大仁科技大學環境管理研究所
碩士學位論文
探討 高屏溪及東港溪水中有機物光譜特性之差 異光譜衰減分析及其運用於藉由 MATALAB 進 行有機物含量及性質之動態變化
(The divergences of organic fluorescence between 高屏溪 and 東港溪 , and Dynatic variation of organic content and property by MATALAB)
指 導 教 授 ：賴 文 亮 博士
研 究 生：陳 冠 伶
中 華 民 國 106 年 7 月
摘要
Abstract
致謝
目錄
圖目錄
表目錄
第一章 前言
1-1 研究背景
河川是人類生活用水當中不可或缺的一部分，隨著農業及工業 的發展，大量而複雜的有機化合物和溶劑被排放到河川中，使環境 汙染物的成分變得複雜，更難處理。為了有效監控這些污染物，減 少樣品前處理，快速而精確的分析方法，一直是環境分析發展的目 標。螢光光譜儀具有高靈敏度、快速、樣品需要量少等特點，近年 來已成為積極發展的分析儀器。自19世紀初發現化合物的螢光現象，
隨後針對分析而設計螢光光譜測定儀，至今已發展數十年的歷史，
螢光光譜儀分析受到其他有機物的干擾較少，對於分析特定的有機 物，比較其他的方法有較大的優勢，目前已成為分析有機物的重要 儀器。
由於高屏溪目前仍為高屏地區自來水之水源及東港溪提供工業 用水及當地居民生活用水，目前東港溪每年地面取水量約1.9億噸，
公共給水是由港西抽水站取水，輸送至鳳山水庫供工業用水所使用，
因此本研究將以高屏溪及東港溪之水體為研究對象。
(還未補充QUAL2K)
1-2 研究目的
高屏溪流域主要的產業活動為農業、畜牧、及兩大工業區，分 別為大發工業區以及林園工業區，而東港溪流域之產業活動主要為 農業、畜牧區，並無設置工業區，所以本研究即針對東港溪水及高 屏溪水，進行有機物測定。而傳統的管理策略及評估，多數依賴著 複雜且高密度的資料收集及分析檢測，缺乏整體及長久性的考量，
並無法量化評估管理策略之效益，無法及時修正變化不適用之處。
因此本研究除了分析高屏溪及東港溪水中有機物外，加上運用 River and Stream Water Model (QUAL2K)模擬河川水質狀況，藉以評 估水資源管理策略。
第二章 文獻回顧
2-1 研究區域背景資料 2-1-1高屏溪流域
高屏溪位於台灣南部，舊名下淡水溪，發源於中央山脈玉山附 近，向南流經高雄、屏東兩縣之25鄉鎮市，於林園鄉及新園鄉注入 台灣海峽，主流全長171公里，流域面積3,257平方公里，為台灣流 域面積最大、次長之河川，上游除幹流荖濃溪外，主要支流包括旗 山溪、隘寮溪及荖濃溪分流濁口溪，旗山溪分流美濃溪、口隘溪等。
流域特性高屏溪與世界其他重要河川相較，其河川短促，流域面積 小，但降雨量大，且坡度陡峭，集水區地質脆弱，故流量特大，輸 砂量大(530噸/km2/年)，分述如下。高屏溪主流及支流流域長度及面 積如表2-1。
地形:高屏溪流域地形高度落差大，大致由東北向西南遞減，高差近 4000公尺。其標高在1,000公尺以上者，佔流域面積47.45 %，
在 1,000公尺至100公尺之間者，佔流域面積32.38%，最低為 高雄、屏東平原，標高在 100公尺以下，佔流域面積 20.17
%。其河床坡度平均約1/150，上游段1/15、中游段1/100、下
遊段1/1000。
地質:高屏溪流域之岩層依其分佈可分五類：(1)古生代至中生代之黑 色與綠色片岩，分佈於流域之東南部。(2)始新世至漸新世之黑 色板岩與石英岩，分佈於荖濃溪以東，岩質堅硬，節理發達。
