科學與科技課程 – 環境科學單元 主題：我們的水環境 環境科學課程 香港中文大學

目錄 課題一︰水的重要 課題二︰人類活動對水環境所造成的影響 課題三︰改善水質

課題一︰水的重要 水如何維持地球上的生命 地球水資源 量（1000km3） 海洋 1,338,000 96.54 鹽湖／多鹽份地下水   量（1000km3） 總水量的百分比 海洋 1,338,000 96.54 鹽湖／多鹽份地下水 12,870 0.93 冰河，雪山 24,064 1.74 地下淡水 10,530 0.76 淡水湖 91 0.007 土壤水份 16.5 0.001 大氣水蒸氣 12.9 河 2.12 0.0002 生物體中水份 1.12 0.0001

水的重要性 植物吸收太陽能，通過光合作用製造碳水化合物(糖份) 6H2O + 6CO2  C6H12O6 + 6O2 葡萄糖 (水與二氧化碳反應變成葡萄糖和氧) 人類每天需喝8杯水維持體內水份平衡 平日生活中我們常使用水，如洗滌、清潔、煮食和娛樂

自人類文明起 人們在工農業中大量使用水。 三個國家農業用淡水 國家 1995淡水提取量（立方千米／年） 農業用水（%） 菲律賓 55.42 88 澳洲 17.80 75 美國 469.00 42

各種水生境及所扮演的角式 a. 淡水生境 例：河溪 不同的水環境， 孕育眾多特殊的動植物 河溪的生物多樣性受以下條件影響： 淡水收集、污染、有限淡水供應和顯著的季節變化及其它物理因素，如水流、基層土壤特性（泥質、沙質或石質）、溫度、水溶氧 河溪動物 包括 “水較剪”、甲蟲的幼蟲和蜻蜓、水蚤和淡水蝦、孔雀魚、金山鯽和鰻及一些寶貴的魚類品種（如大嶼山大蠔河的香魚） 不同的水環境， 孕育眾多特殊的動植物 許多物種聚集於河溪吸取水分 生物多樣性非常集中和高 http://www.hkedcity.net/ 盧文氏樹蛙

海洋出現分層結構，受水深和水壓力、光照、溶解溶等因素影響。 水環境中，以珊瑚群落的生物多樣性為最高，與陸地的熱帶森林相比。 海洋 - 海水生境 海產是許多人的營養蛋白質之源。 海洋出現分層結構，受水深和水壓力、光照、溶解溶等因素影響。 水環境中，以珊瑚群落的生物多樣性為最高，與陸地的熱帶森林相比。 珊瑚群落的重要： ·  許多高經濟海產（如魚和蝦）的重要產卵地和幼苗孕育地， ·   保護及穩固海岸，防止海岸被風浪侵蝕， 珊瑚群含有豐富的天然藥物，可用來治療疾病。

濕地 “濕地”的定義：水陸交界的地方，潮退時的水深不超過六米，它是具特別適應能力的動植物的生境。濕地可以是自然（如湖、河流、泥灘、紅樹林和蘆葦沼澤）或人工（水塘、魚塘和水稻田）的 濕地包括：紅樹林、水稻田、蘆葦沼澤和基圍；如米埔的紅樹林和蘆葦沼澤 例子：香港西北面的天水圍和米埔 紅樹林廣泛分佈於后海灣、大鵬灣、西貢、大嶼山和大潭等 可愛的動物 : 彈塗魚

是開放統系，經常保存大量營養物，可供動植物吸收攝食，並維持其穩定數量 一般來說，一個單位面積濕地的生產力和物種多樣性都比較高 沼澤（有紅樹林和蘆葦）是鳥類的生境，為成年鳥和幼鳥提供食物 － 種子和果實 潮間帶的海洋生物或下／亞潮間帶的動物是成年鳥和幼鳥寶貴的食物 適應濕地環境的紅樹林 米埔自然保護區

海岸公園：指較大的海洋地區，作娛樂／保護之用 海岸保護區：較海岸公園小，但存護價值較高 由漁農自然護理署管理 海洋生態 海岸公園：指較大的海洋地區，作娛樂／保護之用 海岸保護區：較海岸公園小，但存護價值較高 由漁農自然護理署管理 香港4個海岸公園：海下灣、印洲塘、沙洲及龍鼓洲和東平洲海岸公園 東平洲因其獨特地貌、海岸公園和郊野公園而知名

課題二︰人類活動對水環境造成的影響 人類活動對水環境的影響 人類活動是影響水環境的主要因素 文明起始，人類透過不同方式，一直開發和使用水資源，同時污染水環境 香港的都市發展和工業化幾乎破壞了自然海岸生態 如工農業廢物污染后海灣，大鵬灣（包括吐露港）

過度魚撈 商業捕撈超出海洋生態的極限 破壞複雜的海洋生態網（生態系統中重要和高產量的部份） 數據顯示嚴重的過度捕撈，如﹕ 全球200種最珍貴的海魚有最少60%被過度捕撈或捕撈量已達極限 2000年時，魚及其他海鮮的需求量達到前所未有的高峰 1994年美國人食用九億磅海產 中國的海產耗用量在過去十年增加一倍

