本站授權方式

創用 CC 授權條款
阿梅的生物圈一號韓中梅製作,以創用CC 姓名標示 3.0 台灣 授權條款釋出。
此作品衍生自montanahanbio.blogspot.tw

下載檔案請注意

這個部落格的目的

1.讓學生在需要時能有材料自學/預習/複習
2.生物教師(現在及未來的)能一起討論更棒的教學活動

所以請求檔案分享時請您寫個信告訴我您是誰囉~


感謝台中二中葉婉儀老師、台南二中李宜欣老師、平鎮高中蔣佑明老師、嘉義高中林芳妃老師、旗美高中蔡佳娟老師融入校內課程
探究實作與問題解決的全部課程紀錄列表 請點選https://reurl.cc/xEYoqZ

2024年7月5日 星期五

清華大學頭前溪底泥檢測與生物毒性研究設計與結果2

我們學校的自然探究實作有個超級龐大的重頭戲-新竹水質與人權議題中的自然探究實作。

不過,基本上,我們科只有一位老師是做環境(土壤)化學檢測的,其他老師都不是這個專業。

更不用說,十多位老師中,大概只有我是長期關注新竹的水資源議題,大多其他老師們連聽都沒有過。

對於本校的其他自然探究實作授課老師們來說,教這個主題真的需要是拼了命地跟上。

--

所以,為著讓自然探究實作授課教師們更能掌握的核心知能,讓教學愈來愈游刃有餘,我在上學期辦了兩個講座增能:

  1. 邀請乾淨水聯盟王志文打頭陣,引導老師們連結探究實作與新竹SDGs環境議題講座錄影投影片)。
  2. 另外就是透過志文邀請清華大學周秀專教授(環境預防醫學實驗室)。 老師來分享「新竹流域的污染鑑識-客雅溪」的研究成果。(講座錄影


這學期末則是延續上學期

  1. 邀請了乾淨水聯盟理事長彭桂枝來分享新竹區域環境議題倡議歷程。 這是為了接下來有機會跟社會探究實作一起合作。

  2. 還有就是這篇的主軸-同樣是周秀專老師,來分享頭前溪河川底泥檢測與環境醫學的最新研究結果」。

========

上次秀專老師來,分享的主題是利用底泥檢測河川的重金屬,而且是利用細胞毒性作為對人體健康影響的指標。

目前全世界的政府部門如果要判斷河川水污染的健康影響,多半是驗河水,而且是直接用各種法規的規範值來做標準。

不過,以河水當作樣本,很容易受到雨量、逕流量的影響,而且多半只能看取水當下的狀況,抓不到那種偶爾偷排的,也完全無法看長期累積的影響。

用底泥則可以看到累積一段時間的影響,比較不會受偶發因子的干擾。

而用對細胞的毒性當指標當然比法規常使用的物質濃度更能直觀地連結到對人體的影響。

(另一個大重點是,可以看底泥中所有物質的綜合影響,不用擔心「因為不知道要驗什麼物質而無法看影響」)

上學期聽的時候還只有客雅溪的結果,沒有頭前溪的。

這學期會再度邀請周老師,也是因為可以聽到頭前溪的結果,更拜託老師多說一些有關實驗設計與「劑量-水質指標-健康影響」的關聯。


以下是我的筆記。

一、河口悲歌-河川污染、生物毒性與環境醫學
      -為什麼要使用底泥與細胞毒性?


我們學校的頭前溪水質與水權課程,雖然是放在自然探究實作,但是最終是希望學生能做飲用水人權、健康權的社會倡議,一起改善頭前溪的水質。

以這個目標為終點,我請秀專老師從實驗設計出發,但最終還會討論「什麼是不危害健康?」、「如何才算夠乾淨?」

----

一開始做簡單的背景介紹。


老師的研究重點是環境污染物(空氣、水與土壤 )的生物效應,今天分享的焦點當然就是水的部分。

「活」這個字是千+口+水,意思是要多喝水才活得下來。

雖然地球表面的淡水只有萬分之三,但台灣比較主要的問題是水污染。

台灣的中央河川中有中重度污染的高達25%。

政府也很關心,在全台灣設定很多監測站。

但這些測站所產出的水質指標是RPI (River Pollution Index)。

RPI主要觀測水中溶氧、生化需氧量(有機污染程度)、懸浮固體、氨氮(水中動植物排泄物、屍體分解的影響),所以反映的是「有機物」的影響,而無法反映重金屬與環境荷爾蒙的影響。

以RPI來看,九大嚴重污染測站主要是在台南(佔四個),RPI值最高的也是在台南。

新竹的RPI指數非常好,所以常被政府單位的新聞稿描述為水質優良~

但新竹沒問題嗎?

