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環境新議題:藍綠藻的美麗與憂慮
集水區中的家庭污水、農牧業廢水等,都可能影響自來水水源,使得水中氮、磷等營養鹽濃度居高不下,提供水中微生物大量繁殖的機會,藍綠藻就是其中重要的一群。
 
 
 
美麗的水庫與藍綠藻

藍綠藻雖然也叫藻,與水中其他藻類如矽藻、綠藻等同樣具有光合作用的能力,但是基本特性卻非常的不同。它屬於原核細胞的藻類,遺傳物質散見於細胞中,與細菌較接近,因此近年來把它歸類在細菌界中,稱作藍綠菌門。

一般認為藍綠藻在地球上已經存在超過35億年,在淡水、海水、陸地,甚至溫泉、極地、沙漠中,都有它的蹤影。它對環境的適應力強、競爭力大,能在惡劣環境中行光合作用,具水體中垂直移動能力,且能釋放毒素或形成群體以抗拒掠食者。藍綠藻可以以單細胞、絲狀或群體的形式存在於水體中,單細胞時可以小至1微米。絲狀藻可以是數十個細胞連結,長達100微米以上。以群體存在時,每一群體可以達500個細胞以上,大到肉眼可以看見。

青山綠水這個詞常用來形容美麗的山水,綠色的水庫水也的確令人看起來心曠神怡,但是過度綠色的水往往是水體中高濃度藻類和葉綠素所致。含藻華的水增加許多自來水處理上的困難,且會衍生飲用水安全和口感問題。

自來水安全的憂慮

藍綠藻中包含了多種能產生毒素和臭味物質的藻種,例如微囊藻、魚腥藻、柱孢藻等,會產生具肝毒性的微囊藻毒和柱孢藻毒素,以及具神經毒性的魚腥藻毒、蚌蛤毒素。另一方面,魚腥藻、顫藻、浮絲藻等藻屬會產生土霉味物質,使民眾對於自來水失去信心。

影響人體健康的水中藻類毒素兼具急性毒性和慢性毒性,最嚴重的藻毒素的急性毒性案例發生在巴西。在1996年夏季(2月),巴西一家洗腎中心有131名病患經血液透析後突然發生視力障礙、反胃、嘔吐等現象,其後有100位病患出現急性肝功能失常,76人死亡。雖然當時無直接證據,但經事後水質和檢體分析結果,推估水中有兩種肝毒性藻毒,包括微囊藻毒和柱孢藻毒素,其濃度高達世界衛生組織標準限值的20倍(19.5微克/升)左右。

除急性毒性外,長期飲用含低濃度藻毒的水,也會對人體造成慢性毒害,例如微囊藻毒素會累積在肝臟或膽囊中,國際癌症組織已判定微囊藻毒素(LR型)是可能的人類致癌物。包括世界衛生組織,以及澳洲、紐西蘭、巴西、歐盟等多個國家、組織,都列管自來水中微囊藻毒、柱孢藻毒素、魚腥藻毒素等的濃度限值。

對自來水口感的影響

在口感影響方面,以土臭味和霉味物質最為常見,兩者都是藍綠藻或放線菌的代謝物,影響的並非人體健康,而是口感。臺灣地區許多水源來自地面水,水廠的自來水用戶在夏季時經常覺得水中有土霉味。許多人在吃淡水魚時,也常覺得有土味,這通常是水中或魚體中有土臭味或霉味物質造成的。

這兩種物質在濃度非常低的情況下約(5~10 奈克/升=5~10 × 10-9克/升),一般人就可以聞到味道,這個濃度遠較一般自來水中污染物濃度(例如典型三鹵甲烷濃度是10微克/升=10 × 10-6克/升,典型硬度濃度是200毫克/升=200 × 10-3克/升)低1,000倍至2千萬倍以上。

臺灣地區自來水的水庫水源中以霉味較常見,濃度多介於數個奈克/升至數十奈克/升之間。但是部分水庫可以高達數百奈克/升,在這種情況下即使是稀釋20倍,一般人仍可以聞到水中霉味。

雖然並無文獻顯示土臭味和霉味物質對人體健康有影響,但是口感不好的水會使民眾失去對自來水的信心,因此水中臭味物質的去除也是自來水事業重要的一環。

自來水處理的困難

到目前為止,自來水廠採用的大多是傳統的淨水程序,包括混凝、沉澱、過濾、消毒等步驟。基本上是以去除微米級以上的顆粒性物質,以及讓細菌、病毒不再具活性為主。藻體健康時多數的毒素和臭味物質是在藻體內,可以隨著顆粒性藻體(也是微米級)的去除而同時移除。但是在部分情況下,例如藻體衰老,藻毒素和臭味物質是以溶解態存在,這時去除效果就大幅降低了。

水源中若有過量的藻體存在,會造成自來水廠過濾池阻塞,減少出水量、增加處理成本,在加氯消毒時,處理完的清水也會產生較多的消毒副產物,如三鹵甲烷。在傳統水廠中,為避免藻類阻塞過濾池,往往在沉澱池前就先加氧化劑(例如氯),導致原先在藻體內的毒素和臭味物質釋出,增加這些溶解性物質處理的困難度。一旦污染物變成溶解態以後,部分毒素會被氧化,但是仍有許多無法在傳統程序中去除,需要仰賴如薄膜、活性碳等高級處理方法才能有效去除。

關於河川、水庫等自來水水源中藍綠藻的問題,長期而言,應該儘量減少水源中營養鹽的排入,包括集水區管理,如興建污水下水道、農牧廢水管理、污染源的管制等,以避免水的優養化。優養化水中藻類大量繁殖的結果,會使臭味物質和毒素出現機率大增。

中短期的工作,則需藉助對各個水庫的經常性監測,了解水庫中產臭、產毒藻種出現時機及其特性,才能對症下藥,選擇控制策略。另一方面,在下游端應該提升水廠處理能力,以因應突然的藻華問題,在水廠中把藻毒素和臭味物質移除,以提供民眾安全可口的飲用水。
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