優養化

優養化。原圖鏈接

優養化（英語：Eutrophication），又稱富營養化，是指湖泊、河流、水庫等水體中氮、磷等植物營養物質含量過多所引起的水質污染現象。由於水體中氮、磷營養物質的富集，引起藻類及其他浮游生物的迅速繁殖，使水體溶解氧含量下降，造成植物、水生物和魚類衰亡甚至絕跡的污染現象。

目录

概述

藻華與赤潮

水體出現富營養化時浮游生物大量繁殖，水面往往呈現出藍色、紅色、棕色和乳白色等。在江河、湖泊和水庫中稱為「藻華」，在海洋中稱為「赤潮」。氣候變化和多變的氣候模式是影響藻類蔓延的關鍵。

河川中的磷來自於人類的各類活動，如使用各類之清潔劑與農藥，及人體排泄物或食物殘渣等，經降雨之逕流帶入河川。當磷濃度累積，會導致藻類大量生長，致使水質逐漸變差，水體進行優養化，在優養化現象發生的過程中，水中氮與磷的濃度極為重要，尤其限制磷濃度，可有效控制藻類之生長。

藻華在淡水和海水中均有可能發生。

海水中爆發的有害藻華（HABs）能夠影響整個食物鏈。腰鞭毛藻和芬地灣亞歷山大藻等有毒單細胞藻類或浮游植物會被一些較小的生物攝入。魚類、鳥類和海洋哺乳動物在攝食這些較小生物後，吸收了留存在這些較小生物中的有毒物質，導致自身死亡。人類食用受到污染的貝類後也會導致癱瘓和死亡；牡蠣、貽貝等濾食性動物能夠更快地吸收有毒物質。

在一次有害藻華（HABs）後，美國佛羅里達州的海草受到有毒物質的污染，導致276隻海牛在食用後死亡。

化肥-磷元素

化肥中的磷元素會殘留在土壤中，即使禁用化肥，藻華對這些地區造成的影響也會持續好幾年。解決化肥流失問題的方法包括：確保牲畜遠離水道；定期進行游牧，防止牧場發生土壤流失；在農業用地周圍植樹造林，用以吸收養分，防止水土流失。

河川中的磷來自於人類的各類活動，如使用各類之清潔劑與農藥，及人體排泄物或食物殘渣等，經降雨之逕流帶入河川。當磷濃度累積，會導致藻類大量生長，致使水質逐漸變差，水體進行優養化，在優養化現象發生的過程中，水中氮與磷的濃度極為重要，尤其限制磷濃度，可有效控制藻類之生長。

死亡區域

科學家認為人類活動是產生死亡區的主因。農場和下水道排放的廢水含有豐富的氮和磷，這兩種營養物質隨地表逕流進入水域，引發「藻華」（algal bloom）現象，藻類及浮游生物大量繁殖，遮蓋海底植物需要的陽光。藻類和浮游生物死亡後下沉、被細菌分解，消耗大量的水中氧氣，造成其他生物死亡。

死亡區（dead zone）是氧氣稀缺的水域，形成主因是人類活動造成的營養鹽汙染（nutrient pollution），大多數水生生物在死亡區中無法生存。根據發表於美國《科學》（Science）期刊的報告，全世界的死亡區多達405處，涵蓋24萬5000平方公里的面積，比英國國土還要大。

2017年夏天，位於墨西哥灣（Gulf of Mexico）的死亡區大規模擴張，面積超過2萬700平方公里，而波羅的海（Baltic Sea）的死亡區，則在過去115年間擴張超過10倍，近幾年已達到6萬平方公里。雖然有時藻華並未產生有毒物質，但仍會帶來重大危害。隨著藻類不斷繁殖，覆蓋區域逐漸增大，會形成若干「死亡區域」，遮擋住陽光並不斷地吸收水中的氧氣，從而使得水下生物無法存活。而藻類大量死亡、腐爛、並在細菌作用下開始分解的過程也會消耗水中更多的氧氣。一般水體中藻類的含量較低，但由於人類活動對環境的影響，藻類的數量、尺寸及潛在的毒性都在不斷地增加

危害

優養化本來是水域自然生態系必然的演替過程：一片水域在形成後，隨著歲月的增長，水域中的養分會越來越多，而且水會越變越淺，到最終變成沼澤或陸地，像這種自然消長過程，即屬優養化。水體優養化破壞了原有的生態系統平衡。光合作用生成有機物的速度與呼吸作用消耗有機物的速度相等時，藻類在水體中有機物的生長遠大於其消耗，使有機物積蓄起來。造成自然生態的危害：

