2015年6月27日 星期六

溶氧過飽和

file:///C:/Users/user/Desktop/1021231-1020813315%E9%99%84%E4%BB%B6%20(1).pdf
環境水質「溶氧過飽和」現象說明 一、 水中「溶氧」測值的意義 溶氧,即溶解於水中的氧量,是評估水體品質的重要指標之一。 水質愈純淨、溶氧愈達飽和,愈適合多種魚類生存;若水中存在較多 的耗氧物質,例如有機物或營養鹽,有機物分解或微生物大量生長, 都會消耗水中溶氧,造成溶氧降低,甚至呈缺氧狀態,導致魚類死亡、 水質發臭。 二、 水中「溶氧過飽和」的成因 水中溶氧來自大氣中氧氣,「飽和溶氧」為達到自然平衡狀態時 溶入水中的最大溶氧量。溫度愈高、飽和溶氧值愈低,且不同氣壓、 不同鹽度水體之飽和溶氧值不同(例如:1 大氣壓下,鹽度為 0 之 15o C 溫度乾淨水中,其飽和溶氧值約 10 mg/L;而 34o C 水溫時,其飽和溶 氧值約 7 mg/L)。 自然水體,可能會因跌水曝氣、水生植物行光合作用等,使水中 溶氧增加,接近飽和、達飽和或過飽和。然而,清淨的水體一般不會 超過 120%之溶氧飽和度。若溶氧太高、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 用旺盛產生氧所造成,反而是水質惡化的警訊。 簡而言之,當水中含有高濃度有機物或氮、磷等營養鹽時,在白 天日照充足、有大量水生植物或藻類條件下,可能會出現溶氧測值異 常偏高,甚至其飽和度會有超過 130%的狀況,這種現象多發生在水 流緩慢的水體。極端的溶氧(DO),伴隨產生偏高的酸鹼值(pH)、藻類 大量繁殖的現象,一般稱之為藻華現象。 三、 近 3 年曾發生溶氧過飽和的測站 統計 96 年至 98 年 10 月各流域溶氧測值過飽和之測站(如表 1), 顯示有 41 條流域曾發生溶氧飽和度超過 130%的狀況,其中有 25 條 流域曾發生溶氧飽和度超過 150%。98 年 4 月 10 日鹽水溪太平橋溶 氧飽和度曾達 304%,採樣當日為晴天,水流平緩,水色為淡褐色, pH 測值為 8,加測葉綠素 a 結果為 161 µg/L。 環境水質「溶氧過飽和」現象說明(2010.02) 2 表 1 96 年至 98 年 10 月各流域溶氧測值過飽和情形 流域別 溶氧飽和度 超過100% 百分比 溶氧飽和度 超過130% 百分比 溶氧飽和度 超過150% 百分比 最大溶氧飽和度 (測站名稱) 磺溪 35.9 0.0 0.0 113.3%(上磺溪橋) 淡水河 32.3 1.6 0.9 207%(三鶯大橋) 南崁溪 5.2 0.7 0.0 149.7%(茄苳溪橋) 老街溪 16.0 1.3 0.4 151.4%(美都麗橋) 社子溪 41.8 7.6 2.9 180.2%(社子橋) 福興溪 56.9 7.8 2.0 169.7%(深坑橋) 新豐溪 12.7 4.4 2.5 291%(茄苳一號橋) 鳳山溪 55.3 9.4 3.5 224.4%(鳳山溪橋) 頭前溪 82.7 6.3 0.7 161.2%(中正大橋) 客雅溪 11.8 4.9 1.0 150.1%(香雅橋) 鹽港溪 33.3 12.7 0.0 146.9%(中隘橋) 中港溪 46.3 2.0 0.0 141.7%(中港溪橋(由尖山大橋取代)) 後龍溪 54.4 16.2 2.9 240%(北勢大橋) 西湖溪 87.5 8.1 0.0 143.7%(西湖橋(原名四湖橋)) 大安溪 88.6 1.8 0.0 135.5%(協成橋) 大甲溪 88.2 0.7 0.0 136.4%(后豐大橋) 烏溪 46.5 4.7 1.3 243.5%(福馬圳) 鹿港溪 7.4 3.7 0.0 142.4%(福興橋) 濁水溪 50.7 7.1 2.1 163.5%(南雲大橋) 新虎尾溪 4.8 0.0 0.0 105.6%(莿桐一號橋) 北港溪 9.0 1.0 0.0 145.2%(梅南橋) 朴子溪 34.9 3.0 0.7 222%(竹崎大橋) 八掌溪 46.2 3.6 