日本時期臺灣的自來水能生飲嗎？先通過否證試誤的考驗吧！

• 文／ Witold Rybczynski 摘自《轉動世界的小發明：螺絲釘與螺絲起子演化的故事》

散佈地中海各地的發明——水螺絲

水螺絲由一根直徑約三十公分、長三至四．五公尺、裝入防水木管中的巨大螺釘組成。兩端開放的木管以低角度傾斜安裝，下端則沒入水中；當一人在木管外周的防滑釘上行走，進而帶動整個裝備旋轉之際，由木管下端進入的水，便由螺絲的螺旋形分隔（也就是螺紋）向上移動，而自頂端浮現。

水螺絲的轉動緩慢，能力卻相當大（角度愈低，流動量便愈大），有人估計它的機械效率可高達百分之六十，與後來提升水位的裝置如水車及水桶運送帶相較，還略勝一籌。

水螺絲最早的記載，出現於西元前第二世紀，眾學者均將這項發明歸功於阿基米德。據戴奧多羅斯記載，阿基米德發明水螺絲時，還是個在亞歷山大城求學的年輕人。

這點很合理。這項裝備對於埃及的農業灌溉而言非常理想，水螺絲和大水車不同，它能夠輕易地隨處移動；它所提升的水位並不高，但應付平坦的三角洲卻綽綽有餘；而其沒有活動零件的簡單設計，則能抵抗淤泥充塞的尼羅河河水引起的堵塞。

水螺絲的科技，由埃及散布至地中海各地。水螺絲用於灌溉，但也有其他的應用，據說阿基米德曾經利用水螺絲，倒光了國王亥厄洛一艘大船底部的汙水。古羅馬人也利用水螺絲，提升市政給水系統的水位，以及為礦坑抽水。二十世紀早期，在古羅馬位於西班牙的銅礦中發現了一些保存完善的木製水螺絲。

這些長達三．五公尺、直徑約三十公分的管子，以塗有瀝青的布料包裹，並以繩索鞏固；在其內部，螺旋形的分隔則以壓成薄片的木板製成，膠著後以銅釘固定。四根像這樣的水螺絲聯合起來，能將水位垂直提升約六公尺的高度。

戴奧多羅斯描述：「藉著不斷地輪流打水，它們將水自礦坑口吐出，從而排乾礦坑中的水；由於這工具的設計是如此別出心裁，大量的水得以奇妙而不費吹灰之力地射出。」自從戴奧多羅斯將水螺絲與其他提升水位的古老設備，如複雜的水桶運送帶和水車等相比較之後，便對水螺絲的簡明和有效留下深刻的印象。

鼓形水車是一種相當普通的水車，為一只直徑三至四．五公尺的大型中空輪，裡頭分隔成八個餅形的隔間。隨著水車轉動之際，水流進位置最低、沒入水中的隔間，而當該隔間抵達最高位置時，便自其流出。有人提議說，鼓形水車很可能是阿基米德靈感的來源。

實際上，如果把鼓形水車的形狀拉長一點，並使其沿著中軸旋轉，它便會產生一條圓柱螺旋線。這種三維外推法雖然一點兒都不顯然可見，但對一位熟練的數學家而言，卻非難事。將水螺絲的發明歸於阿基米德的假設，還有另一則有趣事實可供佐證。

想像力真的是一種超能力

在所有的希臘及拉丁文學中，唯一一件關於水螺絲的詳細敘述（作者是維特魯維亞），明確地描述一根具有「八個」螺旋形隔間的水螺絲；而如果水螺絲是自鼓形水車得到靈感，就正該是這個數字。 維特魯維亞描述的應該是最早的水螺絲；後來的古羅馬工程師，一旦發現八個隔間並沒有任何的機械利益，還增添不少成本時，便將隔間數目降低至二或三個。

不論阿基米德的靈感是否來自鼓形水車，水螺絲是由於人類想像力才得以實現的又一則機械發明實例，和科技演進無關。想像力是個善變的東西，以古代的中國人為例，他們並不知道水螺絲的存在；事實上他們連螺絲都沒聽過，螺絲是他們不曾自行發明的唯一一項機械裝置。

另一方面，當古羅馬人發明木螺鑽時，他們已經知道螺絲的存在，卻從未了解相同的原理可以解決一則重大的鑽孔問題：深孔極易被木屑堵塞。一直到十九世紀早期，所謂的螺旋鑽才得以發明；隨著鑽錐的轉動，螺旋狀的鑽柄會自行清除木屑。

