什麼是土壤?
土壤是覆蓋在地表的一層鬆軟物質,它不是一開始就有的,而是岩石經過很長時間的變化形成的。這些變化包括風吹、雨水沖刷、日曬造成的破裂(風化)、礦物質的化學反應,以及動植物活動的影響。這些力量一起作用,讓堅硬的岩石逐漸分解成顆粒,最後形成我們今天看到的土壤。
石頭變成土壤要多久時間?
岩石變成土壤要經過大風乾燥、濕潤、結冰、解凍、風吹雨淋等自然氣候的變化而崩裂分解,不只這樣喔!經過崩裂的岩石再經由氧化還原、水解、光分解、中和以及碳化等化學反應,形成不同的礦物質。此外,生物的作用也很重要,例如植物的根部分泌出酸液可促使礦物質溶解而攝取其中的養分,甲蟲、蚯蚓、小動物等不斷的翻攪土壤,使土壤持續的向上提升堆積,這些複雜的成土過程往往要耗時千萬年才能成功。
土壤有生命嗎?
土壤雖然不是動物或植物,但它就像有生命一樣!
- • 它會「呼吸」,吸進氧氣、排出二氧化碳。
- • 它會「消化」,把落葉、枯草或動物的屍體分解,變成新的有機物。
- • 它還會「排泄」,把多餘或有毒的物質分解成簡單的氣體,送到空氣中,或溶在水裡帶走。
所以,土壤裡有很多生命活動,也算是生命科學的一部分喔!
土壤的組成包括哪些呢?
土壤是由三種東西組成的:
- • 固體:像石頭碎片、礦物、腐爛的植物、微生物等。
- • 液體:主要是水,水裡還溶著養分,讓植物可以吸收。
- • 氣體:存在土壤小縫隙中的空氣。
這三種成分互相配合,才能讓植物和小動物在土壤裡健康生活。
為什麼土壤顏色不一樣?
土壤的顏色會因為裡面的礦物質和水分多寡不同而變化。
- • 常見的顏色:灰色、黑色、紅色和棕色,這些顏色通常和土壤裡的鐵、腐爛的植物等有關。
- • 比較特別的顏色:像藍色或綠色的土壤,比較少見,通常是在長時間被水淹沒或空氣很少的地方形成的,因為土壤裡的鐵質變成不同的形態,所以顏色會不一樣。
土壤有什麼重要功能?
土壤是地球的超級英雄,有五大功能:
- • 提供植物生長的地方,讓它們能扎根並吸收養分。
- • 提供建築工程的地基,支撐房屋、道路等設施。
- • 提供各種生物和微生物(像細菌、蚯蚓)的棲息地。
- • 幫助儲存水分,並能過濾和淨化水。
- • 幫助把有機物(像枯葉、食物殘渣)轉換成植物需要的養分。
土壤和水一樣,都是人類的重要資源,我們一定要好好珍惜和保護。
降水和水分會對土壤有什麼影響?
水分會影響土壤裡的化學反應和生物活動,不同的降水情況,對土壤的影響差異很大:
潮濕多雨地區(每年降雨量大於 600 毫米)
雨水會把土壤裡可溶的鹽分沖走(鹽分淋失),養分也會被帶到更深的土層,使土壤肥力下降,並容易變酸。長時間下來,鐵和鋁不易被沖走,會累積形成淋餘土(pedalfer soil)或鐵鋁土。
在降雨特別多的地方(像熱帶雨林),還可能發生脫硅作用(desilication),就是雨水把土壤裡的硅帶走,移到更深的土層,甚至流進地下水。
乾燥地區(每年降雨量小於 500 毫米)
蒸發量比降雨量大,水分會從地下往上移動,讓鹽分留在地表(鹽化),可能形成由鹽或其他物質膠結而成的硬磐(hard pan)。同時,碳酸鈣等物質會在土壤下層堆積,形成鈣層土(pedocal soil)。
土壤質地是什麼?
土壤質地就是指土壤中的顆粒大小分佈。
- 1. 土壤的顆粒種類
- 土壤裡有大顆的礫石、中等大小的砂粒、更小的粉粒,還有最細的黏粒。不同顆粒比例的土壤,摸起來、排水和透氣的狀況都不一樣。
- 2. 土壤的主要類型
- 根據顆粒的比例,土壤可以分成四種主要類型:砂土、壤土、黏壤土和黏土。
- • 砂土:顆粒大,水流得快,不容易保水,養分也容易流走。
- • 黏土:顆粒細,保水好,但透氣差,水不容易滲下去。
- • 壤土:介於砂土和黏土之間,保水和透氣都剛剛好,最適合植物生長。
- • 黏壤土:比壤土再黏一些,保水力更好,但透氣稍差。
- 3. 土壤和養分
- 顆粒越小,表面積越大,就越能抓住養分,讓它不容易被雨水沖走。黏土和壤土通常能保留比較多植物需要的營養。
什麼是「肥沃的土壤」?
