地由許多大小不一的土壤顆粒組成，顆粒大小不同而性質也會有所差異，故進行分類以區分出土壤顆粒性質，單信瑜 (1998)依土壤顆粒粒徑大小進行簡易分類，如表 2-1。

表2-1 顆粒粒徑大小區分顆粒種類(單信瑜,1998)

名稱 Name 粒徑範圍

中礫石 Cobble D > 150 mm

礫石 Gravel 4.75 mm < D < 150 mm 粗砂 Coarse Sand 2.00 mm < D < 4.75 mm 中砂 Medium Sand 0.425 mm < D < 2.00 mm 細砂 Fine Sand 0.075 mm < D < 0.425 mm 粉土、沉泥 Silt 0.002 mm < D < 0.075 mm 黏土 Clay D < 0.002 mm

2-3 底泥有機物之萃取

(16)

底泥及土壤中常見的有機物萃取區分為孔隙水有機物(Pore Water Organic Matter, PWOM) 、水可萃取有機物 (Water Extractable Organic Matter, WEOM) 、鹼可萃取有機物 (Alkaline Extractable Organic Matter, AEOM)及有機溶劑萃取有機物。孔隙水有機物是利用離心機將原始底泥進行泥水分離而獲得孔隙水；水可萃取有機物是以超純水(Milli-Q)為萃取溶劑萃取而得；鹼可萃取有機物可用氫氧化納、氫氧化鉀為萃取溶劑得到。

2-4 光譜在有機物之分析

2-4-1 光譜分析基本原理(EEFM、UV)

光譜用於有機物之定性分析，為非破壞性分析工具，具適於固體及液體水樣；不需破壞水樣原性質；僅需少量水樣；樣品不具複雜之前處理步驟；可提供有機物之分子結構、化學及官能基等特性 (Stevenson, 1994)，相較之下，傳統表徵水質有機污染的指標比較(如 COD、 BOD)，傳統之測量方式耗時，且難以即時反應水質變化，

只能反應有機物之總量變化，不能呈現出有機物成份，例如無法區分易分解、可分解和不易分解的有機物或者分解速率快和慢的有機物，故光譜分析近年廣為許多研究者所採用。

2-4-1-1 激發發射光譜(Excitation-Emission Fluoresence Matrix ,EEFM)

螢光激發發射光譜儀主要是針對有機化合物進行分析，凡是會發出螢光之物質，首先必須要先吸收一定頻率的光，但會吸收光的物質卻不一定會產生出螢光，而產生螢光的一些物質發出之螢光波長也不盡相同，須控制掃描之激發與發射波長範圍，光譜圖中的螢光波峰之位置、強度、分佈等參數，與溶解性有機物的親疏水性質、

分子量分佈等水質特性有關(Lai et al., 2009)。

當螢光產生時，第一個必要條件：該物質分子必須具有與所照射光線相同之頻率，分子具有什麼樣的頻率與它們的結構密切相關，

因此螢光產生必須有一吸收結構；第二個必要條件：吸收與其本身特徵頻率相同能量後的分子，必須具有高的螢光效率，許多會吸光的物質並不一定會發生螢光，原因是它們的吸光分子的螢光效率不高(崔立超，2005)，螢光光譜掃描區分：

(17)

(1)全譜掃描：通過對螢光光譜儀(F-4500, Hitach , Japan)參數設置的比較選擇，三維螢光光譜測定的基本參數：激發通帶選擇為 5 nm，發射通帶選擇為 10 nm；掃描速度為 1200 nm/min；激發波長掃描範圍為 200 nm-600 nm，發射波長掃描範圍為 200 nm-600nm；通過實驗，確定樣品保存條件為4℃冷藏，且需避光。

(2)同步掃描：指在掃描過程中使激發波長和發射波長彼此間保持固定的波長間(△λ= λem-λex)。在掃瞄中固定波長△λ 的選擇十分重要，這會影響到同步螢光光譜的形狀、頻寬和信號強度。同步掃描較常用於多組分多環芳烴的測定提出(Inman Jr and Winefordner, 1982)。

2-4-1-2 紫外光吸收光譜

利用可見光之吸收光譜應用於水域之有機物定性，其吸收值會隨著 pH、Aro Maticity及總碳含量及分子量大小而變 (Chen et al., 19 97)，但它所能指示的僅是部分種類的有機物，如在紫外區有吸收峰 的含芳香環腐植質(TANG et al.,1994)，國外研究報告中指出芳香族 碳含量與黃酸及腐質酸兩者之 UV 吸收波長之關聯性較高(Karanfil et al., 1996；Chin et al., 1994；Traina et al., 1990)。

芳香族碳含量與黃酸及似腐植酸兩者之 UV 吸收波常有強烈之 關聯性(Chin et al., 1994)。一般水體中芳香族化合物，而多數研究者 選擇波長254 nm 進行樣本之測定，主因是此波長測定有機物較敏感可靠，並且受到無機物干擾降至最低，並於低壓水銀燈之激發光下有強烈的發射光譜（Korshin et al., 1996；1997）。國外學者 Edzwal d et al.(1985)研究發現，DOC 或 TOC 與 UV254 間有強烈之關聯性。S UVA 值可以解釋水樣之有機物性質，此參數將水樣之 UV(cm^-1)值除以DOC( Mg/L)，再乘以 100，其單位為 L/ Mg- M，Edzwald and Para lkar（1992）之研究指出，當水中之 SUVA 大於 4-5(L/ mg- M)時，

有機物之性質屬疏水性，相反地，SUVA 值小於 3(L/ mg- M)時，有機物性質屬親水性，有機物性質屬親水性，UV 不同吸收波長之相關研究整理於表2-1。

表 2-1 有機物在不同吸收波長之研究表

有機物參數及特性波長（nm）參考文獻

(18)

SUVA 大於 4-5(L/mg-m)時，有機物之性質屬疏水性；SUVA 值小於 3(L/mg-

m)時，有機物性質屬親水性

UV(cm-1) / DOC(mg/L)

×100，單位為 L/mg-m

Edzwald et al.