因為,科技日新月異,使用的物質形形色色。
各種製程中使用的新興污染物被列管的比例其實非常、非常低。

因此,現存水質指標是有疑慮的

再加上採集環境水樣時,很多污染物都容易被水沖刷走。

即使看到一大片死掉的魚群、有嚴重的異味,但通報後,等到檢測員來取水時,可能都沖掉了,檢測結果當然都會是正常的。

更何況,上面提過河川污染指數RPI看得主要是有機物。
不會看無機物(重金屬),另外像是環境賀爾蒙、抗生素、塑膠微粒都不在檢測範圍


另外就是我們大概都聽過用環境指標生物來看環境污染,因為最嚴苛。
但是在不同地方看的生物指標都不一樣,是多元的,很難統一比較。

如果不能放在一起比較,就很難進行在實務上有價值的論述。

所以秀專老師的實驗室使用的樣本是河川底泥。

因為底泥除了是水棲生物的棲息地,也是環境污染物經過重力沈降後的集散地。
可以代表該地點的複合性污染情形。

沈積的結果,以重金屬為例,會吸附在河川底泥,當然也會脫附、回到上方水體。

就會讓水生的動物植物吸收,透過灌溉進入蔬果、稻米,透過畜牧水進入豬牛羊、牛乳。
如果是飲用水,就會更直接進入人體 ; 再經過生物放大,進入人體會有很大的量。

除了河川底泥外,秀專老師的研究也使用人類的細胞株做毒性的檢測平台。
因為不可能拿人來做研究,不符合IRD。

以大新竹區域的流域來看,客雅溪是新竹科學園區的污水在處理後所排放的水體。

所以如果去看客雅溪今年的RPI,就會發現隨時都是中度污染。
這也是為什麼秀專老師的目標河流一開始會選擇客雅溪的起因。


從2017年在國科會拿到這個計畫一共已經六年。

Urban sediment pollutants alternate human cell essential behaviour through promoting oxidative damage. Ecotoxicology and environmental safety, 229,113065.(2022)
全文PDF網頁版

秀專老師的實驗團隊花了五年才建置了用人類的細胞株當作監測環境污染生物毒性的平台。
這是全世界的第一個平台,也累積了十一種人類的細胞株,建立生物毒性的資料庫。

包含細胞的存活率、細胞ROS氧化壓力(活得好不好、是否折損)...等等。
發表在非常好的期刊Ecotoxicology and environmental safety。


去年則發表了Sediment pollutant exposures cause hepatotoxicity and disturbed glycogenesis. Ecotoxicology and environmental safety, 251,114559(2023)


當時關心這些環境的污染物是否會對我們身體的代謝功能有影響。
所以用的是三種肝臟的細胞株,看環境污染物如何產生生物毒性。

透過生化方式看糖質新生、GOT/GPT(代表細胞破碎、受損)、細胞凋亡情形。

(細胞死亡有兩種模式。一種是恐怖的死、一種是有氣質的死)
(恐怖的死就是爆裂四散,有氣質的死就是細胞凋亡、皺縮,會有一定的pattern)
(比較好量化的是凋亡,所以秀專老師的團隊是使用凋亡作為定量指標之一)




在今年也發表了一篇關鍵的文章。
看的是環境污染物對男性生殖細胞的基因毒性跟細胞毒性。

這些毒性會影響到DNA活化的狀態,更糟糕的是這些基因毒性可以代代相傳。
Genotoxicity and cytotoxicity in male reproductive cells caused by sediment pollutants. Science of the Total Environment. (2024)

全文PDF(尚未開放)、網頁版






這是客雅溪的資料,目前累積了十九種細胞株
可以發現對各種細胞株來說,污染物造成的生物毒性都是下游最嚴重。


如同上次分享的美國作家寫的「河口的悲歌」中揭露河川下游及河口鄉鎮的高癌症死亡率。



1997年,【康健20回顧】癌症與水的故事中也報導台灣有一條「癌症公路」。

在最易受環境影響的10大癌症中(肝癌、胃癌、肺癌、腎臟癌、膀胱癌、子宮頸癌、乳癌、血癌、結腸直腸癌、攝護腺癌),死亡率位居台灣地區前10%,而且死亡率明顯高於全台人口死亡率的87個鄉鎮城市中,有32個位於河流下游,佔總數的36.8%。