土壤就像植物的家和餐桌,負責提供它們生長所需要的養分和水分。所謂「肥沃的土壤」,是指能夠充分滿足作物生長需求的土壤。
- 肥沃的土壤必須具備以下條件的土壤,才能讓作物健康成長、收成良好:
- • 足夠的水分:讓植物根系能順利吸收。
- • 充足且均衡的養分:包括大量元素氮(N)、磷(P)、鉀(K)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫(S),以及微量元素錳(Mn)、鐵(Fe)、硼(B)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鉬(Mo)、氯(Cl)等。
- • 其他功能性微量元素:如鈉(Na)、釩(V)、鈷(Co)、矽(Si)、硒(Se)等,這些元素的需求量會因不同植物而有所差異。
肥沃的土壤是鹼性的嗎?
不是!太酸或太鹼都不好,植物最喜歡中性土壤(pH5.0-7.5)。
什麼是土壤液化?
土壤液化是一種地面失去支撐力、變得像液體一樣的現象,屬於地震時可能發生的地盤破壞。當地震來臨時,如果地下水位以下的土壤是鬆散、含水量很高的砂土、泥質砂或礫石,地震的搖晃會讓土壤間的水壓快速上升,但來不及排掉。最終,土壤顆粒之間的支撐力會消失,整塊地面就像漂浮在水上一樣,變得鬆軟、無法承重,可能導致建築物傾斜、倒塌,甚至讓地面大面積變形或下陷。
什麼是土壤污染?
健康的土壤有很多好功能,可以讓動物和植物住得舒服、長得好,也能把有毒的東西變得沒那麼危險,還能儲存水分。但是,如果人類把太多垃圾、化學物質或其他有害的東西丟進土壤,超過土壤自己「吸收」和「清潔」的能力,土壤的好功能就會被破壞,甚至不能再用,這就叫做土壤污染。
土壤污染有什麼特點?
- 土壤污染有幾個特別的地方:
- • 很難發現:用眼睛看或用鼻子聞,通常看不出來,常常要等到農作物減少或長不好才會發現。
- • 不容易恢復:一旦被污染,要很長時間才能變回健康,像被鹽分、酸化或受到放射線污染的土壤更難恢復。
- • 污染物移動很慢:但會慢慢累積,尤其是重金屬和不容易分解的化學物質。
- • 可能進入食物:污染物會跑進蔬菜或水果,透過食物鏈影響人和動物的健康。
- • 會造成更多污染:髒掉的土壤可能把污染物帶到水或空氣中,造成二次污染。
是什麼讓土壤變髒?
- 在臺灣土壤變髒的主要原因有:
- • 工業廢水與有害廢棄物。
- • 農業用藥與化學肥料。
- • 畜牧養殖廢水與廢棄物。
- • 都市污水與家庭垃圾。
- • 工廠與汽機車廢氣。
- • 落塵與酸雨。
污染物質有哪些種類?
- 土壤污染物主要分成兩種:
- • 有機污染物:可以被土壤裡的微生物分解,最後變成像二氧化碳和水這樣的無害物質。
- • 無機污染物像重金屬這類,很難分解,會長時間留在土壤裡,對環境和健康都有危害。
什麼是土壤的緩衝能力和自我清潔作用?
- 土壤有兩個超能力:
- • 緩衝能力:就像土壤有一個「吸收海綿」,能先抓住一些有害物質,不讓它們馬上傷害植物或動物。
- • 自我清潔作用:土壤裡住著許多微生物(像細菌、真菌),它們會把有害的東西分解,變成像二氧化碳和水這樣的無害物質,讓污染物去除。
各類型廢水造成土壤污染的影響有哪些?
