Post on 05-Mar-2020
transcript
林業研究專訊 Vol. 23 No. 5 2016 57
林業論壇
101~103年(後期),將水生植物池的入水口和
出水口二個測點進行比較,並區分為4季進行
分析。90~92年每月取水2次,水樣送至實驗
室分析pH值、電導度、懸浮固體(SS)、陰陽
離子(Na+, NH4+, K+, Mg2+, Ca2+, F-, Cl-, NO3
-, PO43-,
SO42-, HCO3
-)及凱氏氮。101~103年則每月取水
1次,水樣分析項目與90~92年相同,惟陰離
子多了NO2-,並於102年4月~103年4月期間現
場測定溶氧(DO)。福山水生植物池在90~92年
試驗期間已有草魚放養,池中亦有少量水生
植物生長,但尚無藻類出現;自民國102年之
後則不再放養草魚,即本試驗的後期水生植
物池大都是無草魚的狀態,但水生植物大量
繁衍,例如苦草(Vallisneria natans)、水蘊草
福山植物園水生植物池水質動態
從福山植物園解說站進入園區的水生植
物池,一直是開園以來整個植物園的亮點和門
面,不僅景觀優美,其豐富的生態(包含魚類、
鳥類、動物和昆蟲等)常令許多遊客駐足流
連。但水生植物池近年有外來種動植物威脅、
泥砂淤積及水生池定位等問題,實有必要詳加
討論未來的經營管理方向與方式,並增加現場
管理人員之專業知識,使水生植物池得以永續
經營。本篇旨在藉由福山水生植物池的監測資
料,探討不同時間池面變化對水質之影響,期
能對未來水生植物池的經營管理有所裨益。
採樣和分析
水質監測於民國90~92年(早期)與民國
⊙林業試驗所集水區經營組‧王秋嫻 (wangch@tfri.gov.tw)、游漢明⊙國立中興大學森林系‧劉瓊霦
福山植物園水生植物池的入水口和出水口採樣點。
林業研究專訊 Vol. 23 No. 5 201658
林業論壇
(Egeria densa)、青萍(Lemna perpusilla),且有
藻類出現,例如滿江紅(Azolla pinnata)。
結果分析
福山植物園水生植物池的pH值平均落在
7左右屬於中性,符合環保署污水經處理後注
入地下水體水質標準pH介於6.5~8.5,一般天
然水之pH值多在中性或略偏鹼性範圍,pH值
會影響生物的生長、物質的沈澱與溶解、水
及廢水的處理等。導電度的分析結果顯示,
早期的水生植物池導電度明顯高於後期(除了
秋季不顯著外),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,亦即早期的水生植物池所含的總溶解
固體較多,其原因可能和放養草魚的排泄物
有關。懸浮固體(SS)係指水中會因攪動或流動
而呈懸浮狀態之有機或無機性顆粒,這些顆
粒一般包含膠懸物、分散物及膠羽。懸浮固
體會阻礙光在水中的穿透,其對水中生物影
響與濁度相類似。由檢測結果顯示水生植物
池的懸浮固體濃度變化大,僅後期的冬季較
早期明顯較高,即水體稍混濁,但整體測值
早期福山植物園水生植物池景象。(游漢明 攝)
後期福山植物園水生植物池景象。(王秋嫻 攝)
林業研究專訊 Vol. 23 No. 5 2016 59
林業論壇
極低(< 12 mg/L),遠低於環保署訂定的污水
經處理後注入地下水體水質標準25 mg/L。
來自動、植物遺體的有機氮(ON)於早期
的平均值較後期高,但由於濃度變化大,並未
達顯著差異。動植物遺體及魚類的呼吸和排泄
物經異營性細菌分解產生氨(ammonia, NH3),
在水中氨是以未解離氨(NH3)及解離銨(NH4+)
兩種形式存在,其比例與水溫及pH值有很大
的關聯,因氨非常容易通過組織的障壁,所以
對魚的毒性很高,又氨對腦有特別的親和性,
所以氨中毒的魚多為神經症狀,通常氨的濃度
大於1ppm便會對魚類造成致死的毒害。本試
驗雖未測定氨氮,但由NH4+濃度於春季後期
明顯高於早期的情形可知,因102年以後並未
施放草魚,故來自水草及藻類遺體的分解量
不容小覷,但整體之濃度尚屬很低(<0.06 mg/
L)。NH4+的另一個來源為在無氧的狀態下,由
厭氧菌將硝酸鹽轉化而來,是否後期底泥已有
缺氧之情形,值得注意並進一步探討。
