WEBVTT

00:00:00.873 --> 00:00:02.817
我在威斯康辛北部長大，

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。

00:00:07.167 --> 00:00:08.341
我小時候，

00:00:08.365 --> 00:00:12.512
我和我姐姐會比賽誰能先拼出

00:00:12.536 --> 00:00:16.250
「M-i-s-s-i-s-s-i-p-p-i
（密西西比）」。

00:00:17.115 --> 00:00:18.679
我讀小學時，

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，

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

00:00:27.102 --> 00:00:30.171
和它的支流，來發現美國中西部，

00:00:30.195 --> 00:00:33.595
並將到墨西哥灣的
貿易路線畫成地圖。

00:00:34.466 --> 00:00:35.910
在讀研究所時，

00:00:35.934 --> 00:00:38.395
我很幸運，密西西比河

00:00:38.419 --> 00:00:40.823
就在我的研究實驗室窗外，

00:00:40.847 --> 00:00:42.914
那是在明尼蘇達大學。

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。

00:00:47.425 --> 00:00:49.742
我了解了它的無常特質，

00:00:49.766 --> 00:00:52.861
可能這一刻它會將河岸淹沒，

00:00:52.885 --> 00:00:54.962
沒多久之後，

00:00:55.210 --> 00:00:57.410
你又能看見乾燥的河岸線。

NOTE Paragraph

00:00:58.218 --> 00:01:00.980
現今，身為物理有機化學家，

00:01:01.004 --> 00:01:03.035
我致力於發揮我的訓練

00:01:03.059 --> 00:01:06.245
來協助保護河流，像密西西比河，

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。

00:01:10.374 --> 00:01:11.549
因為，

00:01:11.573 --> 00:01:15.920
鹽有可能會污染淡水河流。

00:01:16.422 --> 00:01:22.264
淡水河流的鹽份含量只有 0.05%。

00:01:22.677 --> 00:01:26.226
鹽份在這個範圍內的水
可以安心飲用。

00:01:26.296 --> 00:01:30.276
但地球上大部分的水在海洋裡，

00:01:30.300 --> 00:01:34.217
海洋的鹽度超過 3%。

00:01:34.346 --> 00:01:37.506
如果飲用海水，你很快就會生病。

00:01:38.427 --> 00:01:43.061
所以，若要將地球上的海洋水量

00:01:43.085 --> 00:01:46.363
和河流水量來做相對比較，

00:01:46.387 --> 00:01:49.331
假設我們能把海洋的水放到

00:01:49.355 --> 00:01:51.996
奧運標準尺寸的游泳池裡，

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。

00:01:57.095 --> 00:02:00.007
不難理解，河水是很珍貴的資源。

NOTE Paragraph

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？

00:02:02.888 --> 00:02:05.157
或者，我們對待它們的方式，

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？

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。

00:02:13.427 --> 00:02:14.994
咱們來看看。

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。

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，

00:02:23.178 --> 00:02:25.067
再加進一茶匙的鹽巴，

00:02:25.284 --> 00:02:27.550
海水還是海水。

00:02:28.085 --> 00:02:30.498
但如果我們把同樣一茶匙的鹽巴

00:02:30.530 --> 00:02:33.331
加到裝滿河流淡水的
一加侖罐子中，

00:02:33.355 --> 00:02:36.778
突然，整罐水就變得
太鹹而無法飲用了。

00:02:37.149 --> 00:02:38.931
這裡的重點是，因為

00:02:38.962 --> 00:02:44.061
相對於海洋，河流的水量太少了，

00:02:44.085 --> 00:02:46.704
河流很容易受到人類活動影響，

00:02:46.728 --> 00:02:49.461
我們必須要照顧、保護河流。

NOTE Paragraph

00:02:50.117 --> 00:02:52.482
最近，我調查文獻以

00:02:52.506 --> 00:02:55.585
了解全世界各地河流的健康。

00:02:55.609 --> 00:02:58.839
我完全預期會在水源稀少

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。

00:03:03.760 --> 00:03:06.818
我的確在中國北部和印度看到了。