- 不同種類的廢水,會對土壤造成不同的傷害:
- 1.工業廢水
- 含有砷、鉻、汞、鎳、鉛、鎘等重金屬,會沉積在土壤中,使作物生長受阻。人若吃到受到污染的農產品,重金屬會在體內累積,超過一定量就會造成中毒。重金屬還會殺死土壤中的有益微生物,讓土壤失去自我淨化的能力。
- 2.塑膠、石化、紙業、電鍍等工廠廢水
- 這些廢水會增加土壤中的鹽分,影響植物吸水,改變植物生長方式,甚至破壞土壤結構,讓土壤品質變差。
- 3.食品、酵母工廠廢水
- 4.鋼鐵、砂石、煤礦廢水
- 含有大量懸浮的固體,會降低土壤的通透性,造成缺氧,使植物根部呼吸困難,影響生長。
- 5.畜牧廢水
- 像豬、牛、雞的糞尿廢水,含有高濃度有機物,進入土壤後會快速消耗氧氣,讓植物根部缺氧而容易枯死。
- 6.受污染的灌溉水
- 使用受污染的水澆灌農田,會改變土壤養分比例,造成作物容易倒伏、結實不良,並增加病蟲害。如果水裡含有像鎘這樣的重金屬,會進入作物並累積在人食用的食物中,危害健康。
農藥使用不當造成土壤污染的影響又有哪些呢?
- 如果農藥使用不當,會對土壤和生物造成傷害:
- • 含汞的殺蟲劑:進入土壤後,會被稻米吸收並累積在米粒裡,人吃了可能造成身體生病。
- • 含砷的農藥:進入土壤後,會沿著食物鏈被農作物、畜牧動物或野生動物吸收,最後進入人體,造成疾病等不良影響。
農藥進入土壤後會怎樣?
- 農藥進入土壤後,可能有三種去向:
- 1. 留在土裡:被土壤吸住,長時間殘留在土中。
- 2. 被吸收或移動:隨著空氣或水流動,被農作物吸收,或移到其他地方。
- 3. 被分解:經過化學反應、陽光照射,或被微生物分解,農藥的量會慢慢變少。
空氣中的污染物會對土壤造成什麼影響呢?
以前,汽車使用含鉛汽油,燃燒後會產生鉛化合物,隨著廢氣排到空中,下雨時被雨水沖進土壤,造成鉛污染。現在,已經改用無鉛汽油,鉛污染大幅減少。不過,空氣中的其他污染物(像工廠廢氣、汽機車廢氣中的氮氧化物、二氧化硫、懸浮微粒等)仍可能掉到土壤裡,改變土壤的酸鹼值、增加有害物質,長期下來會影響植物生長與土壤生態。
施灑肥料會對土壤造成污染嗎?
- 會喔!如果肥料用得太多,土壤可能會被污染:
- • 化學肥料:大多是「無機物」,意思是像鹽巴、礦物一樣的東西,雖然能溶在水裡讓植物吸收,但如果用太多,會讓土壤變酸,植物長不好。
- • 豬糞尿等有機肥料:屬於「有機物」,也就是來自動物或植物的東西(像糞便、落葉、稻草等)。如果施用過量,會讓土壤變得太鹼,還可能產生有毒物質,導致作物變少。
酸性的土壤會有哪些影響呢?
- 土壤會變酸,可能是因為化學肥料用太多,或下了酸雨。土壤太酸會造成:
- • 缺少重要養分(像鈣、磷、鉀),植物長不好。
- • 有些養分(像磷)變得很難溶解,植物吸不到。
- • 有毒金屬(像鋁、鐵、錳)溶解變多,會傷害植物。
- • 土壤裡的好菌活動變少,例如分解落葉、把氮固定在土壤裡的作用都會受到影響,讓植物更難獲得需要的養分。
土壤有鹼性的嗎?
- 有喔!如果土壤裡的鹽分太多,就可能變成鹽性土或鹼性土。
- • 鹽性土(鹽土):土壤裡的水溶性鹽(像食鹽的氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鎂等)超過乾土重量的0.2%,就叫做鹽土。
- • 鹼性土(鹼土):土壤裡的鹽分太多,或是有太多像鈉、鎂這樣的元素,就會變成鹼土。
- 不管是鹽土還是鹼土,土壤都會呈現鹼性反應,意思是pH值比較高,植物不太容易生長。
鹼、鹽土對土壤有危害嗎?
- 有喔!植物最喜歡中性的土壤,太酸或太鹼都不好,鹽鹼土(含很多鹽分或呈鹼性)會對作物造成以下危害:
- • 鹽分太高→吸水困難
- 當土壤裡水溶性的鹽(像食鹽、硫酸鈉、硫酸鎂等)太多時,會把水「搶走」,讓植物根部很難吸到水。
- • 鈉含量太高→土壤硬化、根系難發展當土壤裡鈉比例過高時,會進入土壤顆粒之間,破壞原本疏鬆的結構,讓土壤變硬變密(叫「鈉黏土」),空氣和水都不容易進去,根系就長不好。
- • 高鹼性→養分不足
- 鈉和鎂太多時,會干擾植物吸收和利用養分;而高鹼性還會讓鐵、錳、銅、鋅等重要養分變成沉澱,植物吸收不到,長得慢、長不好。
土壤遭受污染後該如何準備後續的復育工作?
