資源未來 佛光人文社會學院 第06章 水資源 楊棋明 博士 中央研究院生物多樣性研究中心

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1 資源未來 佛光人文社會學院 第06章 水資源 楊棋明 博士 中央研究院生物多樣性研究中心
第06章　水資源 楊棋明 博士 中央研究院生物多樣性研究中心 Tel: #612, 613

2 所有生命活動須要水(All lives operate in water)
人體水份含量 生命的起源 水是寶貴的自然資源，是地球上一切生物賴以生存，人類生活和生產不可缺少的基本物質。可以說：水是生命的泉源，工業的血液，農業的命脈。動物體平均含水70%，植物體平均含水40~60%。水是生物新陳代謝的介質，通過水生物從外界吸取養分，再藉水的幫助把各種營養物質輸送到生物體的各部分，又經由水把代謝產物排出體外。水作為介質把生物體的營養和代謝過程連繫起來，通過這一過程維持著生命的活力。

3 水，生命的渴望！(2) 2005年3月10日，在印度東北部的阿加爾塔拉，一名老農牽著牛在乾旱的稻田上行走。
2004年12月28日，在印度馬德拉斯市的一個救濟點，海嘯生還者領取茶水。在印度洋地震海嘯受災國，水中泡爛的屍體此時已經開始威脅到倖存者的飲水供應。 2004年11月23日，在伯基納法索首都瓦加杜古附近一個小村莊，一個小孩在喝水。

4 水，生命的渴望！ (1) 2004年12月4日，在蘇丹達爾富爾地區北部的一個難民營，一名蘇丹婦女頂運一桶水。
這是1998年拍攝的摩洛哥乾旱缺水地區特有的一景：羊上樹。屢次經受乾旱考驗的摩洛哥山羊，學會了在沒有草吃的時候爬上樹吃樹葉。 2003年5月28日，在伊拉克首都巴格達附近，一名少年在一片廢水中游泳。3月22日是世界水日。3月22日是世界水日。世界衛生組織呼籲國際社會各界參與聯合國發起的“生命之水國際行動十年”，解決全球11億人生活缺水、26億人缺乏基本衛生設施的問題。

5 乾旱缺水是一個世界性的問題 20世紀60年代以來，世界範圍內乾旱、半乾旱和亞濕潤乾旱地區人口迅速增長和對地區土地開發日趨擴大，出現了人們史料未及的全球性土地荒漠化問題，涉及各大陸的100多個國家，全球1/6的人口受到危害。     截止目前，全球荒漠化土地面積為3600萬平方公里，幾乎等於俄羅斯、加拿大、美國和中國國土面積的總和，而且正以每年5~7萬平方公里的速度擴大。  1.缺水就意味著缺糧  2.最潮濕的地方也鬧乾旱  3.氣候變暖造成全球乾旱地區擴大

6 黃河之水天上來，地球之水何處來 如果從外太空看地球，而且只能用一個字來形容，那就是「水」，因此地球又被稱為水行星。在太陽系所有的行星、衛星和小行星中，只有地球有大量液態的水。地球上大約有14億5千8百多萬立方公里的水，其中95%以上的水存在於覆蓋地表面積達71%的海洋中；另外有大約2.97%的水被封存在南北兩極和高山的冰雪中。其餘的水則分布在地下水、湖泊和河流、大氣層以及生物體內，這些水大約只佔全世界水量的1%多一點點而已。 地球上雖然有這麼多水，但絕大部分都是人類無法飲用的海水。全世界的淡水總量只佔全世界水量的4%不到，這其中又有大約四分之三被封存在南北兩極和高山的冰雪中；雖然地下水的蘊藏量可達全世界水量的1%，但是深度超過800公尺以下的地下水，在使用上仍然非常困難。我們取用方便的湖水和河水只佔全世界水量的0.009%，再加上日益嚴重的污染問題，使得我們可以使用的水資源越來越少。

7 地球上「儲水槽」含水量之比例

8 全球水量的分佈(1)

9 全球水量的分佈(2)

