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還在討論保育與開發的平衡?雨林保護方案還包括了改善貧窮與經濟永續發展

活躍星系核_96
・2019/09/05 ・6797字 ・閱讀時間約 14 分鐘 ・SR值 564 ・九年級

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  • 文/胖胖樹 王瑞閔

很謝謝大家對〈燃燒中的熱帶雨林〉這篇文章的支持與肯定。文章貼出後,陸續有幾位朋友跟讀者提出了新的問題,主要是關於經濟發展與雨林保育之間是否能達成平衡。

編按:對於近日發燒的熱帶雨林議題很感興趣,可見〈燃燒的雨林,炎上的議題:關於亞馬遜的幾個問題與答案

難道只許先進國家發展經濟,擁有熱帶雨林的國家就只能保護雨林與自然生態,不能開發,不能有經濟發展?這是對雨林保護天大的誤解!科學家設計的雨林保護方案,還包含了改善貧窮以及開發中國家的經濟永續發展

各國對待雨林的態度一致嗎?

以巴西為中心,雨林議題引起全世界關注,然而,巴西總統的發言就等同於所有雨林國家的態度嗎?圖/Pixabay

回顧 2015 年,當時法國巴黎所舉辦的第 21 次氣候變化綱要公約締約國會議 (COP21) 所簽訂的《巴黎協定》 (Paris Agreement) ,除了眾所關心的溫室氣體減量新目標與策略,我特別注意到協定第五條:「締約方應致力於森林保育與碳匯功能,並應提供獎勵誘因 (result-base payment) 。此外,重申森林保育中非碳效益 (non-carbonbenefit) 的重要性。」

條文的意思是,希望藉由提供資金的方式,減少開發而導致的毀林;並強調森林生態系的重要性,除了減緩溫室氣體排放,當然也包含生物多樣性等其他資源與效益。

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當年,全世界有195國皆同意並簽屬了《巴黎協定》的所有內容。可見,保護雨林是全球的共識。

巴黎協定認證:保護雨林是全球共識!

保護雨林是國際共識,是關係到經濟、貿易、外交的複雜議題,是減緩氣候變遷重要的策略,跟人類生存息息相關。保護地球環境、保護雨林,從來就不是巴西或其他有雨林國家的責任,而是地球上每個人的責任。先進國家原本就不可以自己一直開發,卻不准開發中國家或低度開發國家發展經濟,畢竟經濟發展是各國的權利,而保護地球則是每個國家都需要共同承擔的責任。巴西或是其他有雨林的開發中國家,對於保護地球環境也都有共識,都有禁止開發原始林的相關法令,當地也有非常多人支持保護雨林。

捍衛地球生態、守護雨林是國際間的共同目標。圖/Pixabay

科學家和世界各國都努力於經濟、環境取得平衡

保護雨林的目的是為了全人類永續發展,不是壓榨開發中國家

經濟發展跟保護雨林如何取得平衡,科學家一直有非常多的研究與策略。科學家對於保護雨林可能造成的影響,考慮得非常深、非常廣。所有個人會想到的影響,全世界頂尖科學家也都想到了,還有非常多我們想不到的點,科學家也都有很深入的規劃。科學家從來沒有打算美化工業革命後帶來的汙染。這世界上最早意識到人類開發破壞地球環境,主張要保護地球環境、保護生態的就是先進國家的科學家們,帶頭開始從事環保的是先進國家。先進國家除了保護自己的國土,也提供技術與大量資金給開發中與低度開發的國家保護雨林、從事雨林研究。臺灣雖然不是聯合國的一員,也一直致力於協助保護邦交國的雨林。

正因為如此重要,每年世界各國的領袖、上千個地方組織都會聚集——臺灣也都有派人參加——召開氣候變化綱要公約締約國會議。這場一年一度的馬拉松式會議,目的就是為了減緩全球氣候變遷、保護雨林。因為保護雨林、保護地球環境是全球的共識,當務之急,所以當出現扯後腿的人與行為,大家才會這麼生氣,包含巴西當地的原住民、生態學者、環境保護團體,甚至一些議員都非常氣憤,不滿巴西現任總統推翻過去的環境保護政策,放任少數人破壞雨林。

