面對氣候變遷我們該怎麼辦？
經濟部水利署鄭欽韓副工程司

氣候變遷進行式

氣候變遷一般是指區域性或全球性的氣候在一段時間（可能為數十年至數百萬年）內的變化。氣候變遷跨國小組(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)在已發佈的歷次評估報告中，列舉了多項科學證據，舉證氣候變遷是已經發生不可改變的事實。其中最具代表性的就是在近150年(由1860年代到2000年代)全球平均溫度有上升的趨勢，而且攀升的速度越來越快；而全球平均海平面，因冰河面積的融解也觀察到有上升的趨向。

減緩與調適

「減緩」與「調適」是現階段世界各國為順應氣候變遷所採取的積極作為。「減緩」是指減少溫室氣體的排放量，使氣候變遷的變化趨勢逐漸於和緩，朝向將全球平均上升溫度控制在2℃以內的期望目標。「調適」是針對未來氣候可能產生的衝擊與改變，以縝密規劃、完整裝備與執行調適措施的堅決態度與行動，適應充滿挑戰的新環境。

在氣候變遷的影響尚未減輕之前，我們必需「減緩」、「調適」並用，才能適應未來氣候變遷下的生活。

節約能源

目前全球平均上升的溫度，距離維持在2℃的期望目標，只僅存1.2℃的溫度，因這上升的0.8℃主要是來自溫室氣體的排放量，而絕大部分的來源是能源的使用，包括媒、石油和天然氣等，所以節約能源、提高能源使用的效率及尋找並利用可行的替代能源，是未來需要努力的方向。

我家房子怎麼耐震！ (II)
國立臺灣大學土木工程研究所彭書偉

我家房子怎麼耐震！ (I)- 談傳統耐震設計概念

板塊運動使全世界許多國家與地區面對地震隨時來襲的威脅，各國政府莫不謹慎因應，臺灣位於歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊的交界處，建築物如何抗震更是我們無可逃避的重要議題。

現代社會發展的趨勢，越來越多人口集中於都市，促使建築物越蓋越高、交通道路日益繁忙、橋梁與管線日益複雜。因此，地震工程科技必須不斷提升，以因應更嚴峻的地震安全需求。傳統建築物之耐震設計因經濟及使用性考量，採用「大震不倒但允許破壞」的概念，在一定強烈程度的地震來襲時，僅顧及生命安全之維護，而建物原有之功能性，往往因破壞嚴重而無法維持。

對於如醫院、消防單位等需於地震後發揮功能的建築物而言，這樣的設計方式增加了防災工作的不確定性與困難度。本文介紹建築物另外兩種耐震設計方式，皆利用特殊裝置維持建築物受振後主體結構之完整性與建物本身之功能性，依裝置不同分為減震(vibration reduction)和隔震(vibration isolation)設計。

房屋隔減震原理

房屋的減震與隔震的原理，可用水桶和水族箱來比喻，如圖1所示，水桶中的水量如同地震時地表振動能量，水越多，代表能量越大；水族箱的容量視同房屋的耐震能力，容量越大，耐震能力越大。

圖1 (a)為不耐震房屋，水族箱容量過小，倒入時水溢出，代表房屋的耐震能力不足以容納地震振動能量，造成損毀；(b)為減震設計房屋，如同水箱增設水龍頭，水倒入時能被開啟排出部分的水量，在大地震發生時，減震裝置能消散部分地震能量，減少房屋震動；(c)為隔震設計房屋，改成在水族箱上方增設雙導管漏斗，水倒入時，大部分的水從粗導管直接排掉，少部分進入水族箱，隔震裝置如同漏斗，能過濾（隔絕）掉大部分地震能量，大幅降低地震對房屋的衝擊。減震與隔震裝置皆能有效防止水位超出水族箱之容量，如同以不增加水族箱容量的方式提升了房屋的耐震能力。

圖1：房屋減震與隔震原理
(圖片來源：《安全耐震的家–認識地震工程》，第五章)

