<%@LANGUAGE="VBSCRIPT" CODEPAGE="950"%> 台灣地區海水浴場指標微生物之分析

台灣地區休憩海域指標微生物分析

及海水水質分級建立之研究

許永華 顏榮華 王鵬榮 魏佩玉

摘 要

本計劃於民國九十年六月至十月間,進行台灣地區十個休憩海域之水質監測。檢測之微生物有大腸桿菌群、大腸桿菌、腸球菌及海洋弧菌,所用之方法則有七種。以m-ENDO培養基檢測大腸桿菌群不合格水樣為28﹪,以Enterolert螢光法檢測腸球菌不合格率為28﹪,以m-E+EIA培養基檢測腸球菌不合格率為10 ﹪,以m-TEC方法檢測大腸桿菌不合格率為15﹪,Colilert及Chromocult檢測大腸桿菌方法之不合格率則分別為85%及93%。建議九十一年度暫時仍然採用NIEA E215.50C 大腸桿菌群作檢測以符法規之規定,同時以腸球菌Enterolert螢光檢測方法之結果作分級以符合健康風險評估之世界潮流。但籲請相關主管單位檢討微生物管制項目,參考國外相關研究及法規標準,積極建立我國娛樂用水之水質管制標準。三個大腸桿菌群的方法之間,Colilert與Chromocult之間的相關性極佳,但與傳統的m-ENDO 的方法相較,則相關性明顯變低。兩個腸球菌方法之相關性比較,除杉原及旗津之外,有六處相關性均高達0.8以上,兩處達0.6以上。在Colilert 及Chromocult兩個螢光檢測方法所得到的大腸桿菌群及大腸桿菌之間的相關性則極為良好。有五處的相關係數高達0.9以上。

關鍵字:海水浴場水質、指標微生物、檢測方法、水質分級、健康風險

一、前言

  影響娛樂用水健康風險之糞便性污染源包括廢污水的排放、暴雨逕流、河川水之注入及戲水者本身所造成之污染。糞便性污染源檢測數據將會被作為健康風險評估及流行病學研究之用。但是這些糞便性污染源除了人類所產生之外,一些動物牲畜的排放也包括在內。因此以指標生物檢測數據所作的健康風險評估可能會高估了一些。上述之污染必須針對健康風險之影響程度仔細加以評估。污水處理系統的失控而導致戲水者的暴露風險大增有極大部分的原因是要歸咎於不適當的監測及沒有及時的通報。另一方面,過去所考慮的監測項目是否能代表現有的情況頗值得研究(5,6,8)

  以指標微生物來代替病原菌的檢測的觀念已被使用一段時間,且成效也不錯。在糞便性的指標中常被提及的有耐熱性的大腸桿菌群、大腸桿菌、腸球菌及糞便性鏈球菌群。這些指標雖然已經被大家所接受,但還是存在很多的問題,很多環境及物理因子都會影響這些糞便性指標的應用性,也沒有一個單一的指標可以清楚正確的代表水中糞便性的污染,常用以及可能可以做為指標的微生物或化學物質,每種指標或多或少都有其缺點及使用限制。(5)

  世界衛生組織及美國環保署於1998年出版的娛樂用水之安全指引指出,海水浴場及遊憩用途之水質管制宜從健康風險為考量,建議以腸球菌作為海水水質之細菌指標,而淡水之河川、溪流、湖泊則以大腸桿菌作為指標(6)。該組織並提供娛樂用海水微生物指標分級之健康風險建議值及其代表之意義。

  本研究將定期檢測海水浴場中大腸桿菌群、大腸桿菌、腸球菌及海洋弧菌等,建立台灣沿海岸指標微生物之基本資料,探討上述微生物是否可以作為海水浴場之污染微生物指標。同時也以不同培養基或檢測方法檢測,評估各種檢測方法應用於海水檢測分級之適用性,提供環保署主管單位於未來制訂監測規範之參考。

二、材料與方法

  1. 檢測方法

  本研究所採用的檢測方法大腸桿菌群除以傳統的濾膜法m-ENDO培養基作檢測之外(17),另採用本所新近公告的酵素呈色及螢光測定法Colilert(IDEXX 公司),檢測海水的大腸桿菌群及大腸桿菌。另外亦選用m-TEC(Difco)及Chromocult(Merck 公司)兩種培養基比較大腸桿菌群及大腸桿菌之檢測效果(2)。腸球菌則以APHA認可的兩段式培養法(即m-E agar +EIA agar)(1)及ASTM的螢光反應檢測法(3)(Enterolert)來作檢測,海洋弧菌則以Thiosulphate-citrate-bile salts-sucrose(TCBS)培養基以塗抹法作檢測(4)。以建立環境背景資料及比較不同方法之間的檢測結果之差異,並建議適合海水微生物檢測之方法。本研究中所使用之方法概要及來源如下:

    1. NIEA E202.51B水中大腸桿菌群檢測方法---濾膜法:
    2. 本方法是以含有乳醣及鹼性洋紅的Endo 培養基作檢測,鹼性洋紅抑制革蘭氏陽性細菌之生長,大腸桿菌群會醱酵乳醣產酸與洋紅反應成為紅色菌落,並形成洋紅之結晶呈金屬光澤。

    3. NIEA E215.50C 大腸桿菌群及大腸桿菌Colilert螢光及呈色檢測標準方法:
    4. 本方法是本方法係利用大腸桿菌群(Coliform group)能產生β-D- galactosidase酵素分解Ortho-nitrophenyl-β-D-galactopyranoside(ONPG)之特性,使培養液形成黃色;以及大腸桿菌(E. coli)產生之β-glucuronidase酵素分解4-methyl-umbelliferyl-β-D-glucuronide(MUG),使培養液在波長366 nm之紫外光照射之下產生螢光,來判斷水樣中是否含有大腸桿菌群及大腸桿菌。

    5. ISO/DIN 16649 Chromocult大腸桿菌群及大腸桿菌同時檢測法---濾膜法:
    6. 本方法之原理是添加蛋白P、sorbitol、pyruvate等營養物質使大腸桿菌群能快速生長,以tergitol 7抑制革蘭氏陽性細菌、cefsulodin抑制產氣單胞桿菌及假性單胞桿菌、以salmon-GAL與大腸桿菌群專一的galactosidase反應產生紅色菌落及以X-GAL與大腸桿菌專一的glucuronidase 反應產生深藍色至紫色菌落。

