歷史的故事生態工程史

溼地生態淨化工程的起源――生態工程學之父奧登

  奧登(Howard Thomas Odum, 1924-2002)於1962年提出「生態工程」(Ecological Engineering)一詞,是以表面流溼地為對象,作為處理都市汙水與非點源汙染,使溼地兼生態棲地的功能,並成為便宜又兼具生態之美的汙水處理方式,因此奧登被稱為「生態工程學之父」。

生態系統的試驗
  不同於一般生態學者是動物學或植物學出身,缺乏工程知識,奧登取得動物學博士學位後,在佛羅里達州調查溼地生態的能量傳輸。由於與他一起從事野外調查工作和發表研究成果的夥伴平格頓(Richard Pinkerton)是一位工程師,奧登於是發現生態學者也可以與工程師一起工作;在這期間,奧登更得知工程師對生態研究的想法。1966年,奧登在北卡羅來納大學教書時,同時身兼動物系、植物系、環境科學與工程系的教授,在當時就以細長型的水槽,模擬生態棲地與汙水淨化的雙重果效。
  此外,奧登也與許多環保人士不同,1967年,許多環保人士抗議美軍在越南大量使用殺草劑2, 4-D荼毒沿海植物、破壞潮間帶生態,他卻立刻著手復育越南的潮間帶。他認為:「強調破壞,是退回過去;從事復育,才是向前邁進。」他將沿海潮間帶遭受破壞的地區,重建成為野生動物的棲地。

逆向思考
  1970年,奧登回到佛羅里達大學環境工程與科學系任教,注意到當地的問題:根據淨水法,汙水要收集到汙水處理廠處理以後才能排放;但是建造汙水處理廠需要數百萬美金,州政府在缺乏經費的情況下,汙水問題根本沒有辦法解決。於是他開始收集汙水,並嘗試在溼地處理,發現淨化效果很好。
  這不僅與傳統汙水處理的方法不同,而且與廢水處理的基本看法不同。傳統的看法,是不要讓汙水擴散到別的地方,因此用管路集中汙水到處理廠統一處理;但霍華德.奧登是將汙水散逸到更廣大開放的溼地,讓溼地發揮自然淨化的能力,難怪當時有許多汙水處理工程師反對他的作法。

大自然的助手
  1970-2002年間,奧登用比較便宜的方式處理了當地的汙水,省了許多錢,於是開始引人思考:「用溼地的自淨作用來處理汙水,是否是最符合經濟、且的確有效的作法?」這期間,奧登也在佛羅里達州立大學的「溼地中心」(Center for Wetland),以實際成效證明生態工程的可行性,逐漸引起普世的注意。
  為什麼在溼地內處理汙水,能夠達到最高經濟效益的汙染去除果效呢?奧登認為汙水進入清水的水域,等於是在自然開放的系統內,產生了不同濃度的分布,這是外來的脈衝(pulse),可以激發原本水域生態的調控功能。這理論稱為「中度擾動理論」,成為河川―溼地共串淨化水質,且利生物棲息最重要的理論。在人為設計與管理下,可以發揮自然淨化與去除汙水的果效,只要水力停滯時間夠長,生態系統自動會將汙水淨化到最大程度,因此水力停滯時間是溼地淨化水質關鍵的管理因子。

省力的支點
  奧登對「生態工程」定義道:「人為對環境的操作,只將附加的能量轉到系統內,主要的能量仍來自大自然。」(Environmental manipulation by man using small amounts of supplementary energy to control systems in which the main energy drives are coming from natural resource.)
  環境的劣化是大尺度的問題,人們所能做的工程只是小尺度的建造。要用小尺度改善大尺度,必須在大自然裡,尋找省力的槓桿支點;在那大自然裡槓桿支點的位置上,以最少的人為,產生對大自然最大正面的效果――這是生態原則在水質自然淨化作用的切入點。


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