去年 12 月,是「聯合國氣候變遷綱要公約」第24屆的締約國大會(COP24)

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為熱帶國家抱不平?也許才是一種誤解與傲慢

「自己可以開發土地建立城市,卻不允許這些熱帶國家開發。」這是多麼大的誤解。破壞雨林是要種農作物、放牧或採礦,並不是要興建城市!還有,「憑什麼自己可以在都市裡吹冷氣卻不允人家發展?」──這更是一種傲慢的自我想像

這世界上不是每個人都喜歡住在都市叢林!而且不是熱帶國家就一定很熱。熱帶國家有高山、高原,十分涼爽,熱帶雨林裡晚上通常也都只有二十幾度,根本不需要冷氣。將自己的價值觀與經驗套在別人身上,沒有國際觀又自以為是。擁有大面積熱帶雨林的國家,如巴西、印尼,都有現代化的城市,經濟也持續發展──巴西是金磚四國,印尼是亞洲五虎,當地很多人都十分在乎自己的自然生態,保護雨林的觀念都相當完整。只有部分人短視近利,一直在搞破壞。就如同我國,多數人都支持保護石虎、保護自然生態。

小心!不要落入缺乏國際觀的陷阱,同情心與傲慢也許只有一線之隔。圖/Pixabay

保護雨林,並不只是把雨林圍起來禁止開發,還需要投入非常多的資金進行資源調查、長期監測,也必須各國政府跨部門合作。就我所知,國際公約對於保護雨林、減少溫室氣體排放、協助開發中國家的經濟,都有訂出許多的策略。

各國政府究竟做了哪些實質的努力呢?

以下將列出我所了解的部分。希望有助於大家更了解國際上生態保護的作法與精神。

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聯合國環境發展大會:為了永續發展的三項文件

時間還是拉回到 1992 年,世界各國官方與非官方組織,聚集於巴西里約熱內盧舉行的「聯合國環境發展大會」 (United Nations Conference on Environment and Development, UNCED) ——這個會議就是著名的地球高峰會。

當時來自世界各地 172 國、兩千多個非政府組織聚集開會,目的就是希望人類、地球生態、地球環境等各方面,都能夠永續存在

不希望人類因為過度的開發,導致地球生態毀滅。當時各國簽屬的文件,除了有名的「聯合國氣候變化綱要公約」 (The United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC) ,還有生物多樣性公約 (Convention on Biological Diversity, CBD) 與里約環境與發展宣言

里約環境與發展宣言中強調,各國都有權利依照自己的資源發展,努力消除貧窮、國際合作保護生態系統、減少不可持續的消費與生產模式、重視各國的原住民與婦女,等等議題,都是本世紀所關注,都是希望人類可以「永續」生活在地球上。而生物多樣性公約,也不只是一味的保護生物,禁止開發,還希望在生態保育的基礎下,永續利用並分享生態與生物資源。

「聯合國氣候變遷綱要公約」是 1992 年簽署的其中一份文件,因此開啟了連續 24 屆的締約國大會(COP1 ~ COP24) ,下文提及的內容,如京都議定書、巴黎協定等等,都是此會議的重要成果。

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京都議定書:規範先進國家的三種機制

而最複雜難懂的氣候變化綱要公約,原則上管制《蒙特婁議定書》 (Montreal Protocol) 未管制的所有溫室氣體。但是因為各國沒有認真執行,所以才又在 1997 年氣候變化綱要公約第 3 次締約國會議 (COP3) 通過具有法律約束力的《京都議定書》 (Kyoto Protocol, KP) ,要求議定書附件一的先進國家要達成溫室氣體減量。請注意,這部分規範的是先進國家,不含開發中國家