    7. APHA 9213 D m-TEC大腸桿菌檢測--濾膜法:
    8. 本方法係以濾膜過濾水樣,檢測水中的大腸桿菌。水樣過濾後置於m-TEC培養基上,於35℃培養2小時,使受傷或受抑制的大腸桿菌恢復,再以44.5℃培養22小時,然後將濾膜轉至含有尿素及酚紅之吸放墊上15分鐘,大腸桿菌會形成黃色或黃棕色菌落。

    9. ASTM D 6503-99腸球菌Enterolert螢光檢測方法:附錄三
    10. 本方法係利用腸球菌群(Enterococci)能產生β-D- glucosidase酵素分解培養基內之螢光指示劑(4-methylumbelliferyl-β-D-glucoside(MUG)之特性,使培養液在波長366 nm之紫外光照射之下產生螢光,來判斷水樣中是否含有腸球菌。

    11. APHA 9230C 腸球菌檢測方法---m-E+EIA濾膜法:
    12. 本方法係以濾膜過濾水樣,檢測水中腸球菌群(Enterococci group)細菌。該群細菌在m-E培養基上,於41±1℃培養48±3小時會產生具粉紅至紅色菌落。再將濾膜轉至EIA培養基上於41±1℃繼續培養20分鐘,粉紅至紅色菌落與檸檬酸鐵作用於濾膜之下方形成棕紅色至黑色之沉澱。

    13. 海洋弧菌TCBS培養基檢測方法---塗抹法:

本方法是以高濃度的硫代硫酸鈉、檸檬酸鈉及高pH值抑制腸內菌科細菌之生長,以添加膽鹽抑制腸球菌之生長。並以瑞香草酚藍(thymol blue)及溴瑞香草酚藍(bromthymol blue)為指示劑,弧菌科細菌會在厭氧培養之下形成黃色至黃褐色菌落。

  1. 水質之分級
  2.   本年度採樣檢測之結果以NIEA E202.51B水中大腸桿菌群檢測方法--濾膜法之資料配合我國海水水質標準--適用於游泳者為甲類海水水質,大腸桿菌群應小於1000 CFU/100 mL,作為水質合格與否之判定。另外參考世界衛生組織與美國、香港環保署推薦之腸球菌及大腸桿菌為指標微生物,世界衛生組織與美國建議依水中腸球菌小之數目區分為五級。小於10 CFU/100 mL者列為A(優)級,10至50 CFU/100 mL者列為B(良)級,50至 200 CFU/100 mL者列為C (普通)級,200至1000CFU/100 mL者列為D(不佳)級,1000 CFU/100 mL以上者列為E(劣)級水質。

      香港環保署則以大腸桿菌為指標,依水中大腸桿菌之數目區分為四級。小於24 CFU/100 mL者列為A(良好)級,25至180 CFU/100 mL者列為B(一般)級,181至 610 CFU/100 mL者列為C (不佳)級,大於610 CFU/100 mL以上者列為D(極差)級水質(18)

      世界衛生組織及美國環保署對於娛樂用海水微生物指標之健康風險建議值及其代表之意義,C級的水質(腸球菌在51~200 CFU/100 mL 之間)代表一個健康的四口之家,每年至海水浴場80次,可能有一次的機會得到腸胃感染疾病。D級的水質(腸球菌在201~1000 CFU/100 mL之間)代表一個健康的成年人,每年至海水浴場20次,可能有一次的機會得到腸胃感染疾病。E級的水質則對人體之健康有嚴重之威脅。在本研究中將D級及E級之水質列為不合格。

      本年度之檢測除以NIEA E202.51B水中大腸桿菌群檢測方法--濾膜法之結果判定水質是否合格外,同時以ASTM D 6503-99腸球菌Enterolert螢光檢測方法之結果作分級公佈,提供民眾前往海邊戲水之參考。其他方法所得之資料並與香港、美國之監測結果作比較。探討各種方法應用於我國海水浴場水質分級之適用性。

  3. 採樣地點

  本計畫以八十九年監資處海水浴場水質監測計畫所選定十個代表性的海水浴場為採樣地點,分別為:頭城、褔隆、新金山、通霄、大安、三條崙、黃金海岸、西子灣、南灣跳石及杉原(19)。經第一次勘察後發現西子灣及頭城海水浴場已關閉,不再對外開放,三條崙則因進行工程改善關閉。因此,90年度的監測地點改以旗津、馬沙溝及崎頂海水浴場代替。

  各採樣點之位置圖詳如圖一。採樣頻率以六至九月間每月採樣一至兩次,採樣方法依照美國環保署及世界衛生組織之建議:每次取面對海方向之右、中、左 三點取樣,每點相隔約200至300公尺,總計每次的棌樣可以得到30個測點的水樣。採樣時由人員攜帶水桶下水至齊腰處採水樣,上岸後立即進行物理儀器檢測,生物檢測樣品則分裝於500 mL之無菌瓶中,立刻冰存儘速以飛機、低溫宅急便或採樣車送回實驗室進行微生物檢測。本次之採樣係監資處委託國立高雄海洋技術學院執行。

三、結果:

  1. 各採樣地點現況描述:

  1. 屏東縣墾丁南灣跳石:
  2.   位於屏東縣墾丁國家公園附近,為附近海域遊憩人潮較多的地區。又毗鄰商業旅館區,家庭污水之污染堪慮。

  3. 台東縣卑南鄉杉原海水浴場:
  4.   位於台東近郊離市區車程約十五公里,水質清澈,附近並無工業區及都會區家庭污水之污染。

  5. 高雄市旗津海水浴場:
  6.   位於高雄港附近,中洲污水處理廠然在周圍,惟附近海域水流較強,污染源容易受海流帶走,污染狀況須待調查結果佐証。

  7. 台南市安南區黃金海岸:
  8.   黃金海岸是近年來由台南市政府所規劃開發之濱海休閒所,嚴格而論只是一道濱海堤防,但由於附近停車場設施規劃完善,假日期間至此賞景、戲水之民眾很多,惟其地理位置北近安平港、南邊緊鄰興達火力發電廠及二仁溪口,水質狀況倍受質疑。