(3)中新紀至上新紀之砂岩與頁岩，分佈於荖濃溪以西，二仁溪 以東之山地，岩質堅實，節理較少。(4)更新世之古河流沖積層，
屬第四紀之階地堆積，形成台地而分佈於各主支流之兩岸。
(5)新生代河流沖積層，分佈於下游之沖積平原。
氣溫:流域氣溫平地區域南北差異不大，平地與山區差異較顯著，平 地年平均氣溫 18 ℃～29 ℃，平均溫度約為24.7 ℃；高山氣溫 略低在 19 ℃～21 ℃間。以一月最低，七月最高。
雨量:流域降雨之時空分布極不平均，年雨量的分布趨勢，靠近中央 山脈地區較大，平地及沿海地區較小，自玉山之3,400毫米，向 沿海降至 2,000毫米。雨量集中於 5～10月間，佔全年90 %，
季節性豐枯明顯。
逕流量:年平均徑流量 84.5億立方公尺，其中豐水期約 76.9億立方 公尺約佔總逕流量之91 %，枯水期約7.6億立方公尺。
蒸發量:蒸發量約介於825毫米至1895毫米之間。(水利署第七河川 局,2016)
表2-1高屏溪主流及支流流域長度及面積
高屏溪支流 長度 (km) 面積 (平方公里) 高屏溪主流 171 3257
幹流荖濃溪 136 2,038 支流旗山溪 118 842
支流隘寮溪 69 635
2-1-2東港溪流域
東港溪位於台灣南部，屬於中央管河川，全長約有44.0公里，
流經屏東縣的六個鄉鎮，分別是內埔鄉、萬巒鄉、竹田鄉、潮州鎮、
萬丹鄉、崁頂鄉、新園鄉、東港鎮，流域面積約有472.20平方公里。
東港溪之名是由屏東縣的東港鎮而來，東港之意，原為「位於下淡 水溪的東邊」。過去東港溪河口是相當繁榮的貿易地與物資交換地 點，清朝時就在東港溪沿岸形了三個街市，分別是萬丹街，新園街 和崁頂街。東港溪主流上游為萬安溪，發源於屏東縣泰武鄉的日湯 真山。
2-2 河川污染來源
高屏溪主要污染源可分為兩大部分，即點源污染與非點源污染 ， 點源污染部分可分為畜牧廢水、工業廢水、生活污水與垃圾滲出水 等。高屏溪流域的畜牧業相當發達，也是流域內最大之污染源，其 中以養豬為最大宗。高屏溪早期主要受養猪畜牧業廢水所污染，行 政院環境保護署至民國 88 年後推動「水源區養猪戶(場)依法拆除補 償計畫」，使高屏溪攔河堰以上的養猪數大量減少，高屏溪水質獲 得明顯改善。高屏溪流域整體水質概況為旗山溪、美濃溪、荖濃溪、
隘寮溪及高屏溪主流上游於枯水期之水質狀況大致為未(稍)受污染，
但豐水期時受懸浮固體較高影響，部分河段成為中度污染。至於高 屏溪主流中下游則以中度污染為主，枯水期受支流排水匯入之污染 影響，豐水期則受降雨沖刷影響，而支流武洛溪排水、牛稠溪排水 及萬丹排水匯入之各項主要污染物濃度測值普遍較其他河段為高，
時空變化無規則性，豐、枯水期水質均不佳，為本流域主要嚴重污 染排水及主要污染匯入來源。(104年高屏溪流域管理工作執行年報) 2-3 有機物之性質
2-3-1有機物來源
河川上游因降雨時會使許多土壤進入河川當中，土壤中的有機 質部分會被帶入到水體中；河川中下游，工業廢水及都市廢水流入， 廢水中的各類有機物或無機污染物質會促進細菌與其他微生物的生 長，將影響環境工程上處理程序是否合適，增加處理上的難度。天 然水體之有機物含量低，但是經有機廢水污染後，水中有機物含量 會大量增加。水中有機物可依其親、疏水性及酸、鹼性，分成腐植 酸(humicacid)、黃酸(fulvicacid)、親水性酸(hydrophilicacid)及中性親 水性物質(hydrophilicneutral)等四大類。前兩項屬於疏水性大分子有 機物，親水性酸大部分帶有較強羥基和羧基之聚電解質酸，而中性 親水性物則包括碳水化合物、羧酸、氨基酸、碳氫化合物等較小分 子化合物。