「碳權」、「賣碳權」等許多人似懂非懂的名詞,正是來自於京都議定書的規定。京都議定書為了可以有效達成溫室氣體減量的目標,從簽署國家的數量、碳排放量、特殊成員的負擔能力、各國的減量標準、減量所需負擔的成本、管制的溫室氣體種類、國際合作的減量機制,都有詳細的規範。這部分主要都是細節說明,可以寫一大篇,有興趣人網路上都可以找到資料,我就先跳過了。

京都議定書所使用的木槌。圖/Jason Riedy [CC BY 2.0] via Flickr
全世界最在意的是三個跨國減量的彈性機制 (Flexible Mechanism) 包括:

  1. 共同減量 (Joint Implementation, JI)
  2. 清潔發展機制 (Clean Development Mechanism, CDM)
  3. 排放交易 (Emission Trading, ET)

共同減量是指國家可以採集團方式,將許多已開發國家視為一個減量整體,如歐盟。排放交易是讓兩個已開發國家之間可以進行排放額度的買賣。讓超額完成任務的國家,將剩餘的碳排放額度直接賣給難以完成削減溫室氣體任務的國家。

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針對開發中或低度開發國家的支助,就是清潔發展機制 (CDM) 。

由已開發國家提供資金或技術給開發中或低度開發的國家,協助開發中國家永續發展,並使已開發國家順利履行溫室氣體減量的承諾。由於京都議定書允許公私部門共同參與清潔發展機制,因此這項機制最受各界注目。我國也有一些私人企業參與,甚至曾經有地方政府想要種樹賣碳權——想當然耳,這些縣市首長沒有深入了解種樹賣碳權的細節與困難度,最後沒有實際成果。除了清潔發展機制外,世界上還有許多自願性的碳標準,以及碳交易市場。這些都是國際間,官方與企業致力於溫室氣體減量的具體證明。

清潔發展機制可視為致力「在經濟和環保之間達成平衡」的策略。圖/Pixabay

強制已開發國家上繳每一年的碳排放報告

為督促締約國確實進行溫室氣體減量,並且獲得溫室氣體減量相關數據,氣候變化綱要公約與京都議定書都要求締約國依規定提出國家報告,包含大家可能較為熟悉的「國家溫室氣體年度清冊」。這部分,已開發國家強迫性繳交,開發中國家則鼓勵繳交。中華民國雖不是附件一的已開發國家,但是在我國許許多多科學家的努力下,我們從 2014 年後開始每年繳交國家清冊。網路上也都查得到歷年報告全文《巴黎協定》第 14 條規定 2023 年必須進行第一次全球盤點,因此,未來我國或許也可以藉由協助邦交國製作國家清冊,加強外交關係。

2018年中華民國國家溫室氣體排放清冊報告封面。圖/環保署之推動台灣參與氣候變化綱要公約網站

但是問題來了,碳排放量超級難算的啊!

國家需要列入碳排放計算的項目非常多,這部分締約國可以參考《IPCC溫室氣體統計指南》 (IPCC guidelines for national greenhouse gas inventories) 中的說明,收集活動資料與數據,逐項計算並列出。 IPCC 出過幾版溫室氣體統計指南,目前 2006 年版本修改了之前的內容,將碳排放計算重新區分成:能源、工業製程與產品使用、農林業與其他土地利用、廢棄物以及其他等五大項目。而可以列入清潔發展機制的減排項目,則包含了工業類、排放源之溫室氣體逸散類與農林類,每一項產業下又分成不同的專案類型。

《燃燒中的熱帶雨林》一文中我曾提到,依據京都議定書規定,荒地造林 (afforestation) 、復舊造林 (reforestation) 、毀林 (deforestation) ,還有因加強森林經營管理 (forest management) 所額外增加的二氧化碳吸收或排放淨值,應併入溫室氣體排放或減量值計算。

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但是透過森林減碳,計算上困難重重,所以這部分在往後幾次的締約國會議中才陸續通過。