水螺絲不僅是一台簡單而別出心裁的機器，就我們所知，它也是人類歷史上首度登場的螺旋線。螺絲的發現代表一種奇蹟；原本就只有像阿基米德這樣的數學天才才能描述螺旋線的幾何結構，也只有像他這樣的機械天才，才能為這不尋常的形狀想出一個實際的應用。

如果他還是個在亞歷山大求學的年輕人時就發明了水螺絲，後來並（如我私心所想一般）將螺旋線的概念改良應用於無限螺桿之上，那我們一定要在他許多傑出的成就上面，再添加一則小小的、卻不盡然微不足道的榮銜：螺絲之父。

• 文／水知識生活家 陳安莃｜在這資訊碎片時代，我們只提供最真實的水知識，大家最需要的水知識，讓人人都能當水知識生活家。

在國外的電影、影集當中，常常會有打開水龍頭、盛滿一杯水就直接生飲的橋段；但你有想過為何生在台灣的我們，都是把水煮開，或是用淨水器過濾之後才喝呢？其實並不是台灣的水比較髒，因為台灣的自來水也都有符合「飲用水水質標準」，也就是自來水其實皆可生飲。但為何連台灣自來水公司也不建議直接生飲自來水呢？

為何在台灣，不建議生飲自來水呢？

很多民眾都會直覺認為是台灣的自來水比較髒、自來水公司不認真，然而台灣自來水公司早已表示：

「供水皆經取得環保署認證之各區處檢驗室定期及不定期檢驗，及環保單位不定期抽驗，均符合『飲用水水質標準』，也就是說所有的自來水皆可生飲，但因國內時有開挖馬路挖斷管線，修理管線之情形，且用戶多裝有蓄水池或水塔，如沒有定期清洗，恐有被污染之虞，故本公司並不鼓勵生飲。」[1]

既然如此，又為什麼我們的自來水不適合生飲呢？主要是因為以下原因：

一、自來水的必經之路路迢迢：管線老舊、破管率高

管線老舊需要分成兩部分來解釋：一個是公家自來水管線老舊，另一個是居家自來水管線老舊。

1.公家機關的管線問題：

台灣環境特殊、地震頻繁，地形起伏的變化也相當大，這些因素都提高了管線毀壞的機率。例如台中、南投等地的輸水管線，就因十幾年前的921 地震而嚴重受損，漏水率至今仍居高不下。而山坡地占 80% 的基隆，則因地勢崎嶇，必須倚靠數十座的加壓站將水往上送，才能確保高地住戶用水無虞，以致管線常因水壓負荷過大而破管。

台灣各地自來水管網設備逐漸老化，道路長期受重車行駛輾壓與各項工程不斷挖修，致管線漏水嚴重，依據台水公司 97-101 年修漏案件統計分析發現，老化腐蝕、荷重振動及材質不良，佔漏水件數之 83.97%，塑膠管類佔漏水管種比例高達 92.87%。

由此可知，管線老舊及塑膠管材比例高，是管線漏水主要原因。台灣自來水公司總經理胡南澤指出，台灣漏水率偏高，背後主因是施工因素、地震侵害、交通車輛超載負荷、管線陳舊等所致。據估計，現在每年實質漏水量約6億立方公尺，相當漏掉 3座石門水庫。[2]

其實政府也聽到了這部分的聲音，近年來也制定相關政策；然而台灣自來水公司對此回應：長年因經費不足、技術人才不足，再加上部分縣市禁挖時間長 ，而導致汰換水管的進度不甚理想。不過台北自來水事業處表示：預計 3 年內全面汰換成不銹鋼優良管材；且已在 105 年年底更換進度更達 73%，進度大幅超前。 106 年預計累計完成 90%，107 年完成全部汰換作業。

2.居家自來水管老舊：

相信還是有部分民眾不太清楚，自來水公司所必須保障的好水，僅在水錶前；水錶過後，並不是水公司的業務範圍，民眾需自行處理；然而大多數的水污染事件，也常是水錶過後。

台灣目前大多數的住宅屬於公寓大廈，老舊的公寓大廈眾多，若發現自來水管有問題，想更換也很麻煩，耗費的資金也常令人望之卻步。目前也有專門在清洗水管的業者可供選擇，不然就是使用淨水器、濾水壺、等等來避免喝到不好的水質。[3]

二、你家的大樓，水塔有洗嗎？

台灣地區的居住型態，愈來愈趨向於集合式住宅，為因應集中人口的用水，許多公寓大樓都使用蓄水池與水塔作為穩定供水的設備。當符合飲水標準的水進入蓄水池與水塔後，經過蓄水池與水塔的儲存，水質可能產生變化，因此蓄水池與水塔的定期清洗與維護，是維護自來水水質的重要工作。