10 21世紀的水資源問題(1)  在地球上高程最低的陸地邊的死海，也面臨著水量減少的問題，其海岸線幾年內，就已經後退了五十碼，讓約旦所仰賴的地下水水質正快速地惡化。 在這同時，世界另一個文化搖籃幼發拉底河，也發生水的問題。這條發源於土耳其，貫穿敘利亞、伊拉克的大河，因為由庫得族所控制的土國西南部地區，15年來飽受戰亂而荒蕪，土耳其計畫在這個集水區建造22座水壩，利用這些水資源來發展農業並提供民生用水，藉以提升該區人民的生活水準。 這計畫引起下游地區的敘利亞及伊拉克兩國的恐慌與憤怒，這兩國一則怕水量將嚴重流失，影響他們的用水；再則水質將受嚴重的污染，恐將造成當地生態環境不小的衝擊。由以上三個例子，可以看出人類經過20世紀這100年來的發展，以往認為取之不盡用之不竭的水，業已面臨著不小的危機！

11 21世紀的水資源問題(2) 根據一九九七年聯合國地球高峰會的一份有關水資源的研究，發現以下四點結論：
21世紀的水資源問題(2)  根據一九九七年聯合國地球高峰會的一份有關水資源的研究，發現以下四點結論： 1、開發中國家如果持續沿襲二十世紀時期的使用及管理水資源的方式，來追求國家發展的話，在西元2025年（世界人口接近550億），將有近2/3的人會面臨著嚴重的缺水問題。 2、民生、工業及農業的總用水量在過去100年來，其增加速率是人口增加率的2倍。 3、在1995年，全球有近20%的人無法取得安全的飲用水，約有50%的人缺乏合適的衛生環境。 4、在20世紀的任何時期，開發中國家有50%的人，因為飲用不衛生的水而生病。

12 21世紀的水資源問題(3)  因為科技的進步，人類壽命得以延伸，導致人口急速的增加，也因為科技的發展，讓人們很方便地使用水；同時也為了社經的發展，致使百年來人類用水量快速的成長。地球的水資源在短短一百年間，因而急遽的減少，甚至在二十一世紀中可能引發爭水的戰爭。長期穩定供應地區生態所賴以維生的水文循環，正逐漸地偏離了平衡的狀態。若人類仍毫不自覺地，為了自身的生存與發展，利用自認引以為傲的科技，毫無忌憚地大肆砍伐原始森林，排放污染物質，全球氣候將產生急遽的變化，造成異常的洪災、乾旱或土石流災難。 自然界為了形成新的平衡生態，可能會讓過去孕育出人類文明的生態環境永遠地消失，人類可能因此將面對無力回天的浩劫！也因此上述一九九七年的報告中，明確地指出二十一世紀的水資源，應以永續性為原則，徹底體認唯有維持生態體系永續平衡的大前提下，讓決策過程充分透明，對水資源做更有效的管理，才是解決新世紀水資源所面臨危機的不二法門。

13 水循環(Water cycle) 水循環實際上是由 1、蒸發 2、水氣輸送 3、降水 4、逕流
四個環節構成的，它使地球表面的水量構成一個平衡的體系，同時也起調節氣候、清潔大氣與淨化環境等作用，對於一切生物的生命系統，以及人類的生產與生活，都是不可少的。

14 水循環(Water cycle) 水循環實際上是由 1、蒸發 2、水氣輸送 3、降水 4、逕流
四個環節構成的，它使地球表面的水量構成一個平衡的體系，同時也起調節氣候、清潔大氣與淨化環境等作用，對於一切生物的生命系統，以及人類的生產與生活，都是不可少的。

15 水污染概述 人類的活動會使大量的工業、農業和生活廢棄物排入水中，使水受到污染。目前，全世界每年約有4200多億立方米的污水排入江河湖海，污染了5.5萬億立方米的淡水，這相當於全球徑流總量的14%以上。 “水污染”的定義，為水體因某種物質的介入，而導致其化學、物理、生物或者放射性等方面特徵的改變，從而影響水的有效利用，危害人體健康或者破壞生態環境，造成水質惡化的現象稱為水污染。 水的污染有兩類：一類是自然污染；另一類是人為污染。當前對水體危害較大的是人為污染。水污染可根據污染雜質的不同而主要分為三大類： 化學性污染 物理性污染 生物性污染

16 地表水污染 五百多年以前，人們就認為飲用流經大城市的河水是危險的，而工業化，人口增長以及新的有毒化學品，使情況愈來愈糟。
排水系統的鋪設和清潔劑的使用有增無減，使我們的水道和湖泊中磷酸鹽含量日益增多。這種過度營養導致藻類迅猛繁殖。消耗水中的氧，使魚類死亡，生態系統惡化。由於工業上不妥善處理汞化合物和其他重金屬，也造成嚴重的水污染。汞通過食物鏈的進程逐漸集中，最後對吃魚的鳥或人類造成嚴重的神經損壞。

