說也諷刺的一件事情,可能大家都有發覺到,卻沒有重視的就是「水」,沒有水的話,我們該怎麼辦,有水卻不能使用,這也是一件很奇怪的現實,我們週遭的河流溪水,大多除了不能飲用外,有的根本不能做生活使用。科技大突破:水資源啟示錄Breakthrough:Water Apocalypse,就是描述未來人類可能遇到的危機,就是沒有水可以用,就算有水,也不知道可以用嗎。

 
 
 
 
 
在經常下雨的國家裡面,都會遇到缺水的危機,更不用說較為乾旱的地區,現在的氣候陷入極端的情況中,不是完全沒有下雨,就是瞬間把幾個月的雨量給下完,導致這些水沒有受到好好的利用。每個國家幾乎都遇到相同的問題,就是面對水資源越來越難取得,不管你是否知道,在水變得很難取得的現實,成為了一個國家,甚至是地區的大問題,因為、任何的活動幾乎都需要水。
 
 
 
 
 
這是國家地理頻道的系列節目科技大突破Breakthrough之一,每集都有不同領域的科學家與工業人才,提出不同的先進計畫解決辦法,利用多樣化的工具解決迫切的問題,並且集中了頂尖導演下去拍攝。
 
地球常被稱為「藍色彈珠」。從太空遠眺,地球散發出明亮的藍色光澤,還有白雲繞著地球打轉。從遠處看,地球似乎滿是水。要就近看才會發現,儘管地球表面被水覆蓋,可飲用的水卻很少。地球上的水有97%是鹹海水。極冠的冰河凍結了2%的淡水。七十億人和數百萬種動物,只能共用地球可用水源的1%。氣候變遷打亂天氣系統,加上人口不斷穩定增加,世界各地的科學家和工程師,都在努力想辦法解決日益嚴重的全球用水問題。
 
 
 
 
 
 
 
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「溪水乾涸,火也燒滅曠野的草場」
約珥書第一章第二十節。
 
 
不只是水,任何的自然資源也可利用。
 
開頭便有美國人出來述說,說大眾從來沒有重視水的問題,以及缺水的應變,但在加州,缺水已成為現實狀況,缺水也在世界其他地方成為問題,雖然地球上都是水,但僅有一小部分是我們種植作物,為住家提供飲用水所需的淡水。地球上有近百分之九十七的水是鹽水,另外有近百分之二凍結成冰雪,因此我們只有百分之一的水可用,人口正在迅速成長,但我們可用的乾淨水源卻沒有增加。
 
 
到了二零三零年,我們對水的需求量,可能超過供水量將近五成,我們即將面臨全球性災難,創新科學和工程技術,是否可避免缺水大災難的發生?
 
 
才剛講到這段就馬上心有威威焉,因為家中附近的溪流河川,明明經過長久的復育,可能花了十幾年吧,好不容易變得比較乾淨一點,結果一個工業污染,馬上又回到最糟糕的狀態,但明明新竹科學園區,可以做到降低污染到最底的程度。就知道這些污染水源的人,不是做不到,而是他們寧願被罰,抱著僥倖的心態,也要把成本拉到最低,而讓環境的成本變得高到嚇人的地步。
 
 
瓶裝水更是造成浪費的主因之一。
 
加州長期被視為美國的伊甸園,民眾蜂擁至此尋求名利和幸福,在溫和氣侯下享受美好的生活,但現在加州遭逢嚴重的歷史性旱災,受創最嚴重的是加州中央谷,這裡是全世界最豐產的地區,美國的水果、堅果和蔬菜,有近一半產自這裡。中央谷正步向死亡,有些城鎮的居民會去偷鄰居的水或乾脆離開,有些房屋的主人早就遺棄自己家離開了,因為缺水的關係,他們最後只能搬走。
 
加州有很多居民,都是陷入完全無水可用的狀況,當地居民的大多水井也早已乾涸,只能夠當地的義工團隊運送水源給水井乾涸的當地家庭,社區團體捐錢給義工,義工用那些錢幫助有需要的人。說到這裡,我們也可以借鏡一下,水源這麼多竟然還會缺水,這是不是一件很有趣的事情,可能在技術上跟環境上有所關係,但是否可以思考一下,水很多卻不能用的困境,需要解決。
 
但當地每日有三千九百萬人用水,並非造成加州缺水的原因,農業用水佔加州人類用水量的八成,此地的降雨若非流入河川和海洋,就是結凍成雪冠和冰河,或者滲入地底,大量沉積的地下水叫含水層。氣候變遷導致雨量減少、氣溫升高,因此高中融雪無法補足加州含水層的水分,跟大量的柏油路將水隔絕,無法進入地下層,都進入了水溝,變得無法使用,也有異曲同工之妙。
 