368鄉鎮中,前十分之一的癌症死亡率最高的都落在河口,沿著西濱公路從北到南沒有間斷。


如果,我們來看新竹的話,就更有意思了。

在中央研究院人社地理資訊科學研究專題中心所製作的1979-2017年的台灣地區癌症發生率地圖的排名來看,新竹市的淋巴癌與男性生殖系統癌症都是全台灣排名第一。


女性子宮體的癌症更是新竹縣與新竹市包下前二名,其他女性生殖器官癌症的部分,新竹縣也是全台第二。



(後面還有環境荷爾蒙與甲狀腺癌,新竹也是最高的)

這也跟老師在之前做了八年客雅溪的底泥污染物對癌症細胞株影響的研究結果是一致的--河川底泥萃取物對腎臟癌細胞及生殖系統癌症細胞株的傷害是最高的

在客雅溪的研究中,秀專老師的團隊除了看上中下游的生物毒性有哪些差別之外,再增加了各種細胞之間的生物毒性的比較。

不論是處理24或48小時,都可以發現「泌尿系統與生殖系統」的細胞都是對污染物質最敏感,也就是存活率都是最低的。

這就讓我們不禁聯想到台灣是洗腎王國與少子化這兩件事。

===========

日本的媒體在2015年發布了一篇報導
本來日本的洗腎一直都是世界第一,但後來被台灣反超。

後來天下雜誌在2018年調查了台灣的好發率與盛行率,發現兩者都是世界最高。

好發率與盛行率都是最高的話,那麼就永遠沒有其他國家可以反超了。


最新的資料可以看到台灣不論男女的腎衰竭比例都是全世界第一。(未找到出處)

也看到健保有關於腎臟的相關支出是佔比最高的
In 2022, acute renal failure and chronic kidney disease will account for approximately 58.74 billons in National Health Insurance expenses, which is the highest among disease rankings.
(未找到出處)

我們可以來看一下跟少子化的關聯

2022年的一篇報導統計全球各國男性精子的個數,這半個世紀以來精子濃度與數量只剩下一半,是呈現斷崖式的下降


而在台灣2022年是全世界少子化最嚴重的國家好幾年,降到0.89。
(是非常低的生育率,要2才是平衡。)


https://reurl.cc/ezNx7Q
去年仍然是全世界最低。


很多科學家分析有關精子數減少的可能因子,發現包含先天、後天(環境、生活習慣)都有會影響的因素。

其中包含工廠的化學物質或是重金屬的污染也被明確指出會有影響。

當然,少子化與洗腎的原因一定很多,但是相較之下我們(台灣、新竹)沒有本錢繼續惡化環境,繼續忽視環境對健康(罹癌比例等)的危害。


 清華在去年辦了一個論壇,有許多迴響與媒體報導。
清華認養了頭前溪下游舊港島的河段,許多團隊共同發布行動宣言。
守護環境、改善水質與擴大參與的永續教育。

今天來竹東高中的師資培育其實也是這樣行動宣言的實踐,可以擴大到學生。


二、頭前溪底泥污染物濃度的研究成果


https://reurl.cc/xar01Z

相較於客雅溪,在新竹市政府盤點水污染的報告中,頭前溪也是未受污染,頂多是稍受污染。。

新竹縣政府也常常發文稿,說頭前溪在中央管河川中,水質總是名列前茅,去年是全國第二。

--

但有一些客觀事實讓我們可以合理懷疑頭前溪可能不是這麼乾淨。

例如,新竹縣與新竹市的公共污水下水道普及率不到兩成,低於全台灣的平均(四成)。

(歐美標準是要八成,全台灣只有台北市有達到。)

如果我們把工廠事業廢水或家庭污水,而是直接排放到灌溉水、飲水水源,而沒有專管處理、排放,其實我們對待河川並不是把它當成大腸,而是當成食道,所有東西都會回到我們身體。

所以,頭前溪的水質真的這麼好嗎?