17 地下水污染 與地表水一樣，地下水也受到了污染的威脅，主要來自於地表或土壤水的下滲，農用氮肥以及垃圾中的油、酚污染著地下水，氮肥中的硝酸鹽一旦進入地下，便轉變為亞硝酸鹽，它在人體中能夠轉變成致癌物質。地面植被的破壞和濕地的排水減少了地表水的滲透，從而降低了潛水面。 由於城市和工業的過度需要，淡水不斷被抽出作為生活和工業用水，然後作為地表污水重新排放，因而還會導致潛水面的進一步下降。另一方面，大量頻繁的灌溉可以增強滲透作用，使潛水面一直升到地表。而在乾旱地區，被水滲透的土地由於異常的蒸發作用，引起地下水中鹽類的沉澱，遲早會變成不能耕作的鹽鹼地。

18 海水污染 污水、廢渣、廢油和化學物質源源不斷地流入大海。在許多海域，傾倒混有石油的污水是非法的，但這種事仍時有發生，而真正的石油災難是在巨型油輪洩漏或沉沒時發生的。如今我們設法用化學品使水中石油沉澱以達到清除石油的目的。 向海洋傾倒化學和放射性廢物的作法已持續多年。容器總有一天會腐蝕掉，有害物質便將進入海水中。我們對深層水與表層水的迴圈情況還瞭解不多，其過程或許比我們以前所想的要快。因此有害物質就會擴散到生物活動的水層中去。

19 水資源保護 地球上的水似乎取之不盡，其實就目前人類的使用情況來看，只有淡水才是主要的水資源，而且只有淡水中的一小部分能被人們使用。淡水是一種可以再生的資源，其再生性取決於地球的水迴圈。隨著工業的發展，人口的增加，大量水體被污染；為抽取河水，許多國家在河流上游建造水壩，改變了水流情況，使水的迴圈、自淨受到了嚴重的影響。 80年代後期全球淡水實際利用的數量大約為每年3000億立方米，占可利用總量的1/3。但是隨著人口的增長及人均收入的增加，人們對水資源的消耗量也以幾何級數增長。另外，淡水資源的分佈與人口的分佈並不一致。例如1980年加拿大人均取水量1500立方米，僅占人均淡水資源擁有量的1.2%；而埃及1976年人均取水量為1180立方米，已接近該國人均可利用總量1470立方米的極限。     抽取地下水是緩解淡水不足的一個重要途徑。但是過度抽取地下水會使地下水水位下降，導致地面沉降。在台灣中南部的沿海地區，及中國的蘇州、無錫、上海、北京等地，由於長期過量開採地下水，造成了明顯的地面沉降，有的地方甚至損壞了地下管道和道路。 因此，在發展工業，建設城市的同時，就要注意到水資源的保護。因為一旦水資源受到污染，將嚴重的制約工業、農業的發展。

20 台灣的水資源及其利用的順序 台灣的水資源分配 農業用水占75％。 工業用水占9％。 民生用水占16％

21 台灣水資源利用的問題

22 台灣未來水資源利用之目標

23 台灣地區水資源的困境與因應之道 台灣是世界排名第18位的缺水國家。在一般人的印象裡，台灣地區平均每年有2000多毫米的雨量，應該是水資源不虞匱乏的國家；但是因為台灣地區地狹人稠、山坡陡峭、雨勢集中，再加上河川短促，所以大部分的雨水都迅速地流入海洋。因此，台灣地區每人每年平均可以分配到的水量，只有全世界平均雨量的1/7而已，換算成每人每年可用水量大約只有1000公噸（1,000立方公尺），以目前世界可用水量的標準來說，台灣地區是屬於缺水國家。 　　很多人不禁要問：我們的水是不是越來越少？根據中央氣象局的雨量統計資料來看，每年的總降雨量或多或少都有些變化，但是長期的平均變化並不大。不過一般人總覺得可以用的水好像越來越少，這跟下列幾個因素有關：

24 台灣全年降水量與蒸發量分佈圖

25 台灣的水污染 水污染在台灣也是一項嚴重的環境問題，其中50條主次要河川中已有55.6%受到不同程度的污染。
而家庭污水是都市水污染最主要的污染源之一，台北市的家庭污染水即佔全市水污染源的92.8%， 高雄市為73.5%， 台灣省則為50.8%。

