溪流的故事從河說起：有多久沒去水岸走走了？

本文與 研華科技 合作，泛科學企劃執行。

每次 NVIDIA 執行長黃仁勳公開發言，總能牽動整個 AI 產業的神經。然而，我們不妨設想一個更深層的問題——如今的 AI 幾乎都倚賴網路連線，那如果哪天「網路斷了」，會發生什麼事？

想像你正在自駕車打個盹，系統突然警示：「網路連線中斷」，車輛開始偏離路線，而前方竟是萬丈深谷。又或者家庭機器人被駭，開始暴走跳舞，甚至舉起刀具向你走來。

這會是黃仁勳期待的未來嗎？當然不是！也因為如此，「邊緣 AI」成為業界關注重點。不靠雲端，AI 就能在現場即時反應，不只更安全、低延遲，還能讓數據當場變現，不再淪為沉沒成本。

什麼是邊緣 AI ？

邊緣 AI，乍聽之下，好像是「孤單站在角落的人工智慧」，但事實上，它正是我們身邊最可靠、最即時的親密數位夥伴呀。

當前，像是企業、醫院、學校內部的伺服器，個人電腦，甚至手機等裝置，都可以成為「邊緣節點」。當數據在這些邊緣節點進行運算，稱為邊緣運算；而在邊緣節點上運行 AI ，就被稱為邊緣 AI。簡單來說，就是將原本集中在遠端資料中心的運算能力，「搬家」到更靠近數據源頭的地方。

那麼，為什麼需要這樣做？資料放在雲端，集中管理不是更方便嗎？對，就是不好。

第一個不好是物理限制：「延遲」。
即使光速已經非常快，數據從你家旁邊的路口傳到幾千公里外的雲端機房，再把分析結果傳回來，中間還要經過各種網路節點轉來轉去…這樣一來一回，就算只是幾十毫秒的延遲，對於需要「即刻反應」的 AI 應用，比如說工廠裡要精密控制的機械手臂、或者自駕車要判斷路況時，每一毫秒都攸關安全與精度，這點延遲都是無法接受的！這是物理距離與網路架構先天上的限制，無法繞過去。

第二個挑戰，是資訊科學跟工程上的考量：「頻寬」與「成本」。
你可以想像網路頻寬就像水管的粗細。隨著高解析影像與感測器數據不斷來回傳送，湧入的資料數據量就像超級大的水流，一下子就把水管塞爆！要避免流量爆炸，你就要一直擴充水管，也就是擴增頻寬，然而這樣的基礎建設成本是很驚人的。如果能在邊緣就先處理，把重要資訊「濃縮」過後再傳回雲端，是不是就能減輕頻寬負擔，也能節省大量費用呢？

第三個挑戰：系統「可靠性」與「韌性」。
如果所有運算都仰賴遠端的雲端時，一旦網路不穩、甚至斷線，那怎麼辦？很多關鍵應用，像是公共安全監控或是重要設備的預警系統，可不能這樣「看天吃飯」啊！邊緣處理讓系統更獨立，就算暫時斷線，本地的 AI 還是能繼續運作與即時反應，這在工程上是非常重要的考量。

所以你看，邊緣運算不是科學家們沒事找事做，它是順應數據特性和實際應用需求，一個非常合理的科學與工程上的最佳化選擇，是我們想要抓住即時數據價值，非走不可的一條路！

邊緣 AI 的實戰魅力：從工廠到倉儲，再到你的工作桌

知道要把 AI 算力搬到邊緣了，接下來的問題就是─邊緣 AI 究竟強在哪裡呢？它強就強在能夠做到「深度感知（Deep Perception）」！

所謂深度感知，並非僅僅是對數據進行簡單的加加減減，而是透過如深度神經網路這類複雜的 AI 模型，從原始數據裡面，去「理解」出更高層次、更具意義的資訊。

以研華科技為例，旗下已有多項邊緣 AI 的實戰應用。以工業瑕疵檢測為例，利用物件偵測模型，快速將工業產品中的瑕疵挑出來，而且由於 AI 模型可以使用同一套參數去檢測，因此品管上能達到一致性，減少人為疏漏。尤其在高產能工廠中，檢測速度必須快、狠、準。研華這套 AI 系統每分鐘最高可處理 8,000 件產品，替工廠節省大量人力，同時確保品質穩定。這樣的效能來自於一台僅有膠囊咖啡機大小的邊緣設備—IPC-240。

此外，在智慧倉儲場域，研華與威剛合作，研華與威剛聯手合作，在 MIC-732AO 伺服器上搭載輝達的 Nova Orin 開發平台，打造倉儲系統的 AMR（Autonomous Mobile Robot） 自走車。這跟過去在倉儲系統中使用的自動導引車 AGV 技術不一樣，AMR 不需要事先規劃好路線，靠著感測器偵測，就能輕鬆避開障礙物，識別路線，並且將貨物載到指定地點存放。