水體中溶解性有機物 (Dissolved Organic Matter, DOM)主要來源 可分為外部和內部兩方面；外部輸入包括城市污水和工業廢水，地 面逕流和淺層地下水從土壤中滲透出、降雨、水面養殖投加的有機 物等；內部輸入包括生長在水體中的生物群體 (藻類、細菌、水生 植物及大型藻類)所產生的和水體底泥釋放的有機物。具體來說溶解 性有機物的光譜特徵、組成物分析、功能性以及化學結構已被廣泛 的 應 用 (Chefetz et al., 1998; Provenzano et al., 2001; Santos et al., 2010; He et al., 2011 ; Wei et al., 2014). 。螢光光譜被廣泛用於表示 不同來源及有效分析溶解性有機物(Chen et al., 2003 ; Singh et al., 2010；Provenzano et al，2001）。
自然水體中存在許多有機物，其特性會隨著地域、季節及人類 活動範圍而有所改變。未受污染之水體，有機物多以腐植質為主
(Thurman, 1985)。部分學者利用有機物吸附於XAD-8樹脂之差異性，
將有機物分為腐植質(humic fraction)及非腐植質(non-humic fraction) 兩部分(Thurman and Malcolm, 1981; Kim et al., 2006)，兩者性質說明 如下：
1.腐植質(humic substances)
腐植質來源自植物、動物在環境中的殘留物和微生物的衍生的 降解 (Mac Carthy, 2001; Rocha et al ., 2004 ; Rodríquez and Núñez, 2011) 。腐植質被認為是存在於陸地和水生環境中的天然有機物質
（NOM）的主要成分（Stevenson ， 1994 ）。腐殖質是評估水質的重
要參數，具有高可變性的多分散聚合物樣結構（Eifler ， 2005 ）。原 則上腐植質的研究被認為是一種簡單的方法。（Swift ， 1989 ）。
腐植質具有較大的分子量，範圍在數百至數十萬之間，結構以 芳香族苯環為主體，在水體中是屬一非定型 (amorphous)、偏酸性化 合物 (Edwards & Amirtharajah, 1985)，性質穩定，難以被生物分解 利用。 Schnitzer(1976)根據腐植質對酸、鹼液之溶解度，區分為三 種物質，1. 腐植素 (humin, 不溶於稀酸、稀鹼)，2.腐植酸 (humic acid, 不溶於稀酸、溶於稀鹼)，3.黃酸 (fulvic acid, 溶於稀酸、稀鹼)。
分析腐植質的主要組成元素有碳、氫、氧、氮、硫，其中碳元素所 佔比例最高，有 45-55%，氧佔 30-50%，氫則佔 4-6%，氮、硫各 佔 1-2% (Snoeyink ＆ Jenkins, 1985)。
2.非腐植質( nonhumic substance)
水體中除了腐植質外，其餘大部份是屬於親水性酸 (hydrophilic acids)及中性親水性物質 (hydrophilic neutrals) (Thurman, 1985)，前者 約 佔 30% ， 主 要 是 帶 有 較 強 氫 氧 基 和 羧 基 之 聚 電 解
（ polyelectrolytic） ，例如 大 分子 脂 肪 酸 (fatty acid) 、羧 酸 (carboxylic acids)、醣羰酸 (uronic acid)、聚醣羰酸 (polyuronic acid) 及醛醣酸 (aldonic )等。因此類化合物，親水性 (極性)很強，組成成 份性質十分相近，很難分離純化。中性親水性物質在自然水體中約 佔 20%，主要的成份有碳水化合物 (carbonhydrate, 佔 10%)，羧酸 (carboxylic acids, 佔 7%)，碳氫化合物 (hydrocarbon，佔 1%)，氨基 酸 (amino acids, 佔 3%)。由於此類有機分子較單純，利用有機分析 儀器，如 GC、HPLC、GC/MS 等，可將部份的組成化合物進一定 性或定量。