 
農業的根本是水與土。
 
然而對務農家庭來說,胡桃和杏仁是將水變成錢的最佳方法,堅果可帶來驚人的利潤,人工成本也比種植蔬菜低,但種堅果需要大量的水,每年都要消耗水源,但是在缺水的情況下,他們只能砍樹減少種植。有一些農民縮減果園面積,有些人則拼命開鑿新井,挖井可能花上好幾十萬美元,卻無法保證一定能解決問題,因為沒人知道地底下還剩多少水,州政府控管的含水層無法供應水。
 
有些無法得到新水源的農民,則是請來了水源解決公司評估問題,水源公司則是認為他們的腳底下有足夠的水源,正下方有大量地下排水,這些水是來自灌溉的逕流,可惜這片土地天生含鹽,因此這裡的水遭到污染。但水源公司發明了一種經濟方法來過濾鹽,回收水再將水送入含水層,去除水中鹽分最簡單的方法,就是將水煮沸,但若要替大量的水去除鹽,這方法須消耗很多能量。
 
 
很多土地因為沒有水,都停耕了。
 
 
水源解決公司的共同創辦人利用加州擁有的大量能源淨化鹹水,就是陽光,他們研發出一套太陽能設備,太陽能電池陣列功能類似放大鏡,可將太陽的能量增強三十六倍,那些能量會將這些管線內的礦油加熱到三百五十度以上。結果會產生高壓蒸氣,將自設備底下抽出的水所含的鹽煮乾,他們利用一種廢棄物製造出兩項產品,淡水與鹽礦,鹽晶是很值錢的商品,可以給很多產業使用。
 
用寬大平地的太陽能,製造淡水。
 
水解公司籌措了資金建造一所,一年可淡化十六億加侖水的處理廠,他們認為這項技術可以改變缺水現況,以及地球上其他許多乾旱地區,他們的處理廠完成後,可永續利用十萬畝的土地,這是種新的常態,有方法不斷利用水源。也提到不能光靠省水來促進經濟發展,要尋找新的水源,這邊是提到利用鹽水,但廢水回收跟淨化水源,應該也是永遠主要的目標,畢竟被污染的水源很多。
 
 
澳洲想出無消耗在海中取得淡水的方式。
 
在澳州西岸看似天堂,但這裡的問題更加嚴重,從一九九六年到二零一零年澳州遭逢嚴重乾旱,他們稱自為大旱,澳州因而節約用水,同時大規模投資興建海水淡化廠,但標準海水淡化廠很耗能,澳州人口不斷持續增加,因此他們迫切需要替代方法。需開創方法的工程師,可能已在海裡找到解決方法,這些工程師在建造一套淡化海水,同時還可發電的設備,這套設備叫西托。
 
巨大浮標被栓在海底的液壓泵上,浮標不斷遭受海浪撞擊,這股自然動能會透過管線將高壓水射入位在岸上的發電廠,高壓水會推動可發電的渦輪機,同時也將海水推入一面逆滲透膜,逆滲透膜會過濾鹽,最終產品是零排放的飲用水。花了十五年和一億美元之後,他們要展開一項高風險任務,安裝最後一個部件,目標是安裝一個六十噸重的浮標讓它沉入海裡,再將之繫在海底的泵系統上。
 
 
水正是我圍繞在我們身邊重要的元素。
 
這項作業相當困難,他們要對抗大自然,等了好幾星期海象才變得平靜,三天前看似晴朗的天氣,他們因而決定展開作業,但現在有風暴逼近,太陽升起後這個團隊會合要來這裡沉入海裡的巨大浮標。船員將繫泊索綁在浮標上,然後小心翼翼將之拉到定位,拉到海底連接器的正上方,浮標需要一些時間才會沉入海底,但需要太長的時間,他們怕天氣影響,必須趕緊展開下一階段作業。
 
 
這是構想圖之一。
 
懸盪在浮標底下的泵臂,必須裝到海底的一個凸緣環上,入扣作業正用搖控器進行,但為了怕出問題,潛水員會下潛到水深二十五公尺處,用肉眼確保入扣,可是這時問題產生了,長浪產生大風。潛水員若無法裝好須入扣的泵臂,這項任務就必須中止,最後終於成功了,第三個零件組上,他們希望繼這座節能海水淡化廠之後,世界各地會陸續出現相同的淡化廠,缺水的國家可利用。
 
