進階課程講義

全文

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內政部營建署城鄉發展分署

濕地生態環境監測系統標準作業程序(SOP)

教育訓練班

進階課程講義

主辦單位:內政部營建署城鄉發展分署 執行單位:特有生物研究保育中心

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目 錄

緣起………... 5

訓練課程………... 6

課程內容 ★濕地水質與土壤調查方法介紹………...………... 7

★河口與海岸濕地生態及底棲動物調查方法簡介………... 48

★水鳥研究方法簡介...………... 72

★蟹類調查方法之介紹………... 79

★生物資料庫介紹與應用;資料輸入與實機操作………... 95

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緣 起

濕地是地球上生產力最高的生態系統之ㄧ,並具有維護生物多樣性、淨化水質、過濾污 染物、製造氧氣、調節氣候、保護海岸等多種功能。有鑒於濕地保育已為全球之共識,內政 部營建署於2007年評選公告75處國家重要濕地,目前已增加到82處。為了維護國家重要濕地 之生態功能,內政部營建署城鄉發展分署自2009年起開始補助各縣市政府、地方社區、大專 院校及相關保育團體執行「國家重要濕地生態調查及復育計畫」,希望以政府與民間合作的 方式,共同推動濕地生態保育。然而,由於參與「國家重要濕地生態調查及復育計畫」之人 員、操作方式與濕地特性各有差異,為能統一各單位研究人員於濕地的野外監測項目與採樣 方法,遂訂定濕地生態環境監測系統標準作業程序(SOP),讓未來濕地生物多樣性與生態 資料可以互相整合,並增進資料標準化及一致性,達到相互比較的效能。

為了讓每一位從事濕地保育的人員能對生態監測及標準作業程序有所認知,特舉辦本次 教育訓練課程。舉辦地點分為北、中、南區共三個場次,邀請對象為城鄉發展分署歷年來執 行濕地補助之各相關民間團體組織成員及其它從事濕地保育相關工作之同好。希望透過初級 及進階的訓練有效提升各濕地相關組織成員之生態調查監測專業能力,並統一濕地調查資料 之格式項目,建立完整之濕地資料庫。達到長期監測之目標及瞭解經營管理與棲地復育的成 效,進而提供決策之參考。

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訓練課程

11 月 11 日 行程

時間 課程內容 講者 說明

13:10-13:20 報到

13:20-13:30 主辦單位致詞

13:30-14:30 濕地水質與土壤調查方法介

謝莉顒 水質及土壤野外採樣、現場分

析,以及樣品儲存與運送需知

14:30-14:40 休息

14:40-16:00 底棲生物調查方法之介紹濕

黃守忠 介紹沙泥地底棲動物的調查

方法以及標本採集與保存方

16:00-17:30 水質、土壤及底棲生物現場實

際調查操作 分組調查 依人數分為兩組交差操作

17:30- 經驗分享與晚餐

11 月 12 日 行程

時間 課程內容 講者 說明

9:00 報到

9:00-10:30 鳥類調查方法之介紹 蔡嘉陽 海岸水鳥的辨識與計數技巧,

以及水鳥繫放捕捉之相關技術 知識

10:30-10:50 討論與茶敘

10:50-12:20 蟹類調查方法之介紹 何平合 介紹蟹類的基本認識及調查方

12:20-13:20 午餐

13:20-14:20 生物資料庫介紹與應用;資料

輸入與實機操作 謝莉顒 就資料庫之設置與資料建置進 行說明

14:30--16:40 蟹類及鳥類生物現場實際調查 分組調查 依人數分為兩組交差操作

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濕地水質與土壤 調查方法介紹

謝莉顒

行政院農委會特有生物研究保育中心

決定監測系統層級

1. 地景評估(Landscape Assessment)

使用地理資訊系統與遙測資料獲取溼地狀況 地景特徵,再針對特定溼地進行野外監測評估 2. 棲地快速評估(Rapid Assessment)-基礎班 使用簡易野外調查指標分級計分以評估溼地