（1994）

> 4，屬大分子之疏水性腐植質；2-4 疏水性與親水性分子混合；< 2，非腐

植質之小分子親水性物質

SUVA Edzwalds &

Tobiason. (1999) 水中有機物芳香性 (aromaticity)、腐植

化 (humicfication)或可能分子量之之重要信息。

280 Huan et al. (2006)

2-5 重要光譜分析參數(五類分類、BIX、HIX、UV)

2-5-1

螢光激發發射全譜 (Excitation-Emission Fluoresence Matrix

,EEFM)

Coble et al. (1990)之研究指出 EEM(Excitation-Emission Matrix) 可區分土壤、河水與深海漁水有機物性質之差異性。以螢光光譜儀解釋溶解性有機物質（DOM），從種類繁多的淡水，沿海和海洋環境，觀察幾種類型之螢光信號，包括酪胺酸狀，和色胺酸狀及腐植酸類螢光波峰 (Coble, 1996)。

Chen et al.(2003)將三維螢光全譜中激發與發射波長位置區分為 5個區塊 (圖 2-5)，激發波長小於 250 nm，發射波長小於 350 nm 屬芳香型之蛋白質 (aromatic protein)，如 tyrosine，此部分屬第 I 及 II 區；激發波長小於 250-280 nm，發射波長小於 380 nm 屬於溶解性微生物代謝物質 (Soluble microbial by-product-like)，為第 IV 區；激發波長大於 280 nm，發射波長大於 380 nm，屬似腐植酸 (humic acid-like)物質，為第 V區；激發波長小於 250 nm，發射波長大於 350 nm屬黃酸 (fulvic acid)所構成，為第 III 區。

Yamashita & Tanoue (2003)以 EEFM 分析標準物質酪胺酸、色胺酸、苯丙胺酸 (Tyrosine、Tryptophan、Phenylalanine)，結果顯示 tyrosine 波峰位置於 EX/EM(nm)270-275/300-302 nm，tryptophan 為 280/342-346 nm，phenylalanine 於 255-265/284-285 nm，Fulvic acid 315/437-441 nm；而對伊勢灣之海水表層及深層樣品實驗結果亦出現相似波峰，其波峰螢光性質及位置整理於表 2-2。

(19)

圖 2-5 螢光激發發射光譜圖中不同激發發射波長對應之有機物性質 (Chen et al., 2003)

表 2-2 Tyrosine、Tryptophan 與 Phenylalanine 等物質之螢光波峰位置 (Yamashita & Tanoue, 2003)

Substances Fluorescent

peak Ex (nm) Em (nm) Tyrosine

270– 275 300– 302 Tryptophan 280

342– 346 Phenylalanine 255– 265 284– 285 Fulvic acid 315

437– 441

Tyrosine-like, Protein-like 265– 280

(20)

293– 313

Tryptophan-like, Protein-like 275– 285

336– 351

Marine humic-like 300– 330

384– 425 Humic-like 350– 365 446– 465

通常類腐植質螢光由外部輸入中沿岸土壤溶解到水中的腐植質，以及內部中浮游動植物釋放的有機物經由細菌進一步降解後產生；

類蛋白螢光主要來源於微生物的生命活動，既包括外部輸入中生活污水和工業廢水等攜帶的微生物，也包括水體中自身的微生物；因此，透過各種螢光波峰位置和強度可以區分有機污染物之來源 (方芳, 2010)。表 2-3 為不同研究者對不同污染有機物質產生之 Ex/Em 比較。

表 2-3 不同有機物對應之 Ex/Em 位置

螢光光譜之特性 激發發射值 (nm) 參考文獻

蛋白質、芳香族胺基酸及相

關代謝物產生 EM 270-360 Mopper &

Schultz. (1993) tyrosine-like及 tryptophan-

like物質 EM 280-325

Determann et al.

(1994)

蛋白質 EX/EM 280/(320-350)

Matthews et al.(1996)

比值為 1.9 時，水中黃酸之有機物可能來自微生物；比值為 1.4 時，該物質可能來自陸域

EX：370 nm，EM：

450/500 nm

McKnight et al.

(2001)

城市污水螢光指紋特徵 EX280/ EX225，EM：340

nm

Chen et al. (2008)

2-5-1-1

腐植化指數(Humiﬁcation index, HIX)

HIX 可作為 DOM 中腐植化來源之判斷，其計算方式是固定激發波長254 nm，以高發射波長 435-480 nm 與低發射波長 300-345 nm 之總螢光強度進行相除(Ohno., 2002)。HIX 小於 4 代表 CDOM 主要

(21)

由生物活動產生，腐植化較弱；介於10 至 16 時 CDOM 主要由陸源產生。

2-5-1-2

生物性指數 (Biological index, BIX)

BIX 可解釋水樣中有機物形成時間，其計算方式為固定激發波長310 nm，發射 380 nm 與 430 nm 之總螢光強度相除，BIX 介於 0.6 至 0.7 代表低原生成分 (the index of recent autochthonous contribution)；0.7 至 0.8 為具中度原生成分；0.8 至 1 為較強的原生成分；大於1 微生物或細菌活動產生(Huguet et al., 2009)

2-5-2 紫外光吸收光譜

(22)