然而受到污染之水體，通常含有高量之蛋白質、碳水化合物 (carbonhydrate)、胺基酸 (amino acids)、殺蟲劑與農藥等人工合成有 機物 (synthetic organic compounds)。天然有機物質 (Natural organic matter, NOM)，依溶解狀態可分為溶解、膠體及粒狀有機物等三部 分 (Awwarf, 1993)。
2-3-2螢光吸收光譜原理
部分有機物質被紫外光照射後，能夠反應出該物質特性的螢光 ， 以進行該物質的定性分析或定量分析，稱為螢光分析。如果物質分
子吸收紫外和可見區電磁輻射後，它的電子能躍遷至激發態，然後 以熱能的形式將這一部分能量釋放出來，本身又恢復到基態。如果 吸收輻射能後，處於電子激發態的分子以發射輻射的方式釋放一部 分能量，再發射的波長可以同分子相吸收的波長相同，也可以不同，
這一現象我們稱它為光致發光 (Photoluminescence, PL)，最常見的兩 種光致發光現象是螢光和磷光。螢光和磷光都是一種發光，它們都 是物質分子吸收光能成為激發分子，然後由激發態降落到基態所發 出的光，其差別在於激發分子由激發態降落至基態所經過的途徑不 同，由激發至發光的時間長短也不一樣。除了吸收光能可使分子激 發而發光外，吸收熱能，電能和化學能也能引起分子激發而發光 (崔立超, 2005)。
光激發發射光譜(Excitation Emission Fluorescence Matrix, EEFM) 及紫外光吸收光譜儀，具有水樣量少、不需前處理、分析快速等優 勢，尤其在螢光激發發射光譜圖，包括激發( i )、發射( j ) 波長和螢
光強度( k ) 值組成 X 之三維矩陣光譜，經正規化後之數據矩陣以
Excel (.csv) 儲存後，導入 MATLAB 中之N維工具箱(Andersson and Bro,2000)後，配合平行因數分析(Parallel factor analysis)，可效解析 有機物之特徵波峰位置，運用此法進行水廠各單元對不同有機物性 質去除效能之評估，應有其發展之空間。
2-3-3紫外光吸收
利用可見光之吸收光譜應用於水域之有機物定性，但其吸收值 亦隨 pH、Aromaticity 及總碳含量及分子量大小而變 (Chen et al., 1997)，但它所能指示的僅是部分種類的有機物，如在紫外區有吸收 峰的含芳香環腐植質(TANG et al.,1994)，國外研究報告中指出芳香 族 碳含 量與黃 酸及腐 植 酸兩 者之 UV 吸收波 常有 較 高 之關 聯性 (Karanfil et al., 1996；Chin et al., 1994；Traina et al., 1990)。芳香族 碳含量與黃酸及腐植酸兩者之UV 吸收波常有強烈之關聯性(Chin et
al., 1994)。一般水體中芳香族化合物，而多數研究者選擇波長 254
nm 進行樣本之測定，主因為此波長測定有機物較敏感可靠，並且受 到無機物干擾降至最低，並於低壓水銀燈之激發光下有強烈的發射 光譜（Korshin et al.,1996；1997）。國外學者Edzwald et al.(1985)研 究發現，DOC 或TOC 與UV254 間有強烈之關聯性。SUVA 值可以