 
除了非洲國家,也有很多開發中國家缺乏水源。
 
澳洲是缺乏乾淨水源的富庶國家,有水卻沒有能力淨化水的窮國呢?在非洲的衣索比亞缺水問題很嚴重,衣索比亞的九千七百萬人口有將近一半的人口沒有乾淨的水可用,但這裡的問題不是缺乏降雨,而是缺乏物資。鄉間村落沒有自來水廠,也沒有電力和衛生設備,家畜自由走動,村民沒有茅坑可用,雨水將污染物和糞便上的細菌直接沖入給水,飲用或用這種水洗澡很危險。
 
因此村民必須到遠方的一條河流去取乾淨的水,平均一天徒步去取乾淨的水三次,每天耗去村民將近六小時,但有些人不想走這段路,尤其是孩童,他們直接喝被污染的水或用這水洗澡,所以感染了腸寄生蟲和致命性感染。衣索比亞鄉間的兒童,每十五個就有一個活不過五歲,在開發中國家每一天約有一千八百名兒童因污水喪命,而這個問題一名義大利的建築師正在想辦法解決。
 
他的建築經驗曾包括幫美國航太總署和歐洲太判總署設計容易裝配的結構,現在他想在衣索比亞造塔,來收集空氣中乾淨的水,這個瓦下水塔的原型,高度有三十呎,可收集霧、雨和凝結作用帶來的水,他在義大利蓋過十幾座試驗模型。他想在一處鄉村建造這些高塔,他從四年前開始勘查這處偏遠地方,遇到當地人的懷疑及不友善,不過這方面好像跟節目主題無關,就不論述了。
 
要喝乾淨的水竟是奢求。
 
瓦卡水塔是由五個用繩索綁在一起的模組所構成,框架是用質輕但堅單因竹子製成可承受強風,網子是綁在框架內部,網子會收集露珠,冷空氣凝結之後,露珠會掉入塔底的儲水槽,位於河流的下風處會帶來濕氣和霧。想在衣索比亞建造可收集淨水的瓦卡水塔,必須要先挖地基,他們將水塔固定在地面的方法有考量過當地的氣侯,因為塔很高風很強,重量要輕並且不使用混凝土。
 
 
收集水的高塔,都是取自當地材料。
 
這座塔的建材是採用當地生產又容易取得的材料,主要是竹子、繩索和便宜的網子,他們目前建造的是計畫中的第一座水塔,建築師目前的工作是教導當地人如何建造這種水塔,接下來的好幾天,他們會練習建造許多原型。團隊是由當地的建築系學生教授與幾名村民組成,在他們建造水塔的同時,每天都有居民要走好幾小時的路到診所,他們的孩子因為污染的水而飽受痛苦。
 
PS:這問題在數十年前的台灣也遇到過。
 
 
大概這麼高,可是重量卻很輕盈。
 
 
當地的醫生天天面對相同問題,因水質不良而染上的疾病,到診所看病只需兩美元的費用,但多數父母負擔不起,有些人拖了好幾個星期,才會帶生病的孩子來醫院看病,即便他們喝乾淨 水,但他們有可能用髒水洗手,或根本沒有洗手,對小孩產生危害。經過適當的治療,大部份的孩子會康復,但和這地方所有孩子相同,幾乎肯定會再度因髒水而生病,情況更嚴重則是迴天乏術。
 
 
在很多乾燥地區,取水是件困難的事情。
 
這是缺乏乾淨的水,為發展中國家帶來的諸多傷害之一,但在貧窮國家,運用當地的資源進行建設很辛苦,如同建築師團隊唯一的現代工具只有水準儀,卻不夠精準,現在他們只能尋找低技術的替代品,一根筆直的長棍。當中出了問題,就是前一晚的大雨淹沒地基導致水塔倒塌,因為他們使用的是天然材料,並不是鋼筋水泥,所以會遇到這樣子的情況,這邊也沒有現代材料。
 
比起進步的國家,開發中國家想要喝到的水很困難。
 
在美國的亞利桑那州遠郊社區,氣溫經常超過華氏一百一十度,還不斷的受旱災侵擾,但是他們的富庶的遠郊社區,仍保有五座高爾夫球場和三十七座公園,對外人來說遠郊等於沙漠城,建立在水資源取之不盡的錯誤假定上。但這地方並非和表面看起來那樣,首先、灌溉這些高爾夫球場的水,是來自鎮上的污水管,他們淨化並回收使用所有能夠收集到的廢水,其中也包括沖馬桶的水。
 
一切都是在水資源回收中心內進轉,廁所沖走的水,所有你在廚房水槽上磨碎的東西,洗澡的水,全部都會到污水廠,水經由污水管再通用好幾條濾水管才進入廠內,其中最重要的是,通用電氣的沉浸式中市纖維膜濾器。此濾器可吸入水,過濾出糞便,你身體排放出的糞便或排泄物,是污水廠內培養的微生物食物來源,這叫混合液,他們利用薄膜過濾混合液,最終產品是流出水滲透水。
 