表2-4 為不同研究者利用紫外光及可見光之吸收光譜進行水域之有機物定性 (Hautala et al., 2000)，且吸收值隨 pH、芳香族、總碳含量及分子量大小而變 (Chen et al., 1997)。螢光光譜則具有高敏銳性及特殊性，可利用有機物結構在某一激發與發射波長之強度進行定性，採用性反較吸收光譜儀為廣。水體之溶解性物質中，已發現許多含有不飽和鍵之物種，國外研究報告中指出芳香族碳含量與黃酸及腐植酸兩者之 UV 吸收波常有強烈之關聯性 (Karanfil et al., 1996；Chin et al., 1994；Traina et al., 1990)。一般水體中芳香族化合 物，UV 吸光波長大概為 250、254、272 及 280 nm 表之，多數研究者選擇波長254 nm 來進行樣本之測定，主要在於此波長測定有機物較敏感可靠，並且受到無機物干擾可以減至最低（Korshin et al.,1996 & 1997 ）。 Gu et al.（1996 ）及 Edzwald et al.(1985)證實 DOC或 TOC 與 UV254間關聯性佳。

表 2-4 不同波長所對應之有機物參數及特性 (Hautala et al., 2000) 波長

（nm）相關性質參考文獻

250, 330,

350 DOC，TOC

De haan et al. (1982)；Moore.

(1985)；Edwards & Cresser.

(1987)

285 DOC，TOC Buffle et al. (1982) 254 DOC，TOC，COD，

BOD

Dobbs et al. (1972)；Mrkva.

(1983)；Reynolds & Ahmad.

(1997) 272,280 Aromaticity，分子量

大小

Tranina et al. (1990)；Chin et al.

(1994)

SUVA 值可以解釋水樣中有機物之性質，此參數為利用水樣之 UV(cm^-1) 值除以 DOC(mg/L) ，再乘以 100 ，其單位為 L/mg- m，Edzwald et al.（1994）之研究指出，當水中之 SUVA 大於 4- 5(L/mg-m) 時，有機物之性質屬疏水性，相反地， SUVA 值小於 3(L/mg-m)時，有機物性質屬親水性。然而 SUVA 值並不能提供任何有關於有機化合物之資料，例如飽和脂肪酸或某些醇類，因此其無法提供任何樣本有機物之特殊資料。SUVA 值與有機物性質分佈及在混凝去除效果之關係，整理如表2-5 所示。

(23)

Tobiason, 1999)

SUVA (L/mg-m) 有機物組成混凝效率

> 4 大多為大分子之疏水性腐植質良好去除效果

2-4 疏水性與親水性分子混合中等去除效果

< 2 非腐植質之小分子親水性物質去除效果不佳

天然水體的 DOM 的三維螢光波峰主要體現為紫外區類腐植酸 (UV humic-like)螢光、可見區類腐植酸 (visible humic-like)螢光和類蛋白 (protein-like)螢光，其中紫外、可見腐植質螢光與腐植質物質中所含的羰基和羧基有關；類蛋白螢光主要與類色胺酸和類酪胺酸兩類物質有關。隨著水樣分解時間的延長，單位濃度 DOC 在 254nm 處的吸收 (SUVA254 nm )逐步加強，表示隨著分解的進行，易分解物質被逐步消耗而導致富含芳香環結構的腐植質物質佔有機物的比例逐步上升。

Wong (2008)研究中採集並分析各地水樣中溶解態有機物之分子量分佈、EEM （Excitation Emission Matrix）圖譜及其他水質基本特性，結果發現不同原水經各國水廠移除等量之 DOC （Dissolved Organic Carbon）會具有相似之 SEC-UV 254 面積移除率（ Size Exclusion Chromatography-UV254 Area Removal），代表各國原水中對 UV254有吸收之物質可能具相似組成。綜合以上對於不同波長之有機物性質之研究整理於表 2-6。

表 2-6 有機物在不同吸收波長之研究

(24)

有機物參數及特性波長（nm）參考文獻

SUVA 大於 4-5(L/mg-m)時，有機物之性質屬疏水性；SUVA 值小於 3(L/mg- m)時，有機物性質屬親水性

UV(cm

^-1

) / DOC(mg/L) ×100，單

位為 L/mg-m

Edzwald et al.

（1994）

> 4，屬大分子之疏水性腐植質；2-4 疏水性與親水性分子混合；< 2，非腐植質之小分子親水性物質

SUVA Edzwalds &

Tobiason. (1999) 水中有機物芳香性 (aromaticity)、腐植

化 (humicfication)或可能分子量之之重要信息。

280

Huan et al. (2006)

第三章研究架構、實驗材料與參數分析

3-1

研究架構

本研究分為三個階段，架構為圖 3-1，第一階段為文獻閱讀及整理與採樣點調查及規劃;第二階段則是各河川採樣點之採樣;第三階段為有機物參數、光學圖譜分析、底泥基本參數分析，將 NPDOC、分子量大小、螢光激發發射光譜、紫外光及可見光譜分析之結果整理比較，探討高屏溪及東港溪流域底泥釋出有機物之含量與性質。

(25)

圖 3-1 研究架構圖

3-2

底泥來源

本研究於採集的底泥來自於高屏溪及東港溪流域，採樣點之位置則與環保署質監測站位置相同，各點之對應位置圖，如附圖3-2，

其中高屏溪流域編號 1-3 屬旗山溪，對應之採樣點分別為甲仙取水口、月眉橋、新旗尾橋；編號 4 及 5 屬美濃溪，對應之採樣點分別為西門大橋、旗南橋；編號6 及 7 屬荖濃溪，對應之採樣點分別為新發大橋、六龜大橋；編號8 及 9 屬隘寮溪，對應之採樣點分別為南華大橋、里港大橋，編號10-15 屬高屏溪對應之採樣點分別為里嶺大橋、九如橋、高屏大橋、萬大大橋、昌農橋、雙園大橋。上游採樣點至下游採樣點距離，全長171 公里；東港溪流域只有採樣 5

