臺灣博碩士論文加值系統

水是人體很重要組成之成分，而在台灣每人每日均飲用經由淨水場處理後之水。因此，自來水淨水場之處理過程愈顯重要。一般自來水之淨水場處理過程中均利用加氯消毒，以去除絕大部分之毒性物質，並抑制致病菌的產生。唯加氯消毒會使氯與水中天然有機物結合，形成加氯消毒副產物（Disinfection by products, DBPs）如三鹵甲烷（Trihalomethanes, THMs）與鹵乙酸（Haloacetic acids, HAAs）等；而水源中的毒性物質尚含有不易在環境中分解之環境荷爾蒙（Environmental Hormones, EHs）如雙酚A、壬基酚等，對人體及生態環境的影響十分重要，為確保自來水飲用安全，加強飲用水安全檢驗為必要之手段。
本研究目的為利用安姆氏檢測法（Ames test）之遺傳致變異性特性輔以化學法來檢測台灣四個自來水廠之原水及清水之致變異性，同時檢測三鹵甲烷、鹵乙酸及環境荷爾蒙類雙酚A及壬基酚之標準品之致變異性，做為與原水及清水檢驗時所含毒性物質相互比較對照之基礎。
結果顯示不添加肝臟活化酵素（S9）之下，鹵乙酸致變異性較三鹵甲烷及雙酚A及壬基酚高且敏感，而其中溴化鹵乙酸之致變異性又較三鹵甲烷敏感度高，且氯乙酸經肝臟活化酵素後濃度在1000-1700 μg/plate，顯示具致變異性；雙酚A、壬基酚顯示無致變異性現象。
化學分析台灣四自來水廠之原水與清水中三鹵甲烷及鹵乙酸含量皆符合飲用水標準，化學分析各自來水廠原水加氯消毒副產物成分以三鹵甲烷含量最高，其次為鹵乙酸，含量最低為雙酚A、壬基酚。利用安姆氏檢測之菌株TA98及TA100檢測台灣四自來水廠原水及清水之回復突變菌落數之致變異性均無明顯致變異性。研究顯示台灣各自來水廠在枯、豐水期，以Ames test方法測試結果顯示其水質生物安全性高。

Water is a very important component of human body. People use every day by using treatment with water treatment plant. Therefore, the process at water treatment plant was increasingly important. In general, water treatment plant used the chlorination to remove most of toxic substance. It could inhibit production of most pathogens. But the chlorination usually combined with natural organic matter to form the toxic substance in water treatment process. These chlorination disinfection by products （DBPs） such as trihalomethanes and haloacetic acids always formed. The toxic substances in water, such as environmental hormones （Biphenol A and Nonylphenol）, it could not decomposed in environment also formed in the treatment water. Therefore, government analyzed the effect of these toxic substances to human body and environment and ensured the safety of tap water.
The purpose of this research was using Ames test of the characteristic of the genetic mutagenesis and chemical test together to assay the biotoxicity and component of these toxic substances. The technical grade of trihalomethanes, haloacetic acids, Biphenol A and Nonylphenol also were tested in Ames test as standards for the advance study at raw and purified water of four water treatment plant.
Results showed that the mutagenesis of haloacetic acids were sensitive more than Biphenol A and Nonylphenol without S9 fraction in Ames test. The mutagenesis of brominated haloacetic acids was sensitive more than trihalomethanes and Biphenol A and Nonylphenol. The chloroacetic had obviously showed mutagenesis in added S9 fraction at the concentration between 1000 and 1700 μg/plate. This assay showed that Biphenol A and Nonylphenol had not mutagenesis.
The concentration of trihalomethanes and haloacetic acids were conformed to drinking water standard by chemical analysis in raw water and treated water. The highest ingredient of chlorination disinfection by products in the raw water by using chemical assay was trihalomethanes. The second was haloacetic acids, and the last was Biphenol A and Nonylphenol. Furthermore, the bioassay was no reverse mutagenicity in Ames test strains TA98 and TA100 of reverse mutation colony. So, compared with the standard of trihalomethanes, haloacetic acids and Biphenol A and Nonylphenol were no significant difference. The present research showed that the results of Ames test in water quality were high safety in dry season and flood season in four different water treatment plants in Taiwan.

