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1、污染預防實務與管理,污染物與水源使用資環系 胡子陵製,水庫污染問題,優養(Eutrophication)對水質之影響藻類指標、透明度及葉綠素濃度台灣二十座水庫中，水質呈優養化狀況截至92年十月共有七座，情況仍嚴重,何謂優養？,優養之定義早期研究湖泊學者，將藻類繁生、光合作用旺盛、生物類變得較單純的那些湖泊，稱為優養的湖泊精確的描述優養的程度：如葉綠素A的濃度，基礎生產力，用沙奇盤(Sacchidisc)測透明度的可見深度、與藻類的數目等,湖泊水庫之營養分級與指標的關係,自然界之優養現象,生態自然演替：天然湖泊形成雨水及地面水帶入營養生物稀少之貧養狀態集水區內雨水沖刷富營養泥土及植物殘屑湖水營養
2、增加、水深漸減、植物繁生進入優養期足夠時間後變為淺水湖植物大量生長沉積淤積速率加快湖泊死亡成為沼澤或沖積平原天然湖泊生命可達百年或千年,優養的人為因素_人造水庫,人造水庫之命運違反自然的地質變化集水區內之人為活動加之營養源及淤砂的流入優養化提早發生人工水庫壽命短則數年，長則十餘年台灣地區人工水庫，都發生了藻類繁生的現象,優養的成因_磷,水庫中磷的來源集水區內植物及土壤自然溶解使用含磷清潔劑、施用大量磷肥、飼養牲畜及家庭污水排放濫墾濫伐破壞水土保持,優養的成因_營養源,一般公認最重要的優養因素，亦稱限制因子，便是營養源藻類生長所需包含：碳源、水分、無機金屬都不虞匱乏、唯有氮源及磷源常因濃度太低而
3、成為限制因子控制進湖泊及水庫內的氮及磷，即可控制藻類的生長台灣地區的水庫中，氮的含量均已偏高，唯一的限制因子磷,湖泊水庫之營養分級與指標的關係,依據世界經濟合作發展組織(OECD)之湖泊水庫優養程度分級標準，在葉綠素a方面分級如下葉綠素(/L)貧養：2.0貧養普養：2.1 2.9普養：3 6.9普養優養：7.0 9.9優養：10,湖泊水庫之營養分級與指標的關係,依據世界經濟合作發展組織(OECD)之湖泊水庫優養程度分級標準，在總磷方面分級如下總磷(/L)貧養：7.9貧養普養：8 11普養：12 27普養優養：28 39優養：40資料更新日期：92年09月08日,優養對水質之影響,藻類都不具毒性
4、，惟海水優養造成旋鞭毛藻的繁生紅潮，使貝類累積致人於死的毒素大量藻細胞影響水的色澤和臭味造成水處理混凝、沉澱及過濾等步驟的沉重負擔，如大量藻細胞要消耗較多的混凝劑並產生較多的廢棄污泥、堵塞濾床藻類繁生間接造成水中致癌物質三鹵甲烷等化合物之產生,控制水庫優養之方法,外在營養源限制營養源排入嚴格管制污染的河水、集水區中聚落的污水、養殖場的廢水、工廠的排水，使其進入水庫前至少有除氮、除磷步驟之三級處理高山水庫最主要營養源為土壤沖蝕(erosion)因此需特別注重水土保持內在營養源使用淤泥疏濬或庫水曝氣對較淺的水庫，底泥中累積的營養素不斷在庫內循環分解此法耗費不貲，但可使底泥表層形成氧化層，阻絕磷的釋
5、出,控制水庫優養之其他方法,撒布活性碳等粉末，阻絕陽光加入硫酸銅以抑制藻類生長飼養食藻魚類等惟上數都養缺點及副作用，因此並未普及加強集水區的水土保持工作,認識三鹵甲烷,飲用水水質中，見諸媒體較高者莫過於三鹵甲烷一詞以下針對此一名詞分別介紹自來水中三鹵甲烷之發現三鹵甲烷的成因影響三鹵甲烷生成的主因三鹵甲烷對健康之影響控制三鹵甲烷的技術喚起維護水源水質之共識,自來水中三鹵甲烷之發現,1974年美國EPA，發表從紐奧良市三個淨水廠的淨水中發現含三鹵甲烷(Trihalomethanes，THMs)在內之66種有機化合物同年證實原水加氯消毒後氯氣與原水有機物質反應生成大量氯仿(chloroform)19
6、75年美國80個城市自來水及原水中檢測六種有機物CHCl3、CHBrCl2、CHClBr2、CHBr3、CCl4、CH2Cl2，發現前四種(即THM)的形成和氯氣消毒有密切關係,自來水中三鹵甲烷之發現(續),1976年美國國家癌症研究所公佈了氯仿為一致癌物質，並發布禁令，禁止將氯仿當作食品、藥物添加劑此後，世界各國紛紛於自來水質中訂定了最大容許標準(如右表)，美國於1995年訂定飲用水總THM最大容許量為0.1mg/l,自來水中三鹵甲烷之成因,原水中有機物及氨氮含量日益增多，增加原水預氯處理的加氯量，使得很少自然存在於水體的三鹵甲烷不正常的增加有機物和氯反應所生之產物有CHCl3氯仿CHBrC