減震技術

前述減震的原理，為利用減震裝置消散房屋受震時的能量，而實際應用如圖2(a)所示，將減震器設置在房屋結構框架中，藉由減震器受地震時的相對運動（變形），吸收部份結構振動能量，以達到緩衝並消能的效果，使結構物擺動的幅度降低。減震器的種類繁多，包括液壓型阻尼器（圖2(b)）、黏彈性阻尼器、制震壁、挫屈束制支撑（圖2(c)）、鋼板剪力牆等，各具特色。

我家房子怎麼耐震！ （談傳統耐震設計概念）
國立臺灣大學土木工程研究所詹鉅洋

地震是大地的震動，在空曠區域產生強烈地震，並不致引起嚴重傷亡，假若於鄰近都市城鎮人口集中區域發生地震，建築物倒塌將造成嚴重死傷。世界各地的地震災害造成嚴重傷亡的事件如南亞海嘯、日本311地震，加上臺灣地區地震頻繁，民眾對於自身所居住建築物的耐震能力越來越關心。

關於臺灣建築物的耐震能力規定，由內政部營建署所制定《建築物耐震設計規範》，為招集國內地震工程專家，進行研究、討論及修訂，作為建築物耐震設計的準則。該規範對新建建築物的設計目標，至少要能達到「小震不壞、中震可修、大震不倒」的耐震標準，具體說明如圖 1：

圖 1 耐震規範對新建建築物的設計目標 (圖片來源：《安全耐震的家–認識地震工程》，第五章)

傳統的耐震設計利用規範的流程，依建築物的資訊（樓層高、建築物重量、地理位置…等），計算建築物所需的「最小設計地震力」，進而設計此建築物的結構體（如樑、柱）。

至於結構物要如何做到「小震不壞、中震可修、大震不倒」的耐震標準，主要核心為「韌性」的觀念。「韌性」為結構體利用自身的變形來抵銷地震的能量。韌性佳的結構物在遭遇超過彈性限度的地震力作用下，雖然會有損傷及明顯的變形，但仍能抵抗一定程度的地震力而不倒塌；韌性差的結構物一旦地震力超過自身的彈性限度，就非常容易產生突然的破壞，甚至倒塌。另外，房屋建築耐震設計多採「強柱弱梁」的觀念，使結構形成較有利的破壞機制，來達到上述所提的耐震標準。因為樓版與梁所承受之載重會透過柱子往基礎傳遞，一旦柱（尤其是越低樓層的柱）破壞，其影響範圍遠超過梁破壞。

室內節能照明控制策略
美國普渡大學(Purdue University) 博士候選人詹瀅潔

照明系統一直在整個商業建築的能源消耗中佔相當大比例[1]，工程師們朝著兩個方向努力想解決這個問題。其中之一是從燈泡著手，發展效能更好的燈光來源，像LED燈等，它能以更少的能源供給室內與傳統白熾燈泡甚至省電燈泡相同的亮度。而另一個方向就是透過照明系統控制，減少不必要的能源消耗，這也是這篇文章所談的主題，文中將介紹一些最普遍的照明控制策略。

核能電廠面對意外事件的幾項法寶
國家地震工程研究中心專案研究助理賴姿妤、臺灣電力公司核能工程師洪國鈞

當核能電廠遇見地震

核能電廠發電主要利用核燃料分裂釋放出大量熱能，這些熱能將產生大量的水蒸汽，而這些高溫、高壓的水蒸汽推動蒸汽渦輪，透過電磁效應，使發電機產生電力，核能電廠因此而發電，如圖一所示。當地震來襲且強度超過一定等級時，反應爐會經由設計好的機制進行緊急停機應變，主要目標為抑制核燃料之連鎖反應並確保反應爐之冷卻。連鎖反應之抑制是藉由將控制棒（對中子具有強吸收力的材料，如碳化硼）插入反應爐中達成，此時，核燃料雖然停止連鎖反應，但燃料核分裂所產生的放射性同位素仍會繼續衰變並累積熱能，此時就需藉助各種移除熱能的安全系統來維持爐心的冷卻。

圖一核電廠發電原理(壓水式反應爐)【1】
(圖片來源：《維基百科》http://zh.wikipedia.org/wiki/File:NuclearPowerPlant.gif)

核電廠地震時有那些急停系統會運作?