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，

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。

00:03:16.385 --> 00:03:19.314
在美國各地對河流抽樣。

00:03:19.334 --> 00:03:21.024
在那些站點中，

00:03:21.024 --> 00:03:24.515
有 37% 發現鹽度上升。

00:03:25.204 --> 00:03:26.926
更讓人驚訝的是，

00:03:26.950 --> 00:03:29.783
鹽度增加最多的站點

00:03:29.807 --> 00:03:32.712
是在美國東部，

00:03:32.736 --> 00:03:34.767
而不是乾旱的西南部。

00:03:35.480 --> 00:03:38.101
這篇文章的作者推測

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。

00:03:43.751 --> 00:03:46.349
這些鹽份的另一個可能來源

00:03:46.373 --> 00:03:49.506
是含鹽的工業廢水。

NOTE Paragraph

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

00:03:55.406 --> 00:03:57.906
更像是海水的水。

00:03:57.930 --> 00:04:01.413
我們必須要在太遲之前採取行動。

00:04:02.231 --> 00:04:04.386
我有一個提議。

NOTE Paragraph

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，

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，

00:04:14.359 --> 00:04:18.533
我們就能讓河流更安全。

00:04:18.899 --> 00:04:21.310
這機制的內容包括，第一，

00:04:21.334 --> 00:04:25.102
導入水回收和再利用的做法，

00:04:25.134 --> 00:04:27.810
來減少從河流取水。

00:04:28.403 --> 00:04:29.561
第二，

00:04:29.585 --> 00:04:33.593
我們必須要鹽份
從工業廢水中取出，

00:04:33.617 --> 00:04:37.512
把取出的鹽份再利用至其他地方。

00:04:37.695 --> 00:04:40.130
第三，我們得要將目前

00:04:40.130 --> 00:04:45.063
使用礦鹽的消費者轉變成

00:04:45.078 --> 00:04:49.447
使用回收鹽的消費者。

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。

00:04:53.442 --> 00:04:56.381
北中國和印度正是採用這個機制

00:04:56.405 --> 00:04:58.758
來協助河流恢復原狀。

00:04:59.123 --> 00:05:00.647
但，我提出的提議

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，

00:05:04.901 --> 00:05:07.587
讓我們根本不用將河流恢復原狀。

00:05:08.159 --> 00:05:11.595
好消息是，我們有技術
可以做到這一點。

00:05:11.619 --> 00:05:13.492
這項技術是用薄膜。

NOTE Paragraph

00:05:13.572 --> 00:05:16.992
可以把鹽和水分離的薄膜。

00:05:17.593 --> 00:05:20.728
薄膜在很多年前就有了，

00:05:20.752 --> 00:05:25.714
採用的是聚合材料，
依據體積來做分離，

00:05:25.738 --> 00:05:28.172
也可以依據電荷來做分離。

00:05:28.371 --> 00:05:31.895
用來將鹽和水分離的薄膜

00:05:31.919 --> 00:05:34.942
通常是根據電荷來做分離的。

00:05:34.966 --> 00:05:37.569
這些薄膜本身帶有負電，

00:05:37.593 --> 00:05:40.434
能協助排斥溶解的鹽中

00:05:40.458 --> 00:05:42.525
帶負電的氯離子。

00:05:43.974 --> 00:05:48.426
我剛才說過，這些薄膜
在幾年前就有了，

00:05:48.450 --> 00:05:49.964
目前，

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。

00:05:55.457 --> 00:05:57.372
實際上甚至還更多。

00:05:57.770 --> 00:05:59.785
但它們能做的不只如此。

NOTE Paragraph

00:06:00.254 --> 00:06:04.952
這些薄膜是以逆滲透原理為基礎。

00:06:05.421 --> 00:06:10.314
滲透是我們身體中
會發生的自然過程——

00:06:10.346 --> 00:06:12.268
和我們細胞的運作有關。

00:06:12.292 --> 00:06:15.714
滲透作用就是有兩個不同的空間，

00:06:15.738 --> 00:06:19.316
將兩種不同鹽份濃度給區別開來。

00:06:19.340 --> 00:06:21.410
一邊是低鹽份濃度，

00:06:21.434 --> 00:06:23.504
另一邊是高鹽份濃度。

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。

