台灣飲用水水質特性
環工系教授鄭幸雄

台灣地區飲用水水源，以地面水為主，地下水為輔。主要飲用水源多位於山區水庫，河川上游攔河堰，皆來自連續山林集水量，颱風暴雨貯水量，和河床伏流集水量之短日期截流所收集的水源。其沿流地質溶於水中之礦物質及腐植質含量不高，但仍因山區土石流暴露地質，河床伏流水溶出沿床地質，而造成台灣北中南流域的水質特性迴異。更何況地面水源因上游山區農牧開墾現況，和村落人棲居之分佈，而承受天然性和人為性的污染，使得台灣各地區的水源水質污染特性，存有不同的水質變化。至於以地下水為輔助水源，更因水量截留曰期長久，各地區不同地質組成，以及當地農牧種類，長期水資源之質與量的變遷，也造成地下水質特性之差異不小。因此，台灣地區飲用水水源水質之深入探索，對國人飲水消費，以及衛生工程師從事自來水工程專業，皆有其必要性。
再論不同特性之飲用水水源，經各地區給水廠所營運之淨水處理程序所得之清水飲用水，也可能因不同淨水功能而產生不同水質特性的飲用水。譬如，自來水淨水場位於山區，和人密集區，其淨水程序場址曝露於流動大氣，和清水埋管線長短距離輸送至飲用水用戶，亦有或多或少的二次污染的可能性。因此，台灣各地區居民用戶水龍頭所獲得飲用水，仍有其水質特性之差異性。
我國近五十年來，堪稱經濟發展突飛猛進，極大成長的時代，國人也因民智大開，而對飲用水水質更多體認和期望，當然，對飲用水水質有必要深入瞭解。

1-1 台灣、地區飲用水水源、水質特性之探討
台灣地區降雨量，除了颱風季節全島性驟雨突增量大，北部地區在冬季東北方向氣流帶來較持續性的降雨量，中部地區則有高海拔山脈攔截有持續性水量，南部地區在冬春季則缺少降雨量，東南地區亦然。降雨量大小，水庫留存時間長，河流截留時間短，直接影響水質。台北地區岩石地質為多，翡翠水庫位於國家公園水源保護良好水質。桃園地區石門水庫水源流域廣闊，今年七至九月多次遭逢大颱風帶來破百年記錄的驟時降雨量，土石流挾帶山區地表腐植質，更沖刷地面深度的地質沙土，造成水庫淤泥嚴重。微米大小的微粒濁度高達上萬標準濁度單位(NTU)，懸浮性微粒濁度未能重力性沉澱，長達一個月，為台灣歷年罕見的水源水質特性。地質學家宜探討此等濁度成份為何，鋁系化合物較具水合性膠羽，鐵系來自紅土地質，而非台灣中南部常見的鈣系或矽系化合物所形成的濁度或硬度微粒。
台灣中部大河川流域，大安溪、大甲溪之水庫及攔河堰截留大量水量。南至濁水溪流域，理應有高山脈森林截留良好水質，然因五年前中部大地震後，山區地表層結構鬆化，屢次颱風大雨挾帶土石流，沖刷更深的地質沙土。況且山區開墾水果蔬菜園地，水質惡化可想而知。
台灣南部尤其高屏地區之石灰岩及珊瑚地質，乃至河床沙積地帶，河床伏流水儼如地下水庫，溶出更高濃度的鈣鎂離子和碳酸鹽類，因此，此流域之水源含較高的硬度。再加此地區農牧魚殖發達，有機氮及氮磷優養水質出現於水源之現象更普遍，也是水源水質最堪憂的地區。

