1
00:00:00,873 --> 00:00:02,817
我在威斯康辛北部長大，

2
00:00:02,841 --> 00:00:06,860
很自然和密西西比河
發展出了一種連結。

3
00:00:07,167 --> 00:00:08,341
我小時候，

4
00:00:08,365 --> 00:00:12,512
我和我姐姐會比賽誰能先拼出

5
00:00:12,536 --> 00:00:16,250
「M-i-s-s-i-s-s-i-p-p-i
（密西西比）」。

6
00:00:17,115 --> 00:00:18,679
我讀小學時，

7
00:00:18,703 --> 00:00:23,244
我學到了早期的探險家
以及他們的探險，

8
00:00:23,268 --> 00:00:27,078
馬凱特和喬利埃特，以及他們
如何透用五大湖及密西西比河

9
00:00:27,102 --> 00:00:30,171
和它的支流，來發現美國中西部，

10
00:00:30,195 --> 00:00:33,595
並將到墨西哥灣的
貿易路線畫成地圖。

11
00:00:34,466 --> 00:00:35,910
在讀研究所時，

12
00:00:35,934 --> 00:00:38,395
我很幸運，密西西比河

13
00:00:38,419 --> 00:00:40,823
就在我的研究實驗室窗外，

14
00:00:40,847 --> 00:00:42,914
那是在明尼蘇達大學。

15
00:00:43,680 --> 00:00:47,210
在那五年期間，我有機會
認識了密西西比河。

16
00:00:47,425 --> 00:00:49,742
我了解了它的無常特質，

17
00:00:49,766 --> 00:00:52,861
可能這一刻它會將河岸淹沒，

18
00:00:52,885 --> 00:00:54,962
沒多久之後，

19
00:00:55,210 --> 00:00:57,410
你又能看見乾燥的河岸線。

20
00:00:58,218 --> 00:01:00,980
現今，身為物理有機化學家，

21
00:01:01,004 --> 00:01:03,035
我致力於發揮我的訓練

22
00:01:03,059 --> 00:01:06,245
來協助保護河流，像密西西比河，

23
00:01:06,269 --> 00:01:10,074
避免因為人類活動造成
河流的鹽份過高。

24
00:01:10,374 --> 00:01:11,549
因為，

25
00:01:11,573 --> 00:01:15,920
鹽有可能會污染淡水河流。

26
00:01:16,422 --> 00:01:22,264
淡水河流的鹽份含量只有 0.05%。

27
00:01:22,677 --> 00:01:26,226
鹽份在這個範圍內的水
可以安心飲用。

28
00:01:26,296 --> 00:01:30,276
但地球上大部分的水在海洋裡，

29
00:01:30,300 --> 00:01:34,217
海洋的鹽度超過 3%。

30
00:01:34,346 --> 00:01:37,506
如果飲用海水，你很快就會生病。

31
00:01:38,427 --> 00:01:43,061
所以，若要將地球上的海洋水量

32
00:01:43,085 --> 00:01:46,363
和河流水量來做相對比較，

33
00:01:46,387 --> 00:01:49,331
假設我們能把海洋的水放到

34
00:01:49,355 --> 00:01:51,996
奧運標準尺寸的游泳池裡，

35
00:01:52,157 --> 00:01:56,523
那麼地球上的河流水量
就可以放入一加侖的罐子中。

36
00:01:57,095 --> 00:02:00,007
不難理解，河水是很珍貴的資源。

37
00:02:00,031 --> 00:02:02,864
但我們有把它們當作
珍貴的資源來對待嗎？

38
00:02:02,888 --> 00:02:05,157
或者，我們對待它們的方式，

39
00:02:05,181 --> 00:02:08,889
就像對待舖在大門口
用來擦拭腳下塵土的老地毯？

40
00:02:09,244 --> 00:02:13,403
把河流當作老地毯來對待，
會有嚴重的後果。

41
00:02:13,427 --> 00:02:14,994
咱們來看看。

42
00:02:15,022 --> 00:02:19,022
咱們來看看一茶匙的鹽巴
會有什麼影響。

43
00:02:19,530 --> 00:02:23,138
如果我們在一個奧運
標準尺寸的游泳池裝滿海水，

44
00:02:23,178 --> 00:02:25,067
再加進一茶匙的鹽巴，

45
00:02:25,284 --> 00:02:27,550
海水還是海水。

46
00:02:28,085 --> 00:02:30,498
但如果我們把同樣一茶匙的鹽巴

47