相關文獻也指出在整個自來水系統中，供水管線和貯水設施所扮演的角色至為關鍵，其重要性並不亞於自來水廠，甚至有研究發現自來水的異味問題通常皆與輸送系統有關。[4] [5]

根據環保署調查報告：

1. 僅 46.4% 的民眾知道「7成以上的自來水用戶水質汙染事件是因為疏於清洗水塔所致」，略低於不知道的民眾。
2. 僅 52.7% 家中有蓄水池、水塔的民眾會定期清洗，顯示民眾依舊沒有了解到蓄水池、水塔定期清洗的重要性。[6]

由以上數據我們了解到清洗家中的貯水設施是最容易忽略的地方，但往往這也是影響我們飲用水品質的關鍵。不過，有關於蓄水池與水塔清洗的頻率如何訂定，才能發揮最大的清洗效益，其實會隨著各個地區的水質好壞、氣候因素等因素而有所變動，若是有定期檢測家中水質的習慣，才能精準的說明何時該清洗才正確，若是無此習慣，可以先按照目前環保署與自來水公司的建議，至少半年清洗一次。

沒事多喝水，更要注意水從哪裡來

管線老舊及破管率高會影響供水的品質與穩定度，而貯水設施容易因通氣孔及溢水管處沒有加裝細網以及人孔蓋沒有緊閉與上鎖導致塵埃、昆蟲、雜物、雨水進入，進而汙染水質。 根據環保機關執行自來水水質抽驗結果顯示，自來水水質合格率高達99%以上，因此我們應注意的是用水設備如水塔、水池、管線的清潔維護管理及配置，以維持自來水品質，來保障自己喝下肚的水是乾淨無虞的。

資料來源

• [1]台灣自來水公司 常見問答
• [2]蘇意淳。103 年度自來水漏水防治之探討。台灣自來水公司。
• [3]黃仕強。自來水管網汰管啟發式篩選程序與優選模式（2009）。國立交通大學。
• [4]陳識文。97 年度如何建立用戶對自來水水質之滿意度。台灣自來水公司。
• [5]陳志堅。微生物於用水設備中再生長與水塔清洗效益之評估（2005）。國立高雄師範大學。
• [6]行政院環境保護署。103 年度家庭飲用水概況調查報告。

水淨化設施的建造與維護費用都相當昂貴，若是遇上停電或過度混濁的水亦無用武之地。圖為日本京都的淨水設施。（圖片來源：Flickr用戶Ginkgo Telegraph）

2013年1月29日，高雄市有兩萬五千多戶因為高屏溪遭受汙染而停水，需要緊急調配。而數天前，智利首都聖地牙哥的梅波河（Maipo river）則因為上游發生山崩，造成河水過於混濁，有200萬人無水可用。

這兩起大規模停水事件雖然一則是人為蓄意汙染，另一則為自然災害，但是都凸顯都市用水安全的潛在威脅。過去，水利工程思維採取的做法往往是建壩、築堤、蓋淨水廠，往往成效不彰亦不永續。

最新的做法：投資集水區的保護，能同時維護城市飲用水、支持農業發展，還能對抗氣候變遷。聽起來不可思議，究竟是如何做到的？

保護集水區的土地被認為較為永續且符合經濟效益，能確保乾淨的飲用水源源不絕。此為美國紐約州的Ashokan水庫。（圖片來源：ScubaBear68/CC by 2.0）

根據1月17日由美國非政府組織「森林趨勢」（Forest Trends）公布的《2012集水區支出現況》報告（State of Watershed Payments 2012），約2千4百億元（新台幣，下同）已經投資在全世界205個不同的集水區，中國佔其中大約91%的投資金額，是最大的投資支出國。

雖然投資金額看似天價，省下的錢卻是投資的數倍：每年全球能省下14兆元的工程建設費用與3千8百億元的營運維護費用，還不包含工程建設對農業造成的衝擊損失。

投資集水區有甚麼實質上的好處呢？「森林趨勢」的發言人寫道：「如果紐約都會區依賴人為工程來汲取與過濾飲用水，珊迪颶風造成的損失將更為可觀。在風災期間仍能持續供應乾淨、安全的飲用水，主要歸功於紐約選擇付給上游的農夫與社區百萬美元，以減少對於供應紐約市用水的湖泊與溪流的汙染；而不是選擇將這筆錢用於建立淨水廠這類可能在停電時就停擺的設施。」