26 台灣的水資源與水質現況 台灣地區河川汙染情形統計分析表(單位%) 河川分類等級分類表 污染程度 主要河川 次要河川 合計 稍受污染
65.2 71.6 66.9 輕度污染 7.8 8.3 8.0 中度汙染 15.7 12.5 14.8 嚴重污染 11.3 7.6 10.3 河川分類等級分類表 污染等級項目 稍受污染 輕度污染 中度汙染 嚴重污染 溶氧量mg/L 6.5以上 4.6~6.5 2.0~4.5 2.0以下 生化需氧量mg/L 3.0以下 3.0~4.9 5.0~15 15以上 懸浮固體含量mg/L 20以下 20~49 50~100 100以上 氨氮mb/L 0.05以下 0.50~0.99 1.0~3.0 3.0以上

27 台灣主次要河川污染情形統計分析表 污染程度 主要河川（21條） 次要河川（29條） 合計（50條） 公里 ％ 未（稍）受污染
1,297.70 62.14 584.9 69.2 1,882.60 64.16 輕度污染 262.89 12.59 75.0 8.8 337.89 11.52 中度污染 2050.6 9.82 114.5 13.6 319.56 10.89 嚴重污染 322.66 15.45 71.3 8.4 393.96 13.43 合計 2,088.31 100 845.7 2,934.01 全河段未受污染 濁水溪、林邊溪、蘭陽溪、 花蓮溪、秀姑巒、卑南溪（6條） 磺溪、雙溪、西湖溪、率芒溪、 枋山溪、楓港溪、四重溪、 蘇澳溪、南澳溪、新城溪、 和平溪、立霧溪、利嘉溪、 知本溪、港口溪、保力溪（16條） 最下游河段未受污染 濁水溪、林邊溪、蘭陽溪、花蓮溪、秀姑巒、卑南溪（6條） 磺溪、雙溪、西湖溪、率芒溪、枋山溪、楓港溪、四重溪、蘇澳溪、南澳溪、新城溪、和平溪、立霧溪、利嘉溪、知本溪、港口溪、保力溪、福興溪（17條） 最下游河段輕度污染 頭前溪、大甲溪、曾文溪（3條） 吉安溪（1條） 最下游河段中度污染 後龍溪、大安溪、烏溪、朴子溪、八掌溪、急水溪、高屏溪、東港溪（8條） 鳳山溪、得子口溪、美崙溪（3條） 最下游河段嚴重污染 大漢溪、北港溪、鹽水溪、二仁溪（4條） 南崁溪、老街溪、社子溪、鹽港溪、中港溪、新虎尾溪、阿公店溪、太平溪（8條） 【

28 優養化(1) 優養化是指一片水域所涵容的養分，隨著時間逐漸增加的一種現象和過程。換句話說，優養化本來是水域自然生態系必然的演替過程。
一個湖泊在剛剛形成的時候，水中所溶解的各種礦物鹽類都很少，尤其是氮化物和磷酸鹽的濃度很低，因此限制了藻類的生長。慢慢地，雨水自上游集水區的山坡上沖蝕和溶解各類鹽類，匯聚成溪流，再流至湖泊累積，時間一久，湖水中的氮化物和磷酸鹽的濃度愈來愈高，藻類因而得以大量的繁殖。這些植物新陳代謝的產物以及集水區淤沙不斷淤積的結果，使得湖泊逐漸演變為沼澤，最後完全消失。 種水體的老化過程，本來需要幾千年的時間，但是人類的干擾，尤其是大量有機質的排放，卻可以加速優養化的進行。水庫的優養化會使得藻類快速的繁增，造成所謂的「藻華」。藻類大量繁殖後，新陳代謝的結果會產生許多植物的遺骸，接著細菌需要耗用水中的氧氣來進行分解，因此水中的溶氧量大幅降低，可能導致棲息在當地水體中的魚類窒息而死。而且水體的色度和濁度也會增加，更會因而發出臭味，大大降低了水體的品質。             

29                                    優養化(2) 在自然狀態下，高山溪流中的氮、磷等營養元素不太容易累積，因此藻類的數量原本很少，主要是以附著在岩石上的小型矽藻為主，綠藻和藍綠藻都很少。在這種溪流環境生活的水生或草食性昆蟲，多半是以腐爛的植物葉子以及附著在石頭上的矽藻為食物。當溪水高度優養化之後，矽藻的比例大大的降低，而逐漸以絲狀的綠藻和藍綠藻為主。這時原來的水生昆蟲或濾食性的魚類沒辦法以那些絲狀藻類為食，所以可能導致水生昆蟲相的變化，以及某些魚類族群的滅亡。 高山溪流和水庫的優養化現象與集水區的不當土地利用密切相關，當山坡上的原始植被遭到破壞的時候，土壤內的氮化物和硝酸鹽類的流失會增加好幾十倍。加上當山坡上的農地所施用的肥料，尤其是目前廣受喜愛，含有大量磷酸鹽類的雞糞，隨著雨水的沖刷，進入鄰近的溪流時，溪水和位在下游的水庫便會快速地優養化，降低水資源的品質，並且造成水體生態環境的變遷。

