这是我们的生活环境吗

这是我们的生活环境吗 這是我們的生活環境嗎, ,環境指標生物之研究探討, 一、研究動機, 大自然環境孕育著我們人類以及地球上所有的生物,在自然界微妙而複雜 規律的運作下,人類和其他生物一樣地在地球生態系中扮演同樣重要的角 色。如果沒有翠綠的森林和清淨的水,不單使許多種類的生物失去其棲所 與食物,連我們人類也將失去良好的居住環境,最後將導致整個地球生命 圈面臨死亡。 最近數十年來,我們台灣的經濟快速發展,雖然帶來社會繁榮、民生樂利, 但也因高度的都市化,不單失去了不少森林,也污染了很多河流,使許多 可愛的鳥類、昆蟲、魚類及各種形形色色的生物,都漸漸消失了。從前的 「鳥語花香世界」,似乎正從我們的身邊逐漸消失了。現在正是我們必須 認真檢討我們環境的時候。將透過我們身邊的生物,來看看我們的環境, 進而讓我們想一想,應如何共同合作,以維持健康的自然環境,達到真正 「鳥語花香」的世界。 1 二、研究目的, ,一,、了解目前的環境污染狀況。 ,二,、了解環境指標生物對各種污染源的忍受程度。 ,三,、建立環境指標監測, ,四,、如何經營保育我們的環境, 三、研究器材及環境指標生物, ,一,、研究器材, 小燒杯、昆蟲箱、水族箱、解剖顯微鏡、顯微鏡、鑷子、PH meter、 農藥,好年冬及殺草劑,、肥料,硫酸銨及尿素,、工業污水,大理石 廠及紙漿廠廢水,、家庭污水,自來水及美崙溪河水,、酸雨,調製各 種酸鹼度的雨水,。 ,二,、本實驗採用蘚苔植物、蚯蚓及兩棲類幼體蝌蚪等三種生物來監測酸雨、 土壤及水質的環境指標。其特徵分述如下, 1、蘚苔植物,蘚苔植物屬於無維管束植物,一般分為蘚類,如地錢,與 苔類,如土馬鬃、水苔等,兩種,因無維管束構造,不具真正的根、 莖、葉構造。所以大部生活分佈於潮濕的土壤、石塊或樹木上。其生 2 殖時,雄性配子體,精子,仍須藉水分為媒介始能與雌性配子體,卵, 相遇完成受精作用。因此,這類植物只能在陰濕地區繁衍,故雨水的 乾淨與否對其生存繁衍息息相關。 2、蚯蚓,蚯蚓,earthworm,,屬於環節動物門,Annelida,寡毛綱 ,Oligochaeta,,可以分為陸生及水生的兩個種類。蚯蚓體敏感具有 一層具有色素的薄角質層,體表常保持溼潤具有微血管及神經節密 佈,以皮膚呼吸,會從背孔分泌黏液以保持皮膚的濕潤。故對環境生 態改變具有相當敏感。近年來由於化學肥料的大量使用,改變土壤的 酸鹼值,不適合蚯蚓生長,而農藥的濫用,雖然消滅了不少害蟲,但 同時也毒害了蚯蚓的生存,河邊及湖邊的土地也因水質污染及酸雨的 影響,明顯地降低了蚯蚓的族群數量。故本實驗採用陸生蚯蚓來監測 土壤的受污染程度。 3、兩生類幼體蝌蚪,兩生類為最先至陸地生活的脊椎動物,其皮膚表面 雖已角質化,但未形成外骨骼,因此不能防止體內水分的散失,生活 3 只能侷處於水邊,他們裸露而溼潤的皮膚可以幫助呼吸。此外,兩生 類行體外受精,卵和精子在水中結合,幼體蝌蚪生活於水中,以鰓呼 吸。故水質的酸鹼度與污染程度關係其生存與下一代的繁衍。 四、研究, ,一,、蘚苔植物生長繁殖易受雨水的影響,工業化的結果空氣遭受污染,天 空下雨水連帶的把空氣中的污染物攜帶下來,導致雨水混濁含有各種 氣體污染物,甚至有酸雨現象,故本實驗採用天然雨水及人工配置各 種酸鹼值的水每週噴灑蘚苔植物一次,觀察其生長狀況。,表一, ,二,、蚯蚓長期生長在土壤裏,一般於傍晚時鑽到地層的表面,以土壤中的 有機物為食,易受農夫噴灑農藥及肥料的影響,本實驗以各種農夫常 用的農藥,好年冬、巴拉松等,及肥料,硫酸銨、尿素等,按其使 用說明調製使用,每週噴灑於土壤表面,看其生存狀況。