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研究生:許明華
研究生(外文):HSU, MING-HUA
論文名稱:我國飲用水水質適飲性指標化評估之研究
論文名稱(外文):Assessment of Indexing Taiwan Potable Water Quality
指導教授:李育明李育明引用關係
指導教授(外文):LEE, YUH-MING
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北大學
系所名稱:資源管理研究所碩士在職專班
學門:環境保護學門
學類:環境資源學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:325
中文關鍵詞:飲用水自來水適飲性環境指標飲用水水質適飲性指標影響適飲性物質飲用水水質標準
外文關鍵詞:drinking watertap waterpalatabilityenvironmental indicatorsPotable Water Quality Indexpotable contaminantdrinking water quality standards
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飲用水水質的良窳,直接影響國民的健康,對於生活品質影響甚鉅,並常為一現代化國家的重要指標之一,世界各國政府無不致力於飲用水品質的提昇,故近年來除了自來水水質的安全性外,其適飲性亦經常引起廣泛注意與討論,並已成為我國重要的公共議題之一。就飲用水水質安全性來看,根據環保署統計飲用水水質抽驗結果顯示,台灣地區近五年來自來水水質不合格率皆低於二個百分點,現階段自來水水質以危害人體健康的風險來看,安全性甚高。惟民眾購買山泉水、桶裝水飲用的情形普遍,自行裝設淨水器的情形,亦有逐年增加的趨勢,顯見自來水的安全性與民眾的接受度有相當程度的落差;究其原因,應與水質資訊的充分揭露與否有關。故,本研究進行飲用水水質適飲性指標化評估之研究及實證分析,透過客觀量化的指標值來呈現各地區自來水適飲的程度,以提供充分之自來水水質資訊,除了水質的安全性之外,進一步瞭解水質的適飲性及其影響適飲的主要原因。
本研究係運用環境指標(Environmental Indicators, EI)的評估理念,兼採文獻資料蒐集法(Data Collection)透過文獻整理,並考量國人飲水習慣、地理條件、氣候型態及檢測數據分析等,再運用層級分析程序法(Analytic Hierarchy Process, AHP)及問卷調查法(Questionnaire Survey),進行整合性的評估與探討,以建立較為周延且具代表性的飲用水水質適飲性指標(Potable Water Quality Index, PWQI)。本研究結果選定該指標之水質參數及其相對重要性(權重)分別為:自由有效餘氯(權數:0.340)、總硬度(權數:0.257)、總溶解固體量(權數:0.222),以及濁度(權數:0.181)。
在飲用水水質適飲性指標之適飲程度等級數評估方面,透過2000年至2002年自來水水質檢測數據之PWQI編算實証分析結果則為,二種不同等級適飲程度方案之PWQI分布趨勢亦相同;比較二者,則五等級飲程度之PWQI編算結果更能更能詳細剖析各縣市別飲用水水質適飲程度之差異所在。在指標函數型態方面,亦透過指標編算實証分析結果評估,其結果顯示,「最大型函數型態(Maximum Function)」優於「相加型函數型態(Additive Function)」,較能呈現出飲用水水質適飲程度差異所在,且具有最大影響適飲性指標參數項的特性,可獲得影響適飲性的主因,且避免遮蔽效應產生,亦不用考慮指標參數缺項修正的問題,易於計算且廣泛應用在環境品質指標,故適於作為PWQI之綜合計算公式。
綜上所述,本研究評估之最佳飲用水水質適飲性指標編算模式,係採五等級適飲程度之「最大型函數型態」;其經三年自來水水質資料實證研究結果顯示,整體而言,台灣地區近三年飲用水水質適飲程度以「普通」居多;由時間數列趨勢來看,飲用水水質出現在適飲性「劣」及適飲性「差」的比率之縣市個數均逐年減少,可顯示出我國近三年飲用水水質適飲性狀況應無惡化,且已有微幅改善趨勢;按地區別來看,北部地區飲用水水質適飲條件較佳,其中又以台北市、宜蘭縣及台北縣等三個地區水質適飲條件為全台最佳;南部地區飲用水水質適飲性則相對地較差;按最大指標參數項分析,整體而言,台灣地區飲用水水質主要影響適飲性項目為總硬度,其次為自由有效餘氯。
本研究所建立之我國飲用水水質適飲性指標,係以我國現今之環境及飲用水水質狀況設立,未來在後續指標運用上,應注意全球氣候變遷等較長時間尺度之時空背景及環境因素變化,據以修訂該指標,始能使飲用水水質適飲性指標確具我國飲用水水質適飲程度之代表性。在指標之運用上,亦可針對較小空間尺度修正該指標之副指標項後加以運用,將更能深入分析出單一地區之飲用水水質適飲程度,以及其影響水質適飲之原因所在。在飲用水水質標準訂定方面,建議我國飲用水主管機關應可比照日本等先進國家,針對飲用水水質影響適飲性項目,訂定快適水質目標值,作為自來水事業單位提升飲用水水質適飲性之目標所在,亦能解答民眾之疑慮及困惑。
Drinking Water Quality is one of important factors that influence people’s quality of life. To ensure public safety in drinking water, environmental authorities take random samples of tap water for water quality inspections every month. Over 1,000 random samples on average are tested every month, and the results are made public. According to the E.P.A’s announcement, the unqualified rates of tap water for the latest three years are 1.15%, 0.89%, and 0.33% respectively for Taiwan Area. In the opinion of public healthy safety tap water’s quality is undoubtedly well in Taiwan Area. However, the