核電廠建立時，電廠專家會將核電廠遭受地震時所可能發生的事故列於終期安全報告(Final Safety Analysis Report，FSAR)中，例如：電廠喪失來自廠外電力的狀況（稱為電廠全黑事件，Station Blackout (SBO)）、電廠發生管路漏水的狀況（稱為喪失冷卻水事件，Loss of Coolant Accident (LOCA)）…等等，並分析需要維持安全停機條件所需的系統或設備，這些維持安全停機、保護爐心不致損害的系統組成了「成功路徑」。以核一廠為例，強震發生後，電廠中之安全成功路徑需要在72小時內建立並維持穩定停機；其中，安全成功路徑主要由電廠內四大項安全系統組成，包含有反應度控制系統、反應器冷卻系統（壓力控制）、反應器冷卻系統（水位控制）與餘熱移除系統，其安全功能流程圖如圖二所示。

新興綠建築技術：微生物仿生礦物沉積技術
國立臺灣大學環境工程學研究所楊政憲

前言

溫室效應與全球氣候變遷等全球暖化問題已受到國際重視， 1997年聯合國氣候變化委員會簽署「京都議定書」限制各國降低二氧化碳排放量，進行二氧化碳減量管制，其後各國陸續推動年度減量措施。臺灣也宣示全面推動綠建築政策，永續綠建築於近年逐漸受到國人重視，其中基地保水指標更是綠建築重要的一環。基地保水性能是指建築基地內自然土層及人工土層涵養水分及貯留雨水的能力，其保水性能越高，即表示其涵養雨水的能力越好，有益於土壤內的微生物活動，亦可改善土壤的活動，維護自然生態與環境平衡。[1]現階段各個新興建築皆以土壤壓實後鋪植地磚取代傳統水泥灌漿來達到生態環境平衡的效果，但經連日雨水侵蝕使其強度減弱，使土壤需要重新壓實，並增加土壤強度，故微生物仿生礦物沉積技術成為新的選擇。圖一所示為土壤侵蝕後強度減弱，導致地磚凹凸不平情形。

圖一 土壤侵蝕後強度減弱示意圖

微生物仿生礦物沉積技術

微生物碳酸鈣沉澱是一種生物性誘導碳酸鈣沉澱之原理，依據微生物的活性，在鈣離子充足的環境條件下既可發生碳酸鈣沉澱之現象。微生物仿生礦物沉積技術是將畜牧廢棄物當成探源，以微生物Bacillus pasteurii (B.P)誘導碳酸鈣沉積，使土壤固化，其反應方程式如下：

CO(NH₂)₂ + 2H₂O → 2NH₄⁺ + CO₃²⁻

Ca²⁺ + CO₃²⁻ → CaCO₃ ↓

此細菌在新陳代謝時產生尿素酶，可分解尿素產生銨離子及碳酸根離子。分解出的碳酸根離子再與土壤中的鈣離子發生反應，產生碳酸鈣沉澱，稱之為微生物誘導碳酸鈣沉積 (microbial induce calcium participation, MICP)，它是一種新穎的及環境友好型生物技術 [2]。此方法可使原本鬆散的土體結構，膠結成具有力學性質的土體，不僅土體強度增強，也保有土體原有的滲透性[3]。相較於傳統的水泥灌漿，將基地之土壤挖除並灌入化學性碳酸鈣，使其喪失良好的吸水、滲透、保水能力，並破壞土體中之生態環境，微生物仿生礦物沉積技術在土壤中加入尿素並使用B.P菌產生生物性碳酸鈣，利用碳酸鈣結晶將土壤中之顆粒膠結，產生類似砂岩的材料特性，使土壤中的孔隙依然能進行呼吸作用，故不影響其透水及保水能力，且可維持土壤中之環境生態。