挖泥及傾倒作業 排放污水、禽畜及工業廢物 挖泥及傾倒廢物（包括有毒化學廢物）令水質惡化，可導致海洋生態災難 煤灰的重金屬濃度高，如被海洋生物吸收可能影響牠們體內生物化學的反應，繼而引起疾病 排放污水、禽畜及工業廢物 排放污水、禽畜廢物和工業廢物嚴重污染各水體 分解積累的有機廢物消耗水溶氧，可引致水體內原生生物死亡 八十年代，大量污水排入沙田城門河，附近水環境受到嚴重污染 證據顯示吐露港的紅潮與嚴重水污染有關 城門水塘水污染

污染水環境的後果 水污染改變水體內生物、物理和化學參數： 生物參數的改變 營養物增加導致富營養化和藻華 如八十年代吐露港大量藻華 或由工農業污染物排放引起 海洋生物幼苗孕育地喪失令魚量下降 如都市發展破壞沿岸生境（海洋生物幼苗孕育地） 環境污染選出可抗性生物而汰除其他（並非自然選擇和降低水環境的生物多樣性） 過度捕撈導致水環境的生物多樣性降低 食物鏈的不平衡和改變整個食物網的結構

物理參數的改變 溫度（如發電廠熱水釋放可直接殺死魚類） 酸鹼度（高酸／鹼度的工業污水慢慢汰除不能承受酸鹼度變化的生物） 鹽度（可能由淡水減少引致） 水文方面：水流，流速和潮汐受到影響  令水質變差，較／不適合水生生物繼續生存 化學參數的改變 微量有機物，殺蟲劑和二噁莢等（毒性可能非常高，能直接殺死生物） 無機物如氮和磷（與富營養化有關） 金屬 ﹕重金屬

香港每年出現紅潮的平均次數為20次。 大部分紅潮發生在香港吐露港,大鵬灣,牛尾海及南面的水域, 因為: 水流慢,水中營養積聚.令紅潮產生 中國東面水流流入香港東面

對人類的主要不利影響 健康和衛生 水體潔淨能力喪失，導致疾病（由水中病原體引發） 海產累積毒素（如“青口”和蠔裏的藻類毒素會引致麻痹性貝類中毒） 海產累積化學污染物如微量有機物，經進食傳給人類 生物破壞 沿海生境損失和生物多樣性降低，不能作娛樂和教育用途 海洋和淡水資源損失 http://www.tpwd.state.tx.us/ fish/recreat/redtide.htm

甚麼是紅潮？它是如何形成？ 藻華：自然或人工現象，指海中浮游植物（顯微鏡才能觀察）的大量繁殖 高峰時期一滴水中可有上千個植物個體（細胞） 在水面發生，能使海水變成橙色、黃色、藍色、綠色、棕色或紅色 一般稱為紅潮 吐露港的紅潮 Courtesy : Dr. C. K. Wong

香港紅潮 > 64種藻類 大部分引起藻華的藻類都是無害的，如夜光藻 可能有助藻類生長的原因： 合適溫度、較少潮汐運動、高濃度有機氮和磷 香港常見的藻類－夜光藻 擬彎角毛藻 (Chaetoceros pseudocurvisetus)

紅潮如何影響水環境 紅潮可引致漁業經濟損失 毒素可引致泳客的呼吸道疾病和皮膚感染 進食受污染的海產可引起疾病（如噁心，腹瀉等）甚或死亡 紅潮有礙水體景觀，如產生的泡沫和臭味破壞沿岸地區美景 Alexandrium monilatum (亞歷山大藻) http://www.floridamarine.org/ 毒藻

課題三︰改善水質 甚麼是水質指標？ 香港特別行政區政府把全港分為十個水質管制區，並為各個管制區制訂水質指標 政府積極推行多項污染緩解措施，藉以減少污染，改善水質 環境保護署實施一套全面的海水水質監測計劃， 以評估海洋環境狀況、 長期水質變化及 水質指標的達標率

表示水質的指標 溶解氧(DO) 生化需氧量(BOD) 特定的溫度和大氣壓力時，溶解於特定水量的氧氣 有機廢物可被好氧細菌分解 大量細菌分解有機廢物時減少水溶氧而令水質惡化 可令魚類和其它海洋生物死亡 五天生化需氧量：5天期間（溫度20OC），特定水量中好氧細菌所需（以分解有機物質）的溶解氧 水質 在20oC時的水溶解氧 好 微量污染 適度污染 嚴重污染 極度污染 低於4.5 低於4 20OC時水質和溶解氧的關係 特定的溫度和大氣壓力時，溶解於特定水量的氧氣

大腸桿菌含量(E. coli) 許多疾病如霍亂和肝炎能經水體傳染。引起這些疾病的病菌和數目最多的大腸桿菌一樣，可在人和脊椎動物的腸道內生存和繁殖 被糞便污染的水體易帶有這些傳染性病菌 為量度水裏糞便污染程度，國際標準方法是確定大腸桿菌的存在和量度其水中濃度 眾多被研究的細菌指標中，大腸桿菌含量被證實和游泳相關的疾病有較大關係