,表二, ,三,、兩生類行體外受精,其幼體蝌蚪也生活於水中,故水質的好壞不僅會 4 影響其受精率,也會影響幼體的生長狀況。本實驗對水質的監測採用 家庭污水,自來水及美崙溪河水,、工業廢水,大理石廠廢水、紙漿 廠廢水,等水質來飼養蝌蚪,觀察其生長變態情形。 五、實驗結果, ,一,、各種酸雨對蘚苔植物生長的影響, 我們分成五個實驗樣本區,每週各自噴灑一次天然雨水,PH值約6.5 左右,、PH值6的人造酸雨、PH值5的人造酸雨、PH值4的人造酸 雨、PH值3的人造酸雨,觀察其生長繁衍狀況。在噴灑天然雨水與PH 值6的人造酸雨的蘚苔植物生長狀況良好,而在PH值5以下的人造酸 雨中,顯苔類植物則逐漸腐爛死亡,表一,。由此可知蘚苔類植物的環 境指標程度約PH值5左右。,圖一, ,二,、農藥及肥料對蚯蚓的影響, 我們調配5,濃度的農藥,好年冬及殺草劑,及肥料,硫酸銨及尿素, 溶液,每週噴灑一次於飼養蚯蚓的土壤表面。在噴灑農藥的實驗區, 不管是好年冬或殺草劑等農藥,隔日蚯蚓皆大量的死亡,且皮膚有白 5 化或綠化現象,可能是其中毒現象,表現在皮膚表面的症狀。而在灑 肥料的實驗區中,蚯蚓皆沒死亡,只是有些蚯蚓皮膚略呈白化或黑化 現象,可能是體內累積有機物質導致皮膚色素細胞分佈的改變或變異 現象,由此可知蚯蚓對農藥的忍受力極為敏感。,表二及圖二, ,三,、各種水質對兩生類幼體蝌蚪生長變態的影響 我們把野外採集來的蝌蚪,蟾蜍的蝌蚪,養殖在家庭污水,自來水及 美崙溪水,及工業廢水,大理石廠及紙漿廠排放的廢水,裏,觀察其 幼體蝌蚪生長變態情形。結果顯示,在家庭污水裡的蝌蚪生長還算是 良好,皆能完成變態行為,而養在工業廢水裏的蝌蚪則呈現不同程度 的死亡現象,在大理石廢水的蝌蚪活動力則減低,呈現慢慢死亡的現 象,可能是水中石灰質阻塞其呼吸器官讓其供氧量不足,而逐漸昏迷 死亡,而在紙漿廠廢水裏的蝌蚪,則呈劇烈的上下翻動,不久便快速 的死亡,可能是紙漿廠廢水裏含有刺激性物質,漂白水或硫等化學物 6 質,,導致其皮膚不能忍受而快速的死亡。,表三及圖三, 六、討論, ,一,、植物對環境污染的反應靈敏度及表現形式,植物效應effect of plant,常 常比人及動物高。換言之,當污染物達到人體最高容許濃度前,植物 早就表現出不同程度的明顯病徵。因此,某些植物可作為污染的早期 指標物。植物對大氣污染的反應很明顯,如工廠排放的SO、HF、023 等有害氣體,常常使附近的農作物、蔬菜減產,也使果樹、森林、城 市綠化樹種受到損害。農藥及微量元素污染之土壤亦常對農作物造成 不良影響,植物經由異化和同化等代謝作用,使環境中的污染物質無 害化,進而降低污染物的濃度及含量,也就是植物淨化作用,包括陸 生植物對大氣污染物的淨化以及水生植物對水體污染物的淨化作用, 1、陸生植物淨化大氣主要是藉由葉片完成,包括有,,一,吸收CO,放2 出O,,二,對落塵的滯留過濾作用,,三,在抗性範圍內能經由吸收 2 而減少空氣中的SO、HF、Cl、0等有害氣體含量,,四,在抗性範圍223 7 內能減少光化學霧污染,,五,濾菌或殺菌作用,,六,對落塵和粒狀 物中的重金屬有吸收和淨化作用,,七,減少噪音污染和放射性污染。 樹種如樟樹、楊梅、榕樹、茄苳、相思樹等對二氧化硫抗性強,適用 於二氧化硫污染區,而楓香、黃金榕、茄苳、樟樹等耐臭氧且吸收力 較大之樹種可種植於工業區。 2、水生植物對水體中污染物有較好的吸收淨化能力者,可做為處理污水 之用。