results of related survey for the public’s satisfactory degree of drinking water were not quite ideal. The potable contaminants in drinking water might be the main reasons for the lag between the environmental authorities’ announcement and the public’s satisfaction with drinking water quality. Therefore, the purpose of this paper is to assessing the development of the reasonable potable drinking water quality index in Taiwan. By indexing the potable degrees of drinking water quality, so we can find out the differences of drinking water quality and the main contaminants for potable problem between different counties.
The Potable Water Quality Index (PWQI) is mainly based on the concept of Environmental Indicators (EI). The analysis methods used in the study also include: (1) data collection for related researches (2) drinking water quality standards in main countries or areas. (3) data from tap water quality inspections executed by environmental authorities (4) correlation analysis for substances affecting drinking (5) Analytic Hierarchy Process, AHP and (6) Questionnaire Survey. Through the analysis of indexing potable water quality in Taiwan, four items were selected as the Potable Water Quality Index’s sub-index items, including Residual Chlorine (weight: 0.340), Total Hardness (weight: 0.257), Total Dis-solved Solids (weight: 0.222), and Turbidity (weight: 0.181). PWQI values counted in five ranks are better than in three ranks. The results of our survey showed that the percentage of thinking five ranks more reasonable is 56.78%. While the percentage of thinking three ranks more reasonable is 40.68%. In addition, the analysis of empirical study for latest three years also showed that PWQI values counted in five ranks can find out the differences of drinking water quality between different counties. As to the selection of index function pattern, the analysis of empirical study for latest three years also showed that maximum function pattern is better than additive function. The former one can find out the main contaminants for potable problems between different counties, while the latter is seriously interfered by eclipsing effects.
The results of empirical study for Portable Water Index showed that the potable water quality for Taiwan Area was mostly in a moderate state (100< PWQI<=200). Of the four criteria contaminants used to calculate PWQI, Total Hardness and Residual Chlorine generally contribute to the PWQI value for the whole Taiwan Area. Total Dis-solved Solids is usually the highest contaminant measured in Penghu county, Kaohsiung county, and Kaohsiung city. Turbidity is more frequently the highest contaminant measured in Taoyuan county, Taichung county, and Taichung city. The analysis of the PWQI empirical study for Taiwan Area approximately fits in with the real state of drinking water quality.