要像醫生看病一樣,在清理和修復土壤之前,要先做檢查和調查,了解土壤的狀況:
1. 想清楚要檢查什麼:先決定檢查的目的、項目,以及檢查結果要用來做什麼。
2. 規劃怎麼取土壤來檢查:安排在哪些地點挖一點土壤做檢查,畫好位置圖,決定檢查的時間和次數。
3. 選對檢查方法:選擇正確的檢驗方式,確保結果又準確又可靠。
4. 注意檢查品質:規劃好檢查過程的品質控制,確保每次檢查的結果可信。
受重金屬污染的土壤復育及防治方法有哪些?
有幾種治療方法:
就像人生病要看醫生一樣,土壤生病了也有很多治療方法:
- 1. 翻土法(土壤大翻身)
把底下乾淨的土壤和上面受污染的土壤對換位置,就像把三明治上下顛倒一樣,稀釋污染濃度。
- 2. 客土法(土壤大搬家)
- 上層客土法:在受污染的土壤上面鋪一層乾淨的新土,就像給土地蓋被子。
- 排土客土法:把受污染的土壤全部挖走,換上全新的乾淨土壤,就像給大地換上新床單。
- 3. 添加土壤改良劑(給土壤吃藥)
加入特別的化學藥劑,讓壞的重金屬乖乖變成固體沉下去:
- 石灰:改變土壤的酸鹼度,讓重金屬變成沉澱物。
- 硫化物、硫酸鹽:在潮濕的土壤中,幫助重金屬結合成固體,不會亂跑。
- 4. 植物清潔法(綠色小幫手)
種植特殊的花卉、蕨類或觀賞草,這些植物就像吸塵器一樣,會把土壤中的重金屬吸收到自己身體裡。
- 5. 控制土壤水分(調節土壤的口渴程度)
控制土壤裡的水分多少,可以改變重金屬的活動力;如讓稻田保持淹水狀態,可以防止稻子吸收太多有害的鎘。
- 6. 預防新污染(不讓壞東西再進來)
加強管理水污染、空氣污染和廢棄物,就像關好門窗不讓髒東西飛進家裡一樣,避免土壤再次被污染。
避免土壤受農藥污染的防治措施有哪些?
土壤農藥污染的防治方法有下列方式:
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1. 正確使用農藥(按照說明書用藥)
在農藥包裝上寫清楚使用方法,制定農產品中農藥殘留的安全標準,讓農民知道該用多少才安全。規定農藥在蔬果中的安全含量。
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2. 設定安全間隔期(讓土壤休息一下)
規定使用農藥後要等多久才能種下一種作物,這樣可以避免有機氯農藥累積在土壤裡造成毒害。
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3. 加速農藥分解(幫助土壤消化農藥)
使用石灰和灌溉的方式提高土壤濕度和 pH 值,讓有機氯農藥更快分解掉。
-
4. 研發更好的農藥(升級防蟲武器)
提升農藥品質與技術,開發防病蟲害效果更好的農藥,這樣就可以減少使用農藥的次數。
-
5. 治療受污染的土壤(土壤復健計畫)
如果土壤已經被農藥污染了,可以使用客土法、翻土法和生物處理等技術來幫土壤恢復健康。
受到油污染的土壤如何復育呢
受油污染的土壤現行的復育技術可分為兩大類:
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現地處理(In situ treatment):
指的是不需要把污染的土壤或地下水挖出來或抽出來,而是直接在污染發生的地點進行處理。
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異地處理(Non-in situ treatment):
指的是需要把污染的土壤或地下水從原來的地點移除,運送到其他地方進行處理。
現地處理有哪些技術?