00:02:30,530 --> 00:02:33,331
加到裝滿河流淡水的
一加侖罐子中，

48
00:02:33,355 --> 00:02:36,778
突然，整罐水就變得
太鹹而無法飲用了。

49
00:02:37,149 --> 00:02:38,931
這裡的重點是，因為

50
00:02:38,962 --> 00:02:44,061
相對於海洋，河流的水量太少了，

51
00:02:44,085 --> 00:02:46,704
河流很容易受到人類活動影響，

52
00:02:46,728 --> 00:02:49,461
我們必須要照顧、保護河流。

53
00:02:50,117 --> 00:02:52,482
最近，我調查文獻以

54
00:02:52,506 --> 00:02:55,585
了解全世界各地河流的健康。

55
00:02:55,609 --> 00:02:58,839
我完全預期會在水源稀少

56
00:02:58,863 --> 00:03:03,736
和重度工業開發的區域
看到生病的河流。

57
00:03:03,760 --> 00:03:06,818
我的確在中國北部和印度看到了。

58
00:03:07,736 --> 00:03:12,146
但讓我意外的是，
我讀到一篇 2018 年的文章，

59
00:03:12,170 --> 00:03:16,366
文中提到，在全美國有
232 個河流抽樣站點。

60
00:03:16,385 --> 00:03:19,314
在美國各地對河流抽樣。

61
00:03:19,334 --> 00:03:21,024
在那些站點中，

62
00:03:21,024 --> 00:03:24,515
有 37% 發現鹽度上升。

63
00:03:25,204 --> 00:03:26,926
更讓人驚訝的是，

64
00:03:26,950 --> 00:03:29,783
鹽度增加最多的站點

65
00:03:29,807 --> 00:03:32,712
是在美國東部，

66
00:03:32,736 --> 00:03:34,767
而不是乾旱的西南部。

67
00:03:35,480 --> 00:03:38,101
這篇文章的作者推測

68
00:03:38,125 --> 00:03:42,854
原因可能是當地使用鹽
來避免道路結冰。

69
00:03:43,751 --> 00:03:46,349
這些鹽份的另一個可能來源

70
00:03:46,373 --> 00:03:49,506
是含鹽的工業廢水。

71
00:03:50,084 --> 00:03:55,382
如各位所見，人類活動
可以將淡水河流轉變成

72
00:03:55,406 --> 00:03:57,906
更像是海水的水。

73
00:03:57,930 --> 00:04:01,413
我們必須要在太遲之前採取行動。

74
00:04:02,231 --> 00:04:04,386
我有一個提議。

75
00:04:04,942 --> 00:04:09,251
我們可以採用一個
三步驟的河流防禦機制，

76
00:04:09,275 --> 00:04:14,335
如果工業水的使用者
能採用這種防禦機制，

77
00:04:14,359 --> 00:04:18,533
我們就能讓河流更安全。

78
00:04:18,899 --> 00:04:21,310
這機制的內容包括，第一，

79
00:04:21,334 --> 00:04:25,102
導入水回收和再利用的做法，

80
00:04:25,134 --> 00:04:27,810
來減少從河流取水。

81
00:04:28,403 --> 00:04:29,561
第二，

82
00:04:29,585 --> 00:04:33,593
我們必須要鹽份
從工業廢水中取出，

83
00:04:33,617 --> 00:04:37,512
把取出的鹽份再利用至其他地方。

84
00:04:37,695 --> 00:04:40,130
第三，我們得要將目前

85
00:04:40,130 --> 00:04:45,063
使用礦鹽的消費者轉變成

86
00:04:45,078 --> 00:04:49,447
使用回收鹽的消費者。

87
00:04:49,942 --> 00:04:53,418
這個三步驟的防禦機制
已經在進行中了。

88
00:04:53,442 --> 00:04:56,381
北中國和印度正是採用這個機制

89
00:04:56,405 --> 00:04:58,758
來協助河流恢復原狀。

90
00:04:59,123 --> 00:05:00,647
但，我提出的提議

91
00:05:00,671 --> 00:05:04,877
是要用這個防禦機制
來保護我們的河流，

92
00:05:04,901 --> 00:05:07,587
讓我們根本不用將河流恢復原狀。

93
00:05:08,159 --> 00:05:11,595
好消息是，我們有技術
可以做到這一點。

94