解 釋水 樣 之 有 機 物 性 質 ， 此參數 將 水 樣 之 UV(cm-1)值 除以 DOC(mg/L) ， 再 乘 以 100 ， 其 單 位 為 L/mg-m ， Edzwald and Paralkar（1992）之研究指出，當水中之SUVA 大於4-5(L/mg-m)時，
有機物之性質屬疏水性，相反地，SUVA 值小於3(L/mg-m)時，有機 物性質屬親水性，UV不同吸收波長之相關研究整理於表**。
2-4 環境監測之光譜應用
天然水體之 DOC 中螢光物質含量在40 % - 60 % 之間，水體在 生態環境系統中，自我修復為一個重要的環節，為近年水質環境研 究領域的一個難題(方氏,2010)。牛血清白蛋白是蛋白質測量中常採 用的標準蛋白，它的螢光與色氨酸的螢光完全重合，這表明蛋白質 螢光主要來源於胺基酸。Chen et al (2003) 將螢光光譜區分為五大類，
如圖2-2所示，酪氨酸與苯丙氨酸，之螢光峰於 I 區內，I 區螢光為 類蛋白質 ( Protein-like)。一般污水中普遍存在著腐植酸，腐植酸為 天然水體中存在之天然有機物 (Natural organic matters, NOM)。污水 中的腐植酸主要是水處理後自來水中殘餘的腐植酸。由於污水管網 封閉，污水與土壤接觸的機率較小，因此從土壤中再次引入的腐植 酸較少。而家庭、辦公室和車間等打掃衛生時產生的污水也可能引 入少量腐植質。腐植質主要反映於 III 與 V 區之螢光區塊。洗滌廢 水與洗衣粉是生活污水的主要組成成份之一，因此於 I、II、IV 區 之螢光均有貢獻(Chen,2008)。
圖**螢光激發發射光譜圖中不同激發發射波長對應之有機物性 質 (Chen et al., 2003)
2-5 水質監測及QUAL2K水質模式
2-5-1河川水質監測項目
2-5-2發展過程
河川水質模式發展已經有一世紀，最早開始於 1925 年Streeter 和Phelos 兩人於 Ohio River 研究中提出河川水質DO-SOD模式。
QUAL2K（或簡稱Q2K）是美國環保署自1987 年對QUAL2E 所 進 行 的修 改、 並 於 2003 年公佈之新版本 ，適用 於新的電 腦
Windows 作業系統等，其結合微軟視窗環境下的 EXCEL及VBA 軟 體，並具有圖像化交談界面（GUI）功能。該模式是相當完備的模 式，而且是免費軟體，也提供原始的程式碼可供彈性修改（Chapra and Pelletier，2003）。QUAL2K 模式可模擬定常態（steady state）
及擬動態（pseudo dynamic）下的樹枝狀混合均勻的河川水質；適用 水 體 為感潮或非感潮河 川 ， 可模 擬之 污 染 物包 括溶氧(dissolved oxygen,DO)、生化需氧量(biochemical oxygen demand, BOD)、藻類、 有機氮、氨氮 (ammonia)、亞硝酸氮、有機磷、溶解磷、大腸桿菌 等，應用性頗高。而模擬功能方面，可用不等間距河（unequally- spaced reaches）段輸入。過 去國內使 用美國 環保 署所 提 供 之 QUAL2E 進行水質模擬的案例相當多，已被廣泛應用於河川水質模 擬及 河 川 污 染整治規劃管 理；而美國 環保 署於 2003 年 正式將 QUAL2K 提供使用者下載。新版本的水質模式，允許不同單位長度 的單元存在，因此可針對不同河段進行模擬，因此本研究使用 QUAL2K 模式進行演算。
2-6 地面水體分類及水質標準 2-6-1地面水體分類
地面水體分類及水質標準是由行政院環境保護署公告用以判斷 河川水水質及受污染程度的標準，其分類及標準詳如表***，共分甲、
