達人專欄一、 淡水的消失
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全球暖化使得世界各地的湖泊、河川等淡水的不僅越來越少，就連含氧量也急遽下降，在過去的 40 年中，各大湖泊下降速度加快了 3 ~ 9 倍，天然的淡水資源正在消失當中。
湖泊的乾涸使得水生動植物的棲地縮減，含氧量的下降更直接導致水生動植的大量死亡，而這場生態浩劫正在悄然發生。
另一方面，於人類社會中，由於生活與工業廢水的排放導致水中含有過量的磷，它的存在使得水道中的藻類與其他水生植物的生長更加茂盛，最後導致水道堵塞，因此首要之務就是要移除水中的磷，然而磷同時也是所有生物成長都無法欠缺的存在，但如此重要的元素，在世界上卻越來越缺乏，科學家更做出預測，認為在 2035 年，世界就會有磷短缺的現象產生，所以我們不僅要移除廢水中的磷，更要將之採取出來再次利用。
補充一點，當我們將一杯廢水的水移除，我們將會得到一杯濃縮過後的磷與氨，接著再加入一點氯化鎂，精煉過後廢水將華麗變身成為農業肥料，但它卻不是一般的肥料，而是緩效性肥料，一般農業用的化學肥料都是水溶性的速效性肥料，因溶解太快，常常植物還沒吸收完，剩下的就隨著水滲到地下水層，緩效性肥料就是在化學肥料外層包覆一些疏水物質或隔水材料，避免肥料溶解太快。
從上述中，我們知道了野外的湖泊河川逐漸乾涸，且由於水中生物的大量死亡，導致這些水無法直接使用，城市中污水處理的相關基建，不僅老舊、低效且維護成本高，最重要的是已不足以負荷激增的人口與工業需求，大量未經處理的廢水直接排入海洋，使得大海也開始生病。
淡水資源面臨什麼問題呢？
目前天然淡水的主要來源為雨水、河水、湖水、地下水，其中河水與湖水由於全球暖化的效應正在逐漸縮減，而雨水則因氣候極端化，導致降雨時機不固定，甚至降雨的次數明顯下降，且一旦降雨，其雨勢又急又猛，盡管雨量很大，但由於太過迅猛而產生洪災，造成一樁樁令人悲痛的憾事，地下水的水主要來自於雨水與濕地，然而由於降雨次數減少，也導致了地下水的補充產生問題，地下水減少，直接導致地層下陷、海水倒灌。
天然的淡水逐漸稀缺，人類社會的廢水無法有效的淨化，進而再此利用，而隨著時光流逝，人口將會越來越多，對於水的需求絕對是有增無減，不久的將來人類將面臨比病毒更可怕的危機，那便是飲用水的戰爭。
二、 海水淡化
為了保護我們現存的淡水，除了生態復育與適當的工程維持外，更重要的是尋找新的淡水資源，以因應水需求越來越高的未來社會。
海水淡化是我認為最佳的解方，這項技術在中東等缺水國家早已行之有年，其目的簡單來說就是將海水中多餘的鹽分與礦物質去除，而得到淡水。
目前主流的技術為：
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1. 逆滲透：
這項技術想必大多數的人都很熟悉，因為它就我們使用飲水機時，常聽到的 RO水 ，簡單的介紹一下滲透原理，低濃度溶液會流向高濃度溶液，滲透壓的高低則是取決於鹽水濃度的高低，而逆滲透則是倒過來，在高濃度溶液的地方施加一個力，使之流向低濃度溶液，且在兩者間以半透膜分開，半透膜只會讓水分子通過，其餘分子則會被擋住。
從上可知，逆滲透最大的優點就是可以得到相當乾淨的純水，除鹽率高達 99.5% ，淡化每公噸海水需 3 kW 的電量，然而其主要缺點就是半透膜堵塞(鈣、鎂、鐵)使產水量下降，因此在進入逆滲透程序前還需多一個前置處理動作，以減少半透膜堵塞的問題。
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2. 多級閃蒸：
這項技術相當單純，多級就是多個閃蒸室，閃蒸則是以減壓的方式降低沸點，並產生水蒸汽，此時水分與鹽分子分離，再將水蒸汽冷凝後即可製得淡水，其最大的優點就是建置成本低，產量大小也對應著閃蒸室的大小，也就是說產量可以相當龐大，但最主要的缺點就是高耗能與淡水回收率低，其中高耗能問題在科技不斷進步的當下也逐漸趨緩，反倒是回收率低下的問題難以解決。