現地處理就是不挖土、不搬家,直接在污染的地方進行治療,包括以下方法:
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蒸發技術:
抽取土壤中揮發性污染物的蒸氣,就像用吸塵器吸走空氣中的有害氣體。
-
生物處理:
利用微生物來分解土壤中的污染物,就像請清潔小幫手來打掃。
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淋洗及化學反應:
用特殊的化學溶液沖洗土壤,或加入化學物質讓污染物產生反應變成無害的物質。
-
玻璃化技術:
用極高溫把污染土壤熔化成像玻璃一樣的固體,把有害物質永久固定在裡面。
-
自然衰減:
讓大自然慢慢分解污染物,定期監測確保污染濃度逐漸降低。
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隔離/包圍技術:
在污染區域周圍建造屏障,防止污染物擴散到其他乾淨的地方,就像用圍牆把污染隔離起來。
異地處理有哪些技術?
異地處理就是把受污染的土壤挖出來,運到其他地方進行處理,包括以下方法:
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挖除法(客土法):
直接把受污染的土壤挖走,運到安全的地方處理或掩埋,再換上乾淨的土壤。
-
熱處理法:
把污染土壤加熱到很高的溫度,讓有害物質分解或蒸發掉,就像用高溫烘烤。
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固化/穩定化法(添加瀝青法):
把污染土壤和瀝青或水泥等材料混合,讓有害物質被包裹固定,形成穩定的固體材料。
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化學萃取法:
用特殊的化學溶劑清洗污染土壤,把有害物質從土壤中分離出來,就像用清潔劑洗掉污漬。
怎麼保護土壤?
保護土壤可以分成兩個部分:預防和整治。
-
預防:在土壤變髒之前,就要先做好水、空氣和廢棄物的處理工作,這樣可以大大減少土壤被污染的機會。
-
整治:如果土壤已經被污染,就要想辦法讓污染物變得不會亂跑、不會進入農作物或人體,並努力修復和改良土壤。
另外,污染的地方不要再種食物,還要持續檢查和追蹤,並遵守環保的法律,大家一起保護我們生活的土地。
什麼是地下水?
簡單來說,地下水就是在地面底下的水。
在科學上的意思,是指藏在地下「飽和層」裡的水,這些水就是我們打井取水的來源,也會因為地形或岩石縫隙的關係,自然流出地面形成泉水。
地下水的水源從何而來?
地下水主要來自雨水和河流的水,它們會慢慢滲進地面下的土壤和岩石縫隙裡;更完整的說,是因為大自然有一個水的循環:
- 地面的水遇到太陽會變成水蒸氣升到天空。
- 水蒸氣遇冷變成雨水、雪或冰雹落下來。
- 部分雨水會沿著地面流動,部分會滲進地底,在重力作用下往下走,儲存在地下,變成地下水。
地下水會永遠存在嗎?
不一定,地下水要花很長時間慢慢累積,才會有足夠的水讓人使用,就像其他天然資源一樣,地下水不是取之不盡、用之不竭的。如果水土流失嚴重、抽地下水太多,或是水源補充不夠,地下水就可能會用光、乾掉。
想像地下水就像一個水的存錢筒:下雨時慢慢存水進去,如果一次取太多或不常補水,水就會越來越少,最後會見底。
地下水有什麼用處?
地下水和河水一樣,可以讓人喝水、洗澡、澆花,是重要的水資源。
地下有一大片會儲水的地方,叫含水層,它可以幫忙撐住地面;但是如果抽太多地下水,含水層裡的水會變少,地面就可能慢慢往下沉,這種情況叫做地層下陷。
地下水的水質有什麼特性?
地下水和河水的水質不太一樣,主要有以下特性:
- 鹽分比較多:地下水流動很慢,和岩石、土壤接觸的時間長,會溶解裡面的礦物,所以鹽分通常比河水多。
- 密度比較高:因為鹽分多,地下水比河水重一些。
- 溫度變化小:地下水藏在土壤和岩石下面,不容易受氣溫影響,一年四季溫度差不多,冬天比較暖、夏天比較涼。
- 不易恢復污染:地下水不容易被污染,但一旦遭受污染後就更難恢復。
地下水會被污染嗎?
地下水平常比較不容易被污染,但如果真的被污染,就很難發現,也很難清理。
地下水的污染常常是看不見、聞不到的,影響的範圍可能很大,而且會持續很久,有時人們是到發現水的味道或顏色變了,或是長期喝了以後身體出現不舒服,才知道地下水已經被污染。
抽地下水有限制嗎?
地下水並不是取之不盡、用之不竭的資源,必須適量抽取,才能長久使用,只要控制在安全出水量內,就能滿足生活、飲用、灌溉或養殖等需求。如果抽水量超過安全出水量,就叫做超抽,長期超抽會讓地下水位下降,甚至引發海水入侵、地層下陷等其他環境問題。
什麼是安全出水量?