乙、丙、丁、及戊類，其中規定甲類適用於一級公共給水（經消毒 處理即可供公共給水），乙類適用二級公共給水（經混凝、沉澱、
過濾、及消毒等一般通用之淨水方法處理可供公共給水），丙、丁、
戊類適用三級公共給水（經活性碳吸附、離子交換、逆滲透等特殊 處理可供公共給水），台水公司取自地面水之水體分類大部份屬甲 或乙類，以目前之淨水程序皆可處理到符合「飲用水水質標準」。
表***陸域地面水體分類及標準
分
級
氫 離 子濃 度 指數(pH)
溶氧量 (DO) (毫克/公升)
生化需氧量 (BOD) (毫克/公升)
懸浮固體 (SS) (毫克/公升)
大腸桿菌群
(CFU/100ML)
氨氮 (NH3-N) (毫克/公升)
總磷 (TP) (毫克/公 升)
甲 6.5-8.5 6.5以上 1以下 25以下 50個以下 0.1以下 0.02以下
乙 6.0-9.0 5.5以上 2以下 25以下 5,000個以下 0.3以下 0.05以下
丙 6.0-9.0 4.5以上 4以下 40以下 10,000個以下 0.3以下 －
丁 6.0-9.0 3以上 － 100以下 － － －
戊 6.0-9.0 2以上 － 無漂浮物且
無油污 － － －
2-6-2河川污染指數(RPI)
河川污染指數（River Pollution Index, RPI）由Prati等人於1971 年為了評估河川之水體水質，選出其認為經常監測之 13項水質參數，
利用單項水質參數之污染點數，或利用算術平均數的方式計算出總 污染值，首先提出一種分類河川污染程度的指數，藉以判斷污染程 度。其將水質污染程度分為五個等級，RPI值為 1代表水質優良
（Excellent），RPI值為2代表污染程度可接受（Acceptable），RPI 值為4代表輕度污染（Slightly polluted），RPI值為8代表中度污染
（Polluted），RPI值為若大於8則為嚴重污染（Heavily polluted）
[林明峰，2002]。由於目前國內環保及相關單位在RPI的使用上，普
遍仍以早期引自日本之河川污染分類法為主，因此本研究在理論模 式中，水質項目評估指標的選擇上，亦使用此分類指標，藉以反映 河川污染狀況。
表***河川污染指數(RPI) (經濟部水利署北區水資源局,2009)
水質/
項目
溶氧量 (DO)mg/L
生化需氧量 (BOD5)mg/L
懸浮固體 (SS)mg/L
氨氮
(NH3-N)mg/L
點 數
污染指數 積分值(S) 未(稍)受
污染
DO 6.5≧ BOD5≦3.0 SS≦20.0 NH3-N 0.50≦ 1 S≦2.0
輕度汙染 6.5＞DO 4.6≧ 3.0＜BOD5≦4.9 20＜SS 49.9≦ 0.5＜NH3-N 0.99≦ 3 2.0＜S 3.0≦ 中度汙染 4.5 DO 2.0≧ ≧ 5 BOD≦ 5≦15 50 SS 100≦ ≦ 1.00 NH≦ 3-N 3≦ 6 3.1 S 6.0≦ ≦
嚴重汙染 DO＜2.0 BOD5＞15.0 SS＞100 NH3-N＞3 1
0
S＞6.0
第三章 研究架構、系統操作與參數分析
3-1 研究架構
3-2 採樣地點及採樣時間
本研究主要是針對採集與環保署監測點相同之高屏溪及東港溪 水樣，在高屏溪選擇甲仙大橋、月眉橋、新旗尾橋、西門大橋、旗 南橋、新發大橋、六龜大橋、南華大橋、里港大橋、里嶺大橋、九 如橋、高屏大橋、萬大大橋、昌農橋、雙園大橋。在東港溪方面，
選擇隴東橋、潮州大橋、興社大橋、港西抽水站、東港大橋。採樣 時間為2015年11月至2017年**月，若天候不佳則未採樣，採樣頻 率為每個月一次。
表***採樣時間
