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天然高效能病菌清淨機?

陳俊堯
・2011/01/28 ・1066字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 449 ・四年級

人的病原菌可能住在牛隻肚子裡

人把不要的東西都往污水系統送,反正東西進到下水道就眼不見為淨了,那是一個不需要被注意的世界。家庭廢水是這樣,產業廢水也是這樣。畜牧廢水帶有動物的排洩物、沖洗水、殘餘飼料等等,是個重要的有機污染源。在這個環境裡會出現的微生物,除了原本住在環境裡的細菌外,也會累積來自動物的細菌。在這樣一個非自然的環境裡,我們會看到演化力量塑造出什麼樣的生物現象呢?

O157:H7 型大腸桿菌是種惡名昭彰的病原菌,在美國過去發生過的漢堡牛肉未煮熟造成人類感染致死事件,以及近年受該菌污染生鮮菠菜造成死亡的案例,都告訴我們這種細菌不是好惹的。流行病學的調查發現牛隻是環境裡 O157:H7 型大腸桿菌主要帶原者,如果不慎讓這些細菌出現在生菜上,就有可能造就下一個頭條新聞。

不過美國農業部的研究人員在過去的研究裡發現了一件不太尋常的事。雖然O157:H7型大腸桿菌在牛的肚子跟新鮮糞便裡數量不少,研究人員竟然没能在放了一陣子的糞便堆,或是在畜牧廢水裡找到它的踪跡。看起來有某個東西讓這可怕的病原菌消失了。

研究人員把放大鏡對向了水裡的掠食者。原生動物以細菌為食,會不會這些細菌是被吃掉了呢?果然,當他們把改造過能發螢光的 O157:H7 型大腸桿菌放進廢水中後,細菌數量在半天內少了 90%。顯微鏡觀察也發現一些原生動物裡塞滿了 O157:H7 型大腸桿菌。他們追踪其它種類的好氧性細菌,發現在數量上没有太大變化。進一步研究後發現這些原生動物在眾多細菌中會先攝食 O157:H7 型大腸桿菌,吃到它們所剩無幾時才會開始吃其它種類的細菌。

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研究人員也觀察到有時原生動物會放出裝滿細菌的液泡到環境裡,不過功能未知。另外還有一個發現,是有兩種原生動物在研究人員提供額外養份後, 變得更會吃 O157:H7 型大腸桿菌。對這一點,研究人員倒還没有辦法說明為什麼。

這個發現挺有意思的,因為人類真的找到這些喜好特殊的原生動物,能在人造廢水系統裡專門清除這種可怕的病原菌。研究人員也發現培養這些原生動物時一定得在培養基裡加一些廢水才能存活,所以這些原生動物不會帶著一肚子菌到其它人會接觸到的環境去害你生病。不過話說回來,像我這種需要咖啡因維持正常運作的人變多,City Cafe 這項商品才會有機會出現。難道說環境裡的 O157:H7 型大腸桿菌的數量已經多到可以養出以它為主食的原生動物了嗎?敬請期待下一批研究人員幫我們翻開這個故事的下一頁。

研究原文
Ravva SV, Sarreal CZ, Mandrell RE (2010) Identification of Protozoa in Dairy Lagoon Wastewater that Consume Escherichia coli O157:H7 Preferentially. PLoS ONE 5(12): e15671.

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陳俊堯
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慈濟大學生命科學系的教書匠。對肉眼看不見的微米世界特別有興趣,每天都在探聽細菌間的愛恨情仇。希望藉由長時間的發酵,培養出又香又醇的細菌人。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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全球與台灣面臨怎樣的水資源困境?有解方嗎?【2023 臺灣國際水論壇】
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/12/14 ・3777字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文由 經濟部水利署 委託,泛科學企劃執行。

人體有 70% 是水,而地球表面亦有 70% 被水覆蓋。「水」對人類來說,是賴以為生的必要資源,又因「水」相對容易取得,讓人們不易察覺水的珍貴。

在近年氣候變遷衝擊下,旱澇交替已成常態,經濟部水利署賴建信署長接受泛科學專訪時亦表示,依據聯合國政府間氣候變遷專門委員會(IPCC)第 6 次評估報告(AR6)分析,未來臺灣連續不降雨日數及最大暴雨強度將明顯增加,對於水資源及水環境帶來嚴峻挑戰。