7、l2一溴二氯甲烷CHClBr2二溴一氯甲烷CHBr3溴仿淨水程序中形成三鹵甲烷之反應氯(溴或碘離子)有機前質(precursors)三鹵甲烷鹵化有機物,影響三鹵甲烷生成之主因,有機前質：腐植酸、腐植質、黃酸、乙醇、乙醛、丙酮、三氯丙酮、苯丙酮、酚、木質黃酸鹽、磷苯二酚、對苯二酚等加氯濃度：加氯反應中先消耗無機物如Fe+2、Mn+2、H2S、與NH3等，多餘的氯再與有機物反應，此時的氯量與生成三鹵甲烷生成量成正比，在有機物消耗氯後，多餘的氯能產生長期有效餘氯,影響三鹵甲烷生成之主因(續),PH值：一般PH值愈高，生成三鹵甲烷的量愈多溫度：通常溫度愈高反應愈快，生成三鹵甲烷的量愈大反應時間：THM
8、s隨反應時間而增加，故自來水配水池及配水系統THMs濃度較水廠出水較高其他物質作用：NH3存在會與氯形成結合餘氯，而影響THMs 的生成；溴離子存在，則促成氯仿以外三鹵甲烷之生成,三鹵甲烷對健康之影響,主要之三鹵甲烷，是針對氯仿而言，因其在飲用水出現頻率最高且影響較嚴重氯仿使中樞神經系統衰退，且影響肝、腎功能氯仿的立即毒性往往是失去知覺，然後可能會隨昏迷而造成死亡暴露在氯仿2448小時後，腎即受到傷害，經25天，肝亦受損；氯仿所造成的昏迷症狀，則需經數天才會復原WHO依每人平均每天飲用2公升水，終身致癌風險為10-5時，訂出氯仿之標準值為0.03mg/l,控制三鹵甲烷的技術之一,在加氯之前，去
9、除三鹵甲烷有機前質有氧化、曝氣(Aeration)、吸附、樹脂、澄清(如混凝、直接過濾等)、原水控制、PH調整、降低加氯量、改變加氯點、逆滲透、生物處理等技術,控制三鹵甲烷的技術之二,在三鹵甲烷形成後去除之般可行方法為長時間曝氣或活性碳吸附，但在實用上有困難,控制三鹵甲烷的技術之三,使用另一種不會形成三鹵甲烷的消毒劑使用臭氧、二氧化氯、氯胺，惟其與水中有機物質之反應產物，尚未完全了解,現行控制三鹵甲烷的技術,傳統混凝、沉澱、過濾之加氯技術不必變更水廠原有的淨水處理程序及設備，即可由原有之一般工作人員所操作美、日等國採用在加氯之前先將水中有機物質(即三鹵甲烷的前驅物質)減低至相當程度再去除分子量
10、較大的三鹵甲烷前驅物質上，有良好效果使三鹵甲烷的生成量減低至相當程度,維護水源水質的全民共識,飲用水之三鹵甲烷的形成與水源水質及淨水廠的操作技術有關水源水質惡化，如有臭味、藻類繁殖、高濃度氨氮、有機物等，需喚醒全民配合來維護河川湖泊等水源傳統上，台灣淨水廠往往以最低成本來改善其操作，即在預氯處理時，提高加氯量，而造成自來水中三鹵甲烷的形成潛能提高很多，這與水價低廉亦有間接關聯,飲用水處理技術的發展飲用水技術之時代需求,引用水處理是針對水源中超過水質標準的不純物，選用適當的處理方法與程序，來達到所要求的水質飲用水究竟該採用何種技術與組合程序，可從下表所列之不同年代的背景意義、水質標準訂定及相對應
11、的處理技術發展與應用污染物的水質標準訂定，通常會在經過討論、科學實驗或流行病學統計確定後的十年左右出現，這段時間也可提供爲處理技術的發展時期,飲用水處理技術發展與水質標準訂定的對照,飲用水處理技術的發展傳統處理技術,慢砂濾法：藉砂表面沉澱、吸附、微生物濾膜吸附及氧化等進行過濾(二次大戰前)現代標準處理程序：混凝、膠凝、沉澱、快濾及消毒等淨水程序經過人口及土地資源的限制，傳統技術的改良開發出了高效率水處理如多層沉澱池、傾斜板或斜管沉澱池在過濾池上則有壓力式過濾法、多層過濾法、混合濾料過濾法、向上流過濾法、雙向流過濾法、矽藻土過濾法及直接過濾法另外石灰軟化與流體化床結晶法處理高硬度的水、二氧化氯及臭氧等應用於消毒處理,飲用水處理技術的發展未來之展望,飲用水處理因水質持續惡化，未來水處理只得走向飲與用分離飲用水水源中，陸續出現傳統技術無法去除之污染物質，因此需使用應用技術已較成熟之高級處理技術，如臭氧處理：去除臭味、脫色與三鹵甲烷等有機物及致癌性物質為主活性碳處理：同上生物膜處理：對於水中有機物、陰離子界面活性劑、藻類、臭氣及氨氮等之去除，具顯著效果，對高污染的水源可作為預先處理單元，以降低水廠的預氯量及三鹵甲烷的生成,