  9. 台南縣將軍鄉馬沙溝海水浴場:
  10.   本海水浴場屬鄉鎮之公共造產,來此戲水之泳客不多,水質良好。由於頭城海水浴關閉,馬沙溝為第二次以後新加入之採樣點。

  11. 台中縣大安鄉大安海水浴場:
  12.   本區潮差大因此潮間帶幅員廣大,北有大安溪及大安港,南有大甲溪,左側有小支流瓦溪注入,溪水目視顯現混濁黑色,水質狀況明顯不佳。

  13. 苗栗縣通霄鎮通霄海水浴場:
  14.   浴場內有多項遊憩設施,如烤肉區、水族館等,而浴場南有通霄火力發電廠及南勢溪、北有通霄溪,是否會造成陸域污染源的侵入值觀察。

  15. 台北縣金山鄉新金山海水浴場:
  16.   目前由救國團金山青年活動中心負責營運,浴場南有員潭溪、水尾港,北有磺溪、磺港漁港,對當地水質之影響值得觀察。

  17. 台北縣貢寮鄉福隆海水浴場:
  18.   位於台北縣境,右側正處於雙溪口,平日就有溪水注入,但雙溪 流域人口稀少,亦少有工廠,對海水水質應無太嚴重之影響。

  19. 宜蘭頭城鎮頭城海水浴場:
  20.   與龜山島遙遙相望,南有福成溪、頭城河、淇武蘭溪、福德坑溪、金面溪等河川匯入,但附近有黑潮經過,加上人口及工廠密度低,水質污染之負荷較小。

  21. 苗栗縣竹南鎮崎頂海水浴場:

  南有中港溪及數條無名溪,北有鹽港溪,以濱海渡假村的型態經營,89年度無對外開放,90年重新整理後對外營業。有旅館提供住宿,生活污水如何處理,是否影響海水浴場水質值得注意。

  1. 90年度海水浴場檢測結果

  1. 第一次採樣監測作業自六月十二日至六月十四日完成,十處採樣點中有四處大腸桿菌群未符合法規甲類海域之水質標準,分別為大安、福隆、頭城及黃金海岸。由於本次採樣期間適逢鋒面過境,除墾丁跳石及台東杉原外,各處均有暴雨發生,致部分水質受豪雨挾帶陸源性污染之影響呈現較差狀況。以世界衛生組織及美國環保署所推薦的腸球菌指標作分級,屬於A級(優)水質的海水浴場有杉原一處,屬於B級(良)水質的海水浴場有跳石、通霄、旗津三處。屬於C級(普通)水質的海水浴場有大安、崎頂、新金山、頭城及福隆五處。屬於D級(不佳)水質的則有黃金海岸一處。各採樣點檢測數據詳如表二、十八。檢測結果分級詳如表八、九、十、十一、十二。
  2. 第二次採樣監測作業自七月六日至七月九日完成。本次大腸桿菌群檢測結果為跳石、黃金海岸及大安三處超過甲類海域水質標準1000 CFU/100 mL。其餘七處檢測結果符合法規標準。惟黃金海岸三個樣品均呈泥漿狀,水質極為惡劣,檢測意義不大,結果僅供參考。以腸球菌之數據對照世界衛生組織及美國環保署建議之娛樂用水水質級,屬於A級(優)水質的海水浴場有新金山、通霄二處,屬於B級(良)水質的海水浴場有杉原、崎頂、馬沙溝、福隆四處。屬於C級(普通)水質的海水浴場有大安及跳石。屬於D級(不佳)水質的海水浴場有旗津一處。屬於E級(劣)的黃金海岸則為建議列為禁止下水游泳的地區。各採樣點數據詳如表三。檢測結果分級詳如表八、九、十、十一、十三、十四。
  3. 第三次的採樣監測作業自七月二十三日至七月二十六日完成。檢測結果有台南黃金海岸、墾丁南灣跳石休憩海岸及大安海水浴場三處之大腸桿菌群測值不符甲類海域水質標準。以腸球菌之數據對照世界衛生組織及美國環保署建議之娛樂用水水質分級,屬於A級(優)水質的海水浴場有福隆、杉原、馬沙溝三處,屬於B級(良)水質的海水浴場有崎頂、旗津兩處。餘五處屬於C級(普通)。各採樣點數據詳如表四。檢測結果分級詳如表八至表十六。
  4. 第四次採樣監測作業自八月六日至八月九日完成。八月上旬由於桃芝颱風為中部地區帶來大量的豪雨,中部地區的海水浴場水質受到嚴重影響,通霄海水浴場大腸桿菌群測值不符甲類海域水質標準。以腸球菌之數據作水質分級屬於A級(優)水質的海水浴場有杉原、馬沙溝及新金山三處,屬於B級(良)水質的海水浴場有福隆、黃金海岸、旗津三處。屬於C級(普通)的有墾丁南灣跳石及崎頂兩處。屬於D級(不佳)水質的海水浴場有大安乙處。屬於E級(劣)的有通霄海水浴場。各採樣點數據詳如表五。檢測結果分級詳如表八至表十六。
  5. 第五次採樣監測作業自八月二十日至八月二十三日完成。本次檢測結果有台南黃金海岸、墾丁南灣跳石休憩海岸兩處之大腸桿菌群測值不符甲類海域水質標準。以腸球菌之數據對照世界衛生組織及美國環保署建議之娛樂用水水質分級,屬於A級(優)水質的海水浴場有旗津、馬沙溝三處,屬於B級(良)水質的海水浴場有新金山及福隆兩處。屬於C級(普通)的有杉原及通霄兩處,屬於D級(不佳)水質的海水浴場有大安及崎頂兩處以及跳石、黃金海岸兩處休憩海岸。各採樣點數據詳如表六。檢測結果分級詳如表八至表十六。
  6. 第六次採樣監測作業自十月十五日至十月十七日完成。本次採樣期間適逢海燕颱風由宜蘭外海通過,北部及東部地區連續三天之豪雨,海水濁度極高,大量之陸源污染隨著暴雨逕流進入鄰近海域,因此檢測之結果極不理想。中、北部地區之大安、通霄、崎頂及福隆四處海水浴場之大腸桿菌群測值均不符甲類海域水質標準。以腸球菌之數據對照世界衛生組織及美國環保署建議之娛樂用水水質分級,屬於B級(良)水質的海水浴場有旗津乙處。屬於C級(普通)的有跳石、黃金海岸、及新金山三處,屬於D級(不佳)水質的海水浴場有杉原及馬沙溝兩處,屬於E級(劣級)的有大安、通霄及崎頂三處。各採樣點數據詳如表七。檢測結果分級詳如表八至表十六。