圖***高屏溪及東港溪採樣位置
3-3 參數分析
3-3-1 螢 光 激 發 發 射 光 譜 (Excitation Emission Flourescence Matrix,EEFM)
本研究以螢光光譜儀 (F-4500, Hitachi, Japan)進行有機物之螢光 分析，光源採用氙燈作為光源，功率為150 W，偵測器採用光電倍 增管，其功能除了傳統單一波長掃描外，並具有三度位向測量 EEFM之功能，藉此功能可將激發及發射波長分別繪製於X及Y軸 上，並將螢光強度顯示於Z軸。依光柵寬度設定，產生數百至數千 筆之數據資料。以儀器附屬之分析軟體FL Solutions進行3-D圖譜之 繪製，而後將其數據輸出轉成EXCEL.CSV檔，原本EXCEL.CSV為 距陣型式之數據，經轉檔後變為直列型式數據，並匯入 SURFER軟 體，繪製出與FL Solutions軟體相同之螢光圖譜。使用FL Solutions 軟體判讀EX/EM (Excitation/Emission)之效率較佳，故圖譜之判讀與 繪成螢光圖譜採分開作業之方式進行。
進行水樣之螢光光譜分析時，設定激發發射波長之全譜3-D掃 描，使用前將超純水置於一公分之石英比色管中，並置入樣品槽掃 描，作為空白3-D掃描，隨後約取八分滿之水樣於一公分之石英比
色管中，進行樣本3-D掃描，掃描後利用螢光圖譜分析軟體本身的 功能，將水樣圖譜扣除空白圖譜後，即可得到樣本真實之螢光圖譜。
螢 光 光 譜 儀 (F-4500, Hitachi Japan) 之 操 作 條 件 ： EX:200-400 nm，EM：250-550 nm；Ex 及Em 之光柵均為2及3 nm；掃描速度 為2,400 nm/min；PMT 為700 (V)；光源為氙燈。
3-3-2非揮發性溶解性有機碳
實驗採用TOC測定儀(儀器)進行樣本測定。樣本經 0.45濾膜 (cellulose acetate, MFS, USA )過濾後，即可將水樣放入TOC測定儀 中進行測定，水樣並經由吸取器，注入裝填有高感度觸媒(Cerium Oxide, Merck, Germany)之高溫爐中，在 680℃下與氧氣反應生成 CO2，並藉載流氣體攜帶 CO2流經無機碳反應器及除濕、降溫與乾 燥，最後CO2 送至非分散紅外線吸收偵檢器(Non-dispersive Infrared Absorption Detector)中 ， 並配合 由 一系列適當濃度 之總碳(Total
Carbon, TC)標準溶液所得之檢量線，而測定出水樣之 TC量，及為
NPDOC值(mg/L)。
3-3-3紫外光-可見光吸收值
測 定 UV-vis 時， 將紫外光 及 可見光 譜 儀（U-2900, Hitachi, Japan）之波長範圍設定於 200-600 nm，測定前使用實驗室之超純水 置於一公分之石英比色管中，並置入樣品槽，進行儀器歸零校正之 步驟，隨後取約八分滿之水樣於一公分之石英比色管中，將其置入 樣品槽內，進行樣本分析，紫外光及可見光譜儀之操作條件如表**。
將所得樣本經 0.45濾膜(cellulose acetate, MFS, USA )過濾後測 定，將紫外光及可見光譜儀（U-2900, Hitachi, Japan）之波長範圍設 定於 200-600 nm，測定前使用實驗室之超純水置入樣品槽，進行 儀器歸零校正之步驟，隨後取約八分滿之水樣於一公分之石英比色 管中，將其置入樣品槽內分析。
3-3-4分子量