如水池中氮素循環示意圖所示,亞硝
酸菌在有氧的狀態下,會將氨轉化為亞硝酸
鹽,本試驗於後期所測得的NO2--N濃度亦相
當低(<0.03 mg/L) (前期未測定),當水中溶氧
不虞匱乏時,NO2--N在水中存在的時間相當
短暫,本試驗有許多水樣未測得,即測值為
零。硝酸菌在有氧的狀態下,再將亞硝酸鹽
轉化為硝酸鹽,本試驗二個時期的NO3--N濃
度於水生池的入水口皆比出水口高,其中夏
季更達顯著水準。因NO3--N為植物主要的氮
吸收型態,是植物的三大肥料(氮、磷、鉀)之
一,水生植物池引入的溪水中所含的NO3--N
在流經水生池後,被大量的水生植物和藻類
吸收利用,至出水口時濃度明顯降低,尤其
以夏季最顯著,因氮是構成葉綠素的主要成
水池中氮素循環示意圖(修改自網站https://www.homesalive.ca/blog/3-main-causes-of-pond-algae/)
林業研究專訊 Vol. 23 No. 5 201660
林業論壇
分,故於光合作用旺盛的夏季,對NO3--N的
吸收利用最高。然水生植物池整體NO3--N濃
度仍遠低於環保署訂定的污水經處理後注入
地下水體水質標準10 mg/L。
當水體輸入大量的硝酸鹽和磷酸鹽時,
會促使藻類大量繁殖,形成藻華(algal bloom)
現象,稱之為優養化。由PO43-濃度在4季皆
以後期大於前期的結果不難推測,何以早期
幾乎無藻類繁殖,但後期卻有藻類出現之原
因。然整體PO43-濃度亦符合環保署訂定之放
流水標準,小於4 mg/L。
溶氧(DO)即溶解於水中的氧量,水質愈
純淨、溶氧愈達飽和(例如1大氣壓下,鹽度為
0之15℃乾淨水,其飽和溶氧值約10 mg/L),
愈適合魚類生存,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,而造成水中溶氧降低甚至缺氧狀態,易導
致魚類死亡、水質發臭,故溶氧是水體污染的
指標,例如河川污染指數(RPI)指標之一即為
溶氧。然而,溶氧若呈過飽和狀態,飽和度超
過130%時,可能是水中營養鹽(碳、氮、磷)豐
富,水生植物過度生長、水中光合作用旺盛產
生氧氣所致,反而是水質惡化的警訊。本試驗
雖僅於102年4月~103年4月有測定溶氧,無從
與早期(90~92年)比較,但此期間之測值介於
7.3~12.9 mg/L,少數已接近過飽和狀況,實有
必要持續觀測。此外,溶氧值皆以水生植物池
出水口處大於入水口處,尤其以夏、秋二季最
明顯,因水生植物池有大量水生植物,光合作
用旺盛,故出水口的溶氧大於入水口處。
基本上福山水生植物池的水質純淨良
好,各項檢測值皆遠低於環保署訂定的污水
或放流水標準之最大限值。另依據環保署河
川污染指標(RPI)規定,水生植物池水質溶氧
(DO) ≥ 6.5 mg/L、懸浮固體(SS) ≤ 20.0 mg/L,
屬於未受污染之水體。
由水生植物池的營養鹽分析可知,早期
放養草魚並未對水質造成惡化或影響 (如pH
值、NH4+、ON濃度變化),然而後期未放養草
魚的水生植物池,由其NO3--N、PO4
3-及DO的
濃度變化顯示已有優養化之趨勢,建議該水
生植物池以人工經營的方式適時的介入,定
期清除水面上之藻類及底部動、植物遺體(尤
其是水生植物),並翻新底泥增加溶氧量,以
避免水質惡化,影響水中生物之存活,才能
建構健康多樣的水生生態池。
現場溶氧測定。(王秋嫻 攝)
林業研究專訊 Vol. 23 No. 5 2016 61
林業論壇
福山植物園水生植物池水質分析結果。
早期 (90-92年) 後期 (101-103年)
項目 季節 入水口 出水口 入水口 出水口 P值
pH
春 7.32 ± 0.36 7.40 ± 0.45 7.33 ± 0.28 7.18 ± 0.20 0.63
夏 7.30 ± 0.33 7.25 ± 0.57 7.16 ± 0.28 7.54 ± 0.91 0.46
秋 6.97 ± 0.38 7.00 ± 0.32 7.23 ± 0.19 7.14 ± 0.20 0.18
冬 7.25 ± 0.29 7.40 ± 0.52 7.18 ± 0.26 7.19 ± 0.26 0.41