當然，還有語言模型的應用。例如結合檢索增強生成 ( RAG ) 跟上下文學習 ( in-context learning )，除了可以做備忘錄跟排程規劃以外，還能將實務上碰到的問題記錄下來，等到之後碰到類似的問題時，就能詢問 AI 並得到解答。

你或許會問，那為什麼不直接使用 ChatGPT 就好了？其實，對許多企業來說，內部資料往往具有高度機密性與商業價值，有些場域甚至連手機都禁止員工帶入，自然無法將資料上傳雲端。對於重視資安，又希望運用 AI 提升效率的企業與工廠而言，自行部署大型語言模型（self-hosted LLM）才是理想選擇。而這樣的應用，並不需要龐大的設備。研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器，體積僅如後背包大小，卻能輕鬆支援語言模型的運作，實現高效又安全的 AI 解決方案。

但問題也接著浮現：要在這麼小的設備上跑大型 AI 模型，會不會太吃資源？這正是目前 AI 領域最前沿、最火熱的研究方向之一：如何幫 AI 模型進行「科學瘦身」，又不減智慧。接下來，我們就來看看科學家是怎麼幫 AI 減重的。

語言模型瘦身術之一：量化（Quantization）—用更精簡的數位方式來表示知識

當硬體資源有限，大模型卻越來越龐大，「幫模型減肥」就成了邊緣 AI 的重要課題。這其實跟圖片壓縮有點像：有些畫面細節我們肉眼根本看不出來，刪掉也不影響整體感覺，卻能大幅減少檔案大小。

模型量化的原理也是如此，只不過對象是模型裡面的參數。這些參數原先通常都是以「浮點數」表示，什麼是浮點數？其實就是你我都熟知的小數。舉例來說，圓周率是個無窮不循環小數，唸下去就會是3.141592653…但實際運算時，我們常常用 3.14 或甚至直接用 3，也能得到夠用的結果。降低模型參數中浮點數的精度就是這個意思！ 

然而，量化並不是那麼容易的事情。而且實際上，降低精度多少還是會影響到模型表現的。因此在設計時，工程師會精密調整，確保效能在可接受範圍內，達成「瘦身不減智」的目標。

模型剪枝（Model Pruning）—基於重要性的結構精簡

建立一個 AI 模型，其實就是在搭建一整套類神經網路系統，並訓練類神經元中彼此關聯的參數。然而，在這麼多參數中，總會有一些參數明明佔了一個位置，卻對整體模型沒有貢獻。既然如此，不如果斷將這些「冗餘」移除。

這就像種植作物的時候，總會雜草叢生，但這些雜草並不是我們想要的作物，這時候我們就會動手清理雜草。在語言模型中也會有這樣的雜草存在，而動手去清理這些不需要的連結參數或神經元的技術，就稱為 AI 模型的模型剪枝（Model Pruning）。

模型剪枝的效果，大概能把100變成70這樣的程度，說多也不是太多。雖然這樣的縮減對於提升效率已具幫助，但若我們要的是一個更小幾個數量級的模型，僅靠剪枝仍不足以應對。最後還是需要從源頭著手，採取更治本的方法：一開始就打造一個很小的模型，並讓它去學習大模型的知識。這項技術被稱為「知識蒸餾」，是目前 AI 模型壓縮領域中最具潛力的方法之一。

知識蒸餾（Knowledge Distillation）—讓小模型學習大師的「精髓」

想像一下，一位經驗豐富、見多識廣的老師傅，就是那個龐大而強悍的 AI 模型。現在，他要培養一位年輕學徒—小型 AI 模型。與其只是告訴小型模型正確答案，老師傅 (大模型) 會更直接傳授他做判斷時的「思考過程」跟「眉角」，例如「為什麼我會這樣想？」、「其他選項的可能性有多少？」。這樣一來，小小的學徒模型，用它有限的「腦容量」，也能學到老師傅的「智慧精髓」，表現就能大幅提升！這是一種很高級的訓練技巧，跟遷移學習有關。

舉個例子，當大型語言模型在收到「晚餐：鳳梨」這組輸入時，它下一個會接的詞語跟機率分別為「炒飯：50%，蝦球：30%，披薩：15%，汁：5%」。在知識蒸餾的過程中，它可以把這套機率表一起教給小語言模型，讓小語言模型不必透過自己訓練，也能輕鬆得到這個推理過程。如今，許多高效的小型語言模型正是透過這項技術訓練而成，讓我們得以在資源有限的邊緣設備上，也能部署愈來愈強大的小模型 AI。

