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系統識別號 U0026-0812200914145123
論文名稱(中文) 南台灣曾文溪河口水化學的影響因素
論文名稱(英文) Factors controlling the river water chemistry near the Zengwen estuary in Southwestern Taiwan
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 地球科學系專班
系所名稱(英) Department of Earth Sciences (on the job class)
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生(中文) 許慧真
研究生(英文) Hui-chen Hsu
電子信箱 tnshj@mail.tn.edu.tw
學號 l4794114
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 100頁
口試委員 口試委員-饒瑞鈞
口試委員-何恭算
指導教授-游鎮烽
中文關鍵字 因子分析  主要和微量元素  水化學 
英文關鍵字 Factor Analysis  Major and trace elements  River water chemistry 
學科別分類
中文摘要 台灣是目前已知化學風化最劇烈的地區之一,本研究主要目的在探討曾文溪河口河水的主要及微量元素隨時間序列變化之情形,以及颱風、豪雨等短期事件前後的化學風化及海水對河川水化學之影響。本研究於2006年6月至2007年6月間,採集西港大橋測站河水樣品60個、國姓大橋測站河水樣品12個以及雨水樣品2個,以高解析感應耦合電漿質譜儀(SF-ICP-MS)分析水體中主要元素(i.e., Na、K、Mg、Ca、Cl、S、Si)及微量元素(i.e., Rb、Ba、Al、Cr、As、Br、Sr、Zn)等之濃度變化。
河水在低流量時(<38m3/s),河水對圍岩有沖提效應(purging effect),可將岩石中的Mg、Ca、K及SO42-帶入河水中,而當水流量約大於38m3/s時,由於河水的稀釋效應,使這些離子濃度隨流量增大而降低。豐水期的平均Mg/Cl、Ca/Cl 與Na/Cl濃度比值分別是1.166、2.20與2.252,比值均大於海水之比值,可能是來自於岩石中的綠泥石、含鎂礦物、方解石及鈉長石的風化;枯水期的Mg/Cl、Ca/Cl與Na/Cl濃度比值分別是0.095、0.024與0.885,分別趨近於世界標準海水比值,表示可能受到海水入侵鹽化所致(IAPSO海水Mg/Cl=O.1、Ca/Cl=0.019和Na/Cl=0.86)。與枯水期相比,豐水期的Ca/Cl濃度比值遠比值Na/Cl濃度比值增加很多(91 vs. 2.5),顯示Ca離子濃度在豐水期的河水中比Na增加很多。另外,由豐水期河水(Ca/Cl)N與(Na/Cl)N的線性斜率為1.3大於1,可以推測Ca從岩石中的風化程度大於Na。。
豐水期時曾文溪受海水入侵情形比較小,使得國姓橋下河水的Na及Br 濃度分別為西港橋下河水濃度的13.45和66.87倍;而在枯水期時河水流量較小,曾文溪受海水入侵情形比較嚴重,入侵距離深達17㎞的西港大橋測站,使得兩測站Na和 Br濃度比值差異比較小,分別為1.47和2.46倍。曾文溪河口河水成份,在豐水期時Ca濃度大於Mg濃度顯示河水成份比較偏淡水;枯水期時 Mg濃度則大於Ca濃度。
本研究採用統計學方法將西港大橋測站之資料數據,利用因子分析方法歸類分群,推測影響水體中各主要離子可能因素,發現影響曾文溪河口水化學的主要因子為圍岩風化、海水入侵、曾文水庫洩洪、河水流量及降雨。
英文摘要 Owing to its hot/humid weathers and strong tectonic activities, Taiwan is considered as a region that has the highest chemical weathering in the world. This study is focused on discussion of the variations of chemical compositions in the Zengwen estuary. These concentration variations of major and trace elements are strongly influenced by, seasonal variability of precipitation,in particular during typhoon. Episode.From June 2006 to June of 2007, 60 river waters at Sailee Bridage and 12 at Konghok Bridage along the Zengwen River ,as well as 2 rains, in wet and dry seasons were analyzed for major(i.e.Na、K、Mg、Ca、Cl、S、Si)and trace elements(i.e.Rb、Ba、Al、Cr、As、Br、Sr、Zn)by SF-ICP-MS.