具體來說,未來降雨將會更集中在特定時間與地點,在降雨地區造成更嚴重的洪災,讓非降雨地區的缺水情形更加嚴重。結果是降雨地區的水庫會不斷洩洪,無法有效收集雨水,而非降雨地區的水庫又會完全沒水。

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這情景也預示著我們平常容易取得的「水」,將轉變為更稀缺珍貴的資源;然而,水又是人生存所必須,若現在不採取行動,水資源終將成為人類生存的最大束縛。

為了讓企業、政府、學術單位能更重視未來所面臨的水資源問題,水利署於 10 月 23 日舉辦的「2023 臺灣國際水論壇」以「水未來」(Vision for Water)為主題,針對「水與企業永續」、「水與能源鏈結」、「水與自然解方」、「水與減碳科技」,希望形成創新的漣漪,向外擴散,激盪出國內外產、官、學界合作契機。

由於氣候變遷,看似唾手可得的乾淨用水,已逐漸成為稀缺資源。圖/Pexels

而擔任「水與ESG-厚植企業永續競爭力」場次的講者,是來自東海大學國際學院永續科學與管理學士學位學程的 Aleksandra Drizo 教授,她以數據與實際案例,揭露水資源短缺到底有多麼迫在眉睫。

全球有35億人,沒有安全與衛生的水可用

Drizo 指出,聯合國 2023 年公布的 SDGs 第六項「確保所有人都能享有水、衛生及其永續管理」報告中,指出世界上 35 億人缺乏乾淨用水與基本衛生條件,並強調:「獲得安全用水,環境衛生和個人衛生是人類健康與福祉的最基本需求。」而若要達到 SDGs 的 其他目標,又以第六項為最重要的核心,因為唯有確保人人都能用上乾淨的水,才有路徑完成其他目標,例如:第二項「終止飢餓」,就必須在確保有穩定乾淨的水源情況下,才可能達成。

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水資源為 SDGs 中的核心,所有指標與其息息相關。圖/Aleksandra Drizo 簡報
聯合國 2023 年的報告指出, 2022 年仍有 35 億人沒有乾淨用水與衛生環境,其中 19 億人連基本用水門檻與衛生條件都無法達到。圖/Aleksandra Drizo 簡報

Drizo 進一步指出,近幾十年來,儘管在改善飲用水和衛生條件方面有所進步,但仍有大量人口無法獲得安全飲用水和基本衛生設施。根據聯合國發布的 《Development and Globalization: Facts and Figures 2016》 資料,從 1990 年到 2015 年間,全球人口增長了 26 億,對水資源的調度與供給造成了巨大壓力。而在 2023 年世界衛生組織提供的乾淨飲用水調查資料中,直到2022年,仍有 22 億人口無法獲得安全飲用水,也與前面聯合國 2023 年的調查報告呼應,再次呈現水資源問題日益棘手的趨勢。

根據聯合國發布的 《Development and Globalization: Facts and Figures 2016》 資料,從 1990 年到 2015 年間,全球人口增長了 26 億,而未開發國家有近三分之一的人,無法確保乾淨用水。圖/Aleksandra Drizo 簡報

水資源困境並非全是全球人口成長惹的禍,全球氣候變遷造成更加頻繁的極端天氣事件,正讓全球面對過往不曾出現的乾旱。《衛報》2022 年報導歐洲面臨前所未見的熱浪與旱災,法國、荷蘭、比利時、瑞士、義大利、西班牙的河流,已經能直接看到河床,當時西班牙政府宣布限水,表示全國儲水量已達歷史新低,只有總儲水量的 40%,且每周都以 1.5% 的速率持續下降。

2022 年歐洲各地都傳出規模不一的旱災災情,如今西班牙缺水問題仍持續影響當地人民的生活。圖/Aleksandra Drizo 簡報

如今全球氣候變遷造成的水資源問題,也逐漸成為常態,《紐約時報》2023 年 10 月報導,如今西班牙仍處於缺水中,西班牙南部的水龍頭已經流不出水了,甚至連水井都已經枯竭,不只農業無法正常發展,民眾還必須仰賴水罐車或罐裝水維生,根據西班牙政府的報告,若缺水成為常態,則本世紀末將有近 74% 的西班牙國土,將面臨沙漠化的問題。