安全出水量是指在一個地下水區域裡,每年可以長期穩定抽取的水量,而且不會因抽水而造成不良影響。另一種解釋是:用水人每年可以從含水層(地下儲水層)中取得的安全水量。
決定安全出水量時,會考慮以下四個因素:
- 地下水的補充能力
- 水權(誰可以用水、用多少)
- 經濟與能源條件
- 水質狀況
從這四個條件中,取最小的那個數值,就是該流域的安全出水量。
為什麼會地層下陷?
地層下陷的主要原因,通常是因為從壓力含水層抽取地下水的量超過安全出水量,讓地層失去支撐而下沉。
其他可能造成地層下陷的原因還包括:
- 區域性的地面傾斜或地殼變動
- 石油、天然氣的開採
- 岩鹽、硫黃等礦產的挖取
- 泥炭土地區的排水
- 自由含水層水位大量下降
- 建築物地基處理不良
- 石灰岩地區的溶解
- 黃土地區的穴陷
這些因素都可能造成地面沉降,帶來嚴重損害。
地層下陷有哪些種類?
地層下陷有很多種類,其中因過量抽取壓力含水層地下水而造成的下陷,主要有三種:
-
區域性沉陷(regional subsidence)
影響範圍很大,因為下陷的深度可以到達土層深處,也叫深部沉陷。
-
活性沉陷(active subsidence)
當持續超抽地下水時,含水層水壓下降,地面沉陷的速度和水壓減少量成正比,這種持續進行的沉陷就叫活性沉陷。
-
落後沉陷(lag subsidence)或殘餘沉陷(residual subsidence)
當停止過度抽水後,地下水壓雖然穩定了,但地面沉陷不會馬上停止,還會持續一段時間,沉陷速度會慢慢變緩,最後才完全停止。通常會再持續 30~40 年才可能全部停止。
地層下陷可能引起的不良後果有哪些?
地層下陷會帶來很多影響,在都市地區常見的不良後果包括:
-
堤防防洪能力降低:
地面下沉後,堤防的相對高度變低,防洪效果會變差。
-
含水層功能受損:
含水層原本有輸水、儲水、供應水源的功能,一旦地層下陷,這些功能都會下降。
-
排水困難:
區域性沉陷常形成不平均的碗狀地形,容易讓都市中心的排水不順暢。
-
海水入侵風險增加:
靠近海岸或港口的城市,如果地層因地下水壓力下降而下沉,可能會增加海水入侵的風險。
-
危害建築物安全:
不平均的沉陷會讓建築物產生牆壁裂縫、屋頂歪斜等問題,影響安全。
-
水工設施功能受影響:
可能導致自來水管破裂、井管突出或裂開、碼頭沉入水中,甚至讓輸水系統的坡度改變或斷流。
什麼是地下水污染?
如果垃圾掩埋場的髒水、地下油槽或管線破損滲漏,或是農業、工業廢水、廢物處理不當,讓有害的東西進入地下水,就會改變地下水的品質,這就是地下水污染。
根據《土壤及地下水污染整治法》,地下水污染是指:有害的物質、生物或能量進入地下水,使水質變壞,可能影響正常用途,或危害人的健康和生活環境。
地下水受到污染後會有什麼影響呢?
地下水一旦被污染,就不能再當作飲用水,還會破壞自然生態,影響動植物的生存,人如果長期喝到這些水,健康會受到威脅。為了清理污染,需要投入大量的金錢和時間,這不但造成經濟上的負擔,也會影響社會和工業的正常發展,帶來很大的損失。
地下水污染的來源有哪些?
地下水污染大多和人類活動有關,主要有以下幾個來源:
- 1.
都市:
部分地區已有地下污水管工程,會把生活廢水送去處理,但在尚未接管線的地方,或廢水處理不當時,家庭的髒水(如洗澡水、洗衣水)、化糞池破損滲出的污水,仍可能進入地下水。垃圾掩埋場若管理不當,流出的污水也會造成污染;醫院的廢水雖多半會先處理,但若設備故障或處理不確實,也可能帶來污染。
- 2.
工廠:
工業生產過程中產生的含毒物質或重金屬的廢水,若未妥善處理,可能會滲入地下造成污染。
- 3.
農業:
如果農田灌溉水含有過多鹽分或農藥,畜牧場的糞便帶有有機物和細菌,或是施肥、改良土壤的藥劑沒有妥善處理,都可能滲進地下水造成污染。
- 4.