受人注目的技術：
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1. 正滲透：
這項技術與前面所提的逆滲透一樣是透過滲透原理，而正滲透則不需要透過任何外力，則可自然將低濃度溶液會流向高濃度溶液，也就是淡水會流向鹽水，此時再藉由分離技術將提取液與過膜水分分離並再生，理論上正滲透技術應具有低耗能與低積垢的好處，從根本上大幅提升穩定性與降低耗能與更換的經濟成本。
然而其最大的兩大困難便是提取液與薄膜，提取液須具備高滲透壓、低反滲透壓之特性，並要能有良好的分離淡水的效率，而正滲透壓的薄膜更是其中關鍵，由於內濃度極化使實際水通量要遠小於理論水通量，且正滲透薄膜市面上並不普及，製作上更為困難且成本高。
補充一點，濃度極化是指分離過程中，溶液通過薄膜，溶質被截流，被截流後該區域濃度越來越高，導致溶質向溶液本體擴散回去，形成邊界層，使得流體阻力增加，導致水通量下降。
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2. 薄膜蒸餾：
這項技術是一種分離程序，利用多微孔且疏水性質的薄膜，將兩側不同溫度的流體區隔，膜兩側的溫度差會造成蒸氣壓力差，以此壓力差為驅動力，使蒸氣分子透過膜孔道擴散至冷側端，再藉由冷流體或其它冷凝裝置冷卻並加以收集。
從其簡單的原理來看，可想而知其設備簡單，占地面積小，無須加熱到沸點，也就是說可以利用廢熱，也就是說其投資成本低且建置簡單方便。
然而其最大的困難點就在於這種特殊的薄膜成本太高，同時薄膜上也會積垢，導致其效率下降。
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3. 電容去離子化：
此技術被視為當今成本最低、高效率和無汙染，最具潛力的脫鹽技術，其原理是以通道式的結構，並於兩側的奈米孔洞碳電極之間施加外部電壓，此時在兩電極間回形成一個靜電場，並強制離子向帶有相反電荷的電極處移動，使得大量的電解質離子能儲存在具奈米孔洞的碳電極材料中，達到移除水中離子與脫鹽之目的。
上述的非本科應該看不太懂吧？
簡單來說就是將海水中除了水以外的離子都吸附在兩側的電極上，而這兩側的電極能夠有效地提供良好的吸附量與穩定性，以保證海水中的鹽被去除。
此技術的耗電量極低僅需 0.15kW ，且可以在低壓的環境下運作，意味著此技術於系統上的運轉需要的能源奇低，且透過電的吸附作用，當電一釋放吸附於電極上的離子將回到水中，因此無任何汙染或積垢問題。
然而目前此技術最大的困難便是奈米孔洞碳材料的量產，若能夠突破想必這項技術將是未來海水淡化的最佳選擇。
三、 展望未來
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盡管介紹了許多海水淡化的技術，但這些新技術仍受制於開發與量產上的困難，這一點仍須進一步的突破與創新，除了海水淡水這開源的做法外，我們現今應該做的就是節流。
於人民來說，不外乎就是大量使用省水設備以及水的再利用，於政府而言，輸送、排水系統的檢點，以及汙水處理的設備維護與更新，引進新技術提高汙水處理的品質與量能，以及提出各級獎勵措施，鼓勵人民養成省水的好習慣，若可能再推動居家或社區為主的循環水系統，讓未來住宅能自主淨化廢水，並再次利用，以此平緩化未來人口激增而導致的居高不下的水需求。
今年我們台灣人親身體會了一場缺水危機，台灣從南到北大家都感受到缺水所帶來的不便，讓我們深刻地感受到水對於生活來說何其重要，但這一場缺水只是一個開始，在氣候極端化的時代裡乾旱與洪水會越發常見。
未來人們可飲用的水越來越少，但不可飲用的水卻四處氾濫，水的淨化與再利用將是未來世界對於水資源的一大課題。
過去，淡水來自雨水與湖泊，未來，淡水將來自海洋。
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