臺灣也面臨缺水問題

臺灣也未能逃離缺水的命運。2021 年春天,發生了 56 年來最嚴重的乾旱,當時外國媒體全都持續關注這場旱災,深怕缺水影響新竹科學園區的產線。而水利署搶先在 2021 年開通的「桃園—新竹備援管線」,從桃園每日調度 20 萬噸的水給新竹,才讓外媒的擔心沒有成真。

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2021年臺灣大缺水,外國媒體都十分關注。圖/Aleksandra Drizo 簡報

此外,臺灣水污染與地下水過度開採也導致水資源匱乏。要扭轉這一局面,則需要從多方面著手,水利署也已經開始建置相關工程並陸續投入使用,例如:高屏溪的「伏流水」與臺中水楠經貿園區淨化污水再利用的「再生水」,為地方開創多元水源,創造更有保障的用水環境。

Drizo 表示,臺灣的水庫也因氣候變遷面臨「優氧化」問題。由於水庫的水停滯過久,營養物質(氮和磷的化合物,相當於肥料)逐漸累積在水中,加上近年溫度上升,讓水中藻類與浮游生物孳生。在 2023 年的水利署水質檢測報告中,全國 20 個主要水庫中有 8 個水庫的水質已經優養化,這些優養化的水會對淨水廠造成額外負擔,而過濾出來的廢棄物處理也是個難題。

2023 年 7 月,水利署發布的水質調查報告指出,臺灣水庫有水質優養化問題。圖/Aleksandra Drizo 簡報

而 Drizo 針對優養化問題,提出以自然為本的解決方案(Nature-based Solutions, NbS)),並分享過去在各地施行的案例,例如:在 2009 至 2011 年與屏東科技大學的研究計畫,架設的社區小型污水淨水廠,以及用在美國俄亥俄州的農業污水淨水方案。最後 Drizo 分享了將廢棄物轉化生成富營養肥料等高附加價值產品的相關技術研發。也就是說,在淨水的同時,還能把廢棄物轉換為有價值的肥料,這不僅可以提高水資源利用效率,也具有重要的環保意義。

Drizo 的演講代表了學界在水資源問題上的重視,也提到了水利署正一步一腳印地改善臺灣用水環境,那麼身為用水大戶的企業,又有什麼作為呢?

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企業面臨的永續發展難題

臺灣美光記憶體的環安衛、風險管理暨永續發展處處長江頴俊在「水與ESG-厚植企業永續競爭力」場次分享該公司的實際經驗,臺灣美光記憶體透過「綠色基礎設施」、「流程優化」和「設備更新」的措施,成功達成每一滴水重複利用三次的目標,這項措施每年節省約 6000 萬立方公尺的水,相當於 6500 座奧運游泳池的水量。

然而,像美光這樣能提出具體目標與可信成果的企業並不多見,一同演講的法國北方高等商學院基礎建設研究中心 (EDHEC infra)的資深研究工程師 Nishtha Manocha,則說明大部分企業的永續發展目標缺乏 「設定具體可行的環保目標」以及「準確量化環保成果」。

許多企業的永續發展目標僅停留在概念階段,並沒有具體的達成路徑與量化檢核指標,這種模糊不清的目標將無法帶領企業持續行動。而更嚴重的是在量化成果這塊,目前企業仍多以內部數據來評估成效,缺乏第三方機構的驗證,資料的真實性可能會遭到質疑,也衍生出了「漂綠」的相關問題。

同場演講者—資誠聯合會計師事務所所長暨執行長周建宏,則表示「永續發展」已經是熱門的投資標的,投資人也害怕自己把錢給了「漂綠」的公司,最後虧得血本無歸。因此,在投資人的引導下,企業的永續發展目標會更為清晰,加上相關監管機構陸續成立,企業勢必將花更多心思在財報與資料呈現上,不能再打著永續發展的大旗,來跟投資者畫大餅。

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打造全球水未來

在「水與ESG-厚植企業永續競爭力」這場演講中,我們看到政府、企業、學界一同合作,共同討論如何解決水資源匱乏的難題。無論是學界針對水質優養化問題所提出的解決方案,抑或是透過投資人監督,讓企業能落實永續發展目標,都能看見世界正迅速朝永續水資源管理轉型。然而,各項監測指標仍顯示氣候變遷亦在加速,將我們推入未知領域,我們必須加快行動,才不會讓更嚴峻的水資源稀缺成為未來世代的枷鎖。