  1. 三種大腸桿菌群檢測方法數據之比較
  2.   本次大腸桿菌群之檢測一共使用NIEA E202.51B水中大腸桿菌群檢測方法---濾膜法、NIEA E215.50C 大腸桿菌群及大腸桿菌Colilert螢光及呈色檢測方法以及Chromocult 大腸桿菌群及大腸桿菌同時檢測法---濾膜法等三個方法,以了解個別方法之間靈敏度的差異。

      以傳統的大腸桿菌群檢測法--- NIEA E202.51B濾膜法作檢測,水質超過甲級海域標準之次數有17次,約佔總調查次數之28 ﹪。亦即合格率為72﹪(表八)。

      若以NIEA E215.50C Colilert螢光及呈色檢測法及Chromocult 大腸桿菌群及大腸桿菌同時檢測法所得到之數據作評估,絕大部分之水質均無法符合我國海域之甲級水質標準,合格率分別為6.7﹪及 25 ﹪(表十一、十二 )。顯示在不同的方法之間對於大腸桿菌群之靈敏度有極大的差異。就現實管理層面而言,Colilert螢光及呈色檢測法及Chromocult 大腸桿菌群及大腸桿菌同時檢測法靈敏度高的方法並不適於運用在目前所進行之環境水域監測。

  3. 三種大腸桿菌檢測方法之間數據之比較:
  4.   本年度大腸桿菌之檢測一共使用了NIEA E215.50C 大腸桿菌群及大腸桿菌Colilert螢光及呈色檢測法、ISO/DIN 16649 Chromocult 大腸桿菌群及大腸桿菌同時檢測法---濾膜法及APHA 9213 D m-TEC大腸桿菌檢測--濾膜法三個方法,以比較三個方法之間檢測靈敏度之差異。

      以APHA 9213 D m-TEC大腸桿菌濾膜法結果,對照美國環保署及世界衛生組織之分級:列為A級有20次,列為B級有7次,列為C級有7次,列為D級有3次,列為E級有3次。如將D及E兩級視為不合格,不合格率為15%。若以香港環保署之分級:列為A級有 24次,列為B級有9次,列為C級有 2次,列為D級有 5次。如將C及D 兩級視為不合格,不合格率為18%。(表十六)

      以NIEA E215.50C Colilert螢光及呈色檢測法大腸桿菌群及大腸桿菌同時檢測法所得到之數據作評估,以E. coli之結果對照世界衛生組織/美國環保署推薦之分級合於A 級有1次,C級有 3 次,合於D級有18 次。餘為E級計38次。不合格率(D+E級)為93%。(表十一)

      以ISO/DIN 16649 Chromocult大腸桿菌群及大腸桿菌同時檢測法所得到之數據作評估:以E. coli之結果對照世界衛生組織/美國環保署推薦之分級合於A 級及B 級均為0 次,C級有6 次,合於D級有14次。餘為E級計20次。不合格率(D+E級)為85%。(表十二)

      由以上之比較,顯示在不同的方法對於大腸桿菌檢測之靈敏度有極大的差異。就現實管理層面而言,Colilert螢光及呈色檢測法及Chromocult大腸桿菌檢測法之靈敏度均偏高,不適於運用在目前所進行之環境水域監測。

  5. 兩種腸球菌檢測方法之比較
  6.   本年度腸球菌之檢測除以ASTM D 6503-99腸球菌Enterolert螢光檢測方法之結果作分級並公佈之外,同時以APHA 9230C 腸球菌檢測方法---m-E+EIA濾膜法作比對。以ASTM D 6503-99腸球菌Enterolert螢光檢測方法之結果如表十三:列為A 級水質的有13 次佔22﹪,列為B 級水質的有14次佔 23﹪,列為C級水質的有16次佔 27﹪,列為 D級水質的有11次佔 18﹪,列為E 級水質的有6次佔10﹪。D+E 級合計為28%。

      以APHA 9230C 腸球菌檢測方法如表十五 :列為A 級水質的有25次佔42 ﹪,列為B 級水質的有20次佔33 ﹪,列為 C級水質的有 9次佔15﹪,列為 D級水質的有 3次佔 5 ﹪,列為E 級水質的有 3 次佔5 ﹪。D+E級合計為10%。

  7. 我國海水浴場水質與香港及美國微生物水質不合格率之比較:
  8.   以香港為例, 2000年在50 個進行監測的泳灘水質之中,有21個被列為良好,14被列為一般、6個被列為不佳,沒有泳灘被列為極差(18)。根據美國環保署的統計資料顯示:在1997、1998及1999年三年分別有23﹪、25﹪及24﹪之泳灘接受到一次以上的警告或關閉處置(14)。受到警告或關閉處置的大部分原因為腸球菌或糞便性大腸桿菌群的檢測值超過標準,少數原因為紅潮或藻類大量滋生。而監測之指標微生物主要有腸球菌、大腸桿菌群、糞便性大腸桿菌群、大腸桿菌等。雖然美國環保署建議海水以腸球菌,淡水以大腸桿菌作為監測指標。但是尚未獲得地方政府的全面採用,部分地方管理單仍延用以往的大腸桿菌群、大腸桿菌、糞便性大腸桿菌群作為監測指標。

