溼地植物淨化污水效能之初探

校園建置溼地水生池是發展理想永續校園的重要建設，其可提供學校落實環境政策、課程教學、遊憩管理的場域，如何營造令人滿意喜愛又具時代意義的水生池，儼然成為二十一世紀學校發展的重點。本研究主要目的在探討學校建置溼地水生池的現況對學校污水淨化之影響，在自然環境中，溼地是植物種類相當豐富的生態環境，當物質進入溼地中，常可由其中生物將其利用或沉積，因而可應用於去除水中的污染物。利用土壤以及其中的微生物和植物根系對污染物的淨化能力來處理污水或廢水，世界各國已有成功運用在自然或人工溼地上之案例（李宏才，民91）。利用溼地自然處理廢污水，在於利用溼地生態中的物理作用（包括沉殿、過慮及吸附等作用）、化學作用（包括氧化還源、吸附、離子交換及錯合反應等作用）、生物作用（包括微生物的同化吸收作用、礦化分解作用及植物的同化吸收作用等）來淨化水質，利用溼地自然處理廢中水節省空間、人力及金錢（林欣怡，民89）。
　

溼地擁有許多不同的風貌，關於溼地的定義各地有許多描述，如表：

國際的定義	國際拉姆薩溼地公約(Ramsar Convention,1971)	凡是包括草澤、林澤、泥澤或水域等地，不論是自然或是人為、暫時或是永久、靜止或是流動、淡水或是鹽水，甚至海水深度在低潮位時不深過6公尺之地區。
國際的定義	國際自然及自然資源保護聯盟(IUCN)	溼地係指有水生植物生長的地方。
美國的定義	美國漁業及野生動物署(1979)	溼地必需包含至少一種以上的下列三性質： 1. 必須具有優勢的水生植物。 2. 含水溼土。 3. 每年生長季或某一時間內，土壤含飽和水份或為淺水所覆。
美國的定義	美國環境保護署和兵工署	週期或經常被地表或地下水所淹沒或侵透之地區，具有可適應含土壤的優勢植物，包括草澤、林澤、酸澤以及類似地區。
加拿大的定義	加拿大國際溼地工作組織(1979)	表土以濕地為主，並有水生植物生長；氣候溫暖時，地下水位接近或高於地面。
加拿大的定義	加拿大溼地資料中心(1979)	土壤為水所覆蓋，或長期飽和，以增進溼地或水棲過程，且須包含溼土、水生植物，和適應溼生環境的多樣性生物活動。
我國的定義	環境科學大辭典(1992)	陸地和水地的交會處。地表有暫時或永久的淺層積水，以及有優勢的水生植物。
	行政院環保署曾引用(1994)	河口區海岸之半含鹽溼地。
	中華民國野鳥學術	溼地的三要素為溼土、水域、水生植群，概分為河口與淡水溼地兩大類。河口濕地包括大部分海岸半含鹽溼地，如：潮地鹽生草澤、紅樹林沼澤、潮間泥質灘地等；淡水溼地包括草澤地、灌叢沼地與森林溼地。

資料來源：溼地公園規劃策略之研究-以高雄縣鳥松溼地公園為例（第2-1～2-5頁），于立平，民86，國立中山大學海洋環境學系碩士論文。

通常溼地的定義包括三個主要因素：水域、溼土、水生植群。可以透過水的分佈狀況來區別濕地；溼地土壤通常有與附近高地不同的特殊土壤條件；唯有水生植物可在溼地生存。也可以藉此三個主要因素來判別是否為溼地。

溼地依其形成條件可分自然溼地（natural wetland）與人工溼地（constructed wetland）；而自然溼地又有不同分類，一般所採用的分類方法是依照水中鹽分的濃度，分為淡水溼地及鹹水溼地，以水中鹽度1000mg/L作為分界，大於1000mg/L者稱為鹹水溼地，小於1000mg/L者稱為淡水溼地（郭振泰、楊州斌，民90）。