These results show high Mg, Ca, K, SO42- during lower runoff periods,because of purging effect of river water onto the bedrocks and caused major ions dissolution. When the water flow is greater than 38m3/s, these elements were diluted. The average ratios of Mg/Cl, Ca/Cl and Na/Cl is 1.166, 2.20 and 2.252, respectively in rainy seasonThese ratios are high than seawater values, probably reflecting weathering of chlorite, Mg mineral, carbonate and Na feldspar. The average ratios of Mg/Cl, Ca/Cl and Na/Cl is 0.095, 0.024 and 0.885, respectively in dry season, similar to IAPSO values of Mg/Cl = 0.1,Ca/Cl = 0.019 and Na/Cl = 0.86. These chemical ratios indicate clear seawater influence. The Ca/Cl ratio increases about 90 times from dry to wet season, whereas Na/Cl increased only 2.5 times. In addition, the slope in the (Ca/Cl)n vs. (Na/Cl) n plot is 1.3 in wet season,reflecting preferential weathering of Ca-bearing minerals.Na and Br in the river water at Konghok Bridage is13.47 and 66.87 times respectively higher than the Sailee Bridage in wet season; whereas the differences between the two stations reduced to 1.47 and 2.46 times, respectively. It appears Zengwen River waters tend to be more fresh water in wet season. This agrees also with Ca and Mg concentrations.The Multivariate Principle Component and Factor Analysis Method were applied to evaluate main controlling factors of the river water chemical compositions. The most important factors are rock weathering, sea water, the Zengwen reservoir discharge, runoff and precipitation.
論文目次 章節目錄
第一章 緒論
1-1 前言…………………………………………………………………………1
1-2 研究目的……………………………………………………………………3
1-3 前人研究……………………………………………………………………4
1-4 研究區域地質概況…………………………………………………………9
1-5 氣候及水文慨況……………………………………………………………12
1-6 河水中As、Cr、Zn的來源及對人體之影響 ……………………………14
第二章 樣品採集與分析
2-1 樣品採集與樣品處理………………………………………………………16
2-1.1 樣品的稀釋 ……………………………………………………………16
2-1.2 標準品的配置及檢量線製作 …………………………………………20
2-2 化學分析……………………………………………………………………22
第三章 理論基礎與研究方法
3-1 感應耦合電漿質譜儀(ICP-MS)的原理 ………………………………24
3-2 多變量統計分析 …………………………………………………………28
3-2.1主變量分析 ……………………………………………………………28
3-2.2 因子分析 ……………………………………………………………28
第四章 研究結果
4-1 西港大橋測站河水…………………………………………………………30
4-2 不同季節內河口河水主要及微量元素平均濃度大小之比較……………33
4-3 國姓橋與西港橋測站河水…………………………………………………36
4-4 雨水…………………………………………………………………………40
4-5 多變量統計分析結果………………………………………………………41
4-5.1 相關係數 ………………………………………………………………42
4-5.2 主變量法之因子分析結果 ……………………………………………47
第五章 討論
5-1 影響河水主要元素來源之因素探討………………………………………53
5-2 河水之化學風化因子………………………………………………………54
5-3 河口河水化學之豐水期及枯水期之比較探討……………………………61
5-4.海鹽因子與水量、潮汐之關係……………………………………………70
5-5 河水中重金屬元素Cr、As、Zn的探討 …………………………………72
第六章 結論 …………………………………………………………………75
參考文獻 ………………………………………………………………77
中文部分 …………………………………………………………………77
西文部分 …………………………………………………………………80
附錄(一)國際標準IAPSO濃度表 …………………………………………83
附錄(二)國際標準SLRS濃度表 ……………………………………………85
附錄(三)配置Standard的濃度表 …………………………………………88
附錄(四)2006/6/13~2007/6/6 ………………………………………………89
曾文溪 西港大橋下之河水各主要元素之濃度(單位:ppm)
附錄(五)2006/6/13~2007/6/6 ………………………………………………92
曾文溪西港大橋下之河水各微量元素之濃度(單位:ppm)
附錄(六)曾文溪西港橋下採樣日期、時間、曾文水庫有效蓄水量m3、時雨量、累積雨量、水流量(粗體日期為同時採國姓橋下之河水樣本)……95
附錄(七)2006/6~2007/5每月曾文溪國姓橋測站元素濃度(ppm)………99
附錄(八)2006/6~2007/5每月曾文溪西港大橋測站河水主要元素濃度ppm100
參考文獻 中文部分
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