  • 如2001年通過的《馬拉喀什協定》,才將造林與再造林活動 (簡稱 AR ) 併入清潔發展機制。
  • 2005 年於蒙特婁舉辦的第11次締約國會議,進行「後《京都議定書》」的減量談判,減少毀林及森林退化造成的溫室氣體排放 (Reducing Emission from Deforestation and Degradation,REDD) 的概念首先被提出
  • 隔年,第12次締約國會議中,聯合國秘書長安南建議也將 REDD 納入清潔發展機制。由已開發國家提供資金,鼓勵開發中或低度開發的國家保護自己的森林。

重視森林對於減少溫室氣體的貢獻,鼓勵各國減少森林砍伐,是REDD的核心理念之一。

  • 2007年第13次締約國會議中,於峇里島行動計畫 (Bali Action Plan) 又進一步提出了 REDD+ 的概念,將原本REDD的概念,再加上森林復育 (forest restoration) 和永續管理 (sustainable management) 增加的碳吸存。相較於 AR 活動,這部分更難計算,爭議更大。
  • 2009 年第 15 次締約國會議中,美、中、印度、南非、巴西磋商出來的的哥本哈根協定 (Copenhagen Accord) ,計畫成立哥本哈根綠色氣候基金 (Copenhagen Green Climate Fund) ,提供發展 REDD+ 的資源與技術。各國對於發展 REDD+ 雖然有共識,但是細節上還有許多的爭議。往後的會議持續修改並增加其內容,
  • 至 2013 年第 19 次締約國會議,針對許多爭議,已提出完善的配套措施。REDD+ 計畫的目標,除了減緩氣候變遷、保護森林生物多樣性並維持生態系統的健康,更必須有助於降低貧窮率,促進社會及經濟發展的效益。
過去僅考慮造林、再造林與毀林的計算架構,近年來越來越重視土壤碳匯功能、森林永續經營管理、以及森林復育1,因此蛻變為 REDD+。圖/Pixabay

有人反對 REDD+,反對的理由是?正方的看法是?

一開始反對 REDD+ 作為減碳機制的一方認為,國際間的經濟補償措施,有可能只是開發中國家少數政治菁英獲利,一般人民不見得有所助益。而且大量碳額度進入市場,可能會造成碳交易市場價格崩盤。

但是考量到 REDD+ 執行的價格比 AR 來的便宜,而且原始林的生物多樣性也不是人工林所能比擬。如果已開發國家可以大量購入開發中國家保護森林所產生的碳權,將大大有助於保護這些國家境內的原始森林——特別是熱帶雨林。而 AR 與 REDD+ 計畫也可以相輔相成,共同促進溫室氣體減量,並持續提供市場所需的木材。

當然,無論是 AR 活動或 REDD+ 計畫,都要考慮到非常多的面相,特別是外加性 (Additionality) 及洩漏 (Leakage) 的設計,是非常細心的考量。以AR活動而言,所位的外加性包含了環境、資金、投資及政策四個層面。以環境而言,AR活動所產生的減碳效果,必須扣除人為介入前土地本身的碳吸存效果。而洩漏,則是造成AR活動區域以外的地方所產生的碳排放。從這兩項設計可以知道科學家的用心與規劃的周延。

此外, REDD+ 計畫必須遵照 3E 標準 (3E criterion) ——效能 (Effectiveness) 、效率 (Efficiency) 、公平性 (Equity) ——進行設計。其中公平性評估非常的重要,除了二氧化碳減量,也需促進當地居民生活情況與人權,因此事前調查還需要考量當地居民的經濟與文化。因為科學家非常清楚,所有的保育活動,都不能不考慮人類的生存與發展。

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不同文化與森林之間也會有不同的互動方式,因此執行計劃時,必須費心針對當地的風俗民情做深入的研究。圖/Pixabay

最重要的,依舊是地球每一位公民的所作所為

只要木材、牛肉、大豆等需求還在,利益的驅使下,即使保護了甲地的雨林,仍會造成乙地森林被砍伐或破壞——這就是一種洩漏。因此,保護雨林最終還是要改變消費者的消費習慣。