      我國至目前為止尚未制訂休憩用水之水質標準。微生物唯一之管制項目是海水水質標準中規定大腸菌群之數目在每100毫升之中小於1000 CFU者為甲類水質標準,可作為游泳之用途。本次檢測結果除了解各海水浴場及休憩海灘之水質狀況外,也同時建立各種水質微生物指標之背景資料。由表十七本年度六次檢測結果之分級可以得知在E.coli 的三種檢測方法中m-TEC方法不合格率為15﹪, Colilert及Chromocult兩種方法之不合格率則偏高分別為85%及93%,不適用於海水浴場水質之檢測。

      腸球菌的兩種檢測方法中Enterolert螢光檢測法之不合格率為28﹪,而m-E+EIA的方法則靈敏度顯然不足,不合格率僅為10﹪。由以上之結果可以明顯的得到結論:若以E.coli為指標可以選用m-TEC方法,若以腸球菌為指標可以選用Enterolert螢光檢測法較恰當。

  9. 各種指標微生物相關性探討

  每一海水浴場三個樣品之檢測數據經計算幾和平均後再取對數值,然後再作相關性分析,各個海水浴場之分析結果如表十八至表二十七。

  海洋弧菌由於可以在海中繁殖,不符合指標微生物之定義。本次之調查是以建立海洋背景資料為目的。在與其他指標之間的相關性分析上,普遍均偏低。

  三個大腸桿菌群的方法之間,Colilert與Chromocult之間的相關性極佳,但與傳統的m-ENDO 的方法相較,則相關性明顯變低。

  兩個腸球菌方法之相關性比較,除杉原及旗津之外,有六處相關性均高達0.8以上,兩處達0.6以上。

  在Colilert方法所得到的大腸桿菌群及大腸桿菌之間的相關性則極為良好。有五處的相關係數高達0.9以上。Chromocult的方法也有類似的情形。

四、討論:

  1. 本年度自6月上旬起至9月中旬止共計檢測六次,檢測水中的大腸桿菌群、大腸桿菌、腸球菌及海洋弧菌。在本年度的檢測之中,海洋弧菌之數值似乎與水質受污染與否無關。可能海洋弧菌為可以海水中自然生長之細菌,並非陸源性污染帶至水中,因此並不符合指標微生物之定義,與其他糞便性指標微生物之間亦無直接之關係。在本次之調查之中,除七月上旬的黃金海岸及新金山超過1000CFU/mL之外,其餘均不高。大部分都在在102 CFU/mL之內。本調查結果可作為我國近岸海水中海洋弧菌之環境背景資料。(表二~六)
  2. 本年度大腸桿菌群以環保署公告之NIEA E202.51B水中大腸桿菌群檢測方法---濾膜法所得到之檢測結果約有28﹪之檢測結果超過我國甲類海水水質法規管制之標準。以大腸桿菌群為接觸性娛樂用水水質之標準包括我國、日本、美國加洲、中南美各國等均訂為1000CFU/100 mL,比我國之標準嚴格的則有歐盟的500 CFU/100 mL,另有部分國家訂在2000至10000 CFU/100 mL之間,詳見表二十四。
  3.   就管制值而言,我國之標準尚屬適切。但由諸多研究報告指出,大腸桿菌群並不能完全代表人類的糞便性污染,尤其在熱帶地區,自然界產生的大腸桿菌群的比例相當高,在健康風險上無明顯的意義。而在政策執行面,全年度約有28%的檢測結果不符合標準則較香港的12%為高,與美國之24﹪較為接近。惟香港是以大腸桿菌為指標,美國之指標則有腸球菌、大腸桿菌群、糞便性大腸桿菌群、大腸桿菌等。由文獻報告之結果與建議,目前娛樂用水之管制趨勢是以人體健康風險作為考量,為符合世界潮流,主管單位宜考慮制訂較為合理的腸球菌海水管制標準。但在新的標準未確立之前,為符合法規管制之要求,宜仍將大腸桿菌群列為檢測項目。

  4. 若以NIEA E215.50C 大腸桿菌群及大腸桿菌Colilert螢光及呈色檢測方法以及Chromocult 大腸桿菌群及大腸桿菌同時檢測法之結果作比較,可以發現後兩個方法之靈敏度較m-ENDO濾膜法高出許多,因為現行水中大腸桿菌群之標準及背景資料均以m-ENDO濾膜法所建立,若採用靈敏度較高的方法時,所得到的數據不能與以前的資料相互比較。造成這種差異的原因當然與方法本身之特性有關,m-ENDO培養基以添加鹼性洋紅作為抑制劑,用以去除非屬大腸桿菌群之細菌。但是鹼性洋紅本身的毒性同時也會造成大腸桿菌群的毒害,所以許多受傷或活性較差的大腸桿菌群就不易在本培養基中生長繁殖。所觀察得到的菌落數相也較少。反之,Colilert呈色檢測法以及Chromocult兩種培養基均添加許多的促進大腸桿菌群生長的物質,因此受傷或活性較差的大腸桿菌群比較有機會在Colilert及Chromocult兩種培養基中再度恢復生長繁殖。所得到之檢測結果通常也較m-ENDO培養基的結果為高。以前所建立的環境資料及制訂的標準均以m-ENDO培養基之結果為依據,除非重新檢討法規標準,否則仍然以延用舊有之檢測方法為宜。換句話說,若要改採新的檢測方法,所有的法規標準及健康風險評估基準均須重新檢討制訂。如果能累積更多的資料,建立新舊方法之間的相關性也是一個值得深入研究的課題。
  5. 本年同時以m-E+EIA培養基與Enterolert檢測海水中之腸球菌,兩者之結果以Enterolert之檢測數據較高,今年60件的檢測樣品中,屬於不佳及劣級的比率共有17件,約為 28 ﹪,與美國環保署97、98、99年的平均不合格率24﹪相當接近,與我國現行法規上之大腸桿菌群不合格率 28%也相當吻合。而m-E+EIA培養基之檢測結果不合格率較低。全年度僅有 6 件不合格,約佔10 ﹪。在實際應用上,以管理單位之立場考量,較無法得到水質監測或對民眾提供預警之意義。另外就檢測時間考量,本方法需要48小時才能得到結果,方法之複雜程度也較高。綜合而論,Enterolert因為其方法較簡單,不需特別的技術。檢測時程可在24小時之內完成,也較合乎實際數據發佈時間之需求。惟一的缺點是材料費用較為昂貴,若是作全面性的檢測,經費不是一般實驗室均能負擔。