但是！即使模型經過了這些科學方法的優化，變得比較「苗條」了，要真正在邊緣環境中處理如潮水般湧現的資料，並且高速、即時、穩定地運作，仍然需要一個夠強的「引擎」來驅動它們。也就是說，要把這些經過科學千錘百鍊、但依然需要大量計算的 AI 模型，真正放到邊緣的現場去發揮作用，就需要一個強大的「硬體平台」來承載。

邊緣 AI 的強心臟：SKY-602E3 的三大關鍵

像研華的 SKY-602E3 塔式 GPU 伺服器，就是扮演「邊緣 AI 引擎」的關鍵角色！那麼，它到底厲害在哪？

一、核心算力
它最多可安裝 4 張雙寬度 GPU 顯示卡。為什麼 GPU 這麼重要？因為 GPU 的設計，天生就擅長做「平行計算」，這正好就是 AI 模型裡面那種海量數學運算最需要的！

你想想看，那麼多數據要同時處理，就像要請一大堆人同時算數學一樣，GPU 就是那個最有效率的工具人！而且，有多張 GPU，代表可以同時跑更多不同的 AI 任務，或者處理更大流量的數據。這是確保那些科學研究成果，在邊緣能真正「跑起來」、「跑得快」、而且「能同時做更多事」的物理基礎！

二、工程適應性——塔式設計。
邊緣環境通常不是那種恆溫恆濕的標準機房，有時是在工廠角落、辦公室一隅、或某個研究實驗室。這種塔式的機箱設計，體積相對緊湊，散熱空間也比較好（這對高功耗的 GPU 很重要！），部署起來比傳統機架式伺服器更有彈性。這就是把高性能計算，進行「工程化」，讓它能適應台灣多樣化的邊緣應用場景。

三、可靠性
SKY-602E3 用的是伺服器等級的主機板、ECC 糾錯記憶體、還有備援電源供應器等等。這些聽起來很硬的規格，背後代表的是嚴謹的工程可靠性設計。畢竟在邊緣現場，系統穩定壓倒一切！你總不希望 AI 分析跑到一半就掛掉吧？這些設計確保了部署在現場的 AI 系統，能夠長時間、穩定地運作，把實驗室裡的科學成果，可靠地轉化成實際的應用價值。

台灣製造 × 在地智慧：打造專屬的邊緣 AI 解決方案

研華科技攜手八維智能，能幫助企業或機構提供客製化的AI解決方案。他們的技術能力涵蓋了自然語言處理、電腦視覺、預測性大數據分析、全端軟體開發與部署，及AI軟硬體整合。

無論是大小型語言模型的微調、工業瑕疵檢測的模型訓練、大數據分析，還是其他 AI 相關的服務，都能交給研華與八維智能來協助完成。他們甚至提供 GPU 與伺服器的租借服務，讓企業在啟動 AI 專案前，大幅降低前期投入門檻，靈活又實用。

台灣有著獨特的產業結構，從精密製造、城市交通管理，到因應高齡化社會的智慧醫療與公共安全，都是邊緣 AI 的理想應用場域。更重要的是，這些情境中許多關鍵資訊都具有高度的「時效性」。像是產線上的一處異常、道路上的突發狀況、醫療設備的即刻警示，這些都需要分秒必爭的即時回應。

如果我們還需要將數據送上雲端分析、再等待回傳結果，往往已經錯失最佳反應時機。這也是為什麼邊緣 AI，不只是一項技術創新，更是一條把尖端 AI 科學落地、真正發揮產業生產力與社會價值的關鍵路徑。讓數據在生成的那一刻、在事件發生的現場，就能被有效的「理解」與「利用」，是將數據垃圾變成數據黃金的賢者之石！

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近年來，酸雨已經變成大家所熟悉的空氣污染問題，酸雨不僅對建築物、古蹟和金屬物質產生嚴重腐蝕，導致人類經濟與文化資產的損失，同時也會對整個環境及生態系造成影響。

近期美國來德大學 (Rider University) 發表一項酸雨影響森林的研究結果，這是一項在阿帕拉契山脈進行十年的實驗，從 1989 年開始，美國林業局每年固定三次，在一片面積 34 公頃的森林澆灌酸化硫酸銨肥料。

結果發現，以酸化硫酸銨肥料（作為模擬酸雨）澆灌的森林，與未經酸化處理的森林相比，每年吸收的水分大約多了 5%，並在兩年中增加了 10%，經過處理的流域每年平均要增加大約 1,360 萬升水。而在研究期間，他們還發現，滲透到被酸化森林土壤水裡的鈣濃度也下降了，這可能是森林耗水增加的原因之一。