本研究樣本經 0.45濾膜(cellulose acetate, MFS, USA )過濾後經 由液相層系統 (L-7100, Hitach, Japan)之分析管柱採用 HPSEC (L- 7455, Hitachi, Japan)分離樣本，並配合二極體陣列檢測器(Diode array detector, DAD)進 行 有 機 物訊 號之 測 定 。 分 析 管柱(TSK HW-55S, Tosoh, USA)之內徑、長度分別為7.8 mm 及300 mm，內部填物為 hydroxylatedmethacrylic polymer，粒徑及平均孔徑大小為 20~40 µm
與125 Å。流速設定為0.5 mL/min，移動相為2.4 mM NaH2PO4、1.6 mM Na2 HPO4及25 mM Na2SO4 混合成pH= 6.8，離子強度100 mM 之磷 酸 緩 衝液。 分 子 量之 測 定 ， 使 用 分子標 準品 大小為 410,000、150,000、50,000、25,000、5,000及1,000 Da，進行流洗時 間及分子量大小之率定曲線，實際樣品則藉由停留時間轉換分離物 質之訊號之分子量大小(Her et al.,2004)。
3-3-5胺基酸
胺基酸之分析參考修訂Csapό et al. (2004)及許瑛玿 (2003)之研 究方法，取各處理單元之樣本以 0.45μm 之濾膜 (Mixed cellulose ester, Advantec MFS Inc., Germany) 過濾後，加入6 N之 HCl鹽酸，
而後置於110±1℃之烘箱萃取24 小時後，以6 N之KOH 調整pH至 中 性 ，再以 0.2 μm 濾膜(Mixed cellulose ester, Advantec MFS Inc.,
USA) 過濾後於4℃冷藏保存。分析前，取當日配製之OPA 60 μL及
100 μL 之緩衝溶液(0.1 M CH3COONa(pH=4.11)與流洗液 A, 比例為
1：1)，加入1 mL經酸化之樣本，於黑暗環境下衍生反應5 min後，
即注入HPLC進行測定。鄰苯二甲醛(o-phthaldialdehyde, OPA)之配 製，乃取50 mg 之OPA溶於 50 μL HPLC 級之甲醇注入避光之 6-8 mL琥珀色容器，加入25 μL之2-硫醇乙醇(2-mercaptoethanpl)，再加 入含4.45 mL之硼酸緩衝溶液(Borate buffer)。而Borate buffer之配製 為以 6N 氫氧化鉀(KOH)將 0.8 M 硼酸(Boric acid)之 pH值調整至 10.5，本實驗之梯度設定與流洗液配比與流速條件如表***所示。
表*** 梯度與流洗液配比與流速條件
停留時間 A (%) B (%) Flow (mL)
0 100 0 0.8
10 82 18 0.8
20 70 30 1.1
30 55 45 1.2
40 40 60 1
50 30 70 0.95
60 20 80 1.1
3-3-6界達、粒徑
本 研 究 使 用 之 界 達 電 位 分 析 儀 (Zetasizer 2000HAS, MALVERN,U.K.)，是以PCS (Photon correlation spectroscopy)法進行 偵測溶液或懸浮液中顆粒之擴散速率，利用兩束雷射光束交叉於量 測管內之靜止層(Stationary layer)，使其產生干涉條紋(Interference fringe)。樣品粒 子在干涉條紋中移動時所產生之散射光，經由 PM (Photo-multiplier)管收集後，以其強弱及變化速率，準確偵測出粒子 之電泳速度，再計算出其界達電位值。
第四章 結果與討論
4-1 有機物參數在高屏溪、東港溪之變化 4-2
第五章 結論與建議
5-1 結論 5-2 建議