(26)

點，分別為隴東橋、潮州大橋、興社大橋、港西抽水站、東港大橋，

上游採樣點至下游採樣點，全長44 公里。

3-2-1 高屏溪流域介紹

高屏溪位於台灣南部，舊名下淡水溪，發源於中央山脈玉山附近，向南流經高雄、屏東兩縣之 25 鄉鎮市，於林園鄉及新園鄉注入台灣海峽，主流全長 171 公里，流域面積 3,257 平方公里，為台灣流域面積最大、次長之河川，上游除幹流荖濃溪外，主要支流包括旗山溪、隘寮溪及荖濃溪分流濁口溪，旗山溪分流美濃溪、口隘溪等(水利署第七河川局, 2017)。

3-2-2 東港溪流域介紹

東港溪發源於地為屏東縣南大武山前麓，主流全長 44 公里，流域面積 472.2 平方公里，主要支流有萬安溪、牛稠溪、佳平排水、麟洛排水、溪州排水、牛埔排水(水利署第七河川局, 2016)。

(27)

圖3-2 高屏溪流域及東港溪流域採樣點

(28)

3-3

底泥採樣

河川底泥採樣可分為底泥表層採樣及底泥柱採樣兩種方式，本研究底泥採樣方式由橋上向河道中心降下艾克曼採樣器(Ekman Grab sampler, Wildco, USA)進行底泥抓取，視橋梁高度及橋上車流狀況進行採樣調整，若情況不允許則改以靠近河道中心再以不銹鋼採樣勺挖取底泥。所採取底泥都為0 至 15 公分之表層底泥。

3-4 標準品配製

本研究以國際腐植質協會(International Humic Substance Society , IHSS)所購買的腐質酸( Humic Acid, HA )和黃酸( Fulvic Acid, FA )為研究對象，以500 mg 配置，並利用 RO 水分別稀釋成濃度 1.0、2.5 和4 mg/L 做為儲備溶液。

3-5

底泥萃取

底泥樣本萃取前需進行前處理，將採集之底泥自然風乾時間約一個月，除去樹枝、小石頭及其他雜質，經不同分析篩目過篩，使用 2 mm ； 0.420 mm ； 0.074 mm ； 0.025 mm (BUNSEKIFURUI, Kuang Yang, Taiwan)，最後取粒徑 0.025~0.075 mm 之風乾底泥，將完成前處理之底泥進行後續水萃取及酸鹼催化萃取。

3-5-1 水萃取

此萃取方式參考(黃韋翔, 2013)，秤取 10 g 風乾底泥，置於玻璃瓶內並加入 200 mL 的超純水 (土水比 1:20)，然後放置在震盪恆溫水槽，轉速設定 150 rpm，震盪 24 小時，震盪完畢後靜置 24 小時，

取上澄液再經 0.45 μm(Mixed cellulose ester, Advantec MFS Inc., Japan)濾膜過濾，濾液進行分析。

3-5-2 酸鹼萃取

酸鹼萃取方式參考(Hur et al., 2009)。

1. 酸萃取：秤取 10 g 風乾底泥，置於玻璃瓶內，加入 1N 200 mL HCl (土水比 1:20) 後震盪，轉速設定 150 rpm ，震盪 8 小時後靜置 24 小時，再以桌上型離心機 3000 rpm 2 分鐘，分離萃取液與底泥，之後將鹽酸萃取液及底泥 pH 分別調整至中性，將 pH 調整至中性之鹽酸萃取液用 0.45 μm (Mixed cellulose ester, Advantec MFS Inc., Japan)濾膜過濾，濾液進行分析，而 pH 調整至中性之底泥則為鹼萃取所用。

(29)

2. 鹼萃取：將 pH 調整至中性的底泥加入 1M 200 mL NaOH (土水比 1:20)後震盪，轉速設定 150 rpm ，震盪 24 小時後靜置 24小時，取上澄液並加入 HCl 將 pH 調整至中性，再經 0.45 μm (Mixed cellulose ester, Advantec MFS Inc., Japan)濾膜過濾，濾液進行分析。

3-6

參數分析

3-6-1 pH 測定

依照環檢所(NIEA，2009， S410.62C)公告之方法，使用 pH 計進行水萃取液的pH 測定。pH 計測定前需先校正，使用 pH 4 和 pH 7 標準液進行校正。

3-6-2 導電度測定

測定方式依照環檢所(NIEA，2001，W203.51B)公告之方法。導電度之測定需要用標準導電度溶液先行校正導電度計後，再測定水樣之導電度

3-6-3 界達粒徑分析

界達電位分析儀 (Zetasizer NanoZ, Malvern, U.K.) 是以 PCS (Photon correlation spectroscopy)法進行偵測溶液或懸浮液中顆粒之擴散速率，利用兩束雷射光束交叉於量測管內之靜止層(Stationary layer)，使其產生干涉條紋(Interference fringe)。樣品粒子在干涉條紋中移動時所產生之散射光，經由PM (Photo-multiplier)管收集後，以其強弱及變化速率，準確偵測出粒子之電泳速度，再計算出其界達電位值，本設備可量測之電位大小屬於沒有限制

，即可測定之粒徑

大小範圍0.3 nm ~ 10 m。界達電位其偵測原理為在充滿待測水樣之量測管兩側施以適當之電壓，利用電場之作用，樣品中粒子向其相反極性之方向移動，產生電泳速度(Electrophoretic Mobility)。所偵測出之電泳速度，再以 Henry function 換算成界達電位。其算式如下：

μ

_E=2 ε zf (ka)

3_η ……….(1) Z：界達電位

(30)

μE：電泳速度 (Electrophoretic Mobility) η：黏滯係數 (Viscosity)

f(ka)：Henry function 亨利函數

ε

：電解常數 (Dielectric Constant)