謝誌 I
中文摘要 III
Abstract V
目錄 VII
表目錄 XI
圖目錄 XV
第一章 緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 研究動機 3
1-3 研究目的 5
1-4 研究方法 6
1-5 研究架構與流程 7
第二章 方法論 13
2-1 環境指標系統 13
2-1-1 指標系統 13
2-1-2 環境指標之定義 15
2-1-3 環境指標之建構 18
2-1-4 指標函數之特性 20
2-1-5 環境指標之種類 27
2-1-6 小結 28
2-2 層級分析程序法(Analytic Hierarchy Process, AHP) 31
2-2-1 AHP之內涵與特性 31
2-2-2 AHP之理論基礎 36
2-2-3 AHP之分析程序與步驟 40
2-2-4 AHP之優缺點 44
2-2-5 小結 46
2-3 統計分析法(Statistics Analysis Methods) 47
2-4 小結 48
第三章 文獻回顧 49
3-1 飲用水與自來水 49
3-2 我國飲用水水質標準管制情形 50
3-2-1 水質標準訂定沿革 50
3-2-2 飲用水水質標準 52
3-2-3 自來水水質標準 63
3-2-4 小結 64
3-3 飲用水中適飲性物質 67
3-3-1 適飲性物質定義 68
3-3-2 適飲性物質種類與特性 68
3-3-3 影響水質性狀變化的現象與成因 73
3-3-4 影響水質惡化的原因 80
3-3-5 小結 83
3-4 各國水質標準對適飲性物質管制情形 84
3-4-1 世界衛生組織(World Health Organization ,WHO) 84
3-4-2 日本 85
3-4-3 美國 90
3-4-4 加拿大 92
3-4-5 歐洲聯盟(European Union, EU) 93
3-4-6 英國 94
3-4-7 德國 94
3-4-8 澳洲 96
3-4-9 新加坡 98
3-4-10 小結 98
3-5 自來水滿意度或試飲調查結果 101
3-5-1 歷次自來水滿意度調查結果分析 101
3-5-2 歷次自來水盲樣試飲調查結果分析 106
3-5-3 自來水優先改善事項調查結果分析 111
3-5-4 小結 114
3-6 國內相關研究 114
第四章 飲用水水質抽驗結果之評析 118
4-1 飲用水水質管理概況 118
4-2 歷年飲用水水質抽驗結果分析 122
4-2-1 歷年自來水水質抽驗結果 122
4-2-2 歷年非自來水水質抽驗結果 135
4-2-3 小結 138
4-3 近三年自來水水質檢測結果分析 138
4-3-1 近三年自來水水質抽驗結果 138
4-3-2 近三年自來水水質各檢驗項目檢測結果 140
4-3-3 近三年自來水水質檢測濃度分布情形 145
4-3-4 小結 153
4-4 自來水水質不合格率合理性探討 154
第五章 飲用水水質適飲性指標之建立 156
5-1 飲用水水質適飲性指標建立之步驟 156
5-2 PWQI水質參數之選定 160
5-2-1 PWQI水質項目之初步篩選 160
5-2-2 AHP問卷分析 161
5-2-3 PWQI水質參數之篩除與選定 185
5-2-4 PWQI水質參數權重之決定 188
5-3 PWQI副指標函數之確立 190
5-3-1 副指標函數之決定 190
5-3-2 指標範圍值之決定 191
5-3-3 設定適飲性等級數及其轉折點 192
5-4 PWQI指標函數之建立 195
5-4-1 PWQI指標型態之選定 196
5-4-1 PWQI指標函數之確立 196
5-5 飲用水水質概況問卷結果分析 198
第六章 飲用水水質適飲性指標之實證分析 202
6-1 PWQI實證資料之整理 202
6-2 PWQI之編算結果分析 203
6-2-1 三等級適飲程度方案之PWQI編算結果分析 203
6-2-2 五等級適飲程度方案之PWQI編算結果分析 216
6-2-3 適飲性等級數及其轉折點之評估 232
6-3 PWQI指標函數型態之分析 233
6-3-1 PWQI之分布-採加權平均法 233
6-3-2 PWQI指標函數型態之評估 237
6-4 飲用水水質適飲性指標之應用 238
6-4-1 PWQI之實證結果分析 238
6-4-2 PWQI之應用 241
第七章 結論與建議 242
7-1 結論 242
7-1-1 飲用水水質適飲性指標之建立 242
7-1-2 飲用水水質適飲性指標之實證結果分析 243
7-2 建議 244
7-2-1 飲用水水質適飲性指標之建議事項 244
7-2-2 其他建議事項 244
參考文獻 246
附錄A 近三年自來水水質檢測濃度分布 附- 1
附錄B AHP第一次問卷內容 附-39
附錄C AHP第二次問卷內容 附-45
著作權聲明 附-52
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