例如蘆葦和大米草對水中懸浮物、氯化物、有機氮、硫酸鹽等 均有一定的淨化能力,水蔥能淨化水中酚類,鳳眼蓮、浮萍、金魚藻、 黑藻等亦有吸收水中重金屬的作用。 ,二,、蚯蚓生活於土壤中,在其進食過程中會吸收土壤重金屬或農藥等,因 此是個極佳的土壤環境記錄者。根據國外研究顯示,蚯蚓體內能負荷 的重金屬累積含量超過其周圍環境的千百倍,因此繼植物後,成為清 除土壤重金屬污染的新希望。這對近來土地重金屬污染事件頻傳的台 灣,是個值得重視的研究方向,使遭重金屬污染的廢耕地早日復育。 8 由於蚯蚓的鑽土行為,及以土壤中的有機物為食的生活方式,可改善 土壤中的物理及化學性質,因此贏得「大自然耕耘機」及「大自然施 肥者」的美譽。所以當我們了解蚯蚓的習性之後,再施用適當的肥料 及農藥,當能更有效的增加農作物的產量。蚯蚓的應用方面, 1、由於蚯蚓喜食腐植性有機物,因此在歐、美、日都已有成功利用蚯蚓 清除污泥、有機垃圾、廢紙等,再將之轉換成有機肥料的例子。也有 利用酒廠、食品加工廠產生之酒糟或食品殘渣來飼養蚯蚓,再直接將 蚯蚓餵食雞、鴨或供飼料工廠製成蛋白質添加於飼料中。台灣近來由 於垃圾傾倒問題日漸嚴重,垃圾減量的辦法再度被提出,因此將廚餘 化為有機肥料的方式,漸漸在關心環保的人士間推廣開來,相信如能 配合蚯蚓的使用,或許可增加垃圾掩埋場的效果及壽命。問題是哪些 種蚯蚓適合此一工作,值得研究探討。 2、歐美已發展出用蚯蚓為土壤環境監測的標準技術,OECD, 1984; Ma and 9 Bodt, 1993,。國內目前尚未將蚯蚓納入土壤水域監測系統,所以應儘 速找出合適的本土蚯蚓,使我國既有的土壤水域監測系統更具國際水 準。另外,由於蚯蚓皮膚對紫外線相當敏感,在今日臭氧層遭破壞的 環境下,蚯蚓也是個值得開發的紫外線監測生物。 ,三,、生態環境與水生生物, 當我們觀察溪流生態時,一翻開水裏的石頭,常常會看到岩石上附著 許多小生物。這些生物大多數是水棲昆蟲,例如蜉蝣或蜻蛉的幼蟲, 也有些小的淡水螺。對於這些水生生物而言,清淨的水是生命的保障, 正如,我們需要清潔的空氣一樣。深山裡的溪流或河川的上游通常都 是很潔淨的水流,裡面住著許多喜歡清淨水質的各種生物。但,一旦 溪水被污染之後,這些水生生物只好逃到別的沒有被污染的支流,否 則就是死亡。只有那些能忍受污水的生物,才能在這裡生活。但如果 河水繼續污染到某一嚴重程度時,就會變成任何生物而都無法居住的 死河。大約八十年前,人們就知道以水生生物的生活狀態,來推知河 10 川的污染程度。為探測河水污染程度,也可以運用所謂的理化指標, 即酸鹼度( PH )、溶氧量、生物需氧量( BOD )等。這是採集河水的樣品, 做化學分析所得的數值。其外,還有,調查「生物指標」生物的種類 與數量,以推知水質的方法。這種生物指標法,有下列特點: 1、能具體了解污染水對水生生物的影響。 2、能了解那些「用一般方法都不能分析」的微量污染物的長期影響。 3、能測知「瞬間污染物」對水生生物的影響。 4、除了解水污染,還可以了解水流速率、水溫、水底狀態等對於水生生 物的綜合性影響。 此種生物指標調查結果較易了解。例如,當水質變好時,說「從前只 有紅蚯蚓的河川裡,現在已能看到蜻蛉的幼蟲及各種小魚」,總比說成 :「BOD由5ppm降到lppm」,更為親切,更能為一般人所接受。 七、參考文獻 1. 賴明洲 林仲剛 (1988)空氣汙染的生物指標:苔蘚地衣類植物 中華林學季刊 21 11 卷 2期 p127-138。 2. 賴明洲 林學潛 公害研究方法簡介:都市空氣汙染的生物指標-地衣類 中華林 12