------
 
跟台灣其他大多縣市的飲用水取水口不同,我們的飲用水來自頭前溪的地表水,而非水庫(寶山水庫是設計給園區用的)

其中,有兩個取水口是位於中下游。

但是上游城鎮的公共污水管的普及率超低,工業廢水與家庭污水大多直接排放,更不用說上游的竹東還有垃圾掩埋場,滲流水也是直接進入頭前溪上游。

加上又很常受到檢舉,竹東掩埋場在乾淨水聯盟的公投推動下,也引起許多人的關注

https://e-info.org.tw/node/235521
荒野的河川廢棄物調查更是發現,其實有80%以上的垃圾都集中在頭前溪下游。

當然可能是遊客、居民留下來的,但也很有可能是河川上游流下來的。

https://reurl.cc/MOlADk

竹東垃圾山的部分,在聯合報的追蹤報導中發現,當初引起注意後,挖乾淨了,在沒有人注意後又慢慢累積起來,而且比之前還多。

這會有什麼問題?
污染的水都會流到頭前溪,是直接的污染。

河川廢棄物也好,垃圾山也好,是有形的垃圾

還有無形的垃圾。
環境團體去看頭前溪的導電度,他們發現是高於「灌溉水」的標準,根本就不應該作為飲用水源。
頭前溪上游與下游的混濁度有很明顯的差別,更不用說常常有人惡意排放很糟糕的東西

隨便搜尋都可以看到頭前溪各個支流的偷排污染物新聞根本一卡車。

https://udn.com/news/story/7324/7827798
例如今年二月竹北頭前溪水閘門冒白色油污。河水經過這些油污,再變成我們的飲用水水源,是非常可怕的事情。


-----------------

去年十月秀專老師的團隊開始在頭前溪採樣。
為什麼取這些點?怎麼去看這些數據?重點是什麼?

--
一般這些研究會取下游水樣。會選這七個點是因為下游在過去採樣時會有很多無機鹽類,會干擾數據。

且因為研究想要著重在飲水安全,所以主要集中在取水口與上游。
七個點分別代表不同的意義。
  1. 油羅溪馬胎段:代表上游、家庭污水的代表
  2. 鹿寮坑溪上中下游:五華工業區沿岸的工廠排放廢水對頭前溪的影響
  3. 竹東中興河道:匯集家庭污水、工業廢水
  4. 隆恩堰取水口:代表飲用水源的水質
  5. 湳雅取水口:代表飲用水源的水質
--------

重金屬在底泥之中,會隨著深度而有不同。
可以分別看短期與長期的污染,所以又分成兩種不同深度進行採樣。
  • 表層樣品(0-15cm):油羅溪馬胎段、鹿寮坑溪下游、隆恩堰、湳雅取水口。
  • 表層與深層(>45cm):竹東、隆恩堰、湳雅取水口(因為其他地點都有三面光的溪流整治,無法有深層底泥)
  • 鹿寮坑溪表層:上游、中游、下游


針對第一組(表層樣本)四個地點的樣本,檢測了八種重金屬、八種多環芳香烴及四種塑化劑(都是WHO規範中是致癌性最高的)。


第一組四個採樣點的表層樣本中,鎳的濃度都超過國內環境部底泥標準下限值 。
根據法規,超過下限的地點應該要增加檢測頻率。

過去官方單位看頭前溪水質時也都發現鎳超過下限值。

不過,政府環保局的解釋是因為地質的關係,因為頭前溪附近是玄武岩、蛇形岩風化的結果。

這就像桃園之前有檢測出銅超標,市長的解釋是因為沒下雨。
如果有這樣的解釋,常常都不會進一步去找可能的原因,當然就不會改善。





如果用美國環保局的標準來看,我們剛才的那些資料在美國EPA,鎳不只是要增加檢測率,而是已經達重度污染標準,鋅鉻砷都是中度污染。

----

在科學研究中,所有事情都要量化。
但是即便是在美國EPA的標準中,也都只有根據物質濃度分成中度、重度。




而秀專老師的研究是使用Contamination Factor 污染係數(CF)來看某個地點「個別」重金屬的污染

對比一般常見直接用濃度比對標準值的做法,Contamination Factor 污染係數(CF)是找最低濃度當背景值,接下來就是計算樣本值與背景值的比例,然後分成四個等級。