1.0 185.3%(厚生橋) 急水溪 6.3 0.0 0.0 126.3%(甘宅二號橋(原為木屐寮)) 將軍溪 16.6 7.1 1.8 210%(引水口) 曾文溪 45.8 5.3 2.0 222%(麻善大橋) 鹽水溪 18.1 3.4 1.5 304%(太平橋) 二仁溪 8.7 2.1 1.1 292%(南雄橋) 阿公店溪 11.5 0.6 0.0 148.8%(舊港橋) 高屏溪 37.5 1.1 0.5 272%(昌農橋) 東港溪 1.8 0.6 0.0 140.8%(港西抽水站) 林邊溪 17.2 0.0 0.0 123%(林邊大橋) 率芒溪 54.5 0.0 0.0 114.3%(枋寮大橋) 枋山溪 77.8 14.8 7.4 171.4%(枋山大橋(原為枋山橋)) 楓港溪 71.2 12.1 3.0 179.9%(伊屯吊橋(由巴士墨段橋取代)) 四重溪 80.9 1.5 0.0 147.5%(石門村過四重溪水泥橋(原為石門)) 保力溪 29.4 4.4 1.5 222%(龍潭橋(原為龍鑾潭)) 港口溪 61.8 4.4 1.5 155.2%(海墘大橋) 知本溪 94.0 4.5 1.5 168.3%(知本橋) 利嘉溪 77.6 1.5 0.0 145.6%(豐源大橋) 太平溪 43.0 0.0 0.0 127.6%(馬蘭橋) 卑南溪 69.5 0.0 0.0 112.8%(台東大橋) 秀姑巒溪 40.2 0.0 0.0 120.4%(瑞穗大橋) 花蓮溪 75.9 1.2 0.0 158.9%(下荖溪橋) 吉安溪 67.6 0.0 0.0 116.9%(仁里橋) 美崙溪 14.7 0.7 0.0 132.7%(玉成橋(原為嘉里二號橋)) 三棧溪 78.8 0.0 0.0 121.1%(三棧橋) 立霧溪 66.2 0.0 0.0 123%(普渡大橋) 和平溪 88.2 2.9 0.0 134.1%(大濁水橋) 南澳溪 87.1 0.0 0.0 120.4%(澳尾橋) 蘇澳溪 15.8 0.0 0.0 114.5%(白米橋) 新城溪 82.8 1.1 0.0 144.6%(龍德大橋) 冬山河 14.2 9.3 5.9 220%(加禮遠橋) 蘭陽溪 42.4 0.0 0.0 115.6%(葫蘆堵大橋(原為上深溝)) 得子口溪 32.4 4.9 1.0 223%(復興橋) 福德溪 77.8 0.0 0.0 125.5%(吉祥橋) 雙溪 66.2 0.0 0.0 119%(貢寮大橋) 行政院環境保護署 3 四、 葉綠素 a 補充監測結果 如前所述,部分水質狀況不佳的測點,有時會出現溶氧值偏高, 甚至飽和度超過 150%,而這種現象係因水中污染物有部分可為水生 植物之養分來源而促使植物或藻類繁殖,產生藻華現象。由於光合作 用相當旺盛,故會得到偏高之酸鹼值及較為極端之溶氧測值。為探討 這種現象,97 年 1 月以來溶氧飽和度超過 150%之測點,均當場採集 樣品進行葉綠素 a 補充監測,以了解測值異常之原因是否真為藻華現 象所致(如表 2)。分析結果顯示葉綠素 a 有偏高情形,其 pH 亦偏高。 (部分測點葉綠素 a 未有偏高情形,其原因仍有待探討) 表 2 溶氧飽和度超過 150%之測站葉綠素 a 補充監測結果(1/2) 河川名稱 測站名稱 採樣日期 時間 溶氧飽和度 (%) 溶氧 (滴定法) (mg/L) 酸鹼值 生化需氧量 (mg/L) 氨氮 (mg/L) 葉綠素a (µg/L) 氣溫 (℃) 水溫 (℃) 冬山河 加禮遠橋 2008/7/9 15:05 205 15.1 8.8 6.3 0.4 – 31.5 31 冬山河 加禮遠橋 2009/7/8 11:50 220 16.1 9 8.2 0.64 62.8 32.9 32.4 冬山河 加禮遠橋 2009/9/9 14:10 193.4 14 8.8 8.1 0.53 30.6 31.8 30.2 冬山河 利澤簡橋 2009/7/8 11:05 163.7 12.1 8.6 7.1 0.95 38.5 32.7 31.4 冬山河 清水大閘 