導電度
(mS/cm)
春 60.85 ± 9.73 58.73 ± 6.29 50.68 ± 4.59 48.53 ± 5.28 0.00 *
夏 58.64 ± 9.67 54.44 ± 11.49 49.41 ± 4.38 46.69 ± 4.36 0.01 *
秋 50.85 ± 6.15 50.23 ± 7.59 48.66 ± 5.13 47.52 ± 10.94 0.70
冬 55.49 ± 10.81 56.71 ± 10.71 47.40 ± 3.24 46.17 ± 2.57 0.01 *
SS(mg/L)
春 2.50 ± 3.57 4.33 ± 4.15 3.89 ± 3.18 4.86 ± 3.80 0.42
夏 2.15 ± 3.10 2.44 ± 2.97 2.90 ± 2.13 3.00 ± 1.94 0.84
秋 4.44 ± 7.12 3.72 ± 7.11 2.88 ± 2.64 3.11 ± 1.27 0.92
冬 1.71 ± 2.26 1.44 ± 2.30 3.56 ± 1.88 3.44 ± 1.74 0.03 *
ON(mg/L)
春 0.21 ± 0.16 0.16 ± 0.12 0.06 ± 0.04 0.11 ± 0.04 0.15
夏 0.17 ± 0.22 0.11 ± 0.13 0.09 ± 0.03 0.18 ± 0.16 0.56
秋 0.24 ± 0.22 0.19 ± 0.18 0.06 ± 0.05 0.19 ± 0.15 0.15
冬 0.15 ± 0.19 0.13 ± 0.13 0.04 ± 0.06 0.03 ± 0.04 0.34
NH4+
(mg/L)
春 0.00 ± 0.00 0.00 ± 0.00 0.00 ± 0.01 0.03 ± 0.03 0.00 *
夏 0.00 ± 0.01 0.00 ± 0.00 0.01 ± 0.02 0.01 ± 0.01 0.38
秋 0.00 ± 0.02 0.01 ± 0.03 0.00 ± 0.00 0.01 ± 0.02 0.64
冬 0.00 ± 0.00 0.01 ± 0.03 0.01 ± 0.02 0.01 ± 0.02 0.72
NO2--N
(mg/L)
春 - - 0.00 ± 0.00 0.00 ± 0.00 0.43
夏 - - 0.00 ± 0.00 0.00 ± 0.00 0.09
秋 - - 0.00 ± 0.00 0.00 ± 0.00 0.02 *
冬 - - 0.01 ± 0.01 0.01 ± 0.01 0.50
NO3--N
(mg/L)
春 0.21 ± 0.13 0.10 ± 0.09 0.33 ± 0.08 0.22 ± 0.10 0.00
夏 0.30 ± 0.26 0.11 ± 0.16 0.36 ± 0.12 0.15 ± 0.16 0.00 *
秋 0.27 ± 0.15 0.23 ± 0.12 0.35 ± 0.10 0.21 ± 0.20 0.19
冬 0.24 ± 0.17 0.22 ± 0.17 0.37 ± 0.06 0.31 ± 0.09 0.07
PO43-
(mg/L)
春 0.02 ± 0.04 0.01 ± 0.04 0.14 ± 0.19 0.08 ± 0.19 0.02 *
夏 0.00 ± 0.00 0.00 ± 0.00 0.17 ± 0.22 0.17 ± 0.22 0.00 *
秋 0.00 ± 0.01 0.00 ± 0.01 0.16 ± 0.19 0.16 ± 0.19 0.00 *
冬 0.02 ± 0.08 0.00 ± 0.00 0.20 ± 0.20 0.08 ± 0.15 0.00 *
DO(mg/L)
春 - - 9.00 ± 0.82 9.08 ± 1.58 0.15
夏 - - 7.67 ± 0.30 9.66 ± 2.26 0.00 *
秋 - - 8.82 ± 2.02 10.06 ± 0.09 0.03
冬 - - 8.29 ± 0.76 9.30 ± 1.75 0.16
*表示p<0.05具有統計上的顯著性