之狀況

3. 密集現地評估(Intensive Site Assessment) 嚴密野外調查評估方式,提供溼地較詳細資

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決定監測層級

第一級 地景評估

第二級 棲地快速評估

第三級 密集現地評估

基質多樣性 基質可利用性 水流速度

泥沙覆蓋棲地情形 渠道化程度 堤岸穩定度 沿岸緩衝範圍 沿岸植被狀況 棲地評估 流水域

水文 水色 沙奇盤深度 植被品質 暴雨流入情形 基質品質

沿岸因人為活動的改變程度 高地緩衝區

集水區土地利用 棲地評估 靜水域

基礎班:棲地快速評估系統

第三級密集現地評估項目

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第三級密集現地評估特性

• 直接監測,反應當地生物多樣性狀況

• 為時間及勞力密集之野外量化調查

• 耗力費時

• 建議每一處濕地至少3~5年進行一次密集 現地評估

本課程內容:

• 野外採樣

• 現場分析

• 樣品儲存

• 運送需知

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• 生命源自水,生物體的含水量一般為50%~90%

• 生物的一切代謝活動都必需以水為介質

• 3.98℃ 的水密度最大。冷水總在水體的表層而 暖水在底層,是寒冷地區生物生存和延續的關 鍵

• 水的熱容量大,吸熱和放熱都很緩慢,水就成 為了一個非常穩定的溫度環境

• 水對陸生生物的熱量調節和熱能代謝具有重要 意義,蒸發散熱是陸生生物降低體溫的最重要

水的生態意義

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水從何處來 ? 水往何處去 ?

水循環圖

來:其最主要的循環方式為降水

(包含下雪、下雨及雲霧等)

去: 地表水:河川、湖泊、水庫 地下水:透過土壤流入地下水層 蒸散消失

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如何維持良好的水循環

•完整之地面被覆是維持良好水循環之要件

•雨水與森林接觸後,對於雨水化學性質產生 變化,再繼而投入森林土壤中匯流至溪流水 中。不同的植物組成對水質、水量都有極大 的影響

H 2 O - 最佳溶劑

1. 降水—氯離子、硫酸根、硝酸根、鈉、鎂、鉀等 2. 地質—火成岩、石灰岩

3. 生物(病毒體、細菌、藻類及 小動物、植被過濾)

4. 人類活動(家庭、畜牧及工業 廢水、集水區開墾)

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臺灣的水文特色

•降雨

•雨量雖多但集中在暴雨期

(北、中、南及東部降水略有差異)

•河川地形

–河川短且地形陡峭,水難保留

七股地區降雨量

降雨

month

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

rain fall (m m )

0 200 400 600 800 1000

1980-2009

2009 2010

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水的用途

1.基本民生

2.生物需要:地球生命之起源 3.娛樂

4.公共用水

水的污染

–土地的濫用 –工業廢水 –民生廢水 –農業廢水

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水的優養化

• 一片水域所涵容的養分,隨著時間逐漸增加的一 種現象和過程。換句話說,優養化本來是水域自 然生態系必然的演替過程。

自然優養化 --

• 雨水自陸地上沖蝕和溶解各類鹽類,匯聚 到溪流或湖泊,逐漸累積氮化物和磷酸鹽,

促藻類大量繁殖

• 植物新陳代謝的產物以及集水區淤沙不斷 淤積的結果,使得湖泊逐漸演變為沼澤,

最後完全消失

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加速優養化 --

• 生活及工業污水的加入許多污染物質千倍 於自然界,尤其是大量有機質的排放,加 速優養化。

– 例如人類的尿液中含有大量的氯鹽工業及農業 廢液中含有大量無法分解之化學物質。

果園及蔬菜耕作 --

•當山坡上的原始植被遭到破壞的時候,土壤內的 氮化物和硝酸鹽類的流失會增加好幾十倍。

•山坡上的農地所施用的肥料,尤其是含有大量磷 酸鹽類的雞糞,隨著雨水的沖刷,進入鄰近的溪 流時,溪水和位在下游的水庫便會快速地優養化

•降低水資源的品質,並且造成水體生態環境的變 遷。

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致命的優養化 --

• 藻類快速的繁增,造成「藻華」

• 藻類大量繁殖產生遺骸,接著細菌需要耗用水 中的氧氣來進行分解,因此水中的溶氧量大幅 降低,可能導致棲息在當地水體中生物窒息而 死亡,水體的色度和濁度增加,進而發出臭味 降低水體品質。

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生態旅遊對水質所造成的衝擊

1. 衛生污水 2. 餐飲

3. 開發造成之泥沙量

環境荷爾蒙

• 干擾負責維持生物體內恆定、生殖、發育或行為 的內生荷爾蒙之外來物質,影響荷爾蒙的合成、

分泌、傳輸、結合、作用及排除 (美國環保署 )