1－2 飲用水淨水場水質特性之探討
上述台灣北中南東地區水源水質特性，各有差異，但各地自來水廠之淨水程序，皆有國際普及的單元操作流程，針對不同特性的水質，有個別淨化的功能。傳統的淨水程序中;地面水源少量微生物可前加氯消毒;濁度和微藻類，可加明礬鋁系或鐵系混凝劑凝集，再行重力式靜置沉澱去除之;懸浮性微粒可用砂濾池層層過濾去除之:為保水質安全，最後加氯少量可將極少量的微生物和溶解性氨氮，加以破壞分解，而得良好清水質。現今台灣各地給水廠已建立完善的水質檢驗系統，可例行檢驗二十幾項水質，以為品質控制和品質保證之根據。
但因台灣地區性和季節性的水源水質變化，傳統的淨水流程，未必能控制最完善的加藥量和沉澱過濾流況，而引起淨水欠妥的水質轉化作用。例如，水源有機物(有機碳TOC) 偏高，前加氯氧化不完全而產生所謂消毒副產物，有三鹵甲烷(THM)及鹵乙酸(HAA)，超量飲用會致腫瘤與健康危害，或氯臭味道，此為國人最敏感的飲用水品質。又如南部石灰岩地區，水源鈣鎂硬度偏高，溶解性硬度，無法混凝過濾，造成國人對飲用水適飲性的不滿意。我國學界要求飲用水總硬度標準值為250毫克/升，對南部傳統式淨水場，更催促其改良更新技術。適飲性飲用水標準也增至總溶解性固體量在450毫克/升以下，氯氮含量在0.1 毫克/升，臭味為初嗅度3級，以及酚類含量在0.001 毫克/升，皆相當嚴格。此等所謂適飲性水質標準，都因國人生活品質要求提昇而制定的，其水質已在人類健康衛生標準之上。
高雄地區各淨水場，已有澄清湖水廠、翁公園水廠和烤潭水廠完成高級淨水程序的大工程建造。以臭氧前消毒替換前加氯，減少三鹵甲烷和鹵乙酸的產生;用活性碳吸附有機性臭味;以微米或奈米級薄膜過濾鈣鎂硬度和有機物;或採用結晶程序分離硬度。此等高級淨水程序，將在鳳山水廠，坪頂水廠等淨水場增建。屆時，上述高雄地區飲用水之適飲性，可以獲得很大的改善。
然而，吾人仍杞人憂天，我國的淨水場各個單元流程設施都是露天式，極少淨水場像歐洲的室內式那般潔淨空間和藝術造型。顧及台灣地區日光強，氣溫高，各淨水場皆在人居住地區，或工業空氣污染可擴散地帶，對開放空闊的淨水場，是否造成二次污染，有待深入調查。例如，大面積的沉澱池和露天的砂濾池，是否會遭污染空氣落塵，甚至候鳥飛越棲息落糞，不無或然率發生。三年前，葉宣顯教授領導本系研究群，在澄清湖水廠完成兩年度高級淨水程序模型場研究計畫。我們曾由砂濾池和活性池等頂層濾料中，使用掃瞄式電子顯微鏡觀測到，各種濾料表面皆生長有少量的藻類及細菌的微生物微膜，請參閱計畫報告書。由此觀測實況推測露天淨水設施有可能滋生微生物於長期運轉後。如此，濾料生物膜吸附牢固，不易被水反沖洗剝落。再者生物膜老化剝落，可能溶解有機性蛋白質，增加後續加氯不徹底的可能性，造成處理過的清水，有極微量氯氮存在，曾經採樣檢測到0.05 毫克/升於清水中，雖然檢測次數不多，仍有此憂慮。因此，建議淨水程序室內化。

1-3 自來水管線未端用戶飲用水特性之探討
台灣地區歷年地震頻率高，地下埋管路線難免被地震震鬆管線接頭，以及地下水位高低，也可能造成地下水擴散入浸自來水水管。再由自來水事業機構調查統計供水量，與用戶接用水量之落差，造成明顯漏水率之事實，可以推測用戶飲用水質變化之可能性。再由學界歷年調查探索配水系統管線中，極微量生物可利用有機碳(AOC)之檢驗結果，證明，自來水管線中水質再惡化的可能性仍然存在於台灣地區。此現象有得深入研究。