計算公式:CF=C樣本/C背景值

-----------

下面這張圖是分別用兩種不同的測值做為背景值。

1.拿EPA中度污染的下限值(很高的標準)作為背景值,來計算頭前溪四個地點樣本的CF。
可以很明顯看到鎳是重度污染,同時也看到鋅鉻砷都超過1。

2.拿同一個河川中「最乾淨的河段」檢測值當檢測值當背景值。

這就是CF值的好處,可以同一河川不同河段的比較,還可以跨河川比較。

在這個研究中,湳雅取水口是最乾淨的,拿來作為背景值。
可以看到鹿寮坑溪的污染值是比較高的。

--
CF還有另一個優點,就是可以加權成為Pollution load index (PLI) -污染負荷指數



PLI經常被用於評估個採樣點底泥沈積物的「所有」重金屬累積的污染影響。

計算公式如下:
PLI = (CF1 xCF2 xCF3 xCF4 x……CFn)^1 / n
         *CFn:各採樣點之CF值
  • PLI =1.0 ->優良
  • PLI <1.0 ->未受污染
  • PLI >1.0 ->受污染

(所以整件事其實最重要的是背景值是什麼,代表什麼意義)



當以湳雅取水口作為背景值時,計算出來的PLI是鹿寮坑溪(工業區)>油羅溪馬胎段(上游)>隆恩堰(中游)>湳雅取水口(下游)

這四個地點分別代表工業廢水、家庭污水跟兩個取水口。

理論上下游的兩個取水口應該要濃度較高,但為什麼會比較低呢?

經過詢問環保局才知道他們會在取水口周圍進行不定期的清淤、攪動,所以重金屬會脫離附著,被沖刷到下游。

=========================

第二組是表層+深層的樣本。


一樣在三個地點都是鎳比較高。

透過比較表層與深層數值,可以看一下物質沈積的分佈趨勢

雖然做了三個地點,但因為後來才知道另外兩個地點會有定期清淤、攪動,所以不太能作為表層與深層的分析。

那麼,若比較竹東中興河道的表層與深層,會發現深層都是重金屬累積比較多、濃度比較高。

另外如果合併環境荷爾蒙的數值,可以發現
  • 竹東表層樣品檢測到比較多種類的有機物→有機物傾向沈積於表層底泥當中。

  • 其中的含量高於國內環境部底泥指標規範之下限值。

→由竹東的檢測結果可推知,有機物傾向沈積於表層底泥當中。

→湳雅取水口和隆恩堰均未檢測到有機物,表示取水口附近定期進行清淤是重要的



從圖中可以很明確看到十二種環境荷爾蒙中在表層比較多。
這代表若是檢測上方水樣,會很不容易測到,因為都被沖刷走了。

這也是為什麼會常常可以看到、聞到臭味(芳香烴等),但取水樣都驗不到。
所以,「測不到」不代表不存在。

還有儀器精密度的問題
===============
===============
===============

第三組資料是看鹿寮坑溪。



  • 對照國內環境部底泥指標,鹿寮坑溪上、中、下游的均高指標下限值。

  • 其餘金屬,銅Cu、鋅Zn、鉛Pb、鉻Cr、砷As的檢測值均低於下限值。




鹿寮坑溪這麼小一條,只有兩公里(客雅溪有27公里,頭前溪61公里)有這麼多污染排放,就已經可以看到下游累積比較多的污染。

所以,

結論1
  1. 頭前溪底泥樣品的鎳含量普遍超過國內底泥品質下限值,需增加檢測頻率。
  2. 根據美國環境保護署US EPA標準,鎳達重度污染,鋅、鉻、砷屬中度污染。
  3. CF污染因子PLI污染負荷指數能輔助現有的河川污染指標RPI,有效定量重金屬潛在風險程度(毒性係數),加強反應水質污染現況。
    (台灣河川污染的比例很嚴重,調查,調查是第一步,接下來才是排序進行整治。當排序是錯的,接下來就全部錯了。本來以為是這邊比較髒,花了很多經費整治,結果才發現另外一條溪比較髒,整治的效益就不會比較好)
    (政府也在改,環境部最近在使用卡爾森指數,是在測優養化、有機物的污染,無法呈現無機物-重金屬的污染程度)
  4. 頭前溪重金屬污染程度依序為工業廢水>家庭污水>取水口。
  5. 重金屬傾向沈積於深層底泥,有機物傾向沈積於表層底泥。
  6. 鹿寮坑溪雖僅2公里長,但其污染程度依序為下游>中游>上游。
---

三、頭前溪底泥的生物毒性

接下來是生物毒性的部分。
為什麼要做生物毒性呢?