目錄
摘要 I
英文摘要 III
致謝 V
目錄 VI
表目錄 IX
圖目錄 XIII
第ㄧ章 前言 1
第一節 研究緣起 1
第二章 文獻回顧 4
第一節 水的安全性 4
第二節 原水加氯消毒後產生之消毒副產物 5
第三節 自然水體之前驅物質（Precursors）及有機物的含量 10
第四節 加氯消毒副產物之三鹵甲烷 12
第五節 加氯消毒副產物之鹵乙酸 19
第六節 環境荷爾蒙之雙酚A及壬基酚 22
第七節 生物致變異性檢測之安姆式試驗法應用 30
第三章 實驗材料與方法 34
第一節 本研究之研究架構 34
第二節 本研究分析之四個淨水場之淨水處理程序 35
第三節 自來水採樣程序 36
第四節 材料與設備 38
一、 供試驗藥品 38
二、 供試設備及耗材 39
三、 固相萃取之材料與設備 40
第五節 自來水水樣固相萃取濃縮之方法 41
第六節 自來水樣品之化學基本分析方法 41
第七節 安姆氏沙門菌回復突變試驗法 42
一、 供試原理 42
二、 供試菌種 43
三、 供試之培養基及溶液配製 44
四、 細菌計算法 47
五、 供試溶劑之選擇 48
六、 試驗步驟 49
七、 數據分析與結果判定 50
第一節 各淨水場之枯、豐水期化學基本分析 53
一、 自來水中三鹵甲烷之化學基本分析 53
二、 自來水中鹵乙酸之化學基本分析 57
三、 自來水中壬基酚與雙酚A之化學基本分析 60
四、 自來水樣pH、ORP、DOC、餘氯之分析 61
第二節 標準品之致變異性安姆氏檢測 64
一、 三鹵甲烷標準品之致變異性 64
二、 鹵乙酸標準品之致變異性 68
三、 環境荷爾蒙之雙酚A及壬基酚致變異性安姆氏試驗 75
第三節 台灣自來水淨水場之安姆氏實驗數據分析 79
第五章 總結 82
參考文獻 84
表目錄
表 一、天然有機物與消毒副產物之相關性（Johson Wiley and Sons, 1982） 7
表 二、影響DBPs生成因子 8
表 三、消毒副產物之分類（Vahala et al., 1999） 9
表 四、消毒副產物之三鹵甲烷致突變性(Richardson et al., 2007) 14
表 四(續)、消毒副產物之三鹵甲烷致突變性(Richardson et al., 2007)…..15
表 五、三鹵甲烷對齧齒目動物之致癌性(Richardson et al., 2007) 16
表 五(續)、三鹵甲烷對齧齒目動物之致癌性(Richardson et al., 2007) 18
表 六、消毒副產物之鹵乙酸種類、中英文名稱及化學式 19
表 七、消毒副產物鹵乙酸之致突變性（Richardson et al., 2007） 21
表 八、雙酚A基本物化特性 26
表 九、壬基酚基本物化特性 29
表 十、沙門菌回復突變試驗所使用之菌系及其基因型 31
表 十一、採樣作業程序流程表 37
表 十二、沙門氏菌回復突變對不同結構之致癌劑有不同的敏感性（游，1987） 49
表 十三、調查各水場枯水期原水與清水之三鹵甲烷化學分析濃度 55
表 十四、調查自來水廠豐水期原水與清水之三鹵甲烷化學分析濃度 56
表 十五、美國與台灣對DBPs之相關規範 57
表 十六、調查自來水廠枯水期原水與清水之鹵乙酸化學分析濃度 58
表 十七、調查自來水廠豐水期原水與清水之鹵乙酸化學分析濃度 59
表 十八、調查場址枯水期與豐水期原水與清水之壬基酚及雙酚A濃度 60
表 十九、西班牙原水雙酚A經各淨水單元處理後之濃度變化 61
表 二十、調查場址枯水期原水與清水之pH值 62
表 二十一、調查場址豐水期原水與清水之pH值 63
表 二十二、調查場址枯水期原水與清水之DOC濃度 63
表 二十三、調查場址豐水期原水與清水之DOC濃度 63
表 二十四、三氯甲烷標準品對沙門氏菌TA98菌株之回復突變菌落數 66
表 二十五、三氯甲烷標準品對沙門氏菌TA100菌株之回復突變菌落數 66
表 二十六、一溴二氯甲烷標準品對沙門氏菌TA98菌株之回復突變菌落數 67
表 二十七、一溴二氯甲烷標準品對沙門氏菌TA100菌株之回復突變菌落數 67
表 二十八、氯乙酸標準品對沙門氏菌TA98菌株之回復突變菌落數 70
表 二十九、氯乙酸標準品對沙門氏菌TA100菌株之回復突變菌落數 71
表 三十、二氯乙酸標準品對沙門氏菌TA98菌株之回復突變菌落數 71
表 三十一、二氯乙酸標準品對沙門氏菌TA100菌株之回復突變菌落數 72
表 三十二、三氯乙酸標準品對沙門氏菌TA98菌株之回復突變菌落數 72