00:05:11,619 --> 00:05:13,492
這項技術是用薄膜。

95
00:05:13,572 --> 00:05:16,992
可以把鹽和水分離的薄膜。

96
00:05:17,593 --> 00:05:20,728
薄膜在很多年前就有了，

97
00:05:20,752 --> 00:05:25,714
採用的是聚合材料，
依據體積來做分離，

98
00:05:25,738 --> 00:05:28,172
也可以依據電荷來做分離。

99
00:05:28,371 --> 00:05:31,895
用來將鹽和水分離的薄膜

100
00:05:31,919 --> 00:05:34,942
通常是根據電荷來做分離的。

101
00:05:34,966 --> 00:05:37,569
這些薄膜本身帶有負電，

102
00:05:37,593 --> 00:05:40,434
能協助排斥溶解的鹽中

103
00:05:40,458 --> 00:05:42,525
帶負電的氯離子。

104
00:05:43,974 --> 00:05:48,426
我剛才說過，這些薄膜
在幾年前就有了，

105
00:05:48,450 --> 00:05:49,964
目前，

106
00:05:50,021 --> 00:05:55,433
它們每分鐘能淨化
兩千五百萬加侖的水。

107
00:05:55,457 --> 00:05:57,372
實際上甚至還更多。

108
00:05:57,770 --> 00:05:59,785
但它們能做的不只如此。

109
00:06:00,254 --> 00:06:04,952
這些薄膜是以逆滲透原理為基礎。

110
00:06:05,421 --> 00:06:10,314
滲透是我們身體中
會發生的自然過程——

111
00:06:10,346 --> 00:06:12,268
和我們細胞的運作有關。

112
00:06:12,292 --> 00:06:15,714
滲透作用就是有兩個不同的空間，

113
00:06:15,738 --> 00:06:19,316
將兩種不同鹽份濃度給區別開來。

114
00:06:19,340 --> 00:06:21,410
一邊是低鹽份濃度，

115
00:06:21,434 --> 00:06:23,504
另一邊是高鹽份濃度。

116
00:06:23,528 --> 00:06:27,562
將兩個空間隔開的是
一片半透性的薄膜。

117
00:06:27,871 --> 00:06:30,307
在自然的滲透過程中，

118
00:06:30,331 --> 00:06:34,341
水會很自然地通過那片薄膜，

119
00:06:34,390 --> 00:06:38,778
從低鹽份濃度的地方
到高鹽份濃度的地方，

120
00:06:38,802 --> 00:06:41,529
直到兩邊的濃度達到平衡。

121
00:06:42,437 --> 00:06:46,112
逆滲透作用則是逆轉這個自然過程。

122
00:06:46,136 --> 00:06:48,260
為了達成逆轉，

123
00:06:48,284 --> 00:06:53,138
我們要做的是施加壓力給
高鹽份濃度的那一邊，

124
00:06:53,162 --> 00:06:56,741
這麼做就能讓水
往相反的方向行進。

125
00:06:57,130 --> 00:07:00,559
高鹽份濃度的那一邊，
鹽份會變得更高，

126
00:07:00,583 --> 00:07:01,963
濃度更高，

127
00:07:01,987 --> 00:07:05,983
而低鹽份濃度的那一邊
就變成了淨化的水。

128
00:07:06,436 --> 00:07:09,707
利用逆滲透，我們可以

129
00:07:09,757 --> 00:07:15,879
把 95% 的工業廢水轉換成純水，

130
00:07:15,903 --> 00:07:20,259
只留下 5% 高鹽份濃度的混合物。

131
00:07:21,022 --> 00:07:25,691
這 5% 高鹽份濃度的
混合物並不是廢物。

132
00:07:25,879 --> 00:07:30,084
科學家也開發出一些
改造過的薄膜，

133
00:07:30,108 --> 00:07:32,948
讓某些鹽可以通過，

134
00:07:32,972 --> 00:07:34,650
但其他的鹽不行。

135
00:07:34,939 --> 00:07:36,273
用這種薄膜，

136
00:07:36,297 --> 00:07:39,395
也就是一般所謂的奈米過濾膜，

137
00:07:39,419 --> 00:07:42,752
這 5% 的高鹽份濃度溶液

138
00:07:42,776 --> 00:07:46,267
就能被轉換成純化的鹽溶液。

139
00:07:46,863 --> 00:07:51,934
所以，總的來說，
有逆滲透作用和奈米過濾膜，

140