• 可能阻害生物體生殖機能或引發惡性腫瘤,對懷 孕期胚胎或成長初期影響頗大,有可能造成水生 動物之變性

• 目前已知之環境荷爾蒙約有70種,其中40餘種為 農藥 ,(如:除草劑、殺蟲劑、殺菌劑等),其 他尚包括有機氯化物(戴奧辛、PCB、DDT等)、

清潔劑原料、塑膠原料等

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水質監測

水質監測的意義

•瞭解水質並管制水質,適水適用

• 水質監測的主要目的是為了掌握河川、地下水、

水庫及海域和水質的汙染現況及其歷史變化情形,

以提供訂定水污染防治策略的參考 (環保署)

• 所有水質監測詳細資訊皆公布於「全國環境水質 監測資訊網」

http://wq.epa.gov.tw/

開放全國民眾查 詢及下載。

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水質監測項目

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水質監測項目及意義 -- 環保署

濕地環境基本監測項目

• 地理位置

– 說明濕地及各作業點的地理位置及範圍

• 水文水質與氣象資料 – 歷年氣象統計資料 – 水文(水位、流速)

– 水質(水溫、鹽度或導電度、pH酸鹼值、溶氧 量、沙奇盤深度或濁度、氮磷營養鹽濃度等)

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依水體鹽度及人為影響程度 區分國家82處重要濕地 之六大類型 人為影響

程度

內陸濕地 海岸濕地 合計 輕度(<2) 14 13 27

中度(2-3) 11 17 28 重度(3≧) 21 6 27

合計 46 36 82

基本上人為開發程度與國家重要濕地 的層級頗為相符,也就是國際級或國 家級濕地大抵屬於低度人為開發,而 很多地方級濕地皆屬高度開發。

水溫( Temperature)

• 水溫的變化以氣候影響為主,廢污水排放也會對水溫 造成影響

• 物理性質方面影響水的密度、黏度、蒸氣壓、表面張 力等

• 化學方面亦可影響化學反應速率及氣體溶解度等

• 生物方面則可能影響微生物的活性及其代謝速率等

• 生物體內的生物化學過程必頇在一定溫度範圍內才能 正常進行

• 溫度的變化也同時引起環境中其他生態因子的改變,

如濕度、降雨、風、氧在水中的溶解度、食物以及其

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• 任何生物均有其溫度適應之上下限。

• 高溫可破壞生物代謝的過程和光合、呼吸的平衡。

• 溫帶植物沒有低溫刺激不能開花結果。

• 動植物之分布受低溫限制較高溫限制明顯,其水平 及垂直分布之上限主要決定為低溫。

• 溫度和雨量是決定生物在地球表面分布的兩個最重 要生態因子。

溫度與生物分布

七股潟湖水溫之季節變化

S10 O10 N10 D10 J11 F11 M11 A11 MA11 J11

Tem per at ur e

o

c

12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

32 Tmean

13 ℃

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酸鹼度 (氫離子濃度指數, pH)

• 指水中氫離子濃度倒數的對數值

• 一般自然水之pH值多在中性或略鹼性範圍,若水體受 工業廢水或礦場廢水污染時,pH值可能產生明顯的變

• pH值會影響生物的生長、物質的沉澱與溶解、水及廢 水的處理等

• 低pH或高pH的水與混凝土或金屬物件接觸時,會引起 腐蝕。

• pH值也可能影響到生活於水中的植物區系和動物區系 之種類和數量,因而影響水要處理到公共供水標準的 適當性及其娛樂價值

水質與兩棲類的關係

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實驗的結果發現,當酸度低於pH4.1時。

對拉都希氏赤蛙蝌蚪的生長及取食均會 產生很大的負面影響。

由於在空氣汙染繼續 惡化的環境下,酸雨 造成之水質酸化,對 在兩生類族群產生更 嚴重的影響。

七股潟湖 pH之季節變動

2D Graph 4

X Data

S10 O10 N10 D10 J11 F11 M11 A11 MA11 J11

pH

7.9 8.0 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5

pHmean

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溶氧( Dissolved oxygen, DO):

