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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:葛健群
研究生(外文):Chien-Chun Ko
論文名稱:高屏溪水生生態風險評估
論文名稱(外文):The Aquatic Ecological Risk Assessment of Kao-Ping River.
指導教授:陳士賢陳士賢引用關係
指導教授(外文):Colin S. Chen, Ph.D.
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄師範大學
系所名稱:生物科學研究所
學門:生命科學學門
學類:生物學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:103
中文關鍵詞:高屏溪生態風險評估水生生態急性毒性慢性毒性生物累積潛勢關聯化合物生態效應商數
外文關鍵詞:Kao-Ping Riverecological risk assessmentaquatic ecologicalacute toxicitychronic toxicityaccumulationchemicals of potential concernecological effects quotient
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高屏溪為台灣地區流域面積最大的河川,且為高屏地區賴以維生的主要水源供應河川,近年來由於沿岸有大量養豬戶所產生的畜牧廢水、工廠所排放重金屬等工業廢水及家庭污水被大量排入河川中,造成高屏溪河川水質惡化,因而水生生物棲息的環境被破壞而導致死亡率增加。本研究目的為依據過去多年來生態環境調查監測資料,辨認出對目標生物造成急性毒性及慢性毒性生態風險的主要污染物,以了解因化學性生態壓力造成的風險性對水生生物之影響,作為高屏溪河川管理者在整治河川時決策之參考。
本研究方法為搜集並整合高屏溪流域中歷年水質、底泥監測資料(1996年至2000年)及水生生物調查資料,並蒐集毒理學資料,針對高屏溪水體環境中之化學性生態壓力對水生生物的影響作一評估,以代表性生態組成份子(魚類、底棲無脊椎動物、及水棲昆蟲)的存活率作為評估終點,在暴露特性界定上藉由該污染物的急性及慢性毒理資料來建立暴露-反應的整體資料。由生態效應商數法作初步的推估,然後藉水生生態風險評估軟體來針對每一潛勢關連化合物估算濃度對應物種受影響機率之間的模式,最後在風險界定上探討十五種潛勢關連化合物個別對生物的風險大小及加成性。
以生態效應商數初步的推估結果顯示,氨氮對水體生物具最高的風險值,此應與高屏溪流域沿岸養豬戶大量排放畜牧廢水有直接關係,另外銅及鋅亦對水生生物(如大肚魚)產生較高風險,為影響其生存率的主要重金屬污染物。在有機污染物的部分,由於疏水性之特性,僅有安特靈對於細蜉蝣(Caenis sp.) 之風險值有稍高外,其餘均相對較小。
在急性毒性與慢性毒性風險推估上,氨氮的風險性是十五種污染物中最高,對照預期環境濃度之平均值及最大值,大約87至98%水生生物受其慢性毒性影響,而幾乎50至91%水生生物受其急性毒性影響,重金屬的風險性以銅最高,對照預期環境濃度之平均值及最大值幾乎28至57 %水生生物受其慢性毒性影響,大約8至20 %水生生物受其急性毒性影響。而有機污染物目前並無顯著及立即的風險。
評估七種無機污染物及八種有機污染物的風險加成性結果顯示,在目前水質條件下,約100% 機率流域中10%水生生物物種均會受到無機污染物急性毒性影響,而有90%機率在流域中92%水生生物物種均會受到無機污染物慢性毒性影響。在有機污染物的風險加成性結果顯示,約有90%機率流域中3~5%水生生物物種均會受到有機污染物急性毒性影響,而約有90%機率流域中5%水生生物物種均會受到有機污染物慢性毒性影響。
經由本研究評估的結果,氨氮對高屏溪水生生物的風險值最大,亦即水生物種的存活率受其威脅最大,探究原因此乃氨氮的污染源主要是高屏溪沿岸多家養豬戶所排放大量的豬糞尿水所致,其次在河床附近隨意的堆積傾倒垃圾,皆為造成高屏溪水質惡化、河水污濁的主因。另外水體中的物種因長期暴露在重金屬及疏水性有機化合物所形成的慢性毒性下,造成長效性的生態效應。
本研究可供河川管理者做為擬定河川整治策略時,提供適切之資訊及決策之參考。
Kao-Ping River contains the largest watershed area in Taiwan. Due to the intense anthropogenic activities of the past few decades, the middle and down-stream sections of the river are heavily contaminated with various types of contaminants (i.e., pesticides, heavy metals). The objective of this study is to conduct the ecological risk assessment to evaluate the major chemical stressors in the river ecosystem by integrating the information of ecological survey, water quality monitoring and sediment monitoring of the past few years. The framework of ecological risk assessment was adopted from United States Environmental Protection Agency (USEPA). The assessment endpoint is assumed that chemical stressors are the major factor affecting mortality of aquatic species. The exposure-response characterization was performed by the Aquatic Ecological Risk Assessment software developed by Water Environment Research Foundation, USA. The risk of acute/chronic toxicity of 15 chemicals of potential concern (COPC) onto target species(e.g., fish, benthic invertebrates, and aquatic insects) was estimated.