00:07:51,958 --> 00:07:54,434
我們就能把工業廢水轉換

141
00:07:54,458 --> 00:07:58,228
成為水和鹽的資源。

142
00:07:58,633 --> 00:08:00,247
這麼做，

143
00:08:00,271 --> 00:08:04,668
就能達成這個河流防禦機制的
第一和第二根支柱。

144
00:08:05,557 --> 00:08:10,160
我曾向一些工業用水使用者
介紹過這個機制，

145
00:08:10,184 --> 00:08:12,871
通常得到的反應是：

146
00:08:12,895 --> 00:08:15,561
「好，但，誰會要用我的鹽？」

147
00:08:16,014 --> 00:08:19,014
這就是為什麼
第三根支柱這麼重要。

148
00:08:19,038 --> 00:08:22,818
我們必須要將使用
礦鹽的消費者轉型

149
00:08:22,842 --> 00:08:25,548
成為使用回收鹽的消費者。

150
00:08:26,080 --> 00:08:28,707
所以，誰是這些鹽的消費者？

151
00:08:29,056 --> 00:08:31,326
2018 年，在美國，

152
00:08:31,350 --> 00:08:36,249
我發現美國消費的鹽當中有 43%

153
00:08:36,273 --> 00:08:39,519
是用在防止道路結冰的用途上。

154
00:08:40,289 --> 00:08:43,553
39% 是化學業在使用。

155
00:08:43,577 --> 00:08:46,410
所以，咱們來談談這兩種應用。

156
00:08:46,927 --> 00:08:49,461
我很震驚。

157
00:08:49,958 --> 00:08:52,997
2018 年到 2019 年的冬季，

158
00:08:53,141 --> 00:08:56,094
一百萬噸的鹽

159
00:08:56,118 --> 00:09:00,601
被用在賓州的道路上。

160
00:09:01,315 --> 00:09:03,114
一百萬噸的鹽足以

161
00:09:03,138 --> 00:09:06,338
裝滿帝國大廈的三分之二。

162
00:09:07,030 --> 00:09:10,802
也就是從地球開採出了
一百萬噸的鹽，

163
00:09:10,826 --> 00:09:12,524
用在我們的道路上，

164
00:09:12,548 --> 00:09:16,690
接著這些鹽就被沖刷掉，
進入我們的環境和河流。

165
00:09:17,625 --> 00:09:21,022
所以我的提議是，我們至少可以

166
00:09:21,046 --> 00:09:24,646
從含鹽的工業廢水中取得那些鹽，

167
00:09:24,690 --> 00:09:27,102
避免這些鹽進入我們的河流，

168
00:09:27,126 --> 00:09:30,180
把它們用在我們的道路上。

169
00:09:30,204 --> 00:09:32,954
至少，在春季開始融冰時，

170
00:09:32,978 --> 00:09:35,728
出現高鹽度逕流時，

171
00:09:35,752 --> 00:09:38,006
至少河流的狀況還會

172
00:09:38,030 --> 00:09:40,847
比較有抵禦的能力。

173
00:09:42,053 --> 00:09:44,289
身為化學家，

174
00:09:44,321 --> 00:09:47,568
比較會讓我興奮的機會，

175
00:09:47,592 --> 00:09:52,274
是把循環鹽導入
化學產業的這個概念。

176
00:09:53,052 --> 00:09:57,449
氯鹼業是個完美的對象。

177
00:09:58,028 --> 00:10:01,498
氯鹼業是環氧樹脂的來源，

178
00:10:01,522 --> 00:10:04,376
也是氨基鉀酸酯、溶劑，

179
00:10:04,400 --> 00:10:08,247
以及我們日常生活中
許多實用產品的來源。

180
00:10:08,593 --> 00:10:13,472
該產業使用氯化鈉鹽
當作它的主要進料。

181
00:10:13,934 --> 00:10:16,236
所以，這裡的想法是，

182
00:10:16,260 --> 00:10:18,649
首先，咱們先來談談線性經濟。

183
00:10:18,673 --> 00:10:22,006
在線性經濟中，鹽的來源是鹽礦，

184
00:10:22,030 --> 00:10:24,085
它們會經過氯鹼過程，

185
00:10:24,109 --> 00:10:26,069
被製成基本的化學製品，

186
00:10:26,093 --> 00:10:28,831
這些化學製品能被