或叫再生水。
 
乾燥地區只要有效利用水,也可保持生活。
 
用沉浸式中空纖維膜去除毒素之後,再以紫外光和氯替水殺菌,跟著水會排入地底含水層,或送到市內的花園和高爾夫球場,來自淨水廠的水和含水層的地下水混合後,最終成為其他社區的飲用水源。儘管這水乾淨到能夠喝,許多人依舊難以接受喝廢水的概念,這應該也是很正常的事情,如果有個人跟你說,還水可以喝,但卻是你沖馬桶的水,你真的有膽直接不考慮喝下去嗎。
 
 
淨水廠回收的水,最終還是回到人的身上使用。
 
水的來源有很多,其中也包含工業廢水,但事實是我們看到的廢水多半來自人體,這點讓民眾有了心理障礙,但這其實跟自然界的作法沒啥不同,傳統做法是將廢水送入處理廠處理,然後排放到什麼地方,排放到河川,但給水也是來自河川。他們這樣做已經數十年,這個處理只不過加速這個過程,而且他們想要推動,嚴格規定在發生旱災或地處沙漠的地方,不應該有任何綠地。
 
把沖馬桶的水變成可以喝的水,只有富裕的國家才能做到卻也懼怕的事,開發中國家缺乏這樣的技術,也缺乏乾淨的水。
 
 
鏡頭回到衣索匹亞上面,他們製作的水塔經過不斷的重複製作,終於讓當地人可以自己完成水塔,而且這一切完全依靠人工,沒有任何的機械工具。
 
氣候變遷帶來很多影響,造成了一些傷害,有些地面甚至是從海變成了只有乾燥鹽巴的地方,或許這預告了未來的景象,不斷有文明因為水而興起或衰落,淡家專家指出我們若不改變浪費的習性,會有什麼後果。我們已開始看見這樣的未來是什麼模樣,如果這些預測準確,很多地方會變得很乾燥,出現高吹塵,河道乾涸,鳥類和野生生物喪失棲息地,沒有動物,人類也別想活。
 
 
警告:所以把湖泊濕地破壞掉,變成其他用途,是一件愚蠢到極點的事情。
 
 
我們必須做兩件事,一是縮減人類的水足跡,減少用水量避免浪費,再來我們必須將一些水歸還給大地,讓河川、湖泊和濕地恢復往日面貌,主導將水回到自然的地方,因為有些水壩及工程,讓改道的地方變乾。保育人士藉由向農民租借水權,成功將四十億加侖的水引到受創的生態系統,淡家專家並認識我們可避免缺水夢魘成真,重要在於有效的運用水,以先進的技術運用水。
 
在較乾燥地方栽種哪些作物。
 
 
破壞河道的軌跡,也是毀滅水源。
 
但這些用水決定於你是誰,你住在哪裡,你有多少資源來製定,可是一定有辦法解決,只要我們願意去尋找,一定能預防缺水災難的發生,其實節目中的專家說這段話的時候,還是有些感慨啦。因有些人整天用開發的名單,去破壞相關的水源地,只為了謀奪自己的利益,結果這樣子的行為,可以得到很多人的認同,說是拼經濟,說吃不飽了,沒有餘力去顧環境,但水與地,不就是最好的經濟。
 
 
沒有了水,很多產業就會停擺。
 
總結:這節目,應該很值得我們借鏡才對,畢竟在缺水已經成為常態的現在,台灣是島嶼國家,更要居安思危,了解到缺少基本資源,是一件關乎生死的要事,有部份人一直強調我們缺乏天然資源,這是真的嗎。其實天然資源可利用多的是,從海流到地熱風力,只是沒有下去發展而已,這牽扯到很多部份,就不多說了,當然這其中有很多都還在實驗階段,無法證明功效,可是新的想法科技才是人類的未來吧。
 
 
這邊曾經是海洋。
 
感想:說也奇怪,明明水是很重要的資源,可是被污染或人為缺水的時候,卻沒有幾個人真正的在意,直到沒有水可用的時候,才感到這真的很重要,然後瞬間清醒說,為什麼沒有水可以用呢,這時候已經太晚了。
 
其實很多東西都是從實驗階段開始試作,不到了最後發揮不出成果,長期的計畫本來就要有一個類似不斷試驗的時間,但是完成後就會感受到功效,整治河川跟水源計畫,就是類似的東西,需要很久的時間投入。
 
 
 
 
 
 
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