1. 促進細菌類微生物的繁殖，異養生物的食物鏈發展耗氧量大增。
2. 藻類在水體表層接受陽光的範圍內生長排出氧氣，在深層的水中就無法進行光合作用而出現耗氧。其死亡和沉澱都把有機物轉入深層或底層水中，聚集大量待分解的有機物，沒有足夠溶解氧供應變為厭氧分解狀態，使大量的厭氧細菌繁殖起來。
3. 無機氮的富集大量消耗溶解氧，缺氧狀態下又會轉為反硝化過程。這樣在底層將出現呼吸消耗有機物速度遠遠快於光合作用生成有機物速度的腐化污染狀態，並逐步向表層發展，嚴重時可使一部分水體完全變為腐化區。
4. 水域的污染加速優養化現象，優養化的營養源多來自於施肥過度的農地，或都市污水中的清潔劑或有機物產生的。家庭廢水.抽水馬桶的排放水與非肥皂及合成肥料都含有很高的磷化物和硝酸鹽類，當水中氮化物和磷酸鹽類的濃度增高時，藻類就可以大量繁殖，造成所謂的「藻華」。因為藻類大量繁殖，也會因而大量死亡，這些藻類的屍體，在腐爛分解的過程會用盡水中的氧氣，使得棲息在那兒的魚族，會因窒息而死亡，再者，形成藻花的藍綠藻，往往是群體狀或絲狀，這些不是濾食性魚類的食物，因此，表面上看來，魚類的食物很豐富，事實上有不少魚類，卻因飢餓而死亡，這就是所謂的「紅潮（赤潮）」，也是「藻華」的後遺症。
5. 藻類的大量死亡，湖泊內的氧氣降低，水中的魚蝦無法生存，破壞了自然生態的平衡。水質會因氧氣的缺少而發臭。若是將湖泊內的水做為飲用水，則將提高處理成本，增加消毒用量，同時造成飲用水質的安全危害人體健康。

水質淨化

種植「培地茅」

除避免上述各種污染外，種植「培地茅」是個有效的方法，培地茅的龐大根系，同時植物本身對於氮與磷兩元素有極高的吸收利用性，對於清除水體中的氮、磷元素有極大的應用價值。配合目前正發展的人造溼地系統，培地茅的水生特性可充分地應用在這些系統中，發揮淨化水質的功能。

新興水質處理技術

水庫優養化剋星─多層複合濾料(MSL)

為解決多座水庫水質優養化的問題，台灣環保署引進日本新興發展水質淨化新法寶─多層複合濾料(MSL, Multi-soil Layering)水質淨化系統，此系統不僅可削減污染物，讓水體清澈，還可有效去除優養化的關鍵因子─磷。目前在澎湖縣成功水庫已有模場試驗中，另高雄市阿公店水庫與桃園市龍潭大池也有實場在施工中。

多層複合濾料

多層複合濾料(MSL)處理技術為發展自日本的一種新興現地水質處理技術，具有使用材料天然無污染、用地小及維護成本低等優點。該處理系統主要由混合土塊層(SML, Soil mixture layer)和透水層(PL, permeable layer)組成，搭配導流水管及通氣管。混合土塊層內含土壤及添加材料，如木炭、有機纖維、鐵粒、不織布等，而透水層則由直徑粗顆粒組成，材料主要為礫石和沸石等，混合土塊層中的鐵粒經化學反應後可削減總磷濃度，改善優養化問題，而透水層的礫石可將水中懸浮固體物攔阻，即透過土塊層鐵離子化學反應而達到沉降效果，提升水體透明程度，達成污染物削減及水體清澈的目的。

生物網膜曝氣過濾槽

環保署已在澎湖縣成功水庫設置利用生物網膜(Bionet)曝氣過濾槽及多層複合濾料(MSL)試驗模場處理湖庫水質，目前試驗結果均能將總磷濃度削減至0.01 mg/L。

除了引進新興現地處理技術處理受污染水體水質，環保署也與政府相關單位共同推動點源污染及非點源污染之防治，包括提高污水下水道接管率，設置合併式淨化槽、低衝擊開發(LID, Low impact development)等建設，並強化水土保持宣導、合理化施肥，鼓勵水庫集水區民眾使用無磷清潔劑等，以降低源頭污染排放，希望藉此有效改善水庫水質，讓供應自來水之水庫原水均符合環保署飲用水水源水質標準，淨水處理後之自來水亦均符合飲用水水質標準。

影片

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