（外文）

畢業學年度：97

語文別：中文

論文頁數：153

中文關鍵詞：人工溼地、溫室氣體、甲烷、氧化亞氮、廢水處理

外文關鍵詞：greenhouse gas、constructed wetlands、nitrous oxide、methane

近年來，大氣層中溫室效應氣體(greenhouse gases)含量逐年增加進而導致全球暖化及氣候變遷議的議題普遍受到國際間的重視。人工溼地為一種低成本、省能源、容易操作、且兼具生態保育及景觀價值的廢水處理程序，然而在淨化水質的生化程序中，無可避免的也會產生甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)溫室效應氣體而引起關切。人工溼地在國內外應用的數目及面積規模均有逐年成長的趨勢，因此溫室氣體排放造成衝擊的相關研究有其迫切需要。

本研究繼賴建志(2008)於民國96 年12 月~97 年6 月的7 個月期間調查了嘉南藥理科技大學校園人工濕地N2O 與CH4 釋放通量研究之後，持續以該溼地為調查對象，使用密閉罩法測量濕地不同位置點的溫室氣體釋放通量，並同時監測濕地的廢水處理操作條件及監測濕地的水質變化與環境條件。直到98 年6 月止，每個月採樣分析一次，本文因此收集了該人工濕地為連續19 個月的溫室氣體長期監測資料進行統計分析。本研究人工濕地系統由一個表面下流動式(SSF)溼地連結一個表面流(FWS)溼地所構成，總濕地面積約3,800m2，收集經污水處理廠二級處理後的放流水，研究期間平均日處理量317m3 / d。本年度的主要研究目的包括：(1)調查人工溼地N2O 及CH4 釋放通量的時間與季節變化；(2)探討人工溼地N2O 和CH4 釋放通量的空間分布變化；(3)探討N2O 和CH4釋放通量與環境因子及水質間的關係；(4)有水生植物覆輓L植物覆�區域之氣體通量的比較；(5)探討日夜間變化對人工溼地溫室效應氣體產量的影響；(6)比較不同類型人工溼地(FWS 與SSF 溼地)溫室氣體排放量的差異，並與國內已建立的天然溼地溫室氣體排放資料進行比較。

研究結果顯示，SSF 濕地對N2O與CH4的釋放通量分別為3.83~87.37μg N2O m-2 h-1 及-1.09~55.36 mg CH4 m-2 h-1，而FWS 濕地的釋放通量分為−6.1~128.78 μg N2O m-2 h-1 及-4.17~28.86 mg CH4 m-2 h-1。氣體通量的月份變化觀察結果顯示，SSF 及FWS 兩者濕地的最高N2O 通量都發生在2008 年3 月與10 月，最低N2O 通量都發生在2008 年2 月；而兩者濕地的最高CH4 通量都發生在2008 年9 月，SSF 濕地的最低CH4 通量發生在2008 年2 月，FWS 濕地的最低通量則出現在2008 年1 月。若以季節進行平均統計，發現冬季整個溼地的N2O 與CH4 平均通量明顯低於春、夏或秋季的平均值(p<0.05)，而春、夏及秋季之間的通量並無明顯差異(p>0.05)。在空間變化方面，N2O 的平均釋放通量沿著人工濕地的流動距離而顯著下降(p<0.05)；CH4 的平均釋放通量隨人工濕地流動距離的下降趨勢較不明顯，僅發現在SSF 單元進流端的CH4 通量明顯高於出流端(p<0.05)。

本研究以單變數線性回歸將不同位置及不同時間所調查的氣體通量與各項水質參數及氣溫的監測結果進行交叉分析，結果發現氣溫、水溫及FWS 單元底泥溫度對三種溫室氣體通量有最一致的顯著正相關。同時也發現氣體通量與氣溫的關係遵循著名的modified Arrheniusequation(R=0.703~0.912, p<0.01)，N2O 與CH4 釋放通量的溫度校正係數分別為1.042~1.098 及1.087~1.170。此結果說明季節變化導致的濕地溫度變化，進而影響人工濕地中有關碳與氮物質的微生物轉化程序，會顯著影響溼地N2O 及CH4 的釋放。有水生植物存在的溼地區域，其N2O 與CH4 通量平均值均高於無水生植物存在的溼地區域，其中以在SSF 單元所測的N2O 通量的差異性最顯著(p<0.05)。本研究所調查的N2O 及CH4 通量值落於文獻中有關人工溼地處理廢水所報導通量的範圍。若與國內天然溼地溫室氣體通量的文獻值比較，本研究人工濕地的N2O 通量略高於、CH4 通量則明顯高於天然溼地。