【我們為什麼選這本書:大人的社會課

僅台北市大小的新加坡,為什麼不僅是亞洲四小龍之首,還是亞洲主要經濟體中的首要之冠呢?

從用水政策來看,和同樣身為島型國家的台灣相比,新加坡的雨量雖然充足,卻因為沒有高山大河,少了天然的儲水環境,讓水資源顯得更加重要。在如此天地不合的情況之下,新加坡採用了什麼樣的手段來解決用水之苦呢?在破壞天然環境的情形下,又將面臨什麼樣的新問題呢?(責任編輯:徐子捷)

圖片來源:Igor Ovsyannykov,CC licensed

文/ 劉炯朗

水的旅程第二站:新加坡

歐森納的「水之旅」下一站是新加坡。
從一八一九年開始長達一百多年間,新加坡從被英國人占據的蕞爾小島,到正式成為英國的殖民地。二次大戰時一度被日本占領,二次大戰後經過二十年的動亂以及和英國與馬來西亞的政治協商,終於在一九六五年正式獨立,並在五十年內建立了一個繁榮、文明、穩定的國家。

新加坡本來只是個面積僅五百八十平方公里的小島,經由填海工程,面積已增加到七百平方公里,約增加了二○%,而且預計到二○三○年會再增加一五%。新加坡的人口也從一百五十萬增加為五百萬。按二○一○年數據,新加坡國民平均所得已經超越香港、臺灣和南韓,和日本、德國、法國並駕齊驅,緊追在美國和加拿大之後。

向馬來西亞買水的新加坡

位於赤道的新加坡雨水充足,每年平均雨量大約是二千五百毫米,和臺灣差不多,但新加坡沒有高山大河,缺乏天然的環境儲存雨水,所以缺水自古以來就是個嚴重的問題。現今,新加坡已明確訂定了供水四大政策:向馬來西亞買水、建立水庫儲存雨水、海水淨化、廢水處理產生清潔的可用水。其中比較特殊的是向馬來西亞買水,讓我們按照順序一個個來看。

幾百年來,馬來西亞和新加坡有著非常密切的社會和政治關係,特別是新加坡在脫離英國管治之後,於一九六三年加入了馬來西亞聯邦(Federation of Malaysia),不過又於一九六五年被逼退出馬來西亞聯邦。

充滿政治糾葛的買賣關係

政治上的恩怨和糾紛往往直接引起停止供水的威脅,即使把水的買賣視為純粹的商業行為,數量、價錢和其他供需條件的協商也有各種爭議。地理上,馬來西亞南端的柔佛州和新加坡僅一水之隔,因此基本做法是在柔佛州的幾條大河抽水並處理後,輸送到新加坡,同時也供給柔佛州的居民使用。

雙方早在一九二七年就已協議,由新加坡向柔佛州政府租地,建立蓄水和處理水的設施,同時換取免費抽取固定數量的河水,處理之後,柔佛州政府會付費買回固定數量的水,提供給柔佛州居民使用。

一九六一年附加了一個新協議,新加坡得付費抽取河水;一九六二年再次增加一個新協議,除了價格和數量的調整,特別說明協議效期延長到二○六一年。一九九九年增加的協議裡則說,由新加坡出資建立一座水壩,並且支付補償土地損失的費用,該協議的效期同樣是二○六一年。因此對新加坡的用水來說,二○六一年是個大限。

目前新加坡靠馬來西亞供應大約四○%的用水,新加坡一方面希望到了二○六一年,經由雨水的收集、廢水再生和海水淡化的過程,可以不再仰賴馬來西亞供水。另一方面,雙方政府也在持續商討,描繪著二○六一年馬來西亞將繼續供應新加坡用水一百年的遠景。

向廣東買淡水的香港

接下來,讓我們看看香港的情形。
香港和新加坡相似,年雨量也在二千五百毫米左右,但由於沒有天然水源和足夠的蓄水設施,缺水曾經是非常嚴重的問題。一九五○年代,香港曾經每隔四天僅僅供應四小時的自來水。