這麼多污染物,如果一個一個做,其實是檢測不完的。尤其是不知名的東西、新興污染物。
我們直接去看對人類的影響就好。



實驗步驟-
底泥風乾、有機萃取(DCM+甲醇->對細胞不會有傷害)、減壓濃縮,最後溶解在DMSO(對細胞比較友善的有機溶劑,濃度上限1%,超過會對細胞有影響)

濃度換算:40公克底泥,最後溶解在40毫升的溶劑,所以原始濃度=1/1000 x溶 解後濃度。
最後加入細胞株的萃取液中所含物質量是來自10mg的底泥。


接著我們看萃取液中的八大中金屬。

(沒有看環境荷爾蒙是因為在萃取之前就幾乎測不到了,而且檢測的成本非常高,像現在這個做一次是四十萬,快要半個研究計畫的經費)

結果是:

  • 油羅溪馬胎段和鹿寮坑溪的底泥萃取液中,檢測到多種類的重金屬

  • 隆恩堰檢測到銅、鉛

  • 湳雅取水口檢測到鉛Pb、砷As

→由萃取液中金屬檢測結果可看出取水口相對污染較低、較為乾淨


===============
這邊有一個大重點是「怎麼看生物的可利用濃度??」
(用來測細胞毒性的濃度是否是會合理出現在人體內的濃度)

萃取液的濃度單位是ppm,而前面底泥的濃度則是萃取液的1000倍

1000倍是怎麼被找到的呢?

在斯里蘭可的河川污染很嚴重,去檢測魚體內的重金屬濃度,剛好是河水的1/1000

秀專老師研究中自己測到的萃取液的濃度雖然單位是ppm,但就是實際數字來看,其實應該是ppb,也是大概是環境樣品的1/1000。

這樣看起來,秀專老師在進行細胞毒性研究時使用的萃取液濃度也就不至於會太離譜。

如果就針對人類細胞株來看,其實透過飲食或飲水到人體時,會有生物放大作用。
但人體其實對這些東西的tolerance很高(有肝臟代謝、物理化學的barrier)。

所以,加加減減之後,1/1000是普遍可以被接受的。
事實上,1/1000也被美國環境部US EPA對底泥與水的標準大概也是1/20-1/1000。

小結就是「用底泥濃度的1/1000來處理細胞是普遍可以接受的」

------



秀專老師的團隊正在做生殖細胞與腎臟細胞,原因就是像上面客雅溪的就所呈現的「對腎臟癌與生殖細胞癌細胞的毒性最高」趨勢。

首先,他們選了四大重金屬-汞鎘鉛砷,都是有高度的腎毒性。

還記得嗎,上面底泥物質檢測的結果顯示
  • 鹿寮坑溪跟油羅溪馬胎段除了汞之外,鎘鉛砷都有 
  • 隆恩堰只有鉛 
  • 湳雅取水口雖然比較少,但是還是有鉛、砷。

每種細胞毒性指標的研究設計為
  1. 做三次獨立實驗(去年十二月、二月與三月)
  2. 每次都有兩個時間點(24、48小時)
  3. 每個時間點都有五個濃度(0.01-1%)
  4. 上面每一組條件都至少三重複。

第一個指標是HEK-293T(人胚胎腎細胞)的MTT assay 細胞存活率,結果如下

三個不同時間點的結果都有一樣的趨勢。


所以平均後可以發現

  • 1%鹿寮坑溪樣本處理的細胞是存活率最低的。
  • 四個地點表層底泥的腎毒性依序為鹿寮坑溪>由羅西馬胎段>隆恩堰>湳雅取水口

--

第二種細胞毒性的指標是ROS,是看氧化壓力,是很敏感的指標。
可以透過螢光標記與流式細胞儀做很好的氧化壓力定量。



可以看到一樣的趨勢
  • 四個地點表層底泥的氧化壓力依序為鹿寮坑溪>油羅溪馬胎段>兩個取水口
  • 但很有趣的是隆恩堰<湳雅取水口
--
前面有看到湳雅的PLI比隆恩堰低,但為什麼會讓細胞的氧化壓力高於隆恩堰呢?