不過，許多集水區的「投資」並不是實際的金錢交易，而是透過提供農民蜂箱、果樹、天然牧草等方式進行。例如，在肯亞的奈瓦夏湖（Naivasha Lake），一群由農夫、牧場主以及飯店業者組成的團體正一起為保護水源而努力。藉由資助當地小農購買高產出的作物品種，並協助提供穩定的農業灌溉用水，再增加農夫收成的同時，也能減少逕流，保持農地肥沃。

報告指出，投資集水區至今已經恢復1.17億公頃的農村土地，相當於32.5個台灣的大小！產生的乾淨用水足以注滿1座密西根湖，並大量減少因為逕流而被沖入河流與湖泊的氮和磷，避免湖泊優養化，保持農地富饒，農人能種植更多作物。

然而這只是開始，世界銀行有三分之一的貸款包含用水計畫，大多數計畫仍是建立傳統的淨水廠，而不是能同時維護水源、保護環境並為當地民眾帶來更多收益的「綠色」集水區投資計畫。好消息是，世界還有70個集水區投資計畫正在發展。

面對未來數十年的氣候變遷與人口持續往都市集中，集水區投資計畫仍需改良，例如需要進行各地的水文調查，以實施更針對性的集水區投資，好獲得更多安全且穩定的乾淨用水。

延伸閱讀：

• 研究：投資集水區保護 成本效益高
• China Leads in Investing in Watersheds to Protect Drinking Water. 
• The $8 Billion Bargain: How Watershed Payments Save Cities, Support Farms And Combat Climate Change

（本文由國科會補助｢新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣｣執行團隊撰稿）

責任編輯：鄭國威 （元智大學資訊社會所）

本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊，也有臉書喔！

• 廖英凱／非典型的不務正業者、興致使然地從事科普工作、能源與科技政策研究，對資訊與真相有詭異的渴望與執著，夢想能做出鋼鐵人或心靈史學。

近日有政治人物受訪時表示，因日本時期（1895~1945）在臺自來水的建設，使「當時的自來水，跟日本一樣是可以直接飲用的」。

對比起人們小時候仍有水要煮過才能喝的印象以及今日國內外的旅遊網站，多會出現關於各國自來水能否生飲的疑惑與建議，日本時期的自來水是否真的如政治人物所述般可以生飲，似乎有必要提出質疑或否證。本文旨在整理與此時期自來水相關文獻，並彙總筆者於此議題討論時，關於推論方式的多方觀點。

日本的自來水歷史＊

• *註：文中關於日本的法案名稱，均以日本官方使用的英文名稱為準。

現在日本的自來水可安全生飲，也是歷經了近一世紀的努力，才有如此成果。日本厚生勞動省在該網站介紹日本自來水歷史時，在制度的更迭上，提及了從最早在1890年制定的「水務條例（The Waterworks Ordinance）」，至1908年新增作為水質檢驗標準的「水質檢驗共識原則（Agreed Method of Water Examination）」均未規範飲用水水質標準。

20世紀初期，日本的自來水供水系統從港口和大城市開始設立並逐步提高鋪設率；1921年，東京市首次在自來水供水系統中加氯消毒；但直至1940年代，因戰後美國控制下加強的消毒措施，才開始顯著消減霍亂、痢疾、傷寒和副傷寒等「水媒病（water-borne diseases）」的病例。

1957~1958年間制訂的「水道法（Waterworks Act）」，更規定自來水需加氯消毒，使水源性疾病的病患人數有效減少，對日本近代自然水發展影響甚鉅。該法案也首次制定了嚴格的政策目標：自來水就算未煮沸也必須可以安全飲用。

回到1895~1945年間。雖然我們對於臺灣當時的自來水品質還不清楚，不過至少知道當時日本政府並未落實在自來水中投氯消毒。因此，這段時間日本的自來水，顯然不適合生飲。而政治人物對於日本時期時，「臺灣當時的自來水，跟日本一樣是可以直接飲用的」的主張，也明顯有誤。

如果穿越回古代該不該生飲自來水？

雖然在今日的自來水供水系統中，已經完全包含了水源處的取水到家戶管線的鋪設，包括曝氣、過濾和加氯消毒等淨水流程以及水質檢驗至可生飲的標準訂定。但從上述近百年來的歷史中，其實可以發現自來水、淨水設備或方法以及飲用水的標準，其實曾經是在3個不同時期出現，直至近代才被整合為一的技術思維。

自來水是個早在公元前，羅馬人建立城市內的輸水渠道時就出現的概念。但關於水質的淨化與處理，在近代科學尚未發展起來以前，各個國家或民族也都發展出了關於飲水的指引。

例如《周禮》內的百官分工有著「掌除水蟲。以炮土之鼓驅之，以焚石投之。」；日本現存最早的醫書「醫心方」，記述了「《養生要集》云：凡煮水飲之，眾病無緣得生也。」；公元前古梵語和古希臘的著作中也推薦利用過濾、陽光曝曬、煮沸等水處理的方式 。

