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研究生: 曹文蕙
Tsao, Wen-Hui
論文名稱: 人為活動對淡水河流域溶解氮濃度空間變異之影響
Effects of Human Activities on Spatial Variability of Dissolved Nitrogen Concentration in Danshui River, Taiwan
指導教授: 李宗祐
Lee, Tsung-Yu
郭乃文
Kuo, Nae-Wen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 地理學系
Department of Geography
論文出版年: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 97
中文關鍵詞: 同位素淡水河基隆河d18Od15N
英文關鍵詞: Nitrogen, isotope, Danshui river, Keelung river, d18O, d15N
DOI URL: http://doi.org/10.6345/THE.NTNU.DG.025.2018.A05
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:76下載:12
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  • 經濟合作暨發展組織發布的政策重點中敘述了水體污染的氮排放到水體的量從2000年到2050年將增加35%-46%。臺灣河川的單位面積溶解無機氮輸出居世界之冠,且主要受到人口密度的影響,但較少針對其污染來源之研究。本研究先以基隆河為例,在2017年10月24日至2018年3月27日間,于基隆地區設置36個測站,每月量測電導度及凱氏氮,探究河川流經都市對水質的影響;再以2009年7月于淡水河全流域所採集之水樣,分析其硝酸鹽之氮氧同位素之空間變異,探究河水中之污染來源。相關研究成果將可提供環境政策制訂時的參考,進一步對河川氮排放量的減少有所貢獻。
    結果發現基隆地區的水質項目中電導度與森林有高度負相關,卻與建築、公共遊憩等土地利用有正相關的趨勢,顯示水中離子濃度變化受到人為活動程度之影響;而在凱氏氮則與人口密度、建築、其他類土地利用在spearman等級相關係數中有相對高的相關性,基隆地區水質的空間變異無明顯趨勢,推測受到污水接管程度之影響,暗示污水接管對改善水質之影響,氮排放量計算結果發現,基隆地區以大武崙、深澳坑溪的單位面積排放量最高。淡水河流域硝酸鹽的氮氧同位素分析結果發現,河水中的硝酸鹽其可能來源主要來自於尿素氮肥、土壤氮及糞便或污水管線三種端源,當集水區人口密度高於50人/平方公里,水質有受到糞便或污水管線來源之影響,反之則主要來自於尿素氮肥或土壤氮,此結果可做為未來環境管理的參考依據。

    OECD had published that the nitrogen flux from land to water will increase by 35%-46% in 2000 to 2050. The yields of dissolved inorganic nitrogen for rivers in Taiwan are among the highest in the world, controlled by the population density. However, there are relatively rare studies investigating the sources of nitrogen in the water. In this study, the Keelung area was firstly used as an example aiming to realize spatial variations in dissolved nitrogen concentration. Monthly water samples were taken at 36 stations from 2017/10/24 to 2018/3/27, and electric conductivity (EC) and Kjeldahl nitrogen (TN) was measured. Second, the basin-wide water samples were taken in Danshui Watershed in 2009/7, and d15N-NO3 and d18O-NO3 were measured to identify the source of nitrogen.
    The results revealed that EC were negatively correlated to forest land use but positively correlated to building and public land use, indicating the contributions of human activities to the ions in river. In terms of the Spearman's rank correlation coefficient, it was found that TN was more positively linked to population density, building, and land use defined as others in the land use map. It was found that the treatment of sewage may be one of the factors reducing the nitrogen concentration in Keelung river. As for the pollution source identified by 15N-NO3 and 18O-NO3, the nitrate in the water mainly came from NH4+ fertilizer, sewage and waste, and soil. When the population density within watershed was more than 50 people/ km2, the signature of sewage and waste can be found in the water. On the other hand, when population density was less than 50 person/ km2, the water quality was more influenced by NH4+ fertilizer and soil.

    目錄 第一章 緒論 1 第一節 研究動機與目的 1 第二節 文獻回顧 2 一、氮循環 3 二、人為活動對河水中溶解氮之影響 5 三、穩定同位素的應用 7 四、氮同位素的混合作用與分化作用 9 五、淡水河與基隆河氮物種相關研究 11 第三節 小結 13 第二章 材料與方法 15 第一節 研究區介紹 15 一、基隆地區 15 二、淡水河流域 22 第二節 採樣策略與樣本分析 25 一、採樣點選擇 25 二、樣本分析 27 第三節 資料分析 30 一、集水區繪製 30 二、人口資料 31 三、土地利用資料 33 四、污水處理率資料 34 五、河川氮通量(Flux)計算 39 第三章 基隆地區河水中溶解氮濃度分析結果 41 第一節 水質之時空變化情形 41 一、電導度隨河口距離之變化 41 二、溶解氮隨河口變化情形 42 第二節 河中溶氧對溶解性無機氮濃度之影響 45 第三節 水質與流域特徵之關係 47 一、水質與人口之關係 48 二、水質與土地利用之關係 50 三、水質與接管率之關係 52 第四節 基隆地區對基隆河氮通量之貢獻 54 第四章 氮氧同位素分析結果 57 第一節 硝酸鹽氮之來源 57 第二節 人為活動對硝酸鹽氮同位素之影響 60 第三節 端源分析結果 64 第五章 結論與建議 67 第一節 結論 67 第二節 建議 67 參考文獻 69 附錄 77 附錄一 基隆地區現場採樣結果 77 附錄二 基隆採樣結果─凱氏氮濃度 86 附錄三 基隆採樣地區人口密度與土地利用比例 88 附錄四 2009年7月淡水河上游採樣氮氧同位素與濃度資料 90 附錄五 2009年淡水河上游採樣點土地利用比例 92 附錄六 2017年10月-2018年3月基隆氣象站雨量 94 附錄七 KL22瑪陵坑溪重金屬檢測結果 95

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