  此外,由表九及表十的分級結果作分析:表九中大腸桿菌群檢測為不合格而腸球菌之結果為良級者有乙次,大腸桿菌群之檢測合格而腸球菌列為不佳級的有六次,兩種方法之間一共有七次的檢測結果不相符。表十中大腸桿菌群檢測為不合格而腸球菌之結果為優級者有乙次,列為良級的有七次,兩種方法之間一共有八次的檢測結果不相符。兩種腸球菌之方法與大腸桿菌群方法之間的結果不相符的比例雖然相當,但是可以看出ASTM D 6503-99腸球菌Enterolert螢光檢測方法較APHA 9230C mE+EIA腸球菌檢測方法之靈敏度為高。因此大腸桿菌群的結果為合格者Enterolert之結果大部份均落於不合格的等級。而相反地,大腸桿菌群的結果為不合格而對應mE+EIA的結果卻列為優或良級。此項結果在作數據公佈時可能會受到更多的質疑。因此,以目前法規的腸桿菌群之標準配合腸球菌分級建議,似乎選擇ASTM D 6503-99腸球菌Enterolert螢光檢測方法較為可行。

五、結論與建議:

  1. 娛樂用水水質標準在過去提供了政府單位進行水質改善措施、提醒民眾對於自身健康風險之選擇等有一定的貢獻,但這些成就並不容易量化。其實法規最主要的目的在於管制水質之污染,並減少民眾罹患病原感染之風險。在現今的娛樂用水微生物管制是以糞便性污染指標為對象,在這些法規或標準有如下之特質:1、通常在民眾暴露於病原微生物的健康風險危害之後,鮮有對應的管理措施,況且這些措施都是屬於回溯性、補救性的作法。造成健康風險之來源是人類的排泄物,但是傳統的指標微生物卻不一定是完全來自人類的污染。2、娛樂用水水質微生物分析資料欠缺實驗室之間或國際性的比對資料,尤其缺乏熱帶地區海水浴場的指標微生物與健康風險之間的關係。3、海灘被歸類為安全或不安全時,它應該是污染及健康嚴重性遞增性的差異,而不是全然的二分法所能區別。目前的法規偏重於監測水體中之指標微生物是否合於法規標準為主要的措施,並未能提供一般戲水民眾適當的保護。因此似乎應朝水質預報系統之建立為今後努力的方向。因為微生物指標之結果通常是代表短時間之污染,變化很大而迅速。對於人類之健康風險關係最密切者則為高污染量的瞬間,因此海水浴場之糞便性污染評估是代表短時間及侷限小地區的結果。造成污染之時間是可以預測的。污染源的降低或去除也可以運用管理的方法來解決,進而到合理的低風險浴場環境。為達成這個目的更需建立常能性的調查計劃以累積成一資料庫,調查糞便性微生物的來源及氣象因子影響水質的時間程度,進而建立微生物水質預測及海水浴場之管理制度。
  2. 在本次的研究中一共選用了六個檢測方法,每一水樣均針對大腸桿菌群、大腸桿菌、海洋弧菌及腸球菌三個常用的指標進行分析檢測,由本研究之結果建議暫時仍然採用NIEA E215.50C 大腸桿菌群作檢測以符法規之規定之外,同時以ASTM D 6503-99腸球菌Enterolert螢光檢測方法之結果作分級,以符合健康風險評估之世界潮流。但籲請相關主管單位檢討微生物管制項目,參考國外相關研究及法規標準,積極建立我國娛樂用水之水質管制標準。
  3. 制訂以健康風險為考量的標準或法規是娛樂用水管理之世界潮流,美國環保署於2000年也將之列入聯邦政府之法規中(15),我國宜在納入法規管理之前先行建立國人之健康風險評估資料,確切掌握海灘污染源的實際情況----包括指標微生物的濃度、污染情況維持多久、點源與非點源糞便性污染的分佈位置、污染發生之相關條件-------降雨、下水道功能、船舶排放污染等。俾能在日後法規訂定或預測機制建立時,能得到正確的評估基準。
  4. 目前我國並無制訂海水浴場或休憩海域之水質標準,也無明確主管單位。此問題尚待部會之間協調以釐清本業務之職掌歸屬,若屬環保之業務,則請水保或監資處訂立海水浴場或近岸休憩海域之各項水質標準及指標微生物,同時建立不符標準之管理及處置方式。環檢所同時也必須建立、公告附錄之各項檢測標準方法。本年度所使用之檢測方法特性、檢測結果、適用性及建議摘要如下表:

 

表一:休憩海域水質微生物檢測方法之特性、靈敏度、適用性及建議摘要表

方法及檢測對象

檢測時間

方法特性及檢測靈敏度

海水水質監測之適用性

娛樂用水水質標準

建議

NIEA E202.51B大腸桿菌群

m-ENDO media

24小時

本培養基部分成份抑制性較強,受傷或生長勢較弱的菌株常無法長出。培養基具毒性,金屬光澤之菌落特徵判讀時需有經驗。

我國甲類海水水質標準為1000cfu/ mL。90年度六次的檢測結果不合格率為28%。

與溫血動物糞便性污染之相關程度低,已漸漸被淘汰不用。

91年度仍然採用以符法規,但建議請主管業務單位儘速訂定合於潮流之新的娛樂用水微生物標準。

NIEA E215.50C 大腸桿菌群及大腸桿菌

Colilert

18小時

本方法為為多管醱酵法之改良,操作簡單,結果判讀需具經驗,培養基昂貴。但靈敏度極高。

90年度大腸桿菌群檢測結果僅有四次合於甲類水質標準,不合格率為93%。

靈敏度過高,不適用於海水水質之監測。且世界衛生組織建議以大腸桿菌作為淡水之污染指標。

靈敏度過高,培養基昂貴,且非海水污染指標,不推薦採用

ISO/DIS 16649

Chromocult 大腸桿菌群及大腸桿菌

24小時

方法尚未被全面接受,一般之濾膜法操作,結果判讀容易,培養基便宜,靈敏度極高。

90年度大腸桿菌群檢測結果僅有十次(25%)合於甲類水質標準,大腸桿菌不合於世界衛生組織A及B 級水質,不合格率為85﹪,不適用於海水水質之監測。

靈敏度過高,不適用於海水水質之監測。且世界衛生組織建議以大腸桿菌作為淡水之污染指標。

靈敏度過高,且非海水污染指標,不推薦採用。

表一:休憩海域水質微生物檢測方法之特性、靈敏度、適用性及建議摘要表(續)

