臺灣的農地上經常可見工廠與農田混雜，加上違章工廠數量多，有不肖業者利用夜間或暴雨偷排含重金屬的工業廢水，造成農地污染隱憂。
臺大生物環境系統工程學系研發「離子交換樹脂縮時膠囊」，在疑似被重金屬污染區域佈放，監測人員不必如往常於溝渠旁苦等、採樣，只需在投放7天內取回，膠囊就會留下期間是否有污染紀錄。環保署運用這項新利器，7月13日深夜終於查獲北彰化地區一家金屬表面處理工廠偷排廢水，可說是「小兵立大功」。
灌溉溝渠交織分布，過往難以揪出重金屬污染源
國內現有約67,000條灌溉溝渠，總長度將近7萬公里，幾乎可繞行臺灣約70圈。因國內事業廢污水放流系統與農業灌溉用水系統尚未完全分離，有工廠為了節省處理廢水的成本，經常在夜間、暴風雨或假日，利用不定時、瞬間流量大且四下無人時，偷排廢水至灌溉渠道，湮滅證據。
「農地重金屬污染在臺灣幾十年了，一直無法看到一絲曙光，最大的原因是監測成本太高。」臺大生物環境系統工程學系教授張尊國指出，在水中採樣送到認證實驗室檢測，一個樣本檢測多種重金屬可能要花上萬元，而且採到的只是瞬間的水樣，很難找到具代表性、反映事實的樣本。
即使在灌溉渠道的底泥測到高濃度重金屬，但張尊國提到，底泥會順著水流沖刷位移，難以判斷來源，還有底泥淤積的時間究竟是最近的，還是半年或去年所留下，也很難直指與排放廢水有關。「這一直是一個痛，環保機關想舉發，卻始終找不到直接證據或好的工具。」
彰化地區工廠與農田交雜。（圖片提供／農委會）
臺大研發離子交換樹脂縮時膠囊，成本低、省工、效率高
有鑑於此，臺大生物環境系統工程學系2015年承接環保署計畫，由投入水土污染防治工作多年的張尊國，帶領團隊研發「離子交換樹脂縮時膠囊」。
別小看這個像茶包的小東西。相較於傳統的採樣標準程序和分析方法較繁瑣、費時，送實驗室檢測結果可能要7天，成本高；「離子交換樹脂縮時膠囊」成本低、易操作、可廣泛佈設、節省監測人力與時間，效率也高。
從水中拿起「離子交換樹脂縮時膠囊」瀝乾後，搭配XRF（X射線螢光分析儀）一掃，當下就能看出重金屬的濃度。兩相搭配，可望成為蒐證含重金屬廢水污染源的新利器。
從水中拿起「離子交換樹脂縮時膠囊」瀝乾，搭配XRF一掃，當下就能看出重金屬的濃度。（攝影／趙敏）
更重要的是，「離子交換樹脂縮時膠囊」有類似「縮時記錄」的功能。
「一天當中，也許工廠偷排只有幾分鐘，以前我們抓不到，但膠囊不管什麼時間丟下去，放30分鐘，或是1天、7天皆可，從放進去到收回來，這段時間的紀錄都在裡面。」張尊國說，樹脂還有富集作用，也就是有很大的容量，可累積抓取重金屬，如此能省去大量監測人力、時間和檢測費用。
張尊國說，通常在監測區域會一次佈放多個「離子交換樹脂縮時膠囊」，檢測可篩出疑似遭重金屬污染區，可持續限縮監測範圍，進而揪出是哪一家工廠在作怪。
「離子交換樹脂縮時膠囊」雖然小，卻發揮莫大功能，環保署與研究團隊合作，2015年在彰化東西二圳試辦監測違法業者偷排含重金屬廢水；2016年在桃園、新竹和臺南等有污染疑慮的河川正式監測。
今年，環保署、彰化縣環保局、彰化地檢署指揮內政部警政署保七總隊第三大隊及彰化縣警察局偵查隊等，再鎖定彰化東西二圳附近一金屬表面處理業者。歷經2個月監控和蒐證，並展開聯合查緝與搜索，7月13日深夜終於查獲業者故意繞流排放強酸廢水，並將涉案業者移送彰化地檢署偵辦。
樹脂廣泛應用於工業，抓取水中重金屬離子如神速
張尊國說，樹脂廣泛應用在工業上去除水以外的陰、陽離子，包括高科技純水處理、家用淨水器和食品業等均廣泛使用樹脂。
他解釋，重金屬是典型的離子，利用樹脂當介質抓取離子時需經由水接觸，因此，他們利用透水包覆材作膠囊，「如果放在溝渠裡，附近有工廠偷排廢水，只要含有重金屬的廢水穿過，就可以被樹脂抓到，留下跡證，算是極其快速、強大。」
不過張尊國提到，團隊最初在溝渠試驗，佈放膠囊7到21天，但超過7天後取出發現，膠囊外層長出生物膜，內部趨於飽和狀態，水便難以穿透，樹脂所蒐集到的只有前面7天的訊息，所以現今限定膠囊放在田間監測不要超過7天。
監測重金屬污染還有一個困難點，究竟如何判斷抓到的重金屬是環境中的背景值，還是廢水污染物。張尊國說，自然界中有大量的鈣和鍶，例如從長期大數據可看出，桃園的灌溉水中，鈣約為25ppm，在臺中、彰化可能為60、70ppm，高雄和屏東可能更高，特別是鍶在工業上未被廣泛使用，可作為很好的背景值訊息。
他解釋，如果已知監測地區的鈣或鍶的背景值，將測到的重金屬濃度當分子，鍶當分母，產生的濃度比值就可以確切得出重金屬污染的濃度。
此外，研究團隊曾發現樹脂包被水流沖破、樹枝或其他雜質勾破，甚至被人為破壞。不少人曾詢問，溢出的樹脂是否影響河川和灌溉渠道？張尊國說，樹脂本身並沒有毒性，監測膠囊裡的用量也非常少，而且樹脂會抓取環境中的重金屬，不再釋放出去，所以不會對環境產生危害。
臺大生物環境系統工程學系教授張尊國帶領團隊，研發「離子交換樹脂縮時膠囊」，可廣泛佈設在灌溉溝渠，節省監測水污染人力與時間。（攝影／趙敏）
結合水利會協助蒐證，擴大監測疑似污染區
現階段除了7月中環保署利用「離子交換樹脂縮時膠囊」蒐證，查獲北彰化重金屬廢水污染源，環保署環境督察總隊大隊長李金福表示，目前也在臺中佈放，持續監測和蒐證。
「臺灣有超過8萬家合法工廠，加上農地違章工廠約13萬家，就算只有極少數業者偷排怎麼抓？裁罰一定要有具體的證據。」張尊國說，「離子交換樹脂縮時膠囊」可作為蒐證的有利工具，但實際上牽涉罰款、賠償與整治等，仍需要執法單位介入，如果先前證據都齊備，就能一舉破獲偷排行為。
張尊國說，團隊目前正在執行農委會的「農業生產環境安全管理研發計畫」，透過「離子交換樹脂縮時膠囊」的改良與推廣，正結合全臺各水利會第一線的工作人員協助蒐證，再交由環保單位接手稽察，如今已建立交流協作平台，如此整合政府各機關，大力掃蕩違法偷排廢水的工廠，陸續成功案例會一一顯現，將能發揮嚇阻其他違法業者的效果，預期3年內，將44條高污染潛勢圳路與1.5萬公頃高污染潛勢農地長期的困境徹底解決。