香港水務署自一九五○年起供應處理過的海水做為沖洗廁所之用,現今香港八○%的房子還是有兩條水管,一條輸送供飲用和洗澡清潔身體用的淡水,一條輸送沖洗廁所的鹹水。

在淡水方面,從一九六○年起,香港開始向廣東省購買從珠江支流東江所抽取的水,而且購買的水量數十年來不斷增加。這件事有趣的是,一九六○年代的香港仍由英國人管轄,此時中國大陸的政治狀態甚為動盪,但是一方基於民生需要,另一方為了在外交上建立友好關係,卻能摒除政治差異,達成對雙方都可以說是有利的安排。

英文有句話說:「政治可以讓異夢的人同臥一床。」(politics makes strange bedfellows)正是這意思吧!

不過到了一九九○年代,香港工業北移進入內地,用水量降低,導致香港水庫存水量過高,不得不把從東江花錢買來的水排放到大海去,被媒體批評為把錢倒入了大海。

而當新加坡和馬來西亞針對水價談判時,馬來西亞指出,香港付給中國大陸的價錢高於新加坡,新加坡則指出,蓄水和處理水的費用全部是新加坡負擔的,更何況以中國大陸和香港的情況來說,中國大陸並不在乎在這樁買賣裡賺大錢。其實在這種特殊情形下,價錢只是雙方同意的一個數目字,確實無法有所謂「公平」的決定。

收集天降甘霖的水庫

前文提到,新加坡每年的降雨量達二千五百毫米,若能建立蓄水的水庫,估計可供應全國耗水總量二○%,也需要水庫貯放從馬來西亞買來的水。目前新加坡已有十九座水庫,從建造於一八六八年最老的水庫麥里芝蓄水池(Macritchie Reservoir),到二○一一年耗資二十億美元新建的水庫,不但可以供應生活、工業和農業灌溉用水,營造戶外休憩空間,水庫和水壩還能提供水力發電的功能。

臺灣在日治時代建造的水庫有烏山頭水庫、澄清湖水庫和日月潭水庫等,石門水庫則是臺灣的主要水庫之一,於一九五六年開始興建,位於桃園縣大溪鎮和龍潭鄉,一九六四年完工,兼具灌溉、發電、給水、防洪、觀光等效益。此外,比較常聽到的還有阿公店溪的阿公店水庫、曾文溪的曾文水庫和八掌溪的仁義潭水庫等。

水庫解決了經濟問題,卻帶來了環境保育問題

水庫的建造對於自然環境的影響相當大,將改變河川流動的走向。興建水庫通常得先建一座水壩攔住河水,因此水壩上游的河水會氾濫開來,淹沒上游的陸地,水壩下游的河水則會被截斷或改道,隨之影響了原本的動植物生存環境。

舉例來說,原本生活在上游的陸地動物必須遷徙,被水淹沒的植物則會腐爛、分解,釋放出與地球暖化溫室效應密切相關的甲烷;河水中的魚也無法從原本的上游游到下游,或從原來的下游逆游回到上游,因此影響了某些魚類迴游與產卵繁殖的路徑。原本生長在下游附近的動物和植物,也同樣會因為水流的改變而受到影響。

此外,河川在流動時會夾帶許多淤泥沙土,從上游帶下來的沙土往往沉澱在水庫底部。

首先,流到河川下游的淤泥沙土減少了,這可不見得是件好事,若沒有這些淤泥沙土,河水的流動就會侵蝕原本的河床,河岸會因此變形。其次,沉澱在水庫底部的淤泥沙土必須清除,否則水庫的容量就會逐漸減少,清除沉澱的淤泥沙土是個複雜又龐大的工程,連估計水庫底部沉積淤泥的數量都是學者專家的一門重要課題。還有,水庫會增加水蒸發的面積,讓比較多的水被蒸發掉,因此也會改變河水的深度。

美國發生過一件關於水庫的小插曲,奧勒岡州(Oregon)波特蘭市(Portland)某座水庫的監視器錄到了一位醉漢在凌晨一點三十分對著水庫小便,水庫管理層認為水庫的水是供應市民飲用的水,決定把整個水庫的水全部放掉,損失費用大概是一百萬新臺幣。專家則認為,不到四分之一公升的尿液實在無傷大雅,這樣做未免庸人自擾。