依植物的種類、水文現象、土壤性質、pH值及營養狀態可分為四類﹕

ｂ. 垂直流動型－進流由表面逐步向下滲流至底部的集流管。

溼地對生物族群、生態系統及全球都有不同的價值（Mitsch and Gosslink，1993）。對生物族群而言，對皮草類動

物、魚類、甲殼類動物、水禽及其他鳥類都有維護族群的功能。對生態系統的價值則包括對洪水的消滅、對暴雨方面

的緩滅效果、對含水層的補助以及淨化水質的功能。對全球的價值則在氮循環、硫循環及碳循環之中，溼地是一個很

因溼地除具有生態保育及休閒遊憩的功能外，還包括有涵養水分、調節洪水及淨化水質等作用，其淨化水質的作用，

係由於溼地系統中能去除廢污水中的BOD(生化需氧量)、COD(化學需氧量)、SS(懸浮固體物質)及營養鹽物質(含氮及含

磷物質)，甚至連廢水中含有的金屬物質、微量有機物質及病原菌等皆可利用溼地系統去除之，而達到淨化水質的目

的。溼地淨化水質的功能包含：污染物過慮、沉殿物去除、污染物分解、製造氧氣、營養鹽循環、化學物質及營養鹽

目前在各國，採用自然處理系統解決廢棄物（如：廢污水、廢棄物及固體廢棄物等）的問題，已行之多年，並有非常

良好之成效，而台灣近年來也漸漸開始發展此種方式，利用自然界對污染物質的自淨作用，並在大自然能負荷的範圍

內，藉由土壤、植物及微生物等的物理、化學及生物作用，來降低廢棄物中污染物質的濃度，而達到去除污染物質的

溼地中的植物相很複雜，一般是因土壤中水份的含量或水面的高低，而從高地向溼地，呈現由林相轉為灌木叢再轉為草本再轉為水生植物的狀態，形成梯度生長及成層分佈相（Guntensperent，1989），但是也有林澤、草澤的溼地存在。然而，在眾多植物種類中，最有效去除污染物質的植物，通常都採用水生植物作為其中的優勢物種。

一般而言，溼地中的水生植物可依葉片與水面的相對位置及其生活習性，可分為以下四種類型（林春吉，民89）：

這類水生植物完全沉浸於水中，多半生長在水域較深的環境，根長在水中，葉片一般成

線狀、帶狀或絲狀。有少部分此類植物的根沒有定著性，會隨水流四處漂移，所以也會

這類水生植物通常生長於水邊或水位較淺的環境，與沉水性植物相同，其跟生長在土

裡，但不同的是葉片或莖卻挺露出水面。有一部分的此類植物會在水面下長出沉水葉，

但其形狀與水面上的葉片不相同。如：蘆葦類、燈心草類、香浦類、狼尾草類、薹屬類

這類水生植物通常生長於深水域環境，根莖或球莖固定於底泥中，葉片由長長的葉柄支撐，平貼浮於水面，通常成寬

大的圓形或橢圓形，與挺水性植物相同，也會長出沉水葉。如：蓮花類。

這類水生植物的根沒有固定於水中，植物本身會隨著水的流動而四處漂浮，通常體積小、繁殖能力強是其特質。如：

水生植物在溼地淨化水質中占了一個很大的因素，而植物能去除污染物是因為具有根面效應。也就是植物可藉由將氧氣傳輸至根部，使得附近土壤成為好氧區，而其他區域的土壤成為厭氧區。再由根部附近的微生物進行同化作用及異化作用，進行硝化及脫硝作用（D’Angelo，1994）及磷的化學沉澱，此一輸養至根部而形成根部好氧區的功能，我們稱之為根部效應。此效應會促使溼地中的營養鹽物質去除，而能達到淨化水質的效果。

一般水生植物都有將氧傳輸至根部的能力，但因水生植物種類的不同，而有不同的輸氧效率。水生植物的地下莖相當發達，所以有較大的空間來傳導空氣，將氧氣傳至根部，形成圍繞根部土壤的好氧區。因此若水生植物的地下莖數目越多，則溼地土壤好氧區的形成越多，而所提供的氧氣也增加許多，也更能利於硝化作用的產生，微生物的同化作用及化學氧化還原反應的形成。所以，水生植物根區的多寡將影響傳輸氧氣的效率，也將會影響到硝化反應的發生，因此影響水中氨氮的去除效果（Zhu and Sikora，1995）。

污水中所含的氮可分成有機氮及無機氮兩種形式。其中無機氮可藉由硝化–脫硝作用、植物吸收作用及離子交換作用而自污水中去除；有機氮經過生物作用，可形成底泥中腐植質、水解成氨基酸，及進一步分解成無機氮（Sara et al，2001）。植物的吸收是去除氮的途徑之一。

磷在溼地土壤中主要是以溶解性和不溶解性的有機及無機物型式存在。其中可溶性的無機磷是溼地中藻類與植物生長所需的營養物質，因此對植物的生長有很大的影響。溼地中磷的去除機制主要是靠化學沉殿、吸附作用、植物吸引、及微生物代謝作用而達到去除目的。