00:06:27.871 --> 00:06:30.307
在自然的滲透過程中，

00:06:30.331 --> 00:06:34.341
水會很自然地通過那片薄膜，

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，

00:06:38.802 --> 00:06:41.529
直到兩邊的濃度達到平衡。

NOTE Paragraph

00:06:42.437 --> 00:06:46.112
逆滲透作用則是逆轉這個自然過程。

00:06:46.136 --> 00:06:48.260
為了達成逆轉，

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，

00:06:53.162 --> 00:06:56.741
這麼做就能讓水
往相反的方向行進。

00:06:57.130 --> 00:07:00.559
高鹽份濃度的那一邊，
鹽份會變得更高，

00:07:00.583 --> 00:07:01.963
濃度更高，

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。

00:07:06.436 --> 00:07:09.707
利用逆滲透，我們可以

00:07:09.757 --> 00:07:15.879
把 95% 的工業廢水轉換成純水，

00:07:15.903 --> 00:07:20.259
只留下 5% 高鹽份濃度的混合物。

00:07:21.022 --> 00:07:25.691
這 5% 高鹽份濃度的
混合物並不是廢物。

00:07:25.879 --> 00:07:30.084
科學家也開發出一些
改造過的薄膜，

00:07:30.108 --> 00:07:32.948
讓某些鹽可以通過，

00:07:32.972 --> 00:07:34.650
但其他的鹽不行。

00:07:34.939 --> 00:07:36.273
用這種薄膜，

00:07:36.297 --> 00:07:39.395
也就是一般所謂的奈米過濾膜，

00:07:39.419 --> 00:07:42.752
這 5% 的高鹽份濃度溶液

00:07:42.776 --> 00:07:46.267
就能被轉換成純化的鹽溶液。

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，

00:07:51.958 --> 00:07:54.434
我們就能把工業廢水轉換

00:07:54.458 --> 00:07:58.228
成為水和鹽的資源。

00:07:58.633 --> 00:08:00.247
這麼做，

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。

NOTE Paragraph

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，

00:08:10.184 --> 00:08:12.871
通常得到的反應是：

00:08:12.895 --> 00:08:15.561
「好，但，誰會要用我的鹽？」

00:08:16.014 --> 00:08:19.014
這就是為什麼
第三根支柱這麼重要。

00:08:19.038 --> 00:08:22.818
我們必須要將使用
礦鹽的消費者轉型

00:08:22.842 --> 00:08:25.548
成為使用回收鹽的消費者。

00:08:26.080 --> 00:08:28.707
所以，誰是這些鹽的消費者？

00:08:29.056 --> 00:08:31.326
2018 年，在美國，

00:08:31.350 --> 00:08:36.249
我發現美國消費的鹽當中有 43%

00:08:36.273 --> 00:08:39.519
是用在防止道路結冰的用途上。

00:08:40.289 --> 00:08:43.553
39% 是化學業在使用。

NOTE Paragraph

00:08:43.577 --> 00:08:46.410
所以，咱們來談談這兩種應用。

00:08:46.927 --> 00:08:49.461
我很震驚。

00:08:49.958 --> 00:08:52.997
2018 年到 2019 年的冬季，

00:08:53.141 --> 00:08:56.094
一百萬噸的鹽

00:08:56.118 --> 00:09:00.601
被用在賓州的道路上。

00:09:01.315 --> 00:09:03.114
一百萬噸的鹽足以

00:09:03.138 --> 00:09:06.338
裝滿帝國大廈的三分之二。

00:09:07.030 --> 00:09:10.802
也就是從地球開採出了
一百萬噸的鹽，

00:09:10.826 --> 00:09:12.524
用在我們的道路上，

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。

00:09:17.625 --> 00:09:21.022
所以我的提議是，我們至少可以

00:09:21.046 --> 00:09:24.646
從含鹽的工業廢水中取得那些鹽，

00:09:24.690 --> 00:09:27.102
避免這些鹽進入我們的河流，

00:09:27.126 --> 00:09:30.180
把它們用在我們的道路上。

00:09:30.204 --> 00:09:32.954
至少，在春季開始融冰時，

00:09:32.978 --> 00:09:35.728
出現高鹽度逕流時，

00:09:35.752 --> 00:09:38.006
至少河流的狀況還會

00:09:38.030 --> 00:09:40.847
比較有抵禦的能力。

NOTE Paragraph

00:09:42.053 --> 00:09:44.289
身為化學家，

00:09:44.321 --> 00:09:47.568
比較會讓我興奮的機會，