這究竟是怎麼回事？酸雨對森林的影響真的這麼大嗎？帶走土壤裡的鈣和森林「口渴」的關係是什麼呢？

要奪～酸才可以叫做「酸雨」？

根據環保署的資料，過去各國多將 pH 值小於 5.6 的雨水界定為酸雨，那 pH 值 5.6 這個數字又是怎麼來的？事實上，pH值 5.6 是大氣中二氧化碳含量為 330ppm 時，純水之酸鹼度的平衡值。

BUT！好像有哪裡怪怪的⋯⋯

因為自然界中也有其他酸性物質會影響雨水的 pH 值，例如甲酸等其他有機酸，所以大氣中即使是未受人為污染的雨水，pH 值也會介於 4.7 至 5.3 之間（也就是說，「基本款」的雨水就已經比原本的酸雨標準 pH 值 5.6 還要酸了！）。

因此從 1990 年開始，許多國家及科學機構逐漸改變酸雨的定義為，pH 值小於 5.0 的雨水，目前我國也以此作為判斷標準。

而我們常說的「酸雨」其實是「酸性沉降 (acidic deposition)」的俗稱，因為除了下雨之外，還有其他形式的沉降，可以區分為「濕沉降」和「乾沉降」，前者指的是空氣中氣狀或粒狀污染物隨雪、雹、雨等降水型態落至地面，而後者則是空中掉下的落塵帶來的酸性物質。

那些讓雨變酸的東東

酸雨的化學組成中，包括 Cl^–、NO₃^–、SO₄^2-、NH₄⁺、K⁺、Na⁺、Ca²⁺ 及 Mg²⁺ 等，來源包括自然現象及人類活動。其中硝酸鹽 NO₃^– 及硫酸鹽 SO₄^2- 是讓雨水變酸的「罪魁禍首」，那它們是怎麼來的呢？

首先，工業活動或交通工具排放含有氮氧化物的廢氣，這些氮氧化物接著和空氣中的氧 O₂ 及水反應形成硝酸 HNO₃ ，在水中可以解離成硝酸根離子和氫離子。

HNO_3(aq) → H⁺ + NO₃^–

而硫酸鹽SO₄^2-的形成過程長得跟硝酸鹽的很像，石化燃料及火力發電廠燃燒含硫有機物，釋放出二氧化硫 SO₂，接著和空氣中的氧 O₂ 及水反應形成硫酸 H₂SO₄，硫酸在水中可以解離成硫酸根離子和氫離子，導致氫離子濃度升高。

H₂SO_4(aq) → HSO₄^– + H⁺        HSO₄^– → SO₄^2-+H⁺

硝酸及硫酸在降雨初期就被雨水吸收，或直接隨雨滴落到地面，都會增加雨水的酸度，造成酸雨。雖然自然界中的一些現象本來就會產生酸性物質，例如火山爆發噴出的硫化氫、高空閃電導致的氮氧化物⁵等等，但事實上，有超過 90% 的氮氧化物及硫氧化物是因人類活動排放的！

真相，永遠只有一個！（指）

ㄟ～那關「鈣」什麼事？

從生理的角度來看，植物需要陽離子作為訊號傳遞、調節等功能，因此，土壤中陽離子減少會導致生產力降低。而鈣便是大多數植物必需元素之一，在植物生理扮演著重要角色。

其中一個作用便是水分調節，鈣像是一個負責通風報信的使者。植物的氣孔孔徑是由周圍的保衛細胞控制的，經由一連串複雜的反應調節，而這些反應共同的終點都是「鈣」進入保衛細胞。水分不足時，通常細胞之間的鈣濃度上升時，會讓通往細胞內的鉀離子通道關閉（也就是不讓水進入），接著活化細胞通往外界的鉀離子通道，降低保衛細胞的含水量，使氣孔關閉。

而這個研究的假說之一，便是鈣會從酸化處理後的森林土壤浸出，可能引起植被用水量增加，因為鈣能夠調節氣孔關閉，缺鈣可能會造成蒸散作用增加。

結果顯示，酸化處理的確改變了處理流域的鹼性陰離子交換、土壤中的陽離子浸出，以及溪流 pH 值等，渗透到酸化森林土壤中的水中鈣含量也有所下降，證明酸雨改變土壤中鈣的供應，會顯著增加植被用水量。

進行此研究的學者表示，自己也沒想到植物對酸化的反應會這麼劇烈。如果想了解酸雨對森林以及植物用水量的後續影響，還需要更多的研究證實。

雖然我們仍不確定，酸雨對於其他類型的森林是否會有相同的影響，不過，這項研究可以提醒我們的是，生態系統是這樣的環環相扣，我們所做的任何一個決定，都可能以我們不知道的方式在影響整個環境。