其他:
沿海地區可能發生海水入侵;油管破裂、化學工廠洩漏、運送有毒物的車輛事故、廢棄物管理不當等,都會污染地下水。拆船廢棄物在台灣較少見,但在國外或特定港區仍可能發生。
防治地下水被污染,有哪些監測方法?
為了確保地下水的安全,我們會設置不同功能的監測井(就像地下水的偵探一樣),來觀察和記錄地下水的狀況,主要有以下四種:
- 1.
水質監測:
檢測河川、湖泊、水庫、海洋和地下水的水質參數,可以用自動機器持續監測,也可以定時檢查,就像幫水做健康檢查。
- 2.
地下水監測系統:
專門觀察地下水水質和水量變化的系統,通常會利用監測井來取樣檢查。例如,要知道垃圾掩埋場的地下水有沒有被污染,會先在「水流的上游」鑽一口參考井(代表乾淨水質),再在「下游」不同深度鑽三口以上的監測井取樣,比較上下游的水質差異,判斷地下水是否受影響。
- 3.
污染源監測井:
設在可能造成污染的地點附近,專門監測地下水水質變化。有兩種用途:
- 偵察:提早發現問題,提升預警能力。
- 評估:地下水已受污染時,測量污染物的濃度和範圍。
這類監測井多是長期固定設置的。
- 4.
查證監測井:
為了調查已經發生的污染案件而設置,用來收集證據,確認污染來源,幫助解決污染糾紛。因為具有法律效力,這種監測井對設置的品質要求特別高。
當地下水受到污染時,有限定管制區域嗎?
有喔!現行法令對於地下水污染部分,依污染程度與風險不同,劃分為下列兩種管制區:
- 1. 地下水污染特定管制區:
指在地下水污染管制區範圍內,如果因污染導致公共用水的供水井已經受到污染,或具有明顯污染風險的區域;另外,如果是非公共用水的供水井,其水中污染物濃度超過地下水污染管制標準
10倍以上,也會被劃定為特定管制區。
- 2. 地下水污染一般管制區:
指在地下水污染管制區範圍內,除了特定管制區以外的其他區域。
對於地下水污染是否有污染者付費的原則?
有喔!為了整治土壤與地下水污染,環境部會針對指定公告的化學物質,依照其產生量與輸入量,向製造者和輸入者收取整治費,並成立土壤及地下水污染整治基金。主要用途如下:
- 1. 支付中央與地方政府進行整治工作的費用,例如:
- • 調查污染範圍
- • 評估對環境的影響
- • 審查調查與評估計畫
- • 採取緊急措施減輕污染或避免擴大
- • 訂定、審查、實施、變更及監督整治計畫
- • 公告劃定地下水使用限制地區
- 2. 基金相關的訴訟費用。
- 3. 基金的人事與行政管理費用。
- 4. 其他經中央主管機關核准,與土壤或地下水污染整治有關的費用。
地下水污染整治工作需調查哪些資料?
在整治地下水污染前,第一步是進行場址特徵調查。
場址特徵包括:
- • 地下水的流動方向、速度和流量
- • 影響地下水流動的各種因素
- • 含水層的地質特徵與構造
- • 當地的水文與土壤性質
這些資料是用來建立污染整治的概念模式,方便設計、規劃和預估整治方法。因為地下水污染看不見、摸不到,所以必須依靠這些調查數據來模擬真實情況,調查越完整、資料越精確,概念模式就越接近真實狀況,整治工作也會更順利。
這就像醫生看病前,要先做檢查、拍X光,才能知道病在哪裡、情況有多嚴重,接下來才好對症下藥。調查得越詳細,整治效果越好!
如何保護地下水不受污染呢?
保護地下水人人有責,天然的資源需要大家的愛惜與維護,保護地下水的方法如下:
- 1. 制定並確實執行地下水污染防治的相關法規。
- 2. 調查並掌握地下水的補充量和抽取量。
- 3. 持續監測各地地下水的水質。
- 4. 嚴格監督工業廢水處理和排放設施的運作與改善。
- 5. 建設都市的衛生下水道系統與污水處理廠。
- 6. 控制有毒農藥的使用,加強畜牧業廢水的處理。
- 7. 改善有毒工業廢棄物、垃圾掩埋場與地下貯油設備。
- 8. 遵守法令、節約用水,地下水要量入為出。
- 9. 不要隨意傾倒廢棄物與垃圾,保護地下水,人人有責!
什麼是海水入侵現象?