2008/7/9 15:45 180.5 13.1 8.7 4.9 0.37 – 31.3 31 冬山河 清水大閘 2009/6/4 10:10 167.6 13.3 8.8 6.2 0.29 10 29.2 27.9 冬山河 清水大閘 2009/7/8 13:00 194.6 13.7 8.8 7.6 0.69 5.6 32.9 32.6 冬山河 清水大閘 2009/9/9 13:25 188.9 13.8 8.3 6.3 0.62 15.6 31.8 30.4 老街溪 美都麗橋 2008/4/8 12:50 151.4 11.7 7 4.5 2.7 – 31.7 25.6 社子溪 社子橋 2009/6/10 10:35 180.2 13.6 8.2 3.1 0.54 1.3 33.2 29.2 社子溪 笨子港橋 2009/5/4 14:25 151.5 12.1 8.4 12.5 5.11 30.1 25.8 26.6 社子溪 笨子港橋 2009/6/10 14:25 157.2 11.1 8.2 6.1 2.6 1.3 32.5 33.6 花蓮溪 下荖溪橋 2009/5/4 10:46 158.9 12.7 9.1 -1 -0.01 0.2 27 24.3 後龍溪 北勢大橋 2008/3/3 13:30 234 22.4 8.8 11.6 0.31 244 19.2 20.3 後龍溪 北勢大橋 2009/6/3 13:16 240 18.2 8.9 4.9 0.12 222 28.6 30 烏溪 中正橋 2008/1/4 13:40 150.6 13.2 8.3 1.2 0.04 – 23 19.9 烏溪 中正橋 2008/3/5 13:40 157.8 13.1 8.6 9.5 0.04 2.6 25.5 23.4 烏溪 中正橋 2008/4/14 13:40 197.3 14.8 8.8 2.9 0.03 2.9 33 28.3 烏溪 中正橋 2009/1/5 13:40 189.6 17.1 8.7 1.7 0.06 3.6 25 20.4 烏溪 福馬圳 2008/6/11 14:30 243.5 17.2 8.6 3.7 0.1 60.1 32 33.2 環境水質「溶氧過飽和」現象說明(2010.02) 4 表 2 溶氧飽和度超過 150%之測站葉綠素 a 補充監測結果(2/2) 河川名稱 測站名稱 採樣日期 時間 溶氧飽和度 (%) 溶氧 (滴定法) (mg/L) 酸鹼值 生化需氧量 (mg/L) 氨氮 (mg/L) 葉綠素a (µg/L) 氣溫 (℃) 水溫 (℃) 將軍溪 引水口 2009/6/6 15:25 210 12.6 8.6 10.9 0.14 17.9 31 31.3 大漢溪 三鶯大橋 2008/11/5 13:15 207 15.8 9 1.6 0.11 2.2 29.1 29.4 大漢溪 三鶯大橋 2008/12/2 13:46 157.3 14.1 9.2 -1 0.09 – 23.5 20.2 大漢溪 三鶯大橋 2009/9/1 11:35 176.1 13 8.9 1.7 0.11 4.3 34.8 30.6 基隆河 大直橋 2009/9/1 17:05 160.8 11.4 8.3 11.1 2.34 200 30.4 31.3 基隆河 民權大橋 2009/9/1 17:35 181.7 13 8.8 10.7 2.93 66.2 31.2 31.2 基隆河 成美橋 2009/9/1 16:36 198.8 14.4 8.9 8 3.88 265 31.6 30.9 基隆河 江北橋 2009/9/1 15:26 173.4 12.4 8.6 4.9 2.22 88.6 32.4 32.2 大漢溪 板新取水口 2008/7/3 09:55 154.1 11.4 9 6 0.04 27.8 30.9 29.5 基隆河 南湖大橋 2009/9/1 17:27 196.2 14.1 8.8 12.3 4.36 118 31.1 30.6 大漢溪 後村圳取水口 (由柑園大橋取代) 