1. Decades of dumping acid suggest acid rain may make trees thirstier
2. Lanning, M., Wang, L., Scanlon, T. M., Vadeboncoeur, M. A., Adams, M. B., Epstein, H. E., & Druckenbrod, D. (2019). Intensified vegetation water use under acid deposition. Science Advances, 5(7), eaav5168.
3. McAinsh, M. R., Brownlee, C., & Hetherington, A. M. (1997). Calcium ions as second messengers in guard cell signal transduction. Physiologia Plantarum, 100(1), 16-29.
4. Debnath, B., & Ahammed, G. J. (2020). Effect of Acid Rain on Plant Growth and Development: Physiological and Molecular Interventions. In Contaminants in Agriculture (pp. 103-114). Springer, Cham.
5. 酸雨 (acid rain) ：組成和途徑
6. 行政院環境保護署環境資源資料庫
7. The Encyclopedia of Earth (EoE)
8. Casiday, R., & Frey, R. (1998). Acid rain. Inorganic Reactions Experiment, Washington University, Word Wide Web Address: http://www. chemistry. wustl. edu/∼ edudev/LabTutorials/Water/FreshWater/acidrain. html.
9. McLaughlin, S. B., & Wimmer, R. (1999). Calcium physiology and terrestrial ecosystem processes. Tansley Review No. 104. New Phytol, 142, 373-417.

本文由益之源贊助，泛科學企劃執行

• 文/李赫

這日，太醫照例進宮中替娘娘診平安脈。但見娘娘身體康健、臉色紅潤，對著娘娘身旁的小宮女交代了幾句平時保養的注意事項，原本就是熟慣了的流程，太醫行了禮即盤算著告退。

但見娘娘的臉色和悅：「勞煩太醫了，新春的貢茶剛剛分派份例，兄長並於終南山新得泉水一處，今早剛剛也送了進來。請太醫一同品茶吧。」，這太醫原本極嗜品茶是眾人皆知之事，聞言只妥妥謝了恩，等著品好茶。

娘娘並非精擅茶道之人，只吩咐了身旁的宮女好好沏茶。

客氣接過了茶水的太醫欲言又止「這個茶……」。

娘娘反而緊張了起來：「這茶可有不妥？我想著是慣常的份例，也就沒有特意著人探看，該不會反而遭了哪個黑心的毒手。早知道就不該太輕信了這些奴才，這宮裡頭的人情來往……以下腦補一千字內心戲。」

「茶是好茶。」太醫掐著娘娘一串未完喘氣的空檔插話：「是水有不妥。」他讓娘娘指使宮女將所謂的「泉水」提進來。

「可……可那是兄長送來的啊！怎麼可能有差錯，莫不是家裡人居然讓人插了奸細，這該怎麼可好？」娘娘揪著小手帕力求鎮靜，眼看一杯茶引發的外戚國舅家腥風血雨即將開場。

「啟稟娘娘，水應當沒教人做了手腳。」太醫看了眼來自遠方的泉水，嘆了口氣：「娘娘有所不知，無論來自何方，水中本來就很多雜質！」

最佳的溶劑，水中有哪些雜質？

眼看娘娘仍是一臉茫然，太醫只得細細解釋：「水可載舟亦可覆舟，我們日常那些髒污既然是用水清洗了，那麼不管哪樣來由的水，裡面都有可能有雜質，這個是當然。

水中的雜質如果依據顆粒大小可以分成三大類：可分成懸浮物質、膠體和溶解物質三大類。渾濁的水就充滿了懸浮物質，其大小肉眼可見，主要是由泥沙、粘土、原生動物、藻類、細菌、病毒、以及高分子有機物等組成，常常懸浮在水流之中，也都是由此類物質所造成。其次為膠體，是許多離子和分子的集合物。天然水中的無機礦物質膠體主要是鐵、鋁和矽的化合物，有機膠體物質則主要是腐殖質。而更小的雜質就是所謂的溶解物質了，主要是溶解於水中的低分子量分子、鹽類、離子和氣體。

水中雜質含量甚是多元，固然有許多是好的，像是許多名泉之所以嚐起來格外甘甜，無外乎是由於泉水中含有特定礦物質，娘娘想必也知。礦物質是對身體有好處的。但水裡也會有許多雜質可能有致病的風險，如果不過濾直接喝下，假以時日必定會對身體造成危害。」

娘娘一邊聽著一邊點頭：「幸好太醫留心，本宮獲益良多啊！那不好的雜質會有哪些害處呢？」

「若論水中會危害人體的雜質，大約也可以分成三類：有機物、無機物以及微生物。

有機物最有影響的種類就是農藥了。聯合國相關機構研究證實，有機磷農藥特別對兒童的神經系統有嚴重影響。而長時間低劑量的農藥累積，最終會造成內分泌系統受化學物質嚴重干擾、神經系統損傷、甚至增加致癌風險。