關於顆粒粒徑之量測，利用兩束雷射光束交叉於量測管內之靜止層(Stationary layer)，接收到偏離原行進方向的雷射光，當粒子較小時，雷射光偏離的角度就會較小，反之，粒子較大時，就會產生較大的偏離角度，再透過算式(2) 計算成粒徑大小，即可測定之粒徑大小範圍0.3 nm ~ 10 m。

d

_h

= K

_B

T

3 π η

₀

D

……….………..……(2)

dh (nm)：水力直徑；Kb(J/K)：constant of Boltzmann 波茲曼常數 T(K)：溫度；η0 (CP)：樣品黏度；D(m²/s)：擴散係數

3-6-4 螢光激發發射光譜

底泥萃取之水樣需經1μm 濾紙(Quantitative filter paper, advantec Toyo Roshi Kaisha, Ltd., Japan )及 0.45μm 濾膜(mixed cellulose ester, advantec MFS Inc., USA)過濾，進行樣本之螢光分析時，設定激發發射波長之掃瞄，螢光全譜掃描與同步螢光掃描條件設定於表 3-2 及 3-3。

表3-2 全譜螢光掃描 (EEFM)之操作參數設定值

Parameter Value

Measurement type 3-D scan

Data mode Fluorescence

EX Start – End WL 200 - 400 nm EM Start – End WL 250 - 550 nm EX & EM Slit 10 nm

(31)

Scan speed 2400 nm/min

PMT Voltage 700 V

表3-3 同步螢光掃描 (SFS)之操作參數值

Parameter Value

Measurement type Wavelength scan

Scan mode Synchronous

Data mode Fluorescence

EM WL 220 nm

EX Start – End WL 200 - 900 nm EX & EM Slit 10 nm

PMT Voltage 700 V

以螢光光譜儀對底泥萃取水樣進行螢光分析，分析前將實驗室之二段水注於一公分之四面透明石英比色管中，並置入樣品槽掃瞄，

作為空白掃瞄，隨後取約八分滿之水樣過濾液，進行樣本掃瞄，掃瞄後利用螢光圖譜分析軟體，將水樣圖譜扣除空白圖譜後，得到樣本之螢光圖譜，該設備光源採用氙燈作為光源，功率為150 W，偵測器採用光電倍增管，其功能除了傳統單一波長掃描外，並具有三度位向測量 EEFM (excitation emission fluorescence matrix) 之功能，

藉此功能可將激發及發射波長分別繪製於X 及 Y 軸上，並將螢光強度顯示於Z 軸，依光柵寬度設定，產生數百至數千筆之數據資料，

儀器附屬分析FL Solutions 軟體進行 3-D 圖譜之繪製，爾後將其數據輸出轉成Excel.csv 檔，原本 Excel.csv 矩陣型之數據，經轉檔後變為直列型式數據並匯入Surfer 後可繪製出與 FL Solutions 軟體相同之圖譜，最後利用Surfer 軟體將螢光圖譜呈現出來，但使用 FL Solutions 軟體作為EX/EM (Excitation/ Emission) 判讀效率較佳，故繪圖與圖譜之判讀為分開作業之方式。

3-6-5 紫外光吸收光譜儀

(32)

水樣的吸收值測定以紫外光及可見光譜儀（U-2900, Hitachi, Japan）進行，該儀器之測定波長範圍設定於 200-600 nm，測定前使用實驗室之超純水置於兩個一公分之石英比色管中，同時放入背景值槽及樣品槽中，進行儀器歸零校正之步驟，隨後取約八分滿之水樣於一公分之石英比色管中，將其置入樣品槽內，紫外光及可見光譜儀之操作條件如表 3-4。

表3-4 紫外光及可見光譜儀參數設定值

Rameter Value

Measurement type Wavelength scan

Data mode Abs

Start Wavelength 600 nm End Wavelength 200 nm

Slit Width 1.5 nm

3-6-6 分子量

關於分子量之測定，本研究修正 Her et al.,(2004)之研究，。移 動相(Mobile phase)為 2.4 mM NaH²PO4、1.6 mM Na²HPO4及 25 mM Na2SO4混合成 pH 6.8 離子強度 100 mM 之磷酸緩衝液，流速為 0.5 mL/min。水樣以 0.45 μm 之濾膜(Mixed cellulose ester, Advantec MFS Inc., USA)過濾非水溶性物質後，隨即分析。分析管柱安裝於外部尺寸(W×D×H)：185 ×108 × 490 mm，烘箱尺寸：45 × 26 × 330 mm 恆溫箱(CH-900, ChromTech, Taiwan)內，固定溫度 30℃，溫度穩定性

±0.3℃，避免移動相因溫差所產生之氣泡干擾。DAD 偵檢器偵測波長設定為 210 nm，分析管柱為 TSK HW-55S(Tosoh, USA)，內徑、

長度分別為 7.8 mm 及 300 mm，內部填物為 hydroxylated methacrylic polymer，粒徑及平均孔徑大小為 20－40 μm 與 125 Å，pH 穩定範圍為 2-13。為了得知樣本分子量分佈，以一系列已知分子量且分佈狹窄之高分子聚合物作為標準品(polyethylene glycol, PEG, Sigma, USA)

作為標準品，分子量大小為

410,000、150,000、50,000、25,000、5,000、1000，將標準品以移動相稀釋成適當濃度後，以平頭微量注射針(Gasstight, USA)抽取並注

(33)

入體積為 500 μL 之 Sample loop，由各標準品之 SEC 圖譜可得其停留時間與分子量之線性關係式，如圖3-2 所示。

3-6-7 非揮發性溶解性有機碳(non-purgeable dissolved organic carbon, NPDOC)