會不會是跟兩個地點的重金屬種類有關?
因為前面的底泥分析有發現隆恩堰只有鉛 ; 湳雅取水口有鉛、砷。

砷相較於鉛來說是更嚴重的致癌物(砷是一級致癌物,鉛是二級致癌物),有可能是因此而有不同的氧化壓力結果,這還需要進一步研究。






===================
===================

第二組(表層與深層)的樣本,做一樣的實驗設計(獨立、時間點、濃度、重複)。
也有一樣的趨勢。




這三個圖由左至右分別是湳雅取水口、隆恩堰與竹東中興河道樣本的細胞存活率。
淺色是表層、深色是深層樣本。

  • 三個地點都是深層樣本的腎毒性>表層樣本

--



而在ROS的部分,也一樣都是深層樣本的ROS>淺層樣本

=================



第三組(鹿寮坑溪上中下游)樣本,一樣的實驗設計。

就細胞存活率的結果可以看到
  • 腎毒性:鹿寮坑溪下游>中游>上游


ROS目前只做了一次,還要累積更多的資料



在腎細胞毒性與氧化壓力看到的趨勢都跟底泥看到的物質濃度趨勢一致,所以我們可以進一步延伸前面有關CF、PLI的小結論。


結論2
  1. 頭前溪底泥樣品的鎳含量普遍超過國內底泥品質下限值,需增加檢測頻率。
  2. 根據美國環境保護署US EPA標準,涅達重度污染,鋅、鉻、砷屬中度污染。
  3. CF污染因子PLI污染負荷指數能輔助現有的河川污染指標RPI,有效定量重金屬潛在風險程度(毒性係數),加強反應水質污染現況。
  4. 頭前溪重金屬污染程度與腎毒性程度依序為工業廢水>家庭污水>取水口。
  5. 重金屬傾向沈積於深層底泥,有機物傾向沈積於表層底泥,表層樣品的細胞存活率高於深層樣品
  6. 鹿寮坑溪雖僅2公里長,但其污染程度和細胞受損程度依序為下游>中游>上游。
------
這些生物毒性實驗結果與重金屬含量高度相關,顯示:
  • 有效定量重金屬潛在風險程度對河川污染指標的重要性。
    (不能一直只看有機物優養化等的污染,花了這麼多的努力卻只看一個不是那麼正確的指標-環境部、環保局....)
  • 人類細胞平台可有效協助環境污染鑑識,更直接反映環境污染對人體的危害程度。
    (環境部也開始在做生物毒性)
------------------------------
在實驗的最後步驟,加入細胞株的萃取液中所含物質量是來自10mg的底泥。
10mg底泥中的物質只處理了細胞24與48小時,就這麼的毒!

其實,上面的實驗結果都是還是低估了污染對健康的影響。

因為
  1. 實驗法用有機萃取,能萃取的物質種類有限(無法萃取到需要無機萃取的物質)
  2. 萃取的效率一定低於100%(有部分沒有萃取到)
  3. 檢驗的項目有限(經費有限,有檢驗的<<沒檢驗的。另外,很多新興污染物是未公開的)
  4. 從飲用水攝取到污染物質是會累積的。像香山綠牡蠣就可以看出「排放水的『單位濃度』都符合標準,但量體超大、長期排放就是會有顯著影響(超過環境自淨的範圍)」
==================
==================
==================
==================

四、頭前溪與客雅溪的生物毒性比較


頭前溪跟客雅溪的比較

客雅溪的三個地點分別是
  • 上游-取寶山分橋,雙胞胎井附近的橋下。
  • 中游-取科學園區經處理廢水的排放口的下一條橋。
  • 下游-取浸水橋


這是前面看到的頭前溪的PLI

如果跟客雅溪表層樣本一起看的話,
污染程度(PLI):客雅溪下游鹿寮坑溪,客雅溪中游湳雅取水口
                      鹿寮坑溪>油羅溪馬胎段>隆恩堰>湳雅取水口>客雅溪上游

意思是,如果跟客雅溪上游相比,頭前溪的各個樣點都比較髒。


可是竟然在政府的評等中,客雅溪是為中度污染,頭前溪被評定為全國第二好。

但在老師的研究中竟然客雅溪的數值最低,可以被作為頭前溪背景值!