除了大國之間相互的援助,企業或地方保育組織的推動,每一個人認知到雨林保護的重要性,才是雨林生物可以持續生存的最大關鍵。

開發雨林,盜伐木材、開闢農場,都不是永續利用土地的方法。雨林除了提供各種生物資源,還可以做為生態旅遊、森林療癒的場所,這些都是不開發雨林但是持續發展經濟的方式。世界上已經有很多已開發與開發中國家證明這樣的經濟模式實際可行。

守衛森林不只是國際組織、各國政府的責任,身為地球的一份子,我們都必須伸出雙手來愛護地球!圖/Pixabay

人類最可惡的地方是,為了自己的利益會幹出很多難以想像的壞事;但是具有高貴情操,願意為了公眾利益,犧牲小我的也是人類。這世界上不是每個人想賺錢想瘋了,這世界上有很多人為了保護地球環境,四處奔走。保護雨林、保護地球環境不是假議題,是全球最重要的目標,必須從每個人日常生活中做起。

我知道這篇文章內容有點硬,比〈燃燒中的熱帶雨林〉多了更多的專有名詞,也多了很多歷史。謝謝把文章看到最後的讀者。衷心希望大家可以更了解國際間雨林保育的精神與方法。

同場加映

  1. 附圖說明參考自《REDD緣起與運作機制之分析

本文轉載自 FB專頁 胖胖樹的熱帶雨林,原文為〈經濟發展跟雨林保護能否達成平衡?

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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純淨之水的追尋—濾水技術如何改變我們的生活?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/17 ・3142字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文與 BRITA 合作,泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎?

如果你回到兩百年前,試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水,可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐,氣味刺鼻,甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」,當時的人們雖然知道水不乾淨,但卻無力改變,導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

十九世紀倫敦泰晤士河的水,被戲稱為「流動的污水」(圖片來源 / freepik)

幸運的是,現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物,但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰,哪些技術真正有效?

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19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展,面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊,甚至未經處理的地下水,導致傳染病肆虐。

1854 年,英國醫生約翰·斯諾(John Snow)透過流行病學調查,發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關,這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度,促使公衛政策改革,加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初,英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒,成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率,這一技術迅速普及,成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾,尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後,惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年,後藤新平出任民政長官,他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設,對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題,他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓(William Kinnimond Burton) 來台,規劃現代化的供水設施。在雙方合作下,台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年,全台已有 16 座現代水廠,有效改善公共衛生,為台灣城市化奠定關鍵基礎。

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圖片來源/BRITA

進入 20 世紀,人們已經可以喝到看起來乾淨的水,但問題真的解決了嗎? 科學家如今發現,水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物,甚至微量的內分泌干擾物,這些看不見、嚐不出的隱形污染,正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此,濾水技術迎來了一波科技革新,活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透(RO)等技術相繼問世,各有其專長:

活性碳吸附:去除氯氣、異味與部分有機污染物

離子交換樹脂:軟化水質,去除鈣鎂離子,減少水垢

微濾技術逆滲透(RO)技術:攔截細菌與部分微生物,過濾重金屬與污染物等

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這些技術相互搭配,能夠大幅提升飲水安全,然而,無論技術如何進步,濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯,決定了水質能否真正被淨化,而現代濾水器的競爭,正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是,最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能?

濾芯的壽命與更換頻率:濾水效能的關鍵時刻濾芯,雖然是濾水器中看不見的內部構件,卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例,其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂,能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質,並過濾鉛、銅等重金屬,同時軟化水質,提升口感。

然而,隨著市場需求的增長,非原廠濾芯也悄然湧現,這不僅影響濾水效果,更可能帶來健康風險。據消費者反映,同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯,顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全,建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯,避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙,正面則可看到 BRITA 商標,以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計,底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節,才能確保濾芯發揮最佳過濾效果,讓每一口水都能保證潔淨安全。

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濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣,並且沒有拉環設計 (圖片來源 / BRITA)

不過,即便是正品濾芯,其效能也非永久不變。隨著使用時間增加,濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞,導致過濾效果減弱,濾水速度也可能變慢。而且,濾芯在拆封後便接觸到空氣,潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯,不僅會影響過濾效能,還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質,形成「過濾器悖論」(Filter Paradox):本應淨化水質的裝置,反而成為污染源。為此,BRITA 建議每四週更換一次濾芯,以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題,BRITA 推出了三大智慧提醒機制,確保濾芯不會因過期使用而影響水質:

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈:即時監測濾芯狀況,顯示剩餘效能,讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒:掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間,自動提醒何時該更換,減少遺漏。

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3. LINE 官方帳號自動通知:透過 LINE 推送更換提醒,確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天,濾芯已不僅僅是過濾裝置,更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備,成為了健康生活的關鍵。

人類對潔淨飲用水的追求,從未停止。19世紀,隨著城市化與工業化發展,水污染問題加劇並引發霍亂等疾病,促使濾水技術迅速發展。20世紀,氯消毒技術普及,進一步保障了水質安全。隨著科技進步,現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術,去除水中的污染物,讓每一口水更加潔淨與安全。

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(圖片來源 / BRITA)

今天,消費者不再單純依賴公共供水系統,而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如,BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求,從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題,去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%,並通過 SGS 檢測,通過國家標準水質檢測「可生飲」,讓消費者能安心直飲。

然而,隨著環境污染問題的加劇,真正的挑戰在於如何減少水污染,並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具,更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備,它象徵著人類與自然的對話,提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利,更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源,且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

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末日模擬!從氣候變遷到核戰爭,人類未來將走向哪個結局?
PanSci_96
・2024/11/19 ・1957字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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科學家模擬的末日場景

隨著二氧化碳排放持續增加,全球的政治局勢日益緊張,世界上各國的承諾屢屢在國際會議中被辜負,戰爭的結束也似乎遙遙無期。警示世界末日的「末日鐘」越來越接近午夜,人類與地球的未來變得越來越悲觀。

這並非一種刻意的悲觀,而是基於氣候變遷和人類衝突升溫的現實。許多人或許和我一樣好奇,末日會不會真的臨近?如果會,那又會是什麼樣的場景?是氣候徹底失控的《明天過後》?還是生態浩劫後的全面沙漠化,需要武力生存的《沙丘》和《瘋狂麥斯》?或者是核戰之後,所有人生存在廢墟中的《異塵餘生》?

我們的未來走向尚未確定,但科學家已經率先模擬了不同的可能結局,讓我們可以一窺未來的模樣。這些模擬告訴我們,如果人類繼續走某些路徑,地球的結局將是如何。至於我們是否能避免這些結果,就得由全體人類共同決定。

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如何模擬出整顆星球的氣候變化?

要模擬整顆星球的大氣變化是一項龐大的任務,至少需要三大要素:理論、資料、和計算資源。

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首先,人類對氣候系統的物理和化學模式需要有足夠的了解,也就是大氣理論必須足夠完備。其次,需要足夠多的資料來模擬整個行星。這些資料包括地球半徑、自轉速度、海洋分布、太陽輻射、大氣成分等等,甚至是地表的狀況與地形。台灣的中央山脈就能影響到西太平洋的颱風走向,進而影響整個東亞的氣候。如果希望盡可能還原地球的真實情況,還需考量海洋的垂直溫度分布、植物分布導致的生物地球化學反應等。

最後,還需要強大的計算資源,也就是超級電腦。由於資料量龐大,每個參數的小誤差都可能引發蝴蝶效應,影響到預測結果。因此,科學家通常會微調各項參數,並對每組參數進行多次計算,這些都需要大量的運算能力。

模擬沙丘中的荒漠星球

科幻小說《沙丘》中的厄拉科斯,經布里斯托大學模擬,揭示未來氣候可能。圖/wikimedia

科幻小說《沙丘》中的厄拉科斯(Arrakis)是一顆完全荒漠化的星球,英國布里斯托大學的亞歷山大·法恩沃斯等人曾對這顆星球進行了模擬。他們使用在研究地球氣候變遷時使用的氣候模型,並結合小說中的設定,如大氣中的二氧化碳濃度和臭氧含量等,模擬了 500 年後的厄拉科斯氣候。