時至當代，世界衛生組織依然建議將水煮沸，是因應缺乏消毒、不安全的飲水處理與儲存、急難狀況，或是無法確認水質等旅遊情境下，足以消滅致病細菌，病毒和原生動物的方式 。

因此，雖然1913年起，日本政府成立「臺灣總督府研究所」承辦水質的生物學性檢驗，也有學者認為日治時期針對水質標準，建立了至少10項檢驗項目，因而達到相當程度公共衛生改善。但考量到二戰前日本仍未普及加氯消毒，也尚未建立飲用水標準，在衛生條件相較理想的歐美，自來水生飲也未成習慣，水源性疾病也未少到可忽視的程度，如果真穿越回1940年代，不管你的水是從何處取得的，我想還是先依循古法，煮過再喝吧！

驗證真偽的否證試誤

不過，上述論證方式在議題討論過程中仍引來多方評論。如慈濟大學生科系葉綠舒教授認為，上述論證雖能確認政治人物意見的謬誤，但不足以佐證當時臺灣自來水能否生飲。由於缺乏臺灣當時的水質資料，因此日本時期臺灣自來水能否生飲，仍欠缺進一步證據證明。

「簡單哲學實驗室」創辦人朱家安則認為原始論述「當時臺灣的自來水，跟日本一樣可以生飲」，可以代表兩種不同意義的命題：

1. 當時臺灣的自來水品質跟日本一樣，且當時日本的自來水可以生飲；
2. 當時臺灣的自來水可以生飲，且當時日本的自來水可以生飲。

如果是（1），則前文中的考證足以證實原命題有誤；如果是（2），雖然無法提出足以證明原始論述中，對當時臺灣自來水品質的判斷是錯的，但至少也提供了理由去質疑原始論述。

確實在前述論證中，是透過考證日本的官方論點，而不是臺灣的水質資料是否適合生飲，來判斷原始論述的真偽。但無論是考證日本或臺灣的資料，其實也都可以成為驗證原始論述真偽的途徑。在此，我們可以利用「假設檢定」的概念來理解為什麼不同驗證途徑，可以指向同樣的目標。

假設檢定是基於波普爾（Karl Popper）所提出的否證論，由此發展出驗證真偽或運用於統計上判斷是否顯著的方式，亦即如果要證明某一個命題為真，則只要證明該命題的虛無假設（與該命題互斥的所有假設）不成立；反之若虛無假設成立，則代表原命題有誤必須修正。

以檢驗「當時臺灣的自來水，跟日本一樣可以生飲」這個命題為例，這個命題的虛無假設可以有非常多種可能，例如：日本的自來水不能生飲、臺灣的自來水不能生飲、臺灣的自來水跟日本的自來水能否生飲的狀況不一樣、臺灣（或日本）沒有自來水等，對於以上幾種虛無假設，由於前文中已經有明確證據證明當時日本的自來水不能生飲。

儘管並未對其他虛無假設提出驗證，但也足以宣告原始命題有誤。同樣地，如果能驗證其他虛無假設成立，也都可以否定掉原命題。由此可以發現，要檢驗一個命題的真偽，可以有很多種方式。對於想驗證同一命題的不同人，也可能會提出不同的驗證途徑，而有不同的資料需求或驗證方式。

這樣的驗證方式，被廣泛運用於心理、公衛等仰賴推論統計的學科中。藉此可以試著體會否證論所標榜的科學精神：對於你所想要確認的論點，努力搜尋各種可以否證該論點的反例，再修正論點，並繼續搜尋反例。目的不在於找到永恆正確的真理，而是透過永無止盡的否證試誤，持續地邁向科學真理未明之境。

致謝

本文之完成特別感謝沃草公民學院主編朱家安於哲學與寫作的專業指正；感謝各方評論促使論述更為多元全面；亦感謝某政治人物對此議題的發言，促成深入探討動機。

參考文獻

1. 三立新聞網，〈國民黨來之前自來水可生飲？王浩宇：課本不願意說的真相〉，2018年4月16日。
2. Japan, Ministry of Health, Labour and Welfare, Water Supply in Japan.
3. 沈佳珊，〈日治時期臺灣細菌性免疫醫學發展之研究─從中央研究機構的制度面考察〉，《臺灣學研究》第13期161-184頁，2012年。

〈本文選自《科學月刊》2018年6月號〉

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