30 優氧化的程度

31 赤潮現象 在靠近河川出口的沿岸海洋環境中，有時候因為雨後陸地輸出大量的有機營養鹽，而使得某一類浮游生物大量繁殖，這些生物死亡後，放出有毒的化學物質，分解過程也大量耗氧，而使得海上出現大量的魚貝類缺氧而死，這種現象出現時海面上一片紅色，被稱為紅潮。

32 你知道水在我們的生活中佔有多重要的地位嗎？
1、地球可用的淡水資源，只佔整個地球水圈的0.75%。 2、台灣每個人平均排放400公升的污水。 3、家庭用水耗水量最大的是抽水馬桶，約佔35%。 4、抽水馬桶沖一次，使用12公升的水。 5、看好水龍頭，一個家庭一年至少可以節省80,000公升的水。 6、洗車時以海綿和水桶代替水管，可節省一半的用水量。 7、盆浴所消耗的能源是淋浴3分鐘的3~4倍。 8、換裝兩段式省水馬桶，一家四口，每月可省100公升

33 水體自淨作用

34 自動水質監測系統 甲類陸域地水體水質標準溶氧量 6.5以上，pH值 6.5~8.5，水源水質標準濁度 4.0 NTU 日期時間 溫度 ºC
導電度 µS/cm 溶氧飽和度 % 溶氧量 mg/L pH 濁度 NTU 葉綠素 µg/L :04 24.33 199 74.8 6.25 8.82 0.8 7.8 :04 24.25 73.7 6.17 8.79 -0.2 6.2 :04 24.24 200 72.9 6.1 8.77 0.5 5.9 :04 24.43 75.5 6.3 0.2 4.7 最高 最低 平均 24.31 74.2 6.21 8.8 0.3 甲類陸域地水體水質標準溶氧量 6.5以上，pH值 6.5~8.5，水源水質標準濁度 4.0 NTU

35 台灣地層下陷 地下水是優良的水源，但也是有限的水源。流動緩慢的特性使得地下水在大量抽取之下很容易被超抽，因而使得地下水枯竭，甚至會造成地層下陷及沿海鹹水入侵地下水的嚴重後果。台灣地區因超抽地下水而造成的災害頻傳，是不是顯示了我們對自然資源的掠奪實在是太過分了？ 民國40至50年代，台灣的民生及工業用水曾大量抽取地下水；近年來則是農業及沿海養殖漁業普遍抽用。地下水被過量抽取時，常衍生嚴重的後果，因此調查地下水安全出水量極為重要。 台灣的地下水資源有限：平地僅佔26%，其餘均為陡峻之山地與坡地，加上河流短促坡陡，天然雨水容易流失，地下水補注有限；可是另一方面，地下水抽汲容易，工程費省，工期短，水溫又恆定，普受養殖漁業的「愛用」。近年超抽最嚴重的主要是養殖漁業盛行的沿海地區，使得全台地下水自民國70年代起即長期處於超抽狀態，因而衍生的災害不斷。

36 台灣地層下陷分佈圖(1)

37 雲林沿海地下水位的變化情形 自由地下水的水量及水溫相對變化較大，也較易受污染，因此早已不是大量抽取的對象；而是深處的受壓地下水。下圖就是雲林沿海地下水位的變化圖，可以發現較深的地層下陷量後來居上，顯示地下水超抽現象有「向下沈淪」的趨勢。

38 台北盆地地層下陷情形 台北盆地一等水準點檢測結果 水準點位置 北門 光華商場 新公園 西門國小 二重埔 新莊石龜里
累積下陷量(cm) (～81/11) 216.76 243.85 181.57 235.73 135.15 116.82 地面回升量(cm) (81/11～87/1) 　5.6 9.34 8.67 6.68 5.73 3.96

39 台灣地層下陷現況

40 Have you a nice day 宜蘭三星鄉 楊棋明 中央研究院 生物多樣性研究中心