表 三十三、三氯乙酸標準品對沙門氏菌TA100菌株之回復突變菌落數 73
表 三十四、溴乙酸標準品對沙門氏菌TA98菌株之回復突變菌落數 73
表 三十五、溴乙酸標準品對沙門氏菌TA100菌株之回復突變菌落數 74
表 三十六、二溴乙酸標準品對沙門氏菌TA98菌株之回復突變菌落數 74
表 三十七、二溴乙酸標準品對沙門氏菌TA100菌株之回復突變菌落數 75
表 三十八、雙酚A標準品對沙門氏菌TA98菌株之回復突變菌落數 77
表 三十九、雙酚A標準品對沙門氏菌TA100菌株之回復突變菌落數 77
表 四十、壬基酚標準品對沙門氏菌TA98菌株之回復突變菌落數 78
表 四十一、壬基酚標準品對沙門氏菌TA100菌株之回復突變菌落數 78
表 四十二 2009年枯水期台灣四個自來水淨水場之原水及清水經固相萃取後對沙門氏菌TA98及TA100之變異菌落數 80
表 四十三、 2009年豐水期台灣四個自來水淨水場之原清水經固相萃取後對沙門氏菌TA98 及TA100之變異菌落數 80
表 四十四、 2009年枯水期台灣四個自來水淨水場之原水及清水對沙門氏菌TA98及TA100之變異菌落數 81
表 四十五、 2009年豐水期台灣四個自來水淨水場之原清水對沙門氏菌TA98 及TA100之變異菌落數 81
圖目錄
圖 一、主要四種之三鹵甲烷結構 13
圖 二、US EPA規範之五種鹵乙酸結構式 20
圖 三、雙酚A之化學結構式 26
圖 四、壬基酚類持久性有機污染物結構 29
圖 五、台北縣板橋市淨水處理流程 35
圖 六、台中縣豐原市淨水處理流程 35
圖 七、高雄縣鳳山市淨水處理流程 36
圖 八、彰化縣福興鄉淨水處理流程 36
圖 九、採樣流程圖 38
圖 十、化學基本分析程序 42
圖 十一、沙門氏菌框構位移突變之作用機制圖示 44
圖 十二、試驗菌落數 48
圖 十三、加S9之TA100及TA98空白對照及正對照之回復突變 52
圖 十四、不加S9之TA100及TA98空白對照及正對照之回復突變 52

參考文獻
王根樹、童心欣、張慧嫺、謝淑婷、趙哲碁，「水公司各淨水場清水、配水鹵化乙酸含量背景資料調查建立暨淨水處理技術與處理成本之評估分析」，自來水會刊，第二十六卷，第一期，第72-73頁（2007）。
辛汎峰，「以臭氧及濾膜法降低優養化水體中不同有機成分生成消毒副產物潛能之探討」，碩士論文，東海大學環境科學研究所，臺中（1999）。
周婉貞、曾迪華，「自來水原水水質特性與加氯處理對致突變性關係之研究」，碩士論文，中央大學環境工程研究所，146頁，桃園（1994）。
凌永健，環境荷爾蒙的化學分析，環境檢驗，第32 期，第9-15頁（2000）。
郭崇義、張哲誠、廖勇柏、簡伯珊，「居家用水中消毒副產物鹵乙酸之暴露評估」，中華民國環境保護學會學刊，第二十九卷，第一期，第45-56頁，臺中（2006）。
曾文楷、陳宜嫻、官常慶，「蛇床子萃取物於抗氧化、抑制黑色素生成及抗致突變的研究」，中醫藥雜誌，第十九卷，第三、四期，第123-133頁，（2008）。
游碧堉，化學物質遺傳毒性之簡易偵測法 1.沙門氏菌回覆突變測試法，台灣省農業藥物毒物試驗所，應用毒理系技術專刊第一號，（1987）。
黃壬瑰，「環境荷爾蒙－雙酚A」，環境檢驗，第四十三期，第4-7頁（2002）。
樓基中、蔣本基，「飲用水中腐植酸氯化反應生成機制之研究」，中國環境工程學刊，第一卷，第二期，第57-64頁（1991）。
蔣本基、林怡利，「奈米薄膜處理對自來水中消毒副產物有機前質之去除研究（3/3） 」，碩士論文，國立台灣大學環境工程研究所，臺北（2006）。
蔡進偉，「臺灣飲水中雌激素化合物含量及淨水處理流程之移除效率」，碩士論文，臺灣大學環境衛生研究所，臺北（2008）。
蕭翌柱、廖俊旺、吳明哲，「金線連酒製品對沙門氏菌（Salmonella typhimurium）之致變異性評估」，臺灣農業化學與食品科學，第四十八卷，第一期，第26-32頁，臺中（2010）。
Ames, B.N., Durston, W.E., Yamasaki, E., Lee, F.D., “Carcinogens are mutagens: a simple test system combining liver homogenates for activation and bacteria detection,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Vol. 70, No. 8, pp. 2281-2285（1973）.