水樣分析前，配製一系列適當濃度之 anhydrous potassium biphalate (KHP, C8H5KO4, Merck, Germany)溶液，製備標準檢量線。將樣本以 0.45 μm濾膜 (Mixed cellulose ester, Advantec MFS Inc., Japan) 過濾，將濾液以磷酸 (H3PO4, Merck, Germany) 酸化至 pH < 2 後，以總有機碳分析儀(Lotix, Teledyne Tekmar, U.S.A)進行測定，注入裝填有高感度觸媒高溫爐中，在 680 ℃ 下與氧氣反應生成 CO2

，並藉載流氣體攜帶 CO2 流經無機碳反應器及除濕、降溫與乾燥，

最後 CO2 送至非分散紅外線吸收偵檢器 (Non-dispersive Infrared Absorption Detector) 中並配合由一系列適當 Potassium hydrogen phthalate,KHP 濃度之總碳(Total Carbon, TC) 標準溶液所得之檢量線，而測定出水樣之 TC 即可得水中之 DOC 值，其單位為 mg- C/L。樣本在分析前，利用酸化及氣提方式先行去除無機碳之步驟，

去除揮發性有機物(Purgeable organic matter)，故本研究所測得之碳量，稱為 NPDOC。

3-6-8 胺基酸

胺基酸之分析參考修訂 Csapό et al. (2004)及許瑛玿 (2003)之研 究方法，取各處理單元之樣本以 0.45μm 之濾膜 (Mixed cellulose ester, Advantec MFS Inc., Germany) 過濾後，加入 6 N之 HCl 鹽酸，

置於 110±1℃之烘箱萃取 24 小時，再以 6 N 之 KOH 調整 pH 至中性，再以 0.2 μm 濾膜 (Mixed cellulose ester, Advantec MFS Inc., USA) 過濾後於 4℃冷藏保存。分析前，取當日配製之 OPA 60 μL 及 100 μL 之緩衝溶液(0.1 M CH3COONa(pH=4.11)與流洗液 A，比例為 1：1)，加入 1 mL 經酸化之樣本，於黑暗環境下衍生反應 5 min 後，

即注入HPLC 進行測定。

鄰苯二甲醛(o-phthaldialdehyde, OPA) 之配製，乃取 50 mg 之 OPA 溶於 50 μL HPLC 級之甲醇注入避光之 6-8 mL 琥珀色容器，加入25 μL 之 2-硫醇乙醇(2-mercaptoethanpl)，再加入含 4.45 mL 之硼

(34)

酸緩衝溶液(Borate buffer)。而 Borate buffer 之配製為以 6N 氫氧化鉀 (KOH)將 0.8 M 硼酸(Boric acid)之 pH 值調整至 10.5，以平頭微量注射針(Gasstight, USA)抽取並注入體積為 500 μL 之 Sample loop，本實驗之梯度設定與流洗液配比與流速條件如表3-6 所示。

表3- 6 梯度與流洗液配比與流速條件

停留時間 A (%) B (%) Flow (mL)

0 100 0 0.8

10 82 18 0.8

20 70 30 1.1

30 55 45 1.2

40 40 60 1

50 30 70 0.95

60 20 80 1.1

(35)

第四章結果與討論

4-1 市售腐植酸及黃酸之標準品測定及底泥萃取外觀變化 4-1-1 NPDOC

(36)

(A) HA (B)

FA (C) 等比例

混合 HA 及

FA

(37)

4-2-2UV

(38)

(A) HA (B) FA (C)等比例混合 HA 及 FA

(39)

4-2-3EEFM 先全譜，後HIX

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

F A 1

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

E xc it at io n( nm )

I I I I I I

I V V

F A 2 . 5

3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 2 0 0

2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

0 6 0 1 2 0 1 8 0 2 4 0 3 0 0 3 6 0 4 2 0 4 8 0 5 4 0 6 0 0 6 6 0 7 2 0 7 8 0 8 4 0 9 0 0

I I I I I I

I V V

F A 4

I I I I I I

I V V

H A 1

I I I I I I

I V V

H A 2 . 5

3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0

I I I I I I

I V V

H A 4

I I I I I I

I V V

H A F A 0 . 5

I I I I I I

I V V

H A F A 1 . 2 5

3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0

I I I I I I

I V V

H A F A 1 . 2 5

E m i s s i o n ( n m )

(40)

(41)

4-2-4 分子量

(A) HA (B) FA (C)等比例混合 HA 及 FA

(42)

4-3 底泥基本參數 4-3-1 土壤質地

表4-2 為 2016 年 8 月高屏溪流域底泥顆粒粒徑分佈範圍，可看出高屏溪流域大多數採樣點底泥粒徑分布範圍都以細砂為主，除南華大橋及昌農橋底泥顆粒以中砂為主。表4-3 為 2016 年 8 月東港溪流域底泥顆粒粒徑分佈範圍，東港溪流域底泥粒徑分布範圍都以細砂為主。

表4-2 2016 年 8 月高屏溪流域底泥顆粒粒徑分佈範圍

黏土% 沉泥% 細砂% 中砂% 粗砂%

甲仙取水口 0.1 2.8 96.2 0.5 0.4 月眉橋 0.5 45.4 52.3 0.9 0.9 新旗尾橋 0.2 3.8 76.8 19.1 0

西門大橋 0 1.1 90.3 5.7 2.8

旗南橋 0.1 0.9 88.0 10.0 1.1 新發大橋 0.2 3.4 92.9 3.4 0.1 六龜大橋 0.1 3.3 95.5 0.9 0.1 南華大橋 0 1.2 10.0 61.0 27.7 里港大橋 0.3 6.6 86.5 6.3 0.4 里嶺大橋 0.1 1.2 56.0 41.0 1.8 九如橋 0.2 1.9 35.7 33.2 29.0 高屏大橋 0.2 4.3 95.2 0.3 0 萬大大橋 0.6 15.5 83.6 0.2 0.1 昌農橋 0 0.6 22.9 60.7 15.8 雙園大橋 0.2 24.2 75.6 0.1 0 表4-3 2016 年 8 月東港溪流域底泥顆粒粒徑分佈範圍