而無機物中，危害最重的莫過於重金屬物質，即使在低濃度的情況下，就足以對身體構成損害。最嚴重的是會影響生殖系統和胚胎發展，因為胎盤無法隔絕重金屬，胚胎就會直接受到影響。而婦女受重金屬影響，可引致不孕、流產、荷爾蒙失調及誕下畸胎。

最後，許多疫病就是由沒有處理妥當的水源傳染的，以水為傳播媒介的病源包括細菌性的傷寒桿菌、副傷寒桿菌、霍亂弧菌、痢疾桿菌等；病毒型的疾病甲型肝炎病毒、脊髓灰質炎病毒、柯薩奇病毒和腺病毒等；甚至水中的原蟲如賈第氏蟲、溶組織阿米巴原蟲、血吸蟲等。因此水中的微生物也切莫小看啊！」

娘娘點點頭，沒有了稍早的慌張，臉色沉靜了下來：「那再請教太醫，水裡頭這麼多叫人不知不覺卻又有害的雜質，本宮到底該如何是好？」

太醫笑了笑，這娘娘果然是個有腦袋的：「既然知道有害，那就想辦法除掉便是了，倒也用不著慌張。」

如何過濾得到乾淨的水？

水要能夠飲用，那就必須除去水中之細菌、病毒，有機物以及重金屬。一般常用的淨水的方式包含：活性碳過濾、逆滲透過濾、陰陽離子交換樹酯過濾與 UV 殺菌。

其中，活性碳過濾藉由高吸附量的活性碳吸附水中的雜質，除了可以吸收殘留於水中之氯離子之外，也可以吸收小分子以及大分子之有機物（三氯甲烷、農藥）， 以及部分的重金屬物質（鉛、汞）。活性碳製造可分爲碳化和活化兩個過程，碳化是將木材等原料在缺氧的高溫 500 – 750 ℃ 的條件下，熱裂解形成多裂孔性的碳結構體。在這個碳化過程中，大部分的非碳元素，如氫、氧元素藉由原料之裂解成揮發氣體而被去除。如此碳化産物碳原子包含芳香環之片狀結構，由於非常不規則，故會形成一些裂隙，這些裂隙將會在活化過程中，形成更多的微孔結構。活化則利用高溫蒸汽（800-1000℃）或化學物質（500-800℃）來清除碳化過程中存在於孔隙結構中的焦油、裂解産物，以擴大碳化材料孔隙及創造微孔，來提高孔洞、體積或比表面積，産生高吸附量的活性碳。而活化之後的活性碳，由於孔道暢通、表面積比例增加。經過活化的碳才能稱為活性碳──活化處理前後的效率差了 10-20 倍。

逆滲透過濾則是以半透膜進行過濾，由於溶解在水中的溶質無法穿透半透膜，因此只要由有雜質的一方施壓超過滲透壓（osmotic pressure），就可使水分穿過半透膜，得到乾淨的水啦。逆滲透的純化效果可以達到離子的層面，取決於滲透膜的孔隙及特性，對於離子的排除率可達 90%-98%。但逆滲透須持續耗能，且如果逆滲透設備沒有作好保養處理，則滲透膜上容易有污物堆積，造成逆滲透功能的下降。另外有些逆滲透使用的半透膜容易被氯與氯氨所破壞，因此在逆滲透膜之前，也須經活性碳及軟化器等前置處理。

離子交換樹酯可分成陰、陽兩種：陽離子交換樹脂利用氫離子（H+）來交換水中的陽離子；而陰離子交換樹酯則利用氫氧根離子（OH-）來交換陰離子。氫離子與氫氧根離子互相結合成中性水。但不同的陰／陽離子交換樹酯的化學官能基 ，對陰／陽的交換能力皆有所不同。另外，如果離子交換樹脂可用於交換的位置達到飽和，淨水能力就會下降，設備就必須進行更換。

這時娘娘沉思了一會，又問道「所以太醫，我說那個細菌和病毒呢？」

只見太醫不疾不徐地又說了下去：

「過濾掉雜質之後，還有一種專門用來對付病源的淨水法子，則是 UV 殺菌。UV 就是紫外線，波長範圍大約從 400 nm 至 230 nm ，如果劑量夠大，能破壞生物體的蛋白質與遺傳物質，使得微生物細胞死亡。1965 年 Sykes 等人發現波長介於 240-280 nm 之間的紫外線殺菌的效果最好。紫外線照射除去細菌、病毒與其能量劑量強度（功率）有關，對於除去不同的細菌、病毒所需求的強度並不相同，所以使用的紫外線燈管必須有一定的能量強度。」