溼地是一個自然的水生植物係系統，系統中的pH值變化主要受到植物及微生物作用的影響。而氮的去除過程中硝化、脫硝，及磷、氮的植物吸收與生物代謝作用，是影響pH值變化主要的機制（Yang et al.，1994）。

為適應含有高鹽分之環境，溼地植物發展出一套獨特的生存方式，包括防止或控制進入植物體內的鹽類及具有分泌鹽類的特殊器官。植物的內皮會對自土壤中吸收的可溶性物質形成第一道屏障，但對於氣體能讓其自由進出。

水在自然界循環的過程中，會混入、溶解各種物質而受到汙染，不過，自然界也具備自然淨化的能力，其方式可分為三大類：

一、物理處理：混入的污染物質會先被大量的水稀釋及擴散，比水重的物質會慢慢沈澱，而降低在水中的濃度。

二、化學處理：因為氧化還原等作用使污染物質轉化為無害物質；而凝集、吸附等作用，則可使污染物質變得較易沈

三、生物處理：污染物質被生物吸收及分解，其中以微生物分解有機物為代表。氮和磷被藻類或水生植物吸收也包括

在內。
然而，當污染超過一定程度時，就難以單靠自然的力量來改善水質，此時就必須進行人為淨化。分離或去除水中存在的污濁物質，使其達到自來水和工廠用水等使用水的可用標準即為水處理。目前在各國，採用自然處理系統解決廢污水的問題，已行之多年，並有非常良好之成效，而台灣近年來也漸漸開始發展此種方式，利用自然界對廢污水的自淨作用，並在大自然能負荷的範圍內，藉由土壤、植物及微生物等的物理、化學及生物作用，來降低廢污水。惟水污泥含有機質、氮和磷等植物生長所需之養分，但因含有部分重金屬，以至於土地施用時必須注意其在土壤中的植物有效性。水生植物在溼地淨化水質中占了一個很大的因素，而植物能去除污染物是因為具有根面效應。也就是植物可藉由將氧氣傳輸至根部，使得附近土壤成為好氧區，而其他區域的土壤成為厭氧區。再由根部附近的微生物進行同化作用及異化作用，進行硝化及脫硝作用及磷的化學沉澱，此一輸養至根部而形成根部好氧區的功能，我們稱之為根部效應。此效應會促使溼地中的營養鹽物質去除，而能達到淨化水質的效果。

溼地具有涵養水分、調節洪水及淨化水質等作用，其淨化水質的作用，係由於溼地系統中能去除廢污水中的BOD(生化需氧量)、COD(化學需氧量)、SS(懸浮固體物質)及營養鹽物質(含氮及含磷物質)，甚至連廢水中含有的金屬物質、微量有機物質及病原菌等皆可利用溼地系統去除之，而達到淨化水質的目的。溼地淨化水質的功能包含：污染物過慮、沉殿物去除、污染物分解、製造氧氣、營養鹽循環、化學物質及營養鹽的吸收。

不論何種水生植物都有淨化水質效能，只是因水生植物種類不同，其去除水污染效能有不同而已。要提高水生植物淨化水質成效，必須注意溼地植物淨化水質各種因素，如：濕地生態的維護（植被、土壤、河道、水源）、濕地植物的管理（植物適時的收割對於氮磷的去除有相當大的影響）、濕地植物的保護。濕地與水生植物的保護不僅是政府的責任，也是全民的責任，唯有人們了解大自然、尊重大自然之後，濕地才會持續的存在，孕育各樣水生植物，淨化水質。

于立平（1997）。溼地公園規劃策略之研究-以高雄縣鳥松溼地公園為例。國立中山大學海洋環境學研究所碩士論文。

李宏才（民91）。土地處理系統植物相的演替與水質改善之研究。雲林科技大學境與安全工程研究所碩士論文。

林春吉（2000）。「台灣水生植物（1）自然觀察圖鑑」，第268頁。

洪國鑫（民91）。高水力負荷下溼地污染物模式分析。國立成功大學研究所碩士論文。

張立弘（民90）。生活污水之濕地處理及再利用研究。國立屏東科技大學研究所碩士論文。

黃惠婷（民87）。以土壤及礫石床人工溼地處理生活污水之研究。國立中山大學海洋環境學研究所碩士論文。

王素蘭（民94）。台北市立師範學院環境教育研究所書報討論報告。


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