• 指溶解於水中的氧量

• 水中溶氧可能來自大氣溶解、自然或人為曝氣、及水 生植物的光合作用等

• 水若受到有機物質污染,則水中微生物在分解有機物 時會消耗水中的溶氧,造成水中溶氧降低甚至缺氧。

七股潟湖溶氧量之季節變動

2D Graph 4

D O %

90 95 100 105 110 115

DOmean • %

• mg/L: 溫度, %, 鹽度

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導電度( Electrical conductivity, EC)

• 表示水傳導電流的能力,導電度與水中離子總濃度、移動 性、價數、相對濃度及水溫等有關

• 通常導電度愈高,表示水中電解質含量較多

• 由於大部分鹽類都可電離,因此導電度也可表示水中總溶 解固體的多寡

• 導電度太高對灌溉有不良的影響

• 導電度的量測法是以電流通過長1cm、截面積1cm

2

之液柱 時所測得電阻的倒數,單位多以mho/cm表示。若導電度較 小,亦會以其10

-3

mmho/cm或其10

-6

μmho/cm表示。

濁度( Turbidity)

• 表示光入射水體時被散射的程度

• 濁度的來源包括黏粒、坋粒、細微有機物、浮游生物或 微生物等

• 濁度高會影響水體外觀並阻礙光的穿透,進而影響水生 植物的光合作用

• 濁度高還會使魚類的呼吸作用受阻,影響魚類的生長與 繁殖,甚至使其窒息而死亡

• 濁度高亦會干擾淨水處理時的消毒作用。濁度的測定可 藉由濁度計,利用光線散射原理量測,單位一般為標準 濁度單位(Nephelometric Turbidity Unit, NTU)。

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2D Graph 4

X Data

S10 O10 N10 D10 J11 F11 M11 A11 MA11 J11

Tur bility

0 200 600 800 1000

TUmean

七股潟湖濁度之季節變動

七股潟湖鹽度之季節變動

Sal ini ty

15 20 25 30 35 40

45 Smean

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氮磷營養鹽

• 氨氮(Ammonia nitrogen)

含氮有機物主要來自動物排泄物及動植物屍體的分解 分解時先形成胺基酸,再依氨氮、亞硝酸鹽氮及硝酸鹽氮

程序而漸次穩定。因此當水體中存在氨氮,可表示該水體 受污染時間較短

• 總磷(Phosphorus)

水中的磷幾乎全部以磷酸鹽(phosphate)型式存在,為構 成土壤養分及動植物原生質的要素

磷是植物生長的重要養分,但當過量的磷進入水體,將造 成藻類大量繁殖及死亡,並會因其腐敗分解消耗水中大量 的氧,形成水體缺氧和優養化

樣區選擇及採樣頻度

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在選擇樣區時

需要先考慮下面五個問題

1. 我們想知道調查區域內的哪些資訊(即調查目標) 2. 調查區域內是否有天然的差異?如地質、海拔高

度及土地利用等

3. 針對以上兩個問題,如何設立最少的調查樣區 來得到最多的資訊

4. 調查樣區的位置是否能結合現有的資料,以提 供未來更多的資訊

5. 以現有的人力、物資而言,上述方法是否可行

濕地野外監測採樣頻度

• 水質量測應該要

– 每季(春、夏、秋、冬)各量測一次

– 每次定點定時(每1~2小時)連續量測2天 – 從日出前至日落後1小時之間進行 – 期間若能涵蓋不同天氣型態(晴雨天)更佳

• 水文與氮磷營養鹽濃度可間隔12小時,建議 於從日出後1小時至日落前1小時,各量測一 次

• 開始退潮時量測

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行前準備

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• 調查流程

• 調查內容

• 調查器材

• 分工

• 紀錄表

• 行前會議

• 出差日誌

2011濕地生態環境監測系統標準作業程序(SOP)教育訓練班

地理位置

• 說明溼地及各作業點的地理位置及範圍

• 地圖

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野外採樣方法 及注意事項

樣品儲存 ->

• 潤洗的水要往岸邊或下 游的方向倒

• 冷藏攜回實驗室

• 要測營養鹽的水樣一定 要過濾

• 標籤紀錄一定要確實,

不可偷懶

<- 現場分析

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各式採水器

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水進來方向

如果要採岸邊3個水樣, 順序為何?

由南到北 或 由北到南

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環保署之水質檢測方法

• 目前有135個檢測方法

(http://www.niea.gov.tw/analysis/method/ListMethod

.asp?methodtype=WATER)

水質檢測包

數據

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參考文獻

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