頭前溪取水口的污染(PLI)跟客雅溪中游這個科學園區廢水排放點差不多。
鹿寮坑溪這個頭前溪上游的樣點,竟然跟客雅溪下游河口處的程度差不多。

========

如果用細胞毒性來看兩條溪的比較,

兩條溪的工業區排水口(客雅溪中游-新竹科學園區 ; 鹿寮坑溪下游-五華工業區)樣本的生物毒性分別是:
  • 細胞存活率:客雅溪中游(新竹科學園區)>鹿寮坑溪下游(五華工業區)
  • 腎細胞毒性:鹿寮坑溪下游五華工業區>客雅溪中游(新竹科學園區)
---------



如果拿這兩條溪最髒的點(客雅溪下游、竹東中興河道)
結果發現,不同的濃度
  • 細胞存活率:客雅溪下游>竹東中興河道
  • 腎細胞毒性:竹東中興河道>客雅溪下游

------


表層與深層樣本來看,如果用客雅溪上游做背景值來計算PLI,趨勢跟表層樣本是一致的,也就是頭前溪比較髒。 
 
污染程度(PLI):客雅溪下游鹿寮坑溪,客雅溪中游湳雅取水口
                      鹿寮坑溪>油羅溪馬胎段>隆恩堰>湳雅取水口>客雅溪上游



如果拿這兩條溪工業區排水口(客雅溪中游-新竹科學園區 ; 鹿寮坑溪下游-五華工業區)的表層與深層樣本的細胞毒性來看,結果發現一樣都是
  • 細胞存活率:客雅溪中游(新竹科學園區)>鹿寮坑溪下游(五華工業區)
  • 腎細胞毒性:鹿寮坑溪下游五華工業區>客雅溪中游(新竹科學園區)




如果拿這兩條溪最髒的點(客雅溪下游、竹東中興河道)的表層與深層樣本
結果發現趨勢也一樣都是
  • 細胞存活率:客雅溪下游>竹東中興河道
  • 腎細胞毒性:竹東中興河道>客雅溪下游
================
================
================

五、頭前溪的水質真的夠乾淨嗎?

所以,頭前溪的水質真的夠乾淨嗎???


https://reurl.cc/LWk2NK

目前台灣水質最乾淨的是翡翠水庫,公共污水普及率八成是模範生。
台北市環保局認為RPI中的氨氮的標準太寬鬆,自主加嚴,大幅下降。

新竹有很多值得努力的地方。



今天另一位講師來晚的原因在上午就參加一場能對照新竹有多需要努力的會議。

當天上午在油羅溪畔的力行村有一場開發案的說明。

是什麼開發案呢?

油羅溪畔的砂石場,被業者吃乾抹淨後,同一場址現在要闖關申請「收受處理一般事業廢棄物及營建剩餘土石方等原料之處理廠」。

新竹縣政府監管回填物質與管制的「成效」都是歷歷在目
(族繁不及備載,僅近年紀錄舉例1舉例2舉例3舉例4舉例5

但是那是新竹縣、新竹市決大部分的決大部分民眾飲用水來源的集水區!


台灣的色彩不應該是這樣,讓我們用每個人的力量造成改變。

6/9聯合報的頭版報導了頭前溪的水源污染,在A3的社論有更多的報導
下一步是什麼,學界很單純,做更多的資料庫,找到合適的背景值
全世界最乾淨的水?有各式各樣的選擇,就可以知道尺規的鬆緊
擴大參與,鳳山溪、頭前溪做得更多,能做預測、限時現地水質採樣、更整體性的研究經費支援

取水口清淤對上方水漾的影響,需要更長期、多樣的檢測。







=============

QA速記

1.測底泥,但我們喝的是上面的水,如何建立關聯?

  我們測上面的水,但怎麼測都測不到,可能有兩個原因
  • 濃度是低的(設備夠好,指示沒有高到有危害)
  • 設備不夠好(其實有高到有危害,只是測不出來)

目前的研究大概都是「底泥中的物質濃度=1000x上層水中的物質濃度」
1000倍當然比較好測量到,但是否能反映底泥採樣點的垂直上方?1:42:00

---


---
其他參考資料










2017/新竹市連霸得分創新高 一張表看幸福城市排名地圖




【康健20回顧】癌症與水的故事



你知道癌症佔死因比率最高的鄉鎮在哪裡嗎?



台灣地區癌症發生率地圖
:中央研究院人社地理資訊科學研究專題中心

--




 














沒有留言:

張貼留言