隴東橋 0 0.1 50.5 49.4 0

潮州大橋 0 0.3 82.2 7.2 0.3

興社大橋 1.7 17.4 74.7 6.1 0.1 港西抽水站 1.7 29.2 53.9 14.0 1.2 東港大橋 0.2 26.6 33.4 12.7 27.1

表4-4 為 2016 年 11 月高屏溪流域底泥顆粒粒徑分佈範圍，高屏溪流域各採樣點底泥粒徑分布範圍大部分都以細砂為主，月眉橋、

旗南橋及昌農橋則以中沙為主，而南華大橋及萬大大橋以沉泥為主。

(43)

表4-5 為東港溪流域底泥顆粒粒徑分佈範圍，東港溪流域各採樣點底泥粒徑分布範圍大部分都以細砂為主，除興社大橋以沉泥為主。

表4-3 2016 年 11 月東港溪流域底泥顆粒粒徑分佈範圍黏土% 沉泥% 細砂% 中砂% 粗砂%

甲仙取水口 3.0 26.1 62.7 4.4 3.8 月眉橋 1.5 11.4 26.1 53.7 7.3 新旗尾橋 1.3 2.4 57.6 37.5 1.3 西門大橋 1.8 9.1 85.7 1.8 1.6 旗南橋 1.8 2.6 26.7 64.2 4.8 新發大橋 2.6 17.1 75.8 4.5 0 六龜大橋 2.4 32.3 61.5 2.3 1.4

南華大橋 5 95 0 0 0

里港大橋 1.4 10.7 56.1 30.4 1.4 里嶺大橋 1.6 1.9 89.8 6.7 0 九如橋 4.9 24.9 50 13.6 6.5 高屏大橋 1.6 9.5 87.2 1.6 0 萬大大橋 2.9 68.5 16.5 6.6 5.4 昌農橋 1.4 2.5 20.2 69.8 6.1 雙園大橋 0 15.4 78.5 3.6 2.5 表4-5 2016 年 11 月東港溪流域底泥顆粒粒徑分佈範圍

隴東橋 1.5 2.3 57.0 35.6 3.6 潮州大橋 0 1.8 80.0 13.8 4.4 興社大橋 9.7 40.5 33.9 15.9 0 港西抽水站 5.3 19.8 47.0 21.4 6.5 東港大橋 5.8 19.0 58.1 10.4 6.7 表4-3 2017 年 2 月東港溪流域底泥顆粒粒徑分佈範圍

甲仙取水口 4.6 4.2 84 5.6 1.6 月眉橋 11.6 25.7 34.2 26.6 1.9

新旗尾橋 0 4.7 74.2 18 3.2

西門大橋 0 4.4 90.8 3.4 1.3

旗南橋 0 2.8 86.2 9.1 1.9

新發大橋 13.2 38.3 40.4 7.1 1.1

六龜大橋 0 5 85.1 8.2 1.7

南華大橋 - - - - -

(44)

里港大橋 1.5 14.2 72.3 10.1 1.8

里嶺大橋 0 50.8 49.2 0 0

九如橋 0 0 47.5 52.5 0

高屏大橋 0 10.3 59.1 28.2 2.3

萬大大橋 0 0 0 100 0

昌農橋 9.1 73.5 14.1 3.3 0

雙園大橋 0 7.9 83.3 6.5 2.3

表4-5 2017 年 2 月東港溪流域底泥顆粒粒徑分佈範圍

隴東橋 16.2 32.4 41.3 10 0 潮州大橋 19.5 23.8 54.3 2.4 0

興社大橋 0 0 0 100 0

港西抽水站 0 38.1 51.9 10 0

東港大橋 9.7 31.7 50 8.7 0

表4-3 2017 年 5 月東港溪流域底泥顆粒粒徑分佈範圍

甲仙取水口 3 25.4 69.2 2.4 0 月眉橋 0 33.6 22.6 26.9 16.9 新旗尾橋 2.1 18.5 73.7 5.8 0 西門大橋 1.8 27.1 65 4.2 1.8

旗南橋 2.6 58 27.4 12 0

新發大橋 1.1 4.9 75.4 15.2 3.4

六龜大橋 1.9 7.3 89 1.8 0

南華大橋 - - - - -

里港大橋 1.4 2.4 35 53.6 7.6 里嶺大橋 1.3 1.9 58.4 36.8 1.6 九如橋 4.1 21.4 39.1 35.4 0

高屏大橋 2.1 95.9 2.1 0 0

萬大大橋 2.2 19.4 70.8 7.6 0 昌農橋 3.3 9.5 47.1 40.1 0 雙園大橋 1.3 8.5 79.1 8.1 2.9 表4-5 2016 年 5 月東港溪流域底泥顆粒粒徑分佈範圍

隴東橋 2.3 4.6 52.6 35.6 4.9 潮州大橋 1.8 9.2 27.3 49.4 12.3

(45)

