你所不知道的二仁溪--台灣濕地保護聯盟 理事長方力行

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wetland - 保育議題 | 2015-11-09 11:34:30

 你所不知道的二仁溪

-大數據分析下的河川面貌-

這兩年來濕盟一直在協助台南市二仁溪大甲濕地的生態營造與復育,並且打算在下一階

段的社團發展計畫中,從港尾溝溪滯洪池開始,以整條二仁溪的流域為對象,創造一個

全新的"流域博物館"概念,秉持濕地營造為本,融入在地的自然特色,擷取河流的興衰

歷史,引入社區的積極參與,以博物館的展示與教育手法發展在地的觀光、休閒、文創

產業。不過在這個規畫過程中,每一個人難免都是以自己的所見所聞,主觀的在詮釋二

仁溪的前世今生,進而加以整理、改造、建議。但是這會不會以偏概全?所見的是河川

的真正面貌嗎?還是我們如佛陀所言,終究只為皮相所惑?我的研究室曾利用大數據的

概念,嘗試著挖掘出二仁溪整治後,深藏在各種科學數據下的面貌,以下是分析的結

果,與關心的朋友們分享。(摘自"我的水中夥伴"-生物學家談台灣溪流魚類和環境的

故事。p.144-150,方力行著,八旗文化出版,台北)

 

從數據分析 看到二仁溪嚴重優氧化

 

        大數據分析的另一例證是二仁溪。環保署「環境資料庫」中二仁溪(二○○二年~二

○○八年)的資料,提供我們建立二仁溪河川整體環境模型的機會,我們將水質變動和水

中生物變動的資料合併起來分析,首度嘗試建立河川整體環境生態評估的模型。

 

  二仁溪是條污染很嚴重的河流,界於台南和高雄之間。二仁溪曾因燃燒大量廢五

金,造成河口重金屬污染,爆發了綠牡蠣事件。再加上,由於畜牧業排泄物未妥善管

理,在九○年代一度淪為台灣河川污染最嚴重的一條。後來經過中央和地方的全力整治,

大有起色,但是整治後的真正狀況是個什麼樣子呢?

 

  我們從資料庫中擷取了水溫、導電度、溶氧、生化需氧量、懸浮固體、大腸桿菌

群、硝酸鹽氮、氨氮、總磷、銅、鋅、錳等十二個參數,共三百三十筆資料,這些資料

量非常龐大,一筆資料量就相當於一個月收集的所有資料總量。而這十二個參數分別跟

「畜牧家庭污染」、「營養鹽」、「河川沖刷」和「重金屬污染」有關,其中跟畜牧家

庭污染有關的是:硝酸鹽、大腸桿菌、生化需氧量和溶氧量;跟營養鹽相關的是:氨

氮、總磷;跟河川沖刷有關的是:導電度、錳和懸浮固體;跟重金屬有關的是:銅和

鋅。

 

        結果發現,二仁溪的水質環境受台灣乾濕季的季節性影響很大。當雨季來臨,河川

水量大的時候,整個污染的情況會緩減;至於乾季時,河川水量小,污染情況就會比較

嚴重。從數據上也可以看到,二仁溪中上游畜牧家庭的污染相對比較輕;而下游及支流

的污染就比較嚴重。

 

圖片008.jpg

*圖說:透過大數據分析,建構出來的二仁溪水質變動模式。*

 

       二仁溪畜牧業十分盛行,而畜牧污染最直接的影響就是河川的優氧化。不過,一條

河川是否優氧化,並不容易判定。河川裡面的浮游植物是水中食物網裡面的基礎生產

物,當它增加時,可提供食物給其他生物食用,原是好事;然而當浮游生物太多,卻可

能造成缺氧問題;此外,若單一不良藻類數量太多,也會對水中生物造成毒害。

 

        透過資料判讀,發現當家庭污染增加時(也就是硝酸鹽、大腸桿菌、生化需氧量和

溶氧等數值增加),就像施肥一樣,浮游植物成長得很快;當浮游植物增加,照理說動

物可吃的食物增加,水中動物也會增長。然而在二仁溪的狀況中,真實情況並非如此。

分析結果顯示,當浮游植物增加時,魚類、甲殼類以及貝類等動物反而減少,代表這兒

浮游植物的增加反而不利於這些動物的生存。這隱含了一個沒有說的事實,就是二仁溪

裡面的浮游植物或是某種單一有毒藻類,已經多到讓整個生態系失去平衡。成為二仁溪

優氧化的重要證據之一。

 

        從營養鹽的角度看,營養鹽增加對於附著性藻類及浮游植物有正面影響,卻也仍然

不利於大型甲殼類的成長。這還是優氧化的表現,再次證明二仁溪已存在優氧化問題。

 

  透過重金屬污染,我們又看到另一個優氧化的例證。數據顯示,重金屬污染對魚類

的物種數及個體數都有負面影響,這代表二仁溪重金屬污染很嚴重,不利於魚類生存;

但有趣的是,重金屬污染卻與附著藻類的密度呈現正相關,與歧異度呈顯著的負相關;

換句話說,這表示某些特殊藻類整體數量增加,但藻類的品種卻減少了。這不就是從另

外一個角度證明了前面優氧化的分析結果嗎?

圖片009.jpg

*圖說:二仁溪水質變動之潛在變項與生物參數的相關分析*

 

  儘管我們沒有親眼見證這條河裡的浮游植物有多密密麻麻,或是哪些有害藻類獨據

一方,但是當數據顯示少數藻類特別繁盛,生物的多元性減少時,在在說明了這就是一

條優氧化的河川。

 

  從圖中,我們還可以看到各種污染因素之間的消長關係。當河川沖刷呈現負的時候

(以負號表示),重金屬污染是正的(以加號表示),表示當河川沖刷少的時候,重金

屬會增加。河川沖刷和畜牧家庭污染則呈正相關(兩者都是負的),因此當河川沖刷量

很大的時候,河川中的家庭污水就會變少;反之,當河川沖刷量小時,家庭污水會變

大。此外,畜牧家庭污水和營養鹽之間呈現正相關(它們都是負的),也就是說,當畜

牧家庭污水變多時,營養鹽也會變多。透過這個圖表,我們瞭解到河流是個動態的存

在,時時刻刻充滿變化,裡面有各種力量的競合與消長,但是我們卻也可以預測它們之

間的互動而加以管理,真的是很有趣的結果

 

從以上連續七年的河川監測資料中,我們瞭解到,就算河川上的工業污染、髒亂已大幅

改善了,二仁溪在本質上仍是一條優養化的河川。就算我們將它恢復到草木成蔭,鳥叫

蟲鳴,但從公共衛生和國民健康的角度上來看,它的水質仍然是不適合民眾進行會直接

接觸到河水的相關活動的。或許近幾年河水的水質又有了改善,但是在沒有証實之前,

理想和現實總是有差距,而若能妥予考量,各種規畫的成功機會就更高些。

 

你覺得在環境的調查、管理和規畫上,科學的大數據分析是不是真的有用?

 

方力行

台灣濕地保護聯盟 理事長

 

中山大學 榮譽教授

 

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