模擬結果顯示,厄拉科斯的赤道和熱帶地區夏季高溫達 45 度,冬季不低於 15 度。而高緯度地區則更為極端,夏季高溫可達 70 度,冬季最低可達 -75 度。由於大氣濕度和雲層的存在,極地反而比赤道更溫暖。此外,儘管小說中描述厄拉科斯幾乎沒有降雨,但模擬顯示高緯度和山區仍會有少量降雨。

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這些結果顯示,科學家不僅愛科幻,也樂於用科學方法來驗證科幻中的設定。這些模擬能讓我們更了解地球的氣候系統,並讓我們警惕荒漠化的危機。

核戰後的世界:核冬天的可怕景象

如果人類全面爆發核戰爭,戰後的世界會是什麼樣子?研究顯示,大規模的核武攻擊將產生大量的輻射塵和煙灰,進入大氣層並遮蔽陽光,導致「核冬天」的到來。

2019 年的一篇研究模擬了美俄之間的全面核戰爭,結果顯示,爆發後的第一年,全球氣溫將大幅下降,北半球的夏季溫度將下降 25 度,冬季氣溫則會降至零下,植物生長期縮短至僅剩 25 天。煙灰遮蔽陽光,導致全球糧食供應崩潰,第二年可能有 50 億人面臨飢餓。

這些模擬結果告訴我們,全面核戰將帶來毀滅性的後果,核冬天將使人類無法正常生活,這是真正的末日場景。

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核戰模擬顯示,氣溫驟降與糧食崩潰將致全球大饑荒。圖/envato

地球的未來會是如何?

地球未來的命運取決於我們今天的選擇。如果我們對氣候變遷置之不理,兩極冰帽將完全融化,海平面上升,許多沿海地區將被淹沒。雖然不至於像《水世界》中那樣極端,但低地區域的居民將面臨嚴重的生存挑戰。

如果人類選擇繼續衝突,甚至爆發毀滅性戰爭,我們的未來將如《瘋狂麥斯》或《異塵餘生》般,生存在廢墟中,面對乾旱、糧食短缺與持續的環境破壞。

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美國將玉米乙醇列入 SAF 前瞻政策,它真的能拯救燃料業的高碳排處境嗎?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/09/06 ・2633字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 美國穀物協會 委託,泛科學企劃執行。

你加過「酒精汽油」嗎?

2007 年,從台北的八座加油站開始,民眾可以在特定加油站選加「E3 酒精汽油」。

所謂的 E3,指的是汽油中有百分之 3 改為酒精。如果你在其他國家的加油站看到 E10、E27、E100 等等的標示,則代表不同濃度,最高到百分之百的酒精。例如美國、英國、印度、菲律賓等國家已經開放到 E10,巴西則有 E27 和百分之百酒精的 E100 選項可以選擇。

圖片來源:Hanskeuken / Wikipedia

為什麼要加酒精呢?

單論玉米乙醇來說,碳排放趨近於零。為什麼呢?因為從玉米吸收二氧化碳與水進行光合作、生長、成熟,接著被採收,發酵成為玉米乙醇,最後燃燒成二氧化碳與水蒸氣回到大氣中。這一整趟碳循環與水循環,淨排放都是 0,是個零碳的好燃料來源。

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圖片來源:shutterstock

當然,我們無法忽略的是燃料運輸、儲藏、以及製造生產設備時產生的碳足跡。即使如此,美國農業部經過評估分析,2017 發表的報告指出,玉米乙醇生命週期的碳排放量比汽油少了 43%。

「玉米乙醇」納入 SAF(永續航空燃料)前瞻性指引的選項之一

航空業占了全球碳排的 2.5%,而根據國際民用航空組織(ICAO)的預測,這個數字還會成長,2050 年全球航空碳排放量將會來到 2015 年的兩倍。這也使得以生質原料為首的「永續航空燃料」SAF,開始成為航空業減碳的關鍵,及投資者關注的新興科技。