轉換成其他新產品，

187
00:10:28,855 --> 00:10:30,788
或者更有功能性的產品。

188
00:10:31,300 --> 00:10:33,982
但在轉換的過程中，

189
00:10:34,006 --> 00:10:37,815
通常，都會重新生成鹽，
可算是副產品，

190
00:10:37,839 --> 00:10:40,827
這些鹽最後會進入工業廢水中。

191
00:10:41,402 --> 00:10:46,497
所以，我的想法是導入循環，

192
00:10:46,521 --> 00:10:50,027
我們可以從工業廢水當中、

193
00:10:50,083 --> 00:10:52,815
從工廠回收水和鹽，

194
00:10:52,839 --> 00:10:57,320
再把它們送到氯鹼過程的前端。

195
00:10:58,388 --> 00:10:59,898
循環鹽。

196
00:10:59,936 --> 00:11:02,078
這會有多大的影響？

197
00:11:02,420 --> 00:11:04,849
咱們用一個例子來說明。

198
00:11:04,873 --> 00:11:08,359
全世界生產出的環氧丙烷，有 50%

199
00:11:08,383 --> 00:11:10,835
是透過氯鹼過程製造出來的。

200
00:11:11,379 --> 00:11:14,631
也就是全球每年總共

201
00:11:14,680 --> 00:11:19,169
約五百萬噸的環氧丙烷。

202
00:11:19,768 --> 00:11:23,926
也就是從地球開採出
五百萬噸的鹽，

203
00:11:23,950 --> 00:11:27,839
透過氯鹼過程轉換成環氧丙烷，

204
00:11:27,863 --> 00:11:29,553
接著，在那過程中，

205
00:11:29,577 --> 00:11:34,061
五百萬噸的鹽最後
會進入到廢水中。

206
00:11:34,547 --> 00:11:39,502
五百萬噸的鹽可以
裝滿三棟帝國大廈。

207
00:11:39,794 --> 00:11:41,794
那還只是一年的量。

208
00:11:42,157 --> 00:11:44,648
這樣大家就可以了解，
為什麼循環鹽

209
00:11:44,648 --> 00:11:51,957
可以協助我們的河流
抵禦過多的鹽排放。

210
00:11:52,446 --> 00:11:54,594
各位可能會納悶：

211
00:11:54,642 --> 00:11:58,049
「啊，很多年前就有這些薄膜了，

212
00:11:58,073 --> 00:12:02,178
為什麼大家不去做廢水再利用？

213
00:12:02,741 --> 00:12:04,772
嗯，基本上，

214
00:12:04,796 --> 00:12:07,709
做廢水再利用是要花錢的。

215
00:12:08,114 --> 00:12:09,700
第二，

216
00:12:09,724 --> 00:12:12,886
在這些區域，水的價值被低估了。

217
00:12:13,323 --> 00:12:15,017
直到太遲了。

218
00:12:15,244 --> 00:12:19,783
如果我們不規劃淡水永續性，

219
00:12:19,807 --> 00:12:22,164
將會有一些嚴重的後果。

220
00:12:22,188 --> 00:12:25,340
你可以問世界上最大的化學製造商，

221
00:12:25,364 --> 00:12:29,530
去年，他們因為德國
萊茵河水位過低，

222
00:12:29,562 --> 00:12:33,240
受到了兩億八千萬美金的衝擊。

223
00:12:33,995 --> 00:12:37,855
你可以問南非開普敦的居民，

224
00:12:37,879 --> 00:12:42,077
他們遇到一年比一年嚴重的乾旱，
讓儲存的水被用盡，

225
00:12:42,101 --> 00:12:45,368
接著被要求不可以沖馬桶。

226
00:12:46,292 --> 00:12:48,077
所以，各位能了解，

227
00:12:48,101 --> 00:12:50,931
我們有使用薄膜的解決方案，

228
00:12:50,971 --> 00:12:54,766
用這個方案可以提供純水，

229
00:12:54,790 --> 00:12:57,004
可以提供純鹽，

230
00:12:57,028 --> 00:12:59,172
用這些薄膜，兩者都能提供，

231
00:12:59,196 --> 00:13:02,697
為未來的世代保護我們的河流。

232
00:13:02,734 --> 00:13:03,893
謝謝。

233
00:13:03,917 --> 00:13:06,611
（掌聲）