水要過濾到甚麼程度喝起來才健康？

「本宮收穫良多啊！既是如此，我這就稟了皇上，把這些設備通通弄來一套！」娘娘大喜。

「那大可不必，裡面有些設備著時昂貴呢。一般喝水用水只要安全衛生，其實不需要講究著高級豪奢，這就像每府有每府的份例安排，強求太好反而徒然浪費了。」太醫頓了頓，接著說明：

如果想將用水處理至超純水的等級，光設備就要花費數十萬以上。但基本上一般用水的過濾系統目的只有一個，就是喝得健康和安心。挑選濾水器時可以參考相關的認證，如非營利單位美國國家衛生基金會的 NSF 認證（註1）等，喝得更安心。

日常使用的自來水從自來水廠送出時就已做過基本過濾，但水中仍有雜質。其中對我們最容易構成傷害的不外乎懸浮物、農藥、有機藥物、細菌病毒、重金屬、水中餘氯等等。懸浮物因為其顆粒大，是最容易處理的，可以經由簡單的纖維質過濾，使大顆粒卡在纖維質中而除去。至於除去農藥、藥物、重金屬、水中餘氯，可以在前面提及的幾種過濾方法中擇一，考慮到更換成本上，以活性碳進行過濾是最為划算的。至於對付細菌、病毒最好的方式則是經由 UV 殺菌，因為紫外光能徹底摧毀細菌、病毒的 DNA，讓它喪失活性。

只要透過濾水器過濾，並搭配 UV 殺菌的方式，就可以確保飲用水的健康，而且同時兼顧環保。但基本上每一道程序使用的耗材都必須定期更換，才能達到安全的功效。」

「因此娘娘這杯茶，我就心領了。」太醫拱了拱手，將沒有沾唇的茶水放回小茶几上：「娘娘的待人慈藹，這宮裡宮外眼看沒有人算計，但日常起居用水，本來就要當心啊！」

「本宮省得，之後日常用水必不會叫她們這麼輕待了。」娘娘抬手示意把新貢茶賜給了太醫。這次就未遭推辭了，大夥和樂融融安穩行禮告退。

註1：美國國家衛生基金會（NSF）成立於1944年，是一個以科學研究為基礎的民間非營利組織，集結專業技術人員致力於公共衛生、安全、環境保護領域的標準制訂以及管理規劃。目前也是世界衛生組織（WHO）在食品安全與飲用水安全與處理方面的指定合作中心。（資料來源：MBA 智庫百科）

參考文獻：

1. Activated Carbon Filters
2. What is Reverse Osmosis?
3. Purified vs Distilled vs Regular Water: What’ s the Difference?
4. 淺析超純水、去離子水、RO水、蒸餾水、雙蒸水的區別 ！

沒有下溪之前，你不會知道的事

我們都知道溪流最後匯集入海，但他入海前是跌宕地熱情投入，還是平緩地欲迎還拒？

40 年前，有座公路未開通前的臨海石拱橋，海邊的梯田人家會過橋跨溪交通、也沿著溪邊的圳溝取水灌溉，或許因為溪很小所以不被認為重要，所以這裡有什麼、住了誰，也不會有調查告訴我們，直到飛行攝影機被食蟹獴盯上、下溪經過潭邊岩壁看到紫嘯鶇的巢……

這兒有名的是海，有很多漁港、也有很多人浮潛。但如果沒有下溪，不會知道距海 200 公尺樹蔭茂密的溪谷裡，閃著藍紫光芒的鰕虎公魚護衛著繁殖地盤；被放流的笛鯛魚苗背著 T 型標記，在還沒長成一米身軀前，也會悠晃繞進溪裡。

不同於兩座橋後的烤肉人潮，我們在這裡看見了既熟悉又陌生、和人類世界平行但共存的流域之生。這是貢寮小溪的日常，多樣的鄰居源自於她的自然不工整。而她曾經要被整治成平整的河岸、平緩的河床，因為很多因素，包括規劃者不知道這裡有這麼多些共生的鄰居們依賴著他的原始野貌。

隔山如隔行，規格化的治理行不通

我們和溪流的關係正被一步步規格化：戲水需要在工程整理過的整齊河岸，而近年流行的「生態藍帶」，常常把生態賴以累積的大小礫石和複雜植生剷平。

因為面對極端氣候的慌張和民意壓力，我們想用最快的方式宣告不再缺水、不再淹水，所以忽略了上游加速排水就會增加下游積水的可能，忘記了平時有水用，是因為大地像海綿一樣貯存天雨。甚至在美麗的原始河川泛舟做生意之後，開始嫌棄那刺激及風險，想要把太刺激的激流整平，忘了這些溪石都是秀姑巒溪之所以孕育文化並受遊客喜愛的主因。