APHA 9213 D

m-TEC大腸桿菌

24小時

一般之濾膜法操作,結果判讀容易,培養基便宜,但需兩段式培養,靈敏度不高。

90年度40次檢測結果以美國環保署及世界衛生組織之分級列為A 級有20次,B 級有7次,C 級有7次,D級有3次,E 級有3次。以香港環署之分級A 級有24次,B 級有9次,C級有2次,D 級有5次。

靈敏度不高,且世界衛生組織建議以大腸桿菌作為淡水之污染指標,不適用於海水水質之監測。

90年度用於本省海域監測,不合格率為15﹪與香港之結果12﹪相近。但是世界衛生組織建議以大腸桿菌作為淡水之污染指標,不建議用於海水水質之監測。可考慮作為淡水娛樂用水之指標。

ASTM D 6503-99

腸球菌

Enterolert

24小時

本方法為為多管醱酵法之改良,操作簡單,結果判讀不需經驗,靈敏度高缺點為方法尚未被全面接受且培養基昂貴。

90年度60次檢測結果以美國環保署及世界衛生組織之分級列為A 級有13次,B 級有14次,C 級有16次,D級有11次,E 級有6次。

與溫血動物糞便性污染之相關程度高,美國環保署及世界衛生組織均建議以腸球菌作為娛樂用海水之監測指標,90年度之不合格率為28%。

90年度用於本省海域監測,不合格率與美國97、98、99年之平均結果(24%)相近,但高於香港E.coli 12﹪之結果。建議優先考慮採用作為91年度之監測方法。

APHA 9230C

腸球菌

m-E+EIA media

48小時

APHA推薦娛樂用水檢測之標準方法,操作及結果判讀容易,培養基便宜,但需兩段式培養,靈敏度不高。

90年度60次檢測結果以美國環保署及世界衛生組織之分級列為A 級有25次,B 級有20次,C 級有9次,D級有3次,E 級有3次。

與溫血動物糞便性污染之相關程度高,美國環保署及世界衛生組織均建議以腸球菌作為娛樂用海水之監測指標。與大腸桿菌群之分級相較,不相符者計有八次,且均為大腸桿菌群不及格,腸球菌卻列為優或良級。

檢測時間較長,90年度之結果以世界衛生組織之分級,不格率僅有10%。在實際應用上較不合適。是否採用可再討論。

 

六、參考文獻:

  1. American Public Health Association, American Water Work Association & Water Pollution Control Federation. 1998. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20thed. APHA, Washington, D.C.
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  6. WHO 1999 Heath-based Monitoring of Recreational Waters:The Feasibility of a New Approach (the ,Annapolis Protocol,) WHO/SDE/WSH/99.1 World Health Organization Geneva pp. 59
  7. USEPA (1986) Ambient Water Quality Criteria for Bacteria U.S.Environmental Protection Agency, Office of Research and Development,Washington DC
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  13. USEPA (2000) Draft Implementation Guidance for Ambient Water Quality Criteria for Bacteria---1986 EPA-823-D-00-001. U.S.Environmental Protection Agency, Office of Water, Washington DC.
  14. USEPA (2000) BEACH Watch Program:2000 Update EPA-823-F- 00-012. U.S.Environmental Protection Agency, Office of Water, Washington DC.
  15. USEPA (2000) Beaches Environmental Assement and Coastal Health Act of 2000 Public Law 106-284 Oct. 10,2000
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  17. 環境檢測標準方法(2000)行政院環保署環境檢驗所
  18. 香港泳灘水質(2001)香港環境保護署
  19. 八十九年台灣地區海水浴水質監測計畫 EPA-89-L103-03-1327行政院環境保護署

The microbiology performance critical for Beaches and Marine Recreational Waters for in Taiwan

Yeong-Hwa Hsu Jung-Hwa Yen Peang-Rong Wang Pei-Yu Wei

Abstract

This study had investigated ten sea water areas in Taiwan from June to October in 2001. There were seven analytical methods be used from this study and we found the microbiology like Coliform, E. Coli, Enterococci, and Vibrio. Spp in the sea water. From the result of test, we found there were 28% of data of Coliform by using the method of m-ENDO, there were 10% of data of Enterococci by using the method of m-E + EIA, there were 15% of data of Coliform by using the method of m-TEC, there were 85% of data of E. Coli by using the method of Colilert, and there were 93% of data of E. Coli by used the method of Chromocult that they were over the regulation of sea water.

From above information, we suggest to use the method of NIEA E215.50C to analysis the Coliform of sea water that they would be able to under the standard of sea water quality. We also suggest that the related Department would be able to set regulation in the field of Recreational Water. We hope that related Department is also able to review our microbiology rules and compare to the different standards and methods in the world and then make our regulation in the Recreational Water.

Among the three analysis methods for Coliform, we found that the data are good relations between Colilert and Chromocult but the data is less relation between method of colilert and method of m-ENDO. For the data of Enterococci, we also found the result of six place’s connection is 0.8 and the other two place’s connection was 0.6. There were good connection between method of ME+EIA and method of Enterolert beside the beaches of San-jen and Chi-gin. And for Coliform and E. Coli, We found those two data that there were excellent relation between method of Colilert and the method of Chromocult. The connectionn is reached to 0.9 and there were connection of the data that it was over 0.9 in five beaches.

Key words: marine recreational waters. Indicated microbiology. Analytical methods. The level of water quality. Health effects criteria.