00:09:47.592 --> 00:09:52.274
是把循環鹽導入
化學產業的這個概念。

00:09:53.052 --> 00:09:57.449
氯鹼業是個完美的對象。

00:09:58.028 --> 00:10:01.498
氯鹼業是環氧樹脂的來源，

00:10:01.522 --> 00:10:04.376
也是氨基鉀酸酯、溶劑，

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。

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。

00:10:13.934 --> 00:10:16.236
所以，這裡的想法是，

00:10:16.260 --> 00:10:18.649
首先，咱們先來談談線性經濟。

NOTE Paragraph

00:10:18.673 --> 00:10:22.006
在線性經濟中，鹽的來源是鹽礦，

00:10:22.030 --> 00:10:24.085
它們會經過氯鹼過程，

00:10:24.109 --> 00:10:26.069
被製成基本的化學製品，

00:10:26.093 --> 00:10:28.831
這些化學製品能被
轉換成其他新產品，

00:10:28.855 --> 00:10:30.788
或者更有功能性的產品。

00:10:31.300 --> 00:10:33.982
但在轉換的過程中，

00:10:34.006 --> 00:10:37.815
通常，都會重新生成鹽，
可算是副產品，

00:10:37.839 --> 00:10:40.827
這些鹽最後會進入工業廢水中。

00:10:41.402 --> 00:10:46.497
所以，我的想法是導入循環，

00:10:46.521 --> 00:10:50.027
我們可以從工業廢水當中、

00:10:50.083 --> 00:10:52.815
從工廠回收水和鹽，

00:10:52.839 --> 00:10:57.320
再把它們送到氯鹼過程的前端。

00:10:58.388 --> 00:10:59.898
循環鹽。

NOTE Paragraph

00:10:59.936 --> 00:11:02.078
這會有多大的影響？

00:11:02.420 --> 00:11:04.849
咱們用一個例子來說明。

00:11:04.873 --> 00:11:08.359
全世界生產出的環氧丙烷，有 50%

00:11:08.383 --> 00:11:10.835
是透過氯鹼過程製造出來的。

00:11:11.379 --> 00:11:14.631
也就是全球每年總共

00:11:14.680 --> 00:11:19.169
約五百萬噸的環氧丙烷。

00:11:19.768 --> 00:11:23.926
也就是從地球開採出
五百萬噸的鹽，

00:11:23.950 --> 00:11:27.839
透過氯鹼過程轉換成環氧丙烷，

00:11:27.863 --> 00:11:29.553
接著，在那過程中，

00:11:29.577 --> 00:11:34.061
五百萬噸的鹽最後
會進入到廢水中。

00:11:34.547 --> 00:11:39.502
五百萬噸的鹽可以
裝滿三棟帝國大廈。

00:11:39.794 --> 00:11:41.794
那還只是一年的量。

00:11:42.157 --> 00:11:44.648
這樣大家就可以了解，
為什麼循環鹽

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。

NOTE Paragraph

00:11:52.446 --> 00:11:54.594
各位可能會納悶：

00:11:54.642 --> 00:11:58.049
「啊，很多年前就有這些薄膜了，

00:11:58.073 --> 00:12:02.178
為什麼大家不去做廢水再利用？

00:12:02.741 --> 00:12:04.772
嗯，基本上，

00:12:04.796 --> 00:12:07.709
做廢水再利用是要花錢的。

00:12:08.114 --> 00:12:09.700
第二，

00:12:09.724 --> 00:12:12.886
在這些區域，水的價值被低估了。

00:12:13.323 --> 00:12:15.017
直到太遲了。

00:12:15.244 --> 00:12:19.783
如果我們不規劃淡水永續性，

00:12:19.807 --> 00:12:22.164
將會有一些嚴重的後果。

00:12:22.188 --> 00:12:25.340
你可以問世界上最大的化學製造商，

00:12:25.364 --> 00:12:29.530
去年，他們因為德國
萊茵河水位過低，

00:12:29.562 --> 00:12:33.240
受到了兩億八千萬美金的衝擊。

00:12:33.995 --> 00:12:37.855
你可以問南非開普敦的居民，

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，

00:12:42.101 --> 00:12:45.368
接著被要求不可以沖馬桶。

NOTE Paragraph

00:12:46.292 --> 00:12:48.077
所以，各位能了解，

00:12:48.101 --> 00:12:50.931
我們有使用薄膜的解決方案，

00:12:50.971 --> 00:12:54.766
用這個方案可以提供純水，

00:12:54.790 --> 00:12:57.004
可以提供純鹽，

00:12:57.028 --> 00:12:59.172
用這些薄膜，兩者都能提供，

00:12:59.196 --> 00:13:02.697
為未來的世代保護我們的河流。

NOTE Paragraph

00:13:02.734 --> 00:13:03.893
謝謝。

NOTE Paragraph

00:13:03.917 --> 00:13:06.611
（掌聲）