2009/9/1 14:30 162.1 11.9 9 4.1 0.24 99 35.1 31.4 基隆河 實踐橋 2009/9/1 14:36 173.3 12.3 8.5 6.6 4.68 104 32.6 31.7 曾文溪 麻善大橋 2008/1/8 11:50 160 13.2 8 12.7 0.21 54.5 29.3 23.1 曾文溪 麻善大橋 2008/3/7 12:20 217 18.8 7.2 11.9 0.47 – 25.4 22.5 曾文溪 麻善大橋 2008/4/7 16:15 208 15.4 7.5 10 0.38 60 31.3 29.4 茄苳溪(竹) 茄苳一號橋 2008/7/11 12:58 179.2 12.5 8.3 6.3 6.97 – 32.2 33.9 茄苳溪(竹) 茄苳一號橋 2009/6/2 10:56 235.3 18 8.8 12.6 7.06 5 30.6 29 茄苳溪(竹) 茄苳一號橋 2009/9/1 11:25 193.7 13.9 8.7 8.2 4.88 33.5 33.3 33.3 福興溪 深坑橋 2009/6/10 13:45 162.5 11.8 9.3 1.3 0.09 0.6 33.2 31.7 福興溪 深坑橋 2009/7/1 13:45 169.7 12.1 9 2.1 0.18 0.8 30 32.1 鳳山溪 鳳山溪橋 2009/6/2 10:15 224.4 17 8.8 2.6 0.08 4.8 30.5 28.9 鳳山溪 鳳山溪橋 2009/8/3 11:05 220 15.7 7.9 2.1 0.14 4 33 32.5 鳳山溪 鳳山溪橋 2009/9/1 10:45 177.2 13.1 8.7 1.5 0.14 11 32.9 31.2 鳳山溪 鳳岡大橋 2009/9/1 15:35 192.7 13.3 8.5 12.3 0.22 76.8 32.7 32 濁水溪 南雲大橋 2008/1/7 13:20 156.4 12.9 9 -1 0.05 – 27 23.6 濁水溪 南雲大橋 2008/3/6 13:20 163.5 14.1 9.1 2.9 0.07 10.8 24.5 21.6 頭前溪 中正大橋 2009/6/2 12:35 161.2 12.4 8.5 1.9 0.08 1.8 28 27.8 頭前溪 竹林大橋 2009/9/1 11:55 156.3 11.5 8.6 -1 -0.01 1.2 34 30.1 鹽水溪 太平橋 2009/4/10 15:50 304 23 8 13.5 21.2 161 28.8 27.9 鹽水溪 鹽水溪橋 2009/4/10 14:53 177.6 12.4 8.1 8.5 14.4 132 29.4 26.5 行政院環境保護署 5 五、 溶氧逐時變化探討 受到污染物消耗水體溶氧影響,會降低水中溶氧;而溶氧高的原 因,除曝氣作用外,尚包括藻類行光合作用。光合作用在日光照射下 進行,故來自光合作用的溶氧在早、晚會隨之改變。為瞭解溶氧變化 情形,以探討光合作用對溶氧的影響,故針對河川溶氧隨時間變化之 情況作一試驗與探討。 選擇北、中、南區各以一個代表性河川測點,於白天執行連續量 測每小時溶氧值,以瞭解河川經常發生溶氧過飽和的現象。監測結果 發現,當白天水溫漸升時(日照充足),若加上水中藻類之光合作用 旺盛,其溶氧測值亦會隨之升高,且偶有溶氧過飽和之情況發生(如 圖 1 至圖 3 所示)。 