 

 

 

圖解圖示

圖一 台灣休憩海域水質監測位置圖

 

 

 

表二:90年度海水浴場微生物檢測結果:6月12日至6月15日

採樣地點

大腸桿菌群CFU/100 mL

腸球菌CFU/100 mL

海洋弧菌

CFU/1mL

大腸桿菌群MPN/100 mL

大腸桿菌MPN/100 mL

腸球菌

MPN /100 mL

杉原左

20

<1

<1

9.9×102

2.1×102

<5

杉原中

4

<1

3

4.0×102

1.2×102

<5

杉原右

3

<1

2

5.0×102

1.2×102

<5

跳石左

2.8×102

<1

45

2.0×103

5.9×102

5

跳石中

3.3×102

<1

1

1.8×103

3.6×102

21

跳石右

12

<1

1

6.9×102

1.5×102

10

旗津左

3

<1

1

1.7×103

1.0×103

5

旗津中

3

<1

4

1.4×103

8.3×102

1.7×102

旗津右

8

<1

3

2.7×103

9.9×102

26

黃金海岸左

3.1×103

15

33

2.0×104

2.9×103

5.9×102

黃金海岸中

7.5×102

11

12

7.4×104

2.5×103

4.4×102

黃金海岸右

1.0×103

13

7

5.0×104

2.4×103

2.7×102

大安左

8.4×103

25

12

3.1×104

7.0×103

3.0×102

大安中

3.9×103

25

13

1.6×104

5.3×103

2.0×102

大安右

1.4×103

9

28

2.1×104

5.0×103

1.3×102

通霄左

11

<1

2

2.9×103

1.2×103

26

通霄中

1.7×102

<1

3

2.5×103

1.2×103

15

通霄右

2.3×102

2

10

3.4×103

2.1×103

55

崎頂左

70

<1

7

3.8×103

1.8×103

1.1×102

崎頂中

1.9×102

<1

5

5.0×103

2.2×103

89

崎頂右

36

<1

8

7.0×103

2.7×103

1.0×102

新金山左

2.1×102

12

5

1.2×104

3.2×103

1.2×102

新金山中

1.8×102

40

5

1.4×104

3.4×103

1.4×102

新金山右

7.0×102

18

3

5.9×103

1.7×103

3.0×102

頭城左

4.8×103

14

3

2.0×105

1.2×104

6.0×102

頭城中

3.6×103

16

5

8.3×104

3.8×103

1.1×103

頭城右

4.0×103

14

2

1.2×105

3.2×103

1.7×102

福隆左

2.2×103

24

23

7.8×103

5.0×102

54

福隆中

2.9×103

26

20

5.0×103

4.8×102

21

福隆右

1.6×103

19

27

1.3×104

1.0×103

86

使用方法來源:一、NIEA E202.51B水中大腸桿菌群檢測方法二、APHA 9230C 腸球菌檢測方法三、台大海研所提供之海洋弧菌TCBS培養基檢測方法四、NIEA E215.50C 大腸桿菌群及大腸桿菌螢光及呈色檢測方法五、NIEA E215.50C 大腸桿菌群及大腸桿菌螢光及呈色檢測方法六、ASTM D 6503-99腸球菌螢光檢測方法

表三:90年度海水浴場第二次微生物檢測結果(7月 8 日至7月 11 日)

採樣地點

大腸桿菌群CFU/100 mL

腸球菌CFU/100 mL

海洋弧菌

CFU/1mL

大腸桿菌群MPN/100 mL

大腸桿菌MPN/100 mL

腸球菌

MPN /100 mL

杉原左

1.5×102

1.6×102

10

1.4×103

3.2×102

<5

杉原中

44

1.8×102

8

7.8×102

2.1×102

<5

杉原右

31

2.2×102

5

5.3×102

1.1×102

<5

跳石左

8.9×103

5.5×102

5

1.8×104

9.5×103

11

跳石中

1.6×103

2.9×102

13

4.3×103

2.1×103

17

跳石右

2.7×102

1.1×102

<5

1.3×103

1.1×103

20

旗津左

1.2×102

1.9×102

39

3.1×103

2.4×102

3

旗津中

36

1.5×102

38

3.1×103

3.1×103

3

旗津右

55

1.1×103

13

3.4×103

3.2×103

<5

黃金海岸左

4.2×104

>2.0×104

6.8×103

>2.0×105

1.1×104

1.5×104

黃金海岸中

8.4×104

>2.0×104

1.5×103

>2.0×105

1.2×104

2.9×104

黃金海岸右

9.2×104

>2.0×104

3.3×103

>2.0×105

1.7×104

1.1×104

大安左

2.3×103

99

1.5×102

1.7×104

4.1×103

9

大安中

2.7×103

87

25

1.7×104

8.3×103

14

大安右

2.7×103

53

7.3×102

2.0×104

5.6×103

5

通霄左

1.2×102

10

25

7.4×103

1.8×103

<5

通霄中

1.9×102

10

<5

3.6×103

1.2×103

<5

通霄右

1.1×102

<10

<5

3.4×103

1.2×103

<5

崎頂左

70

20

<5

2.5×103

1.4×103

1

崎頂中

35

31

<5

3.6×103

1.5×103

5

崎頂右

15

75

25

3.6×103

2.1×103

1

新金山左

60

<10

1.0×102

4.8×103

1.9×103

<5

新金山中

35

10

50

8.8×103

2.4×103

<5

新金山右

30

<10

100

6.6×103

1.6×103

<5

馬沙溝左

35

20

<5

8.7×102

3.1×102

<5

馬沙溝中

1.3×102

64

<5

1.9×103

1.0×102

<5

馬沙溝右

10

42

<5

1.2×103

4.2×102

<5

福隆左

20

<10

<5

2.5×103

7.5×102

<5

福隆中

50

42

<5

2.2×103

7.5×102

<5

福隆右

55

64

<5

2.4×103

7.5×102

<5

使用方法來源:一、NIEA E202.51B水中大腸桿菌群檢測方法二、APHA 9230C 腸球菌檢測方法三、台大海研所提供之海洋弧菌TCBS培養基檢測方法四、NIEA E215.50C 大腸桿菌群及大腸桿菌螢光及呈色檢測方法五、NIEA E215.50C 大腸桿菌群及大腸桿菌螢光及呈色檢測方法六、ASTM D 6503-99腸球菌螢光檢測法

圖解圖示

 

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