參考文獻

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日本福島的核廢水該流向大海嗎?——《科學月刊》
科學月刊_96
・2023/10/29 ・5063字 ・閱讀時間約 10 分鐘

  • 作者/張郁婕
    • 日本大阪大學人間科學研究科、清大工科系畢
    • 現為國際新聞編譯
  • Take Home Message
    • 自 2011 年福島第一核電廠發生事故後,為了冷卻反應爐和防範地下水受汙染而每天產生核廢水,目前儲水空間即將不足。
    • 雖然經處理過後的核廢水含有放射性物質,不過濃度低於排放標準,日本政府將核廢水排放到海洋的做法獲得國際原子能總署背書。
    • 日本漁業業者相當不滿、認為有其他解決方案,臺灣政府僅表達「遺憾與反對」,並無進一步作為。

福島第一核電廠自 2011 年發生事故後,時隔 12 年再次躍上多國新聞版面。但這次不是因為災後核電廠除役與復興、訴訟或是 Netflix 上架的日劇《核災日月》,而是存放在福島第一核電廠廠區內的「核廢水」即將排放大海。福島第一核電廠的「核廢水」從何而來?又為什麼要在這個時間點排入大海?

時隔 12 年再次躍上多國新聞版面。但這次不是因為災後核電廠除役與復興、訴訟或是 Netflix 上架的日劇《核災日月》,而是存放在福島第一核電廠廠區內的「核廢水」即將排放大海。圖/IMDb

回到地震發生時的核電廠

時間回到 2011 年 3 月 11 日。當時東日本大地震與隨後而來的海嘯摧毀了福島第一核電廠的電力系統,導致核電廠在停機之後無法持續注入冷卻水,直到反應爐冷卻。因此發生 1、3、4 號機組氫氣爆炸、1~3 號機組爐心熔毀,以及 1 ~ 4 號機組輻射外洩的事件 註1。這次事故更被歸類為國際核能事件最高級別(第 7 級)的最嚴重意外事故。

在事故發生後,首當要務就是持續冷卻反應爐,直到反應爐的溫度降低。冷卻反應爐需要水,所以當時曾引進海水作為冷卻水。這些在福島第一核電廠事故當下出現在廠房內、遭到放射性核種汙染的水,就是日後的「核廢水」。加上當地曾遭到海嘯襲擊,因此這些受到輻射汙染的核廢水也含有鹽分。

但廠區內受到輻射汙染的水並不是只有事故發生當下出現在廠房內的水,事故發生後只要雨水剛好落在福島第一核電廠廠房上,或是地下水流經福島第一核電廠房底下,都會受到放射性核種汙染。

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保護地下水也會產生核廢水

作為營運福島第一核電廠的東京電力公司,在事故發生後的首要任務就是防止更多乾淨的水遭到輻射汙染,同時也要防止受到輻射汙染的水流出廠房外。所以他們在福島第一核電廠 1~4 號機組外加裝擋水牆,希望隔絕乾淨的地下水流經廠房底下,但這些擋水牆實際上無法有效防止地下水從四面八方流經福島第一核電廠正下方。

再考慮到水的流向,寧可讓乾淨的水流進廠房底下受到輻射汙染、也不能讓受到輻射汙染的水外流,所以東京電力公司必須一直抽取廠房內部受到輻射汙染的水,讓廠房內的地下水位略低於廠房外的水位;但在抽水時又不能使廠房內的水位低太多,否則將會一口氣湧入更大量的地下水、產生更多受到輻射汙染的水。

時至今日,東京電力公司仍每天汲取流經 1~4 號機組的雨水與地下水,使得福島第一核電廠即使到現在,每天都還是會產生核廢水。經過 12 年來的各種嘗試,近年新增的廢水總量已有減少的趨勢,去(2022)年每日平均產生約 90 公噸的核廢水,已是事故發生以來最低的數值。

攝於 2011 年 3 月 16 日從左到右分別為 4、3、2、1 號機。圖/wikipedia

如何處理核廢水?