社子橋 0 5 10 15 20 25 30 09:03 10:01 11:02 12:02 13:03 14:30 15:00 16:02 17:03 量測時間 水溫 ℃( ) / 溶氧量 (mg/L) 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0 160.0 飽和度 (%) 水溫 溶氧量 溶氧飽和度 圖 1 北區社子橋溶氧逐時變化圖 環境水質「溶氧過飽和」現象說明(2010.02) 6 頭屋大橋 0 5 10 15 20 25 30 06:30 07:30 08:30 09:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:00 量測時間 水溫 ℃( ) / 溶氧量 (mg/L) 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0 160.0 180.0 飽和度 (%) 水溫 溶氧量 溶氧飽和度 圖 2 中區頭屋大橋溶氧逐時變化圖 麻善大橋 0 5 10 15 20 25 30 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 量測時間 水溫 ℃( ) / 溶氧量 (mg/L) 0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 飽和度 (%) 水溫 溶氧量 溶氧飽和度 圖 3 南區麻善大橋(中區段中層水)溶氧逐時變化圖 六、 結語 受到污染物消耗水體溶氧影響,會降低水中溶氧;而溶氧高的原 因,除曝氣作用外,尚包括藻類行光合作用。清淨的水體一般不會超 過 120%之溶氧飽和度。 若溶氧太高、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所造成,反 而是水質惡化的警訊。 行政院環境保護署 7 參考資料 1 飽和溶氧值一覽表 ※影響飽和溶氧值的因素:水溫、氯度(鹽度)。在 101.3 kPa(即 760 mmHg)大 氣壓下,暴露在含飽和水分之空氣中,不同溫度(℃)及水中氯度(Chlorinity) 時水中飽和溶氧度(mg / L)如下表。(參考環檢所公告標準方法 NIEA W421.57C) 水中飽和溶氧度(mg/L) 氯度 溫度 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 25.0 26.0 27.0 28.0 29.0 30.0 31.0 32.0 33.0 34.0 35.0 10.306 10.084 9.870 9.665 9.467 9.276 9.092 8.915 8.743 8.578 8.418 8.263 8.113 7.968 7.827 7.691 7.559 7.430 7.305 7.183 7.065 6.950 9.747 9.541 9.344 8.153 8.969 8.792 8.621 8.456 8.297 8.143 7.994 7.850 7.711 7.575 7.444 7.317 7.194 7.073 6.957 6.843 6.732 6.624 9.218 9.027 8.844 8.667 8.497 8.333 8.174 8.021 7.873 7.730 7.591 7.457 7.327 7.201 7.079 6.961 6.845 6.733 6.624 6.518 6.415 6.314 8.716 8.540 8.370 8.207 8.049 7.896 7.749 7.607 7.470 7.337 7.208 7.083 6.962 6.845 6.731 6.621 6.513 6.409 6.307 6.208 6.111 6.017 8.242 8.079 7.922 7.770 7.624 7.483 7.346 7.214 7.087 6.963 6.844 6.728 6.615 6.506 6.400 6.297 6.197 6.100 6.005 5.912 5.822 5.734 7.792 7.642 7.496 7.356 7.221 7.090 6.964 6.842 6.723 6.609 6.498 6.390 6.285 6.184 6.085 5.990 5.896 5.806 5.717 5.631 5.546 5.464 環境水質「溶氧過飽和」現象說明(2010.02) 8 參考資料 2 pH、葉綠素 a 與溶氧飽和度相關性 