- 混濁度 不溶於水的土壤粒子(沉澱物)和其它固體(懸浮物)：懸浮在水中，阻礙光合作用，進一步影響水中食物網。可能帶有殺蟲劑、細菌和其它 酸鹼度(pH) 酸鹼度：量度酸和鹼強度的數值；顯示水中酸／鹼度 液體的酸鹼度＜7屬酸性，而酸鹼度＞7屬鹼性 銨、磷酸鹽 含有銨和磷酸鹽的化合物：引致海水富營養化的主要營養物 富營養化與浮游植物的數量轉變有關，另外和水溶氧及生化需氧量也有關係 酸鹼度試紙 酸鹼度計

改善水質的措施 工業廢物處理 工業工序裏產生的化學廢物可引起嚴重的水環境污染，不能直接排出 它們應從污水分開，並經其它已發展的技術處理 本港不同種類的化學廢物（例如在實驗室和工廠產生）被運往位於青衣島的化學廢物處理中心。該中心負責化學廢物的儲存、收集、運送、處理和最後棄置

污水處理 兩組獨立的收集系統以收集雨水和污水 ﹔後者被連接到污水處理廠 There are separate collection system for Storm water & Sewage, the latter one is connected to sewage treatment works.

沙田污水處理廠 The review of sewage collection system of various district aims at increase the efficiency of the collection and lower the possibility of pollution to the area.

污水處理過程 一般來說污水需經幾個程序才能排放 首先初級處理程序隔除（體積大）浮於污水水面的物質和懸浮於污水裏的固體。較細小的懸浮粒子經一級處理內的沉澱池沉澱 其後，二級處理時污水裏的有機物質被分解。空氣被泵入曝氣池，以提供充足的溶解氧給負責分解的微生物 最後沉澱池中，不溶於水的物質和微生物由於重力而沉澱

在沙田污水處理廠進行的污水處理過程 污水在初級處理時被隔濾 沙田污水處理廠的污水處理過程 （來源：香港特別行政區環境保護署網址：http：//www.epd.gov.hk/epd） Generally, the sewage passes through several steps before discharge.Figure 2 shows the Sewage treatment process in Shatin Sewage treatment works. First is the preliminary treatment that screen out the large floating and suspended solid in raw sewage.

初級處理所用的沉澱池 次級處理所用的曝氣池 固體物質會在這裡沉澱 微生物會降解廢物 Sedimentation tank in primary treatment (physical treatment) further precipitates the smaller suspended particles. Biological treatment is followed to degrade the organic materials in sewage, air is pumped in the aeration tank to provide adequate dissolved oxygen to the microorganisms that responsible for the process. 微生物會降解廢物

一些不溶於水的消化殘餘物和微生物會因重力而沉澱 最後沉澱池 污泥消化池 (次級處理最後的步驟) 一些不溶於水的消化殘餘物和微生物會因重力而沉澱 In the final sedimentation tank, insoluble digested wastes and micro-organisms are precipitated by gravity. In the last step of secondary treatment, sludge digestion tank, the activated sludge is recycled as compost, reused in aeration tank the residues are disposed in landfill site. 活性污泥 -可循環再用作為堆肥 -重新再用於曝氣池 -棄置在堆填區

因污水的數量增多，污水基礎設施的建設開支從1987一直增加 污水基礎設施的累積建設開支 （來源：水務署．香港特別行政區． http ﹕//www.info.gov.hk/wsd） 因污水的數量增多，污水基礎設施的建設開支從1987一直增加

立法 水污染管制條例（第 358章） 一九八○年制定，後於一九九○年及一九九三年修訂 該條例授權政府將全港水域劃為多個水質管制區以及訂立水質指標 為公眾利益而訂立的水質指標（所需達至的水質），目的是促進保護及善用香港水資源 發牌制度於每個水質管制區內實施，藉以管制區內排放的污水及沉積物。環境保護署署長為監督，負責發牌及執行管制 排入公用污水渠、雨水渠、河道或其他水體的污水，均受管制 這包括來自各類工業、製造業、商業、公共機構及建築作業等的污水 環境保護署監督牌照執行者，回應投訴和起訴違規者 受管制排放物的排放者應向環境保護署申領牌照，並遵守牌照條款

教育 向公眾公開資料（如水污染管制條例） 如網站，小冊子和單張，水質報告，電視廣告，讓他們知道污水處理的工作和控制水污染的政策等， 教育公民 保護水源的重要性及 污水收集和處理系統的架構（如淨化海港計劃）

水環境的欣賞價值 娛樂用途和欣賞價值 如清水灣是著名的海灘，遊人不絕 可在這裏參與水上運動（如游泳和滑水） 市民可在水塘和河溪釣魚 行山人士可欣賞沙灘和海岸（如大浪灣）風光 本地美麗的海岸線和瀑布可供欣賞 http://www.info.gov.hk/epd/

經濟和美麗的水環境 海岸公園－香港生態旅游熱點之一 http://www.afcd.gov.hk 中華白海豚 香港具代表性的景點－維多利亞港