小心！環境賀爾蒙
國立臺灣大學環境工程學研究所 謝明季

環境賀爾蒙又稱作內分泌干擾素(Endocrine disrupting chemicals, EDCs)，泛指一些具可模仿生物體內賀爾蒙作用之化學物質，干擾生物體的內分泌系統並造成發育、生殖、神經及免疫系統影響，特別是人體的雌激素、雄激素和甲狀腺激素，可誘發、阻斷或改變激素傳遞的信號，對人類健康與生態環境造成危害。

環境賀爾蒙種類繁多，包含戴奧辛、多氯聯苯、DDT和雙酚A等。其常見來源包括工業廢水、農業用藥和污水處理廠排放等，並且於常見之日常用品中已被發現，如塑膠瓶，其中所含的穩定劑和增塑劑即為內分泌干擾物。另外人們所食用的肉類、飲料及罐頭食品中也含有內分泌干擾物，表一為常見之內分泌干擾素之整理。全國環境衛生科學研究所(Nation Institute of Environmental Health Sciences, NIEHS) 研究曝露於EDCs是否造成人類生育率降低、子宮內膜異位症發生率提高和癌症發生，研究結果指出，於產前及產後早期器官和神經系統形成發展時，曝露含EDCs之物質可能會造成嚴重影響。

對於內分泌干擾素的作用機制，目前所知不多。然而，研究顯示內分泌干擾化學物可通過多種不同的作用機制，對多個器官組織產生作用，包括：(Ⅰ)與細胞受體結合，模仿激素的生物活性，誘發細胞行不必要的反應，使天然激素呈過度反應；(Ⅱ)與受體結合，但不會活化受體，反而妨礙受體與天然激素結合；(Ⅲ)與血液的運輸蛋白結合，從而改變血液循環中天然激素的數量；(Ⅳ)干擾體內的新陳代謝過程，影響天然激素的合成或分解速度。內分泌干擾素可干擾性類固醇， 對腦部、腦下垂體、生殖腺及生殖附屬器官(例如女性的子宮和乳腺及男性的前列腺和精囊)的基本作用具有嚴重影響。

生態工程簡介
經濟部水利署郭義浩正工程司

何謂生態工程

生態工程定義為一整合兼具人類社會與自然環境利益的永續生態系統設計，其發展歷史已超過35年，尤其在近10年間更受到世界各國的重視與快速發展。生態工程的目標不僅是創造優質的生態系統環境，同時也將已遭人類經濟活動而破壞的環境，修復為兼具人類與自然的永續價值的新生態環境。

生態工程與綠色工程

對於溪流、河川、湖泊、森林、草原、濕地的恢復等經營工作，由於土木工程師往往專注於工程主體設計，而生態學家也只是說明工程與環境的交互產生問題，兩者各自專注自己領域的應用性質，似乎欠缺可共同理解相互的專業語言。因此像是如污水處理、空氣污染控制等環境保護工程，或水域環境營造工程，常被稱為綠色工程，也常被誤解即為生態工程。換句話說，如因忽視生態系統是否根本存在的問題，而未能建立一有效運轉的生態系統，則就脫離了生態工程的範疇。

生活污水再生利用
經濟部水利署劉尚儒正工程司

隨著環境保護意識的抬頭，友善環境、與自然環境共生共榮已成為國家發展時重要的考量因子。由於傳統水資源開發的方式如興建水庫、攔河堰、越域引水等，因開發極為不易，近年來多以發展新興水資源的方式輔助傳統的水資源。