急起直追的海水淨化技術

當全世界人口不斷增加,生活、工業和農業所需的淡水也隨著增加時,如何增加淡水的供應成為迫切又必須解決的重要問題。既然地球有七○%的面積都被水覆蓋,隨著淡化技術的進展,世界上許多地方都開始建造海水淨化設施。

以新加坡為例,他們經由海水淨化的過程,產生了提供生活、工業和農業用的淡水,於二○○五年建造了第一座海水淨化設施,並在二○一三年完成了第二座,目標是在二○六一年時,淨化後的海水足以供應新加坡全國用水三○%。

歐森納也參觀過以色列首都特拉維夫市(Tel Aviv)南邊一個從地中海抽水的淨化設施。阿拉伯半島上好幾個擁有豐富石油存量的國家也都有規模龐大的淨化設施,從波斯灣抽取海水。

海水淨化的目的是把海水裡的鹽分子抽取出來。之前談過,海水裡的水分子會把從鹽分子分解開來的鈉離子和氯離子包圍起來,要抽出鈉離子和氯離子得耗費相當大的力氣。

海水淨化技術,改善人類生活卻也改變生態環境

海水淨化的基本技術之一是蒸餾,也就是把水加熱,讓水變成蒸氣,再將蒸氣冷凝為水。液體在低壓環境裡的沸騰溫度比較低,為了節省蒸餾所需的熱能,海水淨化設備會把海水在低壓的環境中加熱,使其沸騰,但維持低壓環境同樣需要消耗能量。

海水淨化的另一個基本技術是逆滲透(Reverse Osmosis)。讓我先簡單解釋滲透這個化學觀念。首先,用一塊半透水的薄膜把一個容器分成兩半,半透水的薄膜可以讓水分子通過卻不會讓鹽分子通過,說得精準一點,是不會讓水分子包住的鈉離子或氯離子通過。水分子比較小,可以通過半透水薄膜,鹽分子和其他礦物的分子比較大,自然無法通過。

接下來,我們在容器的一邊注入鹽分低的清水,一邊注入鹽分高的海水,此時,清水裡的自由水分子比較多,海水裡的自由水分子比較少,因此會產生一股壓力,讓鹽分低的清水裡的自由水分子通過半透水的薄膜,流往鹽分高的海水那一邊,這就是滲透作用。

滲透作用會讓兩邊的水的鹽分逐漸變成相等,達到平衡狀態。但是,如果在海水那邊加上壓力,阻擋清水這邊的自由水分子,就能減緩滲透作用甚至使其停頓下來。既然如此,只要繼續增加海水這邊的壓力,就可以倒轉滲透作用,讓海水中的自由水分子流向清水,這就是所謂的逆滲透作用,也是利用逆滲透來淨化海水的基本觀念。

不管是蒸餾技術也好,逆滲透技術也好,從實驗室到建造出大規模的海水淨化設備都有許多必須注意考量和克服的困難。首先,這兩種技術都會消耗非常多的能量,經濟成本相當高,也是就近擁有豐富且便宜能源(石油)的阿拉伯半島能夠支持大規模海水淨化工程的重要原因。

香港、美國佛羅里達州等地的海水淨化都遭遇了經濟和工程方面的困難,從海裡抽進來的水在淨化前必須事先處理,隔除水中的海草、雜物和油脂,用化學方法脫除過多的氯,調整海水的酸鹼值,因為這些都會影響後續淨化的效率。

而且,淨化後的海水過於「乾淨」,因此得把一些人體需要的礦物,例如鈣和鎂再加回去,這都是複雜的工程步驟。還有,海水淨化過程完成後,會把鹽分很高的廢水再倒回海中,這對海洋本身和海岸自然生態的影響可能相當嚴重,引起了許多海洋生物學家的關注。

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(本文書摘內容出自《大人的社會課 》,由時報出版授權轉載,並同意 BuzzOrange 編寫導讀與修訂標題。首圖來源:Igor Ovsyannykov,CC licensed)