受到輻射汙染的水在被排放之前需要經過幾道淨化流程。首先是利用「銫吸附裝置」除去水中一部分的銫(caesium, Cs)和鍶(strontium, Sr),再經過淡水化裝置除去水中的鹽分,否則海水中的鹽分會侵蝕、損害廠房設備。接下來這些水有兩種命運:循環再利用或是成為核廢水。

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循環再利用

循環再利用是指受到輻射汙染的水經上述淨化處理後,可以回到福島第一核電廠 1~3 號機組,作為反應爐的冷卻水及輻射防護屏障。即便如此,這些受到輻射汙染的總水量遠多於福島第一核電廠 1~3 號機組的需求,所以絕大多數的水被汲取上岸後,都得存放在福島第一核電廠廠房內一桶又一桶的巨大水槽內,成為沒有其他用途的核廢水。

ALPS 處理水

為了降低核廢水的放射性核種濃度,這些存放在巨型水槽內的核廢水會經過專為福島第一核電廠事故設計的多核種除去設備(advanced liquid processing system, ALPS),而經過 ALPS 淨化處理的核廢水又稱「ALPS 處理水」。

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「多核種除去設備」,顧名思義利用物理或化學方法,大幅降低 62 種人造放射性核種的濃度 註2,但唯獨不能處理氫的同位素——氚(tritium, 3H)。這不是因為多核種除去設備成效不彰,而是即便開發其他設備也很難將氚從水中分離。

由於水分子包含氫原子,而氚和氫是同位素,它們的物理性質和化學性質幾乎一樣,難以使用物理或化學方法將它們分離,因此無法利用 ALPS 或其他方式濾掉氚。

福島第一核電廠內水循環示意圖。圖/科學月刊 資料來源/東京電力公司

快滿出來的核廢水

事實上,福島第一核電廠以外的一般核電廠所排放的廢水當中就含有氚,不過在一般情況下並不會特別放大檢視核電廠廢水當中的氚濃度。

此外,自然界中本來就含有氚,我們日常在使用或是飲用的水中也含有非常微量的氚。例如臺灣對飲用水中氚的容許濃度標準為每公升 740 貝克(Bq),並沒有要求零檢出,也就是數值低到儀器驗不出來的程度。

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但福島第一核電廠的核廢水並不一樣,因為這些是流經福島第一核電廠、遭到人造放射性核種汙染過的水。即使是已處理過的 ALPS 處理水,除了氚之外還是包含低量、因反應爐爐心熔毀而外洩的人造核種,並不能直接排到自然界中。

所以這些水自福島第一核電廠事故以來,被汲取上岸後就一直存放於福島第一核電廠廠區內。

然而福島第一核電廠廠區空間有限,按照它每天產生核廢水的速度來推算,今(2023)年 4 月最新的估計是最快在明(2024)年 2 月以後儲水空間就會不足。該如何為這些存放在廠區內的核廢水找尋新的出路,就成了近年難題。

這個問題在 2013 年討論之初,曾列舉了排放到大海、注入地層、埋到地底下、電解成氫氣後排放到大氣中、轉換成水蒸氣排放到大氣中五種方法。經多年評估、討論後,日本政府在去年決定選用國內、外最常見的核電廠含氚廢水的排放方法,在確保廢水中的放射性核種的濃度符合標準 註3、沒有超標的情況下,就能將核廢水稀釋後排放到海洋。

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ALPS。圖/wikimedia

民眾為什麼反對?

早在日本政府確定選擇「排入大海」這個方案前,就有許多反對聲浪。最主要的原因就如前面所說,福島第一核電廠核廢水和一般核電廠的廢水差異在於含有爐心熔毀釋放的人造放射性核種,氚只是這些放射性核種當中的其中一種。

即便福島第一核電廠核廢水在 ALPS 淨化處理後,除了氚以外的放射性核種濃度大幅降低,且符合科學上的排放標準,但和「沒有發生事故」的核電廠廢水相比,內容物組成還是有所不同。

不過國際原子能總署(International Atomic Energy Agency, IAEA)在今年 7 月公布的報告書表示,目前日本提出的方案符合國際安全標準,ALPS 處理水的輻射量也極低,幾乎可以無視輻射對人體或環境的影響,國際水域也幾乎不會因此受到影響。與此同時,IAEA 也會與第三方機構持續監測、分析 ALPS 處理水排放的狀況。

但上述都是關於核廢水放射性物質濃度是否符合目前科學認定的安全標準討論,撇開在科學上是否經得起檢驗、一翻兩瞪眼的檢測問題,民眾願不願意接納這些「科學上的論點」,有時還會有情感方面的考量。