廢污水回收再利用為現階段新興水資源發展的一環，而其中生活污水的再生利用方式，是將生活污水經過污水處理設施處理後，其放流水透過水再生設施，或生活污水直接進入水再生設施處理後，藉由配水系統提供給具有限制性的生活、工業、農業、環境景觀等用水或地下水補注。

再生水的形式

生活污水再利用的第一類模式，是以區域污水處理廠的放流水為水源，經處理後由再生水配水系統供給區域內用戶使用或供其它用途。一般都市的生活污水大都已納入污水下水道系統，設置水再生設施可將污水處理廠的放流水或污水下水道系統的污水，收集並處理至符合再生水的水質標準，再經由配水系統供給家庭用戶，或工業、農業、環境景觀用水及地下水補注等其它用途使用。由此再生水配水系統統一分配再生水的水量，於特殊或緊急用途時作為配水控制，可調配較大的給水量，以避免自來水的浪費（如圖一）。

第二類模式是在公共污水下水道未到達的地區，建築物用戶的生活污水是經過自設的污水處理設施處理後，再由水再生設施處理，並透過再生水配水系統返送至用戶，作為生活次級用水使用，例如澆灌及沖廁等（如圖二）。此外，由再生水供水設施與自來水供水設施組成的二元供水系統，當再生水水質不符合使用標準或水量不足時，自來水可取代或補充至再生水供水系統中使用。

圖一 生活污水再生利用統一分配使用形式

再生水的用途

1. 生活次級用水

再生水於家戶用途中主要使用於沖廁、地板清洗、洗車及其他不與人體直接接觸用途等生活次級用水，為避免與自來水混淆，需設置獨立的再生水配水系統，包含配水管線及配水池，且應有防制錯接措施，使用上需考慮衛生及水質安全問題，同時需教育使用民眾適當維護，並防止不當的接觸與用途。

工業廢水再生利用
經濟部水利署劉尚儒正工程司

隨著環境保護意識的抬頭，友善環境、與自然環境共生共榮已成為國家發展時重要的考量因子。由於傳統水資源開發的方式如興建水庫、攔河堰、越域引水等，因開發極為不易，近年來多以發展新興水資源的方式輔助傳統的水資源。

廢污水回收再利用為現階段新興水資源發展的一環，而其中工業廢水的再生利用方式，是以工業廢水為水源，處理後的再生水用途以非食品及藥品為限。取水途徑可分二類，第一類為工業廢水直接由專用下水道截流引入水再生設施處理，另一類是取自工業廢污水處理設施處理後的放流水，經水再生設施處理至符合供水水質要求後，藉由配水系統供給工業用水中的冷卻、洗滌，鍋爐及製程等用途。一般來說，工業廢水的成分較為複雜，以工業廢水處理設施的處理水做為再生水源時，使用再生水應更加慎重以免造成環境危害。

再生水的形式

工業廢水再生利用典型的模式，是以區域工業廢水處理設施的放流水為水源，經處理後由再生水配水系統供給區域內用戶使用或供其它用途（如圖一）。單一工業區因廢水量較少，可以考慮將鄰近數個工業區污水處理廠的放流水集中，經聯合的水再生設施處理後，再由再生水配水系統供給有意願使用再生水的事業使用（如圖二）。由此再生水配水系統統一分配再生水的水量，於特殊或緊急用途時作為配水控制，可調配較大的給水量。

工業廢水變異性大，工廠自行回收廠內廢 (污) 水並再生，為各工業化國家政府節約用水的重要措施，藉以提升廠內製程和整廠用水回收率。由再生水供水設施與自來水供水設施組成的二元供水系統，當再生水水質不符合使用標準或水量不足時，自來水可取代或補充至再生水供水系統中使用。

圖一 工業廢水再生利用統一分配使用形式

圖二 工業廢水再生利用分別處理並使用形式

再生水的用途

考量工業廢水的特性後，建議工業廢水再生利用應僅用於工業用水使用，或工業區內的生活次級用水使用，如沖廁、地板清洗、洗車等非與人體接觸的用途。