板新取水口【溶氧飽和度】與pH相關性 y = 22.942x2 - 327.45x + 1243.5 R2 = 0.8165 60 80 100 120 140 160 7.6 7.8 8 8.2 8.4 8.6 8.8 9 9.2 pH 溶 氧 飽 和 度 ( % ) 資料時間:98.12.10~98.12.25 (逐時監測) 板新取水口【溶氧飽和度】與葉綠素a相關性 y = 0.1606x2 - 4.9254x + 130.79 R2 = 0.1672 60 80 100 120 140 160 0 5 10 15 20 25 30 35 40 葉綠素a (µg/L) 溶 氧 飽 和 度 ( % ) 資料時間:98.12.10~98.12.25 (逐時監測) 永和山水庫【溶氧飽和度】與pH相關性 y = 18.789x2 - 279.08x + 1123.8 R2 = 0.8275 60 80 100 120 140 160 180 200 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 pH 溶 氧 飽 和 度 ( % ) 資料時間:93.2~98.2 (季監測) 行政院環境保護署 9 永和山水庫【溶氧飽和度】與葉綠素a y = 77.966x0.2029 R2 = 0.5389 60 80 100 120 140 160 180 200 0 5 10 15 20 25 30 葉綠素a (µg/L) 溶 氧 飽 和 度 ( % ) 資料時間:93.2~98.2 (季監測) 環境水質「溶氧過飽和」現象說明(2010.02) 10 參考資料 3 國外水質指標 一、 華盛頓州溶氧標準 (一)淡水 Category Lowest 1-Day Minimum Char Spawning and Rearing(鱒魚繁殖與養育) 9.5 mg/L Core Summer Salmonid Habitat(鮭魚棲息地) 9.5 mg/L Salmonid Spawning, Rearing, and Migration(鮭魚繁殖、養育、遷徙) 8.0 mg/L Salmonid Rearing and Migration Only(只能提供鮭魚養育遷徙) 6.5 mg/L Non-anadromous Interior Redband Trout(紅鱒魚不能移棲產卵) 8.0 mg/L Indigenous Warm Water Species(一般溫暖水) 6.5 mg/L (二)海水 Category Lowest 1-Day Minimum Extraordinary quality 7.0 mg/L Excellent quality 6.0 mg/L Good quality 5.0 mg/L Fair quality 4.0 mg/L 二、 澳門溶氧標準 參數 標準指引值 pH 6 - 9 mg/L 溶氧值 (mg/l) > 4 mg/L 相對飽和溶氧值 (%) 80-120 % 三、 泰國溶氧標準 Parameter Units Statistics Standard Value for Class Class 1 Class 2 Class 3 Class 4 Class 5 Methods for Examination Dissolved Oxygen mg/l P20 n 6 4 2 - Azide Modification P:Percentile value N:naturally 行政院環境保護署 11 四、 香港河溪水質指標 得分 溶氧飽和度(%) 生化需氧量(mg/L) 氨氮(mg/L) 1 91 ~ 110 < 3 < 0.5 71 ~ 90 2 111 ~ 120 3.1 ~ 6.0 0.5 ~ 1.0 51 ~ 70 3 121 ~ 130 6.1 ~ 9.0 1.1 ~ 2.0 4 31 ~ 50 9.1 ~ 15.0 2.1 ~ 5.0 5 < 30 or > 130 > 15.0 > 5.0

沒有留言:

張貼留言