海水入侵多發生在淡水和海水相接的地方,例如海島、半島或砂洲周圍。因為淡水比海水輕,所以會浮在海水的上層,平常兩者不會混在一起。因此,如果地下的淡水被抽走太多,海水就會趁機跑進原本淡水的位置,這種情況就叫做海水入侵。
在台灣沿海地區,若為了漁業養殖方便而過度抽取地下水,不只可能造成海水入侵,也可能因地層失去支撐而發生地層下陷。
當海水入侵地下水時有判斷的依據嗎?
可以用氯離子(Cl⁻)和碳酸離子(CO₃²⁻)及碳酸氫根離子(HCO₃⁻)的比值Cl/(CO₃+HCO₃)來判斷海水入侵的程度;這是因為海水中的氯離子很多,而地下水的氯離子很少;相反地,地下水中的碳酸離子和碳酸氫根離子很多,但海水中比較少。
- • 比值<1:未受海水入侵
- • 比值1-2:輕度海水入侵
- • 比值2-5:中度海水入侵
- • 比值5-10:高度海水入侵
- • 比值10-200:嚴重海水入侵
- • 比值200以上:已經是海水了
不過要注意,有些年代很古老的含水層(儲水地層)比例也可能很高,這不一定是現在的海水入侵,可能是古代曾被海水影響,或原本就是海水層的一部分,所以還需要配合地理資料一起判斷。
海水入侵後的控制方法有哪些呢?
海水入侵可以用多種方法來控制,常見的有:
- 1. 減少抽水量或改變抽水方式:減少沿海地下水層的抽水量,讓地下水位升到海平面以上,水流方向維持向海,避免因超抽造成海水入侵。
- 2. 直接補注:以人工補注方式將水補回地下水層,補充流失的地下水位,但必須同時減少抽水量,才能達到最佳效果。
- 3. 抽水溝法:在靠近海岸、與海岸平行的位置鑽一排水井,抽水時會形成地下水位下降區,將入侵的海水限制在該區域內。
- 4. 淡水壓力峰法:與抽水溝法相反,在靠近海岸、與海岸平行的位置維持一條淡水「壓力峰」(地下水位或水壓高點)高於海平面,藉由壓力阻擋海水入侵。
- 5. 人工地下障壁:在地下建造不透水的牆(人工障壁),降低地下水層的滲透性,阻止海水入侵並防止地下水外流,還可在障壁上游形成地下水庫。淺層水層的障壁可用鋼板、瀝青、混凝土、膠泥等建造,或在井孔中灌入乳狀柏油、水泥漿、壓克力或矽膠等物質製成。
當地下水水位降低或水量減少時,有何補救的方式呢?
可以「補水」;當地下水水位減少時,可由天然補注藉由重力、入滲作用或人工補注方式增加地下水含量。
人工補注的方式有哪些?
人工補注可以分為直接人工補注和間接人工補注(又叫感應式補注法)兩種。
- 1. 直接人工補注:又分成地面人工補注和人工補注井兩種。
- • 地面人工補注:適用於含水層露出地表的情況,可以用漫流法、池浸法、深坑法或深溝法、溝洫法、天然河道法、灌溉法、水土保持法等方式,讓水慢慢滲入地下。
- • 人工補注井:當含水層離地表較遠時,需要鑿井來補注水,包括重力補注井、壓注式人工補注井、輻射式水平人工補注井等。
- 2. 間接人工補注:透過改變地下水流動或壓力的方式,讓水進入含水層。
不論哪種方式,補注的水質都要良好,補注前應先去除懸浮物(先讓它沉澱),並可用加氯、加次氯酸鈣或其他藥劑消毒,避免細菌或藻類滋生,以延長補注井的使用壽命。
人工補注井法的差異與優點為何?
人工補注井主要有三種類型:
- 1. 重力補注井:在井中填入沙土,將水導入井內,利用重力讓水補充到地下較深處的壓力含水層,或補充因過度抽水而變成自由含水層的地下水。
- • 優點:設備和建造費用低、不需用電抽水、維護費低、佔地少、沒有空氣阻塞問題、不會改變含水層特性。
- 2. 壓注式補注井:最常用來補充深部含水層的方法,利用抽水機的壓力將水壓入含水層。
- • 優點:一口井可以同時當作抽水井和補注井、適用於任何壓力含水層、不佔土地,在都市地價高的地方特別適合。
- 3. 輻射式水平補注井:當含水層離地表不到20公尺時,可以在水平方向鑽管補水。
- • 優點:補水量平均是一般壓力補注井的5倍、水進入含水層的速度較慢、沒有空氣阻塞問題、清除阻塞效率高。