興社大橋 2.2 6.0 34.9 56.9 0 港西抽水站 2.4 23.3 56.8 14.8 2.7

東港大橋 0 6.7 63.6 29.7 0

4-3-2 底泥 pH 值

表4-6 高屏溪流域底泥 pH 值

2016.08 2016.11 2017.02 2017.05 甲仙取水口 8.05 7.29 7.54 7.60

月眉橋 7.69 7.59 7.53 7.20

新旗尾橋 7.91 7.28 7.32 7.66

西門大橋 7.75 7.45 7.29 7.39

旗南橋 8.18 7.28 7.66 7.51

新發大橋 8.40 7.99 7.60 6.70

六龜大橋 8.01 7.93 7.75 6.74

南華大橋 7.73 7.36 - -

里港大橋 8.53 7.44 7.35 7.84

里嶺大橋 8.44 7.34 7.80 8.1

九如橋 7.27 7.70 6.98 6.93

高屏大橋 7.64 7.36 9.05 7.78

萬大大橋 7.31 7.21 7.44 7.36

昌農橋 7.51 7.04 7.05 6.58

雙園大橋 8.18 7.13 7.35 7.02

表4-7 東港溪流域底泥 pH 值

2016.08 2016.11 2017.02 2017.05

隴東橋 8.05 7.29 6.17 6.65

潮州大橋 7.69 7.59 6.47 6.43

興社大橋 7.91 7.28 7.12 6.41

港西抽水站 7.75 7.45 7.20 6.62

東港大橋 8.18 7.28 6.98 6.44

4-3-3 底泥導電度

表4-8 高屏溪流域底泥導電度

2016.08 2016.11 2017.02 2017.05

(46)

甲仙取水口 110 99 74 90

月眉橋 221 85 98 194

新旗尾橋 778 92 83 80

西門大橋 177 93 175 118

旗南橋 236 98 124 104

新發大橋 143 84 134 76

六龜大橋 117 66 100 65

南華大橋 137 83 - -

里港大橋 175 92 102 96

里嶺大橋 424 100 74 72

九如橋 865 343 1028 1173

高屏大橋 128 101 93 99

萬大大橋 834 120 132 176

昌農橋 109 493 1078 2600

雙園大橋 556 99 347 344

表4-9 東港溪流域底泥導電度

2016.08 2016.11 2017.02 2017.05

隴東橋 163 27 379 169

潮州大橋 50 33 47 634

興社大橋 297 441 396 945

港西抽水站 323 631 489 825

東港大橋 778 831 1283 2630

(47)

4-3-4 底泥介達電位

(48)

(49)

(50)

(51)

4-4 有機物參數 4-4-1 NPDOC 4-4-1-1 DDW

(52)

4-4-1-2 HCl

(53)

4-4-1-3 NaOH 4-4-2 UV 4-4-2-1 DDW

(54)

(55)

(56)

(57)

(58)

4-3-2-2 HCl

(59)

(60)

(61)

(62)

(63)

(64)

4-3-2-3 NaOH

(65)

(66)

(67)

(68)

(69)

(70)

SUVA

(71)

4-3-3 EEFM 4-3-3-1 DDW

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

1

I I I I I I

I V V

2 E xc it at io n( nm )

I I I I I I

I V V

3

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

4

I I I I I I

I V V

5

I I I I I I

I V V

6

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

7

I I I I I I

I V V

8

I I I I I I

I V V

9

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

1 0

I I I I I I

I V V

1 1

I I I I I I

I V V

1 2

3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 2 0 0

2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

1 3

3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0

I I I I I I

I V V

1 4

3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 E m i s s i o n ( n m )

I I I I I I

I V V

1 5

0 4 0 0 8 0 0 1 2 0 0 1 6 0 0 2 0 0 0 2 4 0 0 2 8 0 0 3 2 0 0 3 6 0 0 4 0 0 0 4 4 0 0 4 8 0 0 5 2 0 0 5 6 0 0 6 0 0 0

2016 年 8 月高屏溪流域底泥水萃取經 0.45μm 濾膜過濾之 EEFM 圖

(72)

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

1

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

2

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

E xc it at io n( nm )

I I I I I I

I V V

3

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

4

3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 2 0 0

2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

5

E m i s s i o n ( n m )

0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 2 0 0 1 3 0 0 1 4 0 0 1 5 0 0 1 6 0 0 1 7 0 0 1 8 0 0 1 9 0 0 2 0 0 0 2 1 0 0 2 2 0 0 2 3 0 0 2 4 0 0 2 5 0 0 2 6 0 0

2016 年 8 月東港溪流域底泥水萃取經 0.45μm 濾膜過濾之 EEFM 圖

(73)

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

1

I I I I I I

I V V

2

I I I I I I

I V V

3

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

4

I I I I I I

I V V

5

I I I I I I

I V V

6

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

7

I I I I I I

I V V

8

I I I I I I

I V V

9

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

1 0

I I I I I I

I V V

1 1

I I I I I I

I V V

1 2

3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 2 0 0

2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

1 3

3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0

I I I I I I

I V V

1 4

3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0

I I I I I I

I V V

1 5

E m i s s i o n ( n m )

Excitation(nm)

0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 2 0 0 1 3 0 0 1 4 0 0 1 5 0 0 1 6 0 0 1 7 0 0 1 8 0 0 1 9 0 0 2 0 0 0 2 1 0 0 2 2 0 0 2 3 0 0 2 4 0 0

2016 年 11 月高屏溪流域底泥水萃取經 0.45μm 濾膜過濾之 EEFM 圖

(74)

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

1

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

2

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0 1 8 0 0 2 0 0 0 2 2 0 0 2 4 0 0 2 6 0 0 2 8 0 0 3 0 0 0

E xc it at io n( nm )

I I I I I I

I V V

3

2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

I I I I I I

I V V

4

2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0 2 0 0

2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0

E m i s s i o n ( n m )

I I I I I I

I V V

5

2016 年 11 月東港溪流域底泥水萃取經 0.45μm 濾膜過濾之 EEFM 圖

酸鹼催化萃取河川底泥釋出有機物之特性

大仁科技大學環境管理研究所

碩士學位論文