2008-09-10

對抗缺水危機

 
雙週 四 出刊.2008.09.11
 
本 期 目 錄 簡介/舊報明細
聰明節水與造水
炸出香、鬆、脆油條的科學
捷報,《科學人》六度蟬連金鼎獎!
在地的大阪漢堡「華円」
風行全球的美國漢堡,到了日本人的手上會變成什麼樣子呢?
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聰明節水與造水

台灣降雨量豐沛,卻仍面臨缺水的窘境,如何使每一滴水發揮最大效能?考驗每個用水者的科學智慧。

文/鄭靜琪

在台灣,每逢梅雨和颱風季節,都會帶來豐沛雨量,不時釀成災禍,而平均年雨量高達2500毫米,更是世界平均值的2.5倍,這個看似水資源不虞匱乏的小島,實際上每人每年分配到的有效水資源只有1700立方公尺,名列全球第18個缺水國家。

地理和氣候是造成缺水的主因,由於台灣多山、河川坡陡水急,降下的雨水很快就奔流入海,每年大約900億立方公尺的降雨,其中500億立方公尺最後都進了太平洋和台灣海峽,只留少部份可以利用;此外,降雨時間與空間分佈極為不平均,有78%的降雨集中在5~10月,颱風和豪雨在短時間內帶來豐沛的雨量,宣洩不及便釀成水災,而在接下來的六個月枯水期,豐枯逕流量差異甚大的中、南部地區,則經常面臨缺水問題(豐水期和枯水期逕流量的比例,北部為六比四,中部和東部約為八比二,南部則高達九比一)。

社會與經濟的發展使人口不斷增加、產業持續引入,需水量勢必增加,則是缺水的另一個原因。經濟部水利署以1996年為推估基準、配合不同的發展情形預估,至2021年,台灣地區的用水需求最高可達188億立方公尺;而農業用水量是最大宗,和全世界其他國家一樣,在2006年的總用水量174億立方公尺中,農業用水就佔了將近71%,其他則為生活用水約佔21%,工業用水則佔9%。這些水源有70%取自地面水,30%取自地下水。

地面水主要來自大型蓄水設施,在台灣山多水短的地形環境下,每一條重要河川上幾乎都有蓄水庫的興建,再加上大大小小的攔河堰與河川圳,這個蕞爾小島上就有109座水庫壩堰,供應各種用水與發電所需。但台灣地質脆弱,大雨沖刷讓水庫淤積嚴重,水庫壽命逐年遞減,水利署每年的清淤量總計在400萬立方公尺以上,加上興建水庫對生態環境有一定的衝擊,每次興建水庫總是引發許多抗爭。
地下水則是台灣另一個主要水源,每年雨水對地下水的天然補注量約為40億立方公尺,但我們每年取自地下的水量約為55億立方公尺,過度抽取地下水,造成許多地區地層下陷,引發海水倒灌、土壤鹽化和淹水等問題,彰化、雲林、嘉義地區特別嚴重。

顯然,尋找新的「開源節流」技術已經刻不容緩。
推薦專欄 

炸出香、鬆、脆油條的科學

選用特殊的高筋麵粉,加水揉捏成扁平狀,再讓兩片麵塊相疊在一起,放入油鍋數秒內,扁平的麵條即瞬間脹大,這就是我們常吃的油條!油條的製作過程與材料調配,其實都隱藏著科學原理。

文╱楊嘉慧

到傳統早餐店用過餐,對炸油條的過程應該不陌生,其中最神奇之處在於,扁平、扎實的麵塊在下鍋後數秒內,就膨大成油條,這當中有什麼特別的原因嗎?

瞬間膨脹的秘訣

台灣大學農業化學系教授賴喜美表示,油條之所以能脹大,原因是麵塊裡添加的膨大劑會在油炸過程中發生化學反應,瞬間冒出大量的二氧化碳和氨氣(NH3),讓麵塊在短短幾秒內膨脹起來,最後定型。

膨大劑的化學反應所產生的氣體來源包括碳酸氫銨(NH4HCO3)和碳酸氫鈉(NaHCO3,俗稱小蘇打)。當麵塊放入190~200℃的熱油中,隨即迅速升溫,碳酸氫銨的反應速度快,且不需要添加其他物質一起反應,只要加熱至45℃以上,便會快速分解成二氧化碳、水及氨氣,然而氨氣易溶解於水中形成氨水,造成異味,不宜放太多。

碳酸氫鈉屬於鹼性鹽類,雖然自身也可以熱裂解而產生反應,但所須溫度高且會產生碳酸鈉(Na2CO3,俗稱洗滌鹼),而與油脂反應產生不良的顏色與口感,並不適宜食品加工用。因此,製作油條時,膨大劑中會同時添加酸性鹽,使碳酸氫鈉在尚未熱裂解前,於適當溫度下與之發生中和反應,生成二氧化碳。低溫時,可與碳酸氫鈉反應的酸性鹽類有塔塔粉、酸性磷酸鈣等;而在較高溫時,則與明礬反應,如此便可以在麵塊定形前持續產生氣體,提供麵塊在膨脹浮起後、翻面油炸時,繼續膨脹所需的氣體。

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