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對於福島漁業來說,政府好不容易才在 2021 年解除試驗性捕魚,當地漁業才正準備要復甦。更何況日本政府先前曾承諾在未取得漁業相關業者的理解之前,不會將福島第一核電廠的核廢水排入大海,但現在的態度卻是要趕在福島第一核電廠放不下更多核廢水之前,陸續將核廢水排入大海,讓當地漁業業者相當不滿。

受核放射線影響,阿武隈川被禁漁10年。圖/wikimedia

此外,也有一派反對聲浪認為日本政府僅因經濟效益考量,而選定「排入海洋」的解決方案,考慮不夠周全、詳盡。雖然規模不同、在日本也未曾將含氚的廢水先蒸發成水蒸氣後排放,若採用這種做法或許就能大幅降低對海洋生物的危害。

也有民間團體提議,如果認為核廢水太占體積,將 ALPS 處理水混合類似水泥的材質進行固化處理,就能堆疊起來繼續存放於福島第一核電廠廠區內,而不會汙染到廠區外的環境。但上述這些做法仍有實務上的困難之處,例如廢水蒸發會影響到陸域環境、固化處理後仍會繼續消耗存放空間等。

在臺灣的我們會被影響嗎?

福島第一核電廠核廢水排放在即,臺灣行政院原子能委員會(原能會)近年多次重申福島第一核電廠的廢水是核電廠事故後的廢水,不能和一般核電廠排放的含氚廢水混為一談。

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也許值得慶幸的是,臺灣和日本的直線距離雖然很近,但洋流方向卻未必如此。福島第一核電廠的核廢水排放後,會因為太平洋的環流系統流向,先往東朝美國加州附近水域擴散,再順時針繞來臺灣。

根據原能會的試算,最快要四年後才會流至臺灣附近海域,屆時放射性物質的濃度已低於儀器偵測極限,濃度低到難以被偵測,不會對臺灣附近海域造成輻射安全上的危害。

但中央研究院環境變遷研究中心研究員吳朝榮以過去觀測的海洋數值模擬,福島第一核電廠的核廢水排放後最快一年內就能抵達臺灣附近海域。

目前原能會已和漁業署、氣象局等跨部會合作監測福島第一核電廠核廢水的擴散狀況並進行漁獲、水產的輻射檢測,相關資訊都公開在「放射性物質海域擴散海洋資訊平台」隨時供民眾查閱。

在臺灣的我們暫時不需要過於擔心福島第一核電廠的核廢水會影響臺灣水域,核廢水排放海洋對環境的衝擊也會遠小於福島第一核電廠事故發生之初的狀態。臺灣方面針對日本食品的輻射檢驗標準仍高於歐、美國家,在現行邊境輻射檢驗標準下毋須過於擔心。

註解

  1. 當時 4 號機組處於定期檢修期間,反應爐內並沒有燃料棒,爆炸原因為與 3 號機組共用管線。當 3 號機組爐心熔毀後,放射性物質和氫氣隨著共用管線流入 4 號機組而發生氫氣爆炸。2 號機組雖然免於廠房爆炸,但 2 號機組內部也發生爐心熔毀,當時為了釋放 2 號機組內部壓力避免發生氫氣爆炸,曾將 2 號機組內部含有放射性物質的氣體釋出,造成輻射外洩。
  2. 放射性核種指的是會自然釋放輻射的放射性元素,依據這些放射性元素的形成方式,又可分為存在於自然界中的「天然核種」與「人造核種」。核電廠發電過程產生的放射性元素,都屬於人造核種。
  3. 目前日本針對福島第一核電廠「核廢水」濃度規範是:
    a.針對所有放射性核種整體的有效輻射劑量須低於每年 1 毫西弗(mSv/year)。
    b.除了氚以外的其他放射性核種實際濃度佔該核種告示濃度的比值總和(稱為「告示限度比」或「告示濃度比總和」)必須<1。

參考資料

  • 行政院原子能委員會,2023 年 6 月 13 日。原能會成立跨部會合作平台,做好日本福島含氚廢水排放因應準備,行政院原子能委員會
  • 台灣科技媒體中心,2023 年 6 月 13 日。「日本將排放含氚核廢水」專家意見,台灣科技媒體中心
  • 〈本文選自《科學月刊》2023 年 9 月號〉
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科學月刊_96
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