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濁水溪沖積扇扇頂區硝酸鹽氮豐枯水期分佈情形與成因-2016/10/27

摘要:濁水溪沖積扇扇頂地區淺層(第一至第二含水層)地下水硝酸鹽含量偏高為台灣地下水水質主要問題之一,直接飲用高硝酸鹽(>10 mg/L)水體,可能造成孕婦流產及新生兒缺致死(藍嬰症),而濃度介於1-10 mg/L亦可能致癌。隨著國內自來水接管率之提升,自來水逐漸普及,雖然已鮮少民眾直接飲用地下水,但硝酸鹽仍可能經由循環與食物鏈等途徑,影響人體健康與環境安全。濁水溪沖積扇為臺灣地區所有地下水分區中,面積及儲水量為最大的地下水分區,其最重要的地下水補注區位於扇頂,扇頂地表之地層屬全新世沖積層所覆蓋,為未固結沉積物,主要由礫石、及泥所組成,透水性佳且缺乏泥層隔絕,常為各地下水層之共同補注區,河水、雨水或灌溉水易於入滲並補注地下水層,惟亦受農業化肥與生活污水滲入的影響。

本文

農業活動為重要之非點源污染來源,使用化學肥料對環境的負面影響已經在近數十年逐步顯現。集約式施用含肥料導致氨硝酸鹽污染地下水和地表水,不僅造成環境和生態破壞,並對人類健康造成潛在性之危害。台灣地下水硝酸鹽超標情形層出不窮,其中以濁水溪沖積扇扇頂日漸嚴重。根據以往之研究指出,濁水溪沖積扇部分觀測井歷年硝酸鹽污染問題嚴重,以致當地自來水公司已不再使用地下水作為民生用水的水源,皆改為地面水供應。

圖1為104年濁水溪沖積扇於豐枯水期,淺層含水層地下水硝酸鹽含量超標發生機率分佈情形。以往枯水期含水層硝酸鹽污染發生機率大於50%的區域主要包括名間鄉、田中鄉、二水鄉及林內鄉,且發生硝酸鹽濃度極值則靠近扇頂地區八卦山台地,隨著地下水流向,其發生污染機率則遞減,說明扇頂地下水補注與流向將影響本區硝酸鹽濃度分布。而以往濁水溪沖積扇扇頂區豐水期硝酸鹽濃度最高之觀測井均為扇頂之新街(1)觀測井,而由濁水溪沖積扇地下水流線與流向分布可發現,上游污染較嚴重的淺層區域(第一含水層),若於豐水期降雨量明顯、地下水流速較快的條件下,可能導致硝酸鹽有往下游移動之情形,故可觀察到田中鎮、溪州鄉、林內鄉及大林鎮等地區地下水硝酸鹽濃度也有較高之情形。

而扇頂區域地下水硝酸鹽濃度偏高之成因,大致可歸因於環境條件、天然來源及人為因素等三種面向。

一、環境條件

地質及氣候環境條件乃造成此種地下水水質異常之先決條件之一,分述如下:
(一)扇頂區域地質主要為厚礫石層,地下水上、下流通並無限制,且利於硝酸鹽進入地層後向下之垂直傳輸。
(二)含溶地下水大都位於扇頂補注區內,使此區域地下水環境之化還原電位偏高,不利還原序列進行,導致硝酸鹽容易持續累積於地下水當中。
(三)地表土壤基本性質如質地、排水、pH值及有機質含量等,影響土壤之硝酸鹽保存能力,扇頂部分地區土壤質地偏壤土排水良好或偏酸性,使土壤中肥料容易流失並向下淋洗至地層當中。
(四)降雨頻繁或降雨量大之氣候條件,乃作為硝酸鹽淋洗至地層之重要途徑,原因在於硝酸鹽之傳輸需借助土壤水分移動,因此,在降雨量偏高之扇頂區域,硝酸鹽較容易進入至地下水層當中。

二、天然來源

一般而言,地表動植物殘體進入土壤後,各類含有機化合物即會經過土壤微生物分解後產生氨硝酸鹽,但此成因所造成之土壤硝酸鹽總量並不高,無法造成大量的硝酸鹽淋洗並累積至地下水體當中。因此,雖然大自然可作為環境產生硝酸鹽來源之一,但不至於成為天然污染成因。

三、人為因素

本區發生地下水硝酸鹽濃度極值之區域,地表幾乎都種植大面積農田/旱作,因此推測農業施肥行為乃為重要關鍵。另外依過去研究資料指出,人畜排泄物亦是地下水硝酸鹽可能來源。

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  • 圖1 104年濁水溪沖積扇地下水中硝酸鹽氮含量超標發生機率分佈

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