只要燃料的生產符合永續,都可被歸類為 SAF。目前美國材料和試驗協會規範的 SAF 包含以合成方式製造的合成石蠟煤油 FT-SPK、透過發酵與合成製造的異鏈烷烴 SIP。以及近年討論度很高,以食用油為原料進行氫化的 HEFA,以及酒精航空燃料 ATJ(alcohol-to-jet)。

圖片來源:shutterstock

每種燃料的原料都不相同,因此需要的技術突破也不同。例如 HEFA 是將食用油重新再造成可用的航空燃料,因此製造商會從百萬間餐廳蒐集廢棄食用油,再進行「氫化」。

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就引擎來說,我們當然也希望用到穩定的油。因此需要氫化來將植物油轉化為如同動物油般的飽和脂肪酸。氫化會打斷雙鍵,以氫原子佔據這些鍵結,讓氫在脂肪酸上「飽和」。此時因為穩定性提高,不易氧化,適合保存並減少對引擎的負擔。

至於酒精加工為酒精航空燃料 ATJ 的流程。乙醇會先進行脫水為乙烯,接著聚合成約 6~16 碳原子長度的長鏈烯烴。最後一樣進行氫化打斷雙鍵,成為長鏈烷烴,性質幾乎與傳統航空燃料一模一樣。

ATJ 和 HEFA 雖然都會經過氫化,但 ATJ 的反應中所需要的氫氣大約只有一半。另外,HEFA 取用的油品來源來自餐廳,雖然是幫助廢油循環使用的好方法,但供應多少比較不穩定。相對的,因為 ATJ 來源是玉米等穀物,通常農地會種植專門的玉米品種進行生質乙醇的生產,因此來源相對穩定。

但不論是哪一種 SAF,都有積極發展的價值。而航空業也不斷有新消息,例如阿聯酋航空在 2023 年也成功讓波音 777 以 100% 的 SAF 燃料完成飛行,締下創舉。

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圖片來源:shutterstock

汽車業也需要作出重要改變

根據長年推動低碳交通的國際組織 SLoCaT 分析,在所有交通工具的碳排放中,航空業佔了其中的 12%,而公路交通則占了 77%。沒錯,航空業雖然佔了全球碳排的 2.5%,但真正最大宗的碳排來源,還是我們的汽車載具。

但是這個新燃料會不會傷害我們的引擎呢?有人擔心,酒精可能會吸收空氣中的水氣,對機械設備造成影響?

其實也不用那麼擔心,畢竟酒精汽油已經不只是使用一、二十年的東西了。美國聯邦政府早在 1978 就透過免除 E10 的汽油燃料稅,來推廣添加百分之 10 酒精的低碳汽油。也就是說,酒精汽油的上路試驗已經快要 50 年。

有那麼多的研究數據在路上跑,當然不能錯過這個機會。美國國家可再生能源實驗室也持續進行調查,結果發現,由於 E10 汽油摻雜的比例非常低,和傳統汽油的化學性質差異非常小,這 50 年來的車輛,只要符合國際標準製造,都與 E10 汽油完全相容。

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解惑:這些生質酒精的來源原料是否符合永續的精神嗎?

在環保議題裡,這種原本以為是一片好心,最後卻是環境災難的案例還不少。玉米乙醇也一樣有相關規範,例如歐盟在再生能源指令 RED II 明確說明,生質乙醇等生物燃料確實有持續性,但必須符合「永續」的標準,並且因為使用的原料是穀物,因此需要確保不會影響糧食供應。

好消息是,隨著目標變明確,專門生產生質酒精的玉米需求增加,這也帶動品種的改良。在美國,玉米產量連年提高,種植總面積卻緩步下降,避開了與糧爭地的問題。

另外,單位面積產量增加,也進一步降低收穫與運輸的複雜度,總碳排量也觀察到下降的趨勢,讓低碳汽油真正名實相符。

隨著航空業對永續航空燃料的需求抬頭,低碳汽油等生質燃料或許值得我們再次審視。看看除了鋰電池車、氫能車以外,生質燃料車,是否也是個值得加碼投資的方向?

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