Ames, B.N., Lee, F.D., Durston, W.E., “An improved bacterial test system for the detection and classification of mutagens and carcinogens,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Vol. 70, No. 3, pp.782-786（1973）.
Baker, V.A., “Endocrine disrupters-testing strategies to assess human hazard,” Toxicology in vitro : an international journal published in association with BIBRA, Vol. 15, No. 4-5, pp.413-419（2001）.
Bolto, B., Abbt-Braun, G.., Dixon, D., Eldridge, R., Frimmel, F., Hesse, S., King, S., Toifl, M., “Experimental evaluation of cationic polyelectrolytes for removing natural organic matter from water,” Water Science and Technology, Vol. 40, No. 9, pp.71-79（1999）.
Budavari, S., O’Neill M Smith A. eds., The Merck Index. An encyclopedia of chemicals, drugs, and biologicals, 11th ed. Rahway, NJ, Merck, （1989）.
Bull, R.J., Sanchez, I.M., Nelson, M.A., Larson, J.L., Lansing, A.J., “Liver tumor induction in B6C3F1 mice by dichloroacetate and trichloroacetate,” Toxicology, Vol. 63, No. 3, pp.341-359（1990）.
Calderon, R.L., “The Epidemiology of Chemical Contaminants of Drinking Water”, Food and chemical toxicology : an international journal published for the British Industrial Biological Research Association, Vol. 38, No. 1, pp.S13-S20（2000）.
Cardozo, T.R., Rosa, D.P., Feiden, I.R., Rocha, J.A., de Oliveira, N.C., da Silva Pereira, T., Pastoriza, T.F., da Motta Marques, D., de Lemos, C.T., Terra, N.R., Vargas, V.M., “Genotoxicity and toxicity assessment in urban hydrographic basins,” Mutation Research, Vol. 603, No. 1, pp.83-96（2006）.
Carlsen, E., Givercman, A., Keiding, N., Skakkebaek, N.E., “Evidence for dreasing quality of seman during past 50 years,” British medical journal （Clinical research ed.）, Vol. 305, No. 6854, pp.609-613（1992）.
Casajuana, N., and Lacorte, S., ” New Methodology for the Determination of Phthalate Esters, Bisphenol A, Bisphenol A Diglycidyl Ether, and Nonylphenol in Commercial Whole Milk Samples,” Journal of Agricultural and Food Chemistry, Vol. 52, No. 12, pp.3702-3707（2004）.
Chaidou, C.I., Georgakilas, V.I., Stalikas, C., Saraci, M., Lahaniatis, E.S., “Formation of chloroform by aqueous chlorination of organic compounds,” Chemosphere, Vol. 39, No. 4, pp.587-594（1999）.
Cicmanec, J.L., Condie, L.W., Olson, G.R., Wang, S.R., “90-day toxicity study of dichloroacetate in dogs, ” Fundamental & Applied Toxicology, Vol. 17, No. 2, pp.376-389（1991）.
Colborn, T., Vom Saal, F.S., Soto, A.M., “Developmental effects of endocrine-disrupting chemicals in wildlife and humans,” Environmental health perspectives, Vol. 101, No. 5, pp.378-384（1993）.
Colborn T.D., and Dumanoski J.P., Our Stolen Future. Penguin Group, New York, NY. March, chap 6（1996）.
Coleman, W.E., “Identification of organic compounds in a mutagenic extract of a surface drinking water by a computerized gas chromatography/mass spectrometry system （GC/MS/COM）,” Environmental Science and Technology, Vol. 14, No. 5, pp.576–588（1980）.
DeAngelo, A.B., Daniel, F.B., Stober, J.A., Olson, G.R., Pane, N.P., “Carcinogen bioassays of chloroacetic acid in Fischer 344 rats,” Toxicologic Pathology, （1993）.
DeMarini, D.M., Shelton, M.L., Warren, S.H., Ross, T.M., Shim, J.Y., Richard, A.M., Pegram, R.A., “Glutathione S-transferase-mediated induction of GC