在這些需要有效率有依據的規格化作業中，坐鎮中央的人會忘了不同的氣候造就河溪不同的豐枯節奏、不同的地質地形也早揭示了風險所在。

更糟的是我們民眾都把河溪的事交給政府處理，而負責的主管機關專業可能只在排水或坡地安全，因而忘了河溪還有平時的生態功能，也忘了河溪附近生活的人們，最能蒐集她或溫柔或咆哮的不同面貌，最知道什麼季節坐在哪顆石上最安全舒服，最有機會察覺深潭或河灘有哪些動物會出沒。

Immersion＋UX 環境治理也需要沈浸式和參與式設計

隔一座山，地質地形就不同，溪況魚況也會不一樣。專業資源多半跟著專案走，對於還沒有要治理的溪流少有資源會去瞭解，也沒有精準研究的目標。而一旦需要做了，時間又很倉促。

但當更多住在水邊的人，能長期地用感受觀察記錄，真實的現象及變化的節奏，有機會提供更多治理實作的元素。這就好比語言文化的「沈浸式」學習累積，只需要，有群線民常常走向一條溪。

台東荒野的「野溪調查小組」，算是台灣的先驅團隊，一條一條走，準備為台東的溪流立傳。而且，河溪如同其他環境資源，具有多功能的生態系服務（Ecosystem Services）。

當治理需對多元需求的使用者交代，可以透過參與式設計蒐集不同的「使用者經驗」。河溪的多元使用者包括那些不會說話的生物們，等到他們用滅絕來表達就來不及了，透過長期的觀察記錄，或許我們也都能幫魚蝦說話。

他山之石：借鏡日本經驗，作自己的溪流管家

環境條件相似的日本常有我們可借鏡之處。最近為人津津樂道的經典，在靜岡縣三島市，從有豐富湧泉的源兵衛川開始，一連串一條接一條河溪的守護行動。

其起心動念只是想恢復梅花藻下有魚兒穿梭的景象，從撿垃圾開始，將熟悉傳統的老人、朝氣蓬勃的孩子、青少年的學習，都結合在一起；這當中還有不同專業的企業投入、對城鎮有整合發展想法的公部門投入制度與資金的支援。

因而一條曾受污染的河川，重新成為可以散步想要親近的帶狀有機體。近期「社區大學全國促進會」參訪交流「Groundwork三島」數次，可以期待他們後續的報導。

日本的生態復育、觀光推動及地域學習，很注重在「水邊的景觀和體驗」。

全國各地都有「水辺の楽校」，長期帶動市民參與水邊的觀察，並且透過臉書部落格等讓市民看到這條溪上的季節種種及變化。並加入河溪棲地的整備營造。國土交通省也與民間學界合作，持續辦理「日本水大賞」，到今年已是第 20 回，鼓勵地方政府、學界、民間團體提案，守護河溪從產業再興，到瀕危生物保護等不同面向。

這些行動的背後都還有環境省自然環境局的資源監測投入，紮實地把河溪生態視為整個社會重要的自然資本。

其實日本經歷過很長一段時間，在都市發展及災害治理中讓河溪越來越人工化，一樣降低了生態的豐富度，在漫畫《魚河岸三代目》描述洄游漁業資源的凋零時都有翔實的批判，知名兒童文學作家阿部夏丸的小說，也從生活在溪邊的孩子眼中深刻描繪【註 1】。

挽救這些環境資本的覺知，透過從小情感的連結而被喚醒，因而當接近城市的次生自然地區的生態水準降低時，日本開始確保不要再有更多損失，並且在更少人煙的自然裡投入更多的保育支持。

每月一次來巡溪

這些支持，不是固定形式的四處沿用，而是從生物的角度觀察與瞭解自然系統要如何運作，再試著把這樣的運作力還給自然。在多樣性更高的台灣，山高雨狂，一條河溪的恩賜和肆虐，每每變換著面貌，影響著我們的生活。

如果我們不開始行動，會因為瞭解和想像越來越少，有一天，會讓身邊的河溪只剩下排水的功能，而失去那些灌溉生命和生活經驗的多元豐饒。

所以，從守護水廊道的和禾水梯田的「保育和夥人」開始，我們寫下：

「是的，我們有點貪心，巡了上游的田水，還想找你們一起巡下游的溪！」、「說真的，我們不去看看，就沒有人知道所有的這些影響及季節節奏如何發生著！」

於是每個月有一天「巡溪日」，從擁有十多條有名字溪流的貢寮區開始，一起探索、記錄溪裡的發現及溪岸的環境，就算一起走走水岸也好。【從河說起】，未來不一定在哪裡，我們將在這裡邀請雞婆的你加入！

註釋

• 【註 1】魚河岸三代目《vol.7一尺香的眼淚》、《vol.10充滿希望的鰻魚》；阿部夏丸《說謊的阿大》、《不會哭泣的魚》，在台灣都有出版。很生動地描述了日本受治理影響的河溪生態。