The results indicated that ammonia posed the major risk in the aquatic ecosystem. The high level of ammonia is caused by the improper animal waste management in the upper stream. Among the heavy metals assessed, copper and zinc pose higher risk than the others. Overall inorganic contaminants in terms of acute and chronic toxicity. Risk distribution for acute and chronic toxicity indicated that with the 90% of probability, there are 20% and 92% species affected, respectively. However, only 2 to 5% species will be affected under the influence of organic contaminants in the aquatic ecosystem. The results of this study will further assist the decision-making processes of river restoration strategies in the near future.
第一章 前言……………………………………………………………..1
第二章 高屏溪流域簡介………………………………………………..4
2.1 高屏溪流域範圍..……..………………………….…….………4
2.2 高屏溪流域自然環境特性..……………..………………….….4
2.2.1 氣象特性.………..………………………………….……4
2.2.2 流量及河川輸沙量.………………………..…….………7
2.3 地質環境.…………..…………………………………….……..8
2.4 高屏溪流域之人文環境特性.………..…………….…………..9
2.4.1 人文環境的基本資料.…………..…………….…………9
2.4.2 高屏溪汙染現況..….…………..………………………..11
第三章 材料及方法...………………………………………………….19
3.1 研究方法………………………………………………………19
3.1.1 生態風險評估架構...……………………...…..………..19
3.1.2 生態風險評估實施步驟...………………..……………21
3.1.2.1 先期規劃及準備………..……………………….21
3.1.2.2 形成及歸納問題………………..………………..21
3.1.2.3 分析………………………………………..……..22
3.1.2.4 風險特性界定..……………..……………………22
3.2 蒐集及整合資料..…………..…………………………………23
3.2.1 各採樣站之選定…………..……………………...…….23
3.2.2潛勢關連化合物(COPCs)之選定及估算預期環境濃度(EEC) …………..………………………………………………25
3.2.3 物種之選定…………………..…………………………26
3.2.4 各COPC的毒理資料-急性毒性LC50 值.………..….26
3.2.5 水生生態風險評估軟體………………………………..31
第四章 結果與討論.………………………..………………………….32
4.1 生態風險評估…………………………………………………32
4.1.1界定資料來源………………..………………………….32
4.1.2 建立評估終點……………………..……….…………...32
4.1.3 建立概模式.…………………………….…….………...35
4.1.4 暴露特性界定.………………..………….……………..36
4.1.5 生態效應特性界定.………………..…….……………..38
4.1.6 風險特性界定……………………………..……………38
4.1.6.1 生態效應商數……………………..……………..41
4.1.6.2 水生生態風險評估模式…………..……………..44
4.2 風險管理.…………………..………………………………….66
4.3 討論……………………………………………………………68
4.3.1 有機污染物之急/慢性毒性風險值與無機污染物之比較
…………………………..………………………………68
4.3.2 氨氮的風險性是所有無機污染物中最高……..………68
4.3.3 評估結果可能發生的不確定性…………….………….68
第五章 結論……………………………………………………………71
參考文獻………………………………………………………………..74
附錄.……………..……………………………………………………...77
1.王漢權,1985,高屏溪河川魚類調查,台灣水產學會刊21(2):155-158。
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