【水資源專題】福耳庫斯的伴手禮 The Gift from Phorcys

作者: 梁品文 (科學人文跨科際人才培育計畫)

 

本作者曾以馬祖的海水淡化廠為例,報導了臺灣在利用海水資源所做的嘗試。對於可利用的淡水資源缺乏的臺灣而言,如何有效率地使用海水,是未來可以努力的目標。而在利用海洋水資源的專題上,我們也繼續探討海洋水資源的多元應用-海洋深層水的開發。

海水養殖研究池

海水養殖研究池

 

淡化的海水除了成為淡水供飲用之外,淡化過程中產生的海水鹽分與礦物質也是人類珍貴的寶藏。海洋中礦物質的主要來源是陸地岩層受到雨水的沖刷,經由河川而流入海洋中,此外海底火山的噴發也使得海洋中充滿了多種礦物質及微量元素。海洋深層水(deep sea water, DSW)一般泛指在海平面200米以下較不易受環境變動影響的海水,因為與大氣隔絕和光線無法穿透,所以此深度下之水溫相對較低(終年維持在6-9℃之間),物理、化學性質與水中生物相變化小,具有水質穩定、富含礦物質和微量元素及營養鹽、清澈乾淨(有機物礦化)、病原菌稀少等特性。

 

由於海洋深層水的安全潔淨,且富含礦物質及微量元素,近年來一直受到全世界在科學、醫學及營養學方面的研究與重視。1954年諾貝爾化學獎得主Linus Pauling博士認為,很多的疾病都可歸因於礦物質及微量元素的缺乏,促成許多外國學者著手研究礦物質對於人類健康的保健性;而目前動物實驗研究也證實了富含多種礦物質及微量元素的海洋深層水具有調節血壓*、降低體內總膽固醇及低密度脂蛋白、調控血糖正常、降低心血管疾病的機率及強化免疫系統等功能。所以預期海洋深層水未來應用在醫藥、保健食品、健康飲品、保養品將會有很好的發展,甚至是能推廣到水產養殖、農業改良和觀光休閒產業。

 

海洋深層水多目標利用概念圖

 

臺灣的花蓮與台東海域,太平洋深度在離岸十公里內即驟降到一千米以下,使得花東地區具有發展海洋深層水工業的絕佳地理條件。在全世界天然陡峭的深海斷層地形非常稀有,目前只有日本、夏威夷、韓國及臺灣的花東地區擁有這樣的深層海水取水區;而在中國沿岸和臺灣西部地區,因受到大陸棚地形的影響,海水深度皆未超過100米,所以無法有深度足夠的海洋深層水開發地點。此外,良好的海洋深層水「礦源」的開發,必須經過地質學、分析化學等不同領域的研究團隊跨科際通力合作,才能有效應用地利條件來開發新的水資源。所以針對海洋深層水的水質,臺灣的相關產業也進行了長期的監測,其中包括了農藥、揮發性有機化合物及重金屬的檢驗,更對人為汙染物進行分析調查,檢驗結果皆符合飲用水安全標準。

 

 

 

此次參訪的海洋深層水工廠的取水位置在超過600米的太平洋深海,相對於一般海水淡化廠所汲取的淺層海水(50米深度),水中粗顆粒或海漂垃圾量相對少了很多,因此深層海水進入廠區後,毋須經過繁多的沉降池;而為了確保開採上來的每一滴水都是海洋深層水,取水過程中必須全程監控多項水質,包括出水口水溫、導電度、溶氧量、酸鹼值及固體懸浮物等。在經過第一道的纖維過濾、UF過濾系統後,遂進入與一般海水淡化相同的一次RO與二次RO製程,經過第一次RO過程後所產生的鹵水,就是富含礦物質及微量元素的深水海鹽水。因此深層海水的特點不在於生產出的淡水,而是在海水淡化過程中,鹽水分離過程中的產生的鹵水(或稱濃鹽水)。相較於一般的海水淡化有將濃鹽鹵水回排大海後造成的生態潛在影響,深層海水由於沒有一般淺層海水可能具有較多的汙染,生產的鹵鹽不會因濃縮製程加重汙染物的影響,所以能將所有抽出來的海水完全利用。因此海洋深層水工廠不同於一般海水淡化廠,生產線分別有:(一)海洋深層水原水處理系統,將原水分離成海洋深層純水與濃鹽水;(二)高礦物質濃縮液的生產,利用低溫真空蒸發濃縮設備及遠心分離機脫鹽後,萃取出濃縮的海洋深層礦物質濃縮液,可以進一步使用在後續所研發之保健食品與保養品;(三)深海鹽的生產,保留了豐富的礦物質微量元素,比一般由淺層海水所製精鹽更健康更具風味;(四)健康飲用水的生產:根據人體需要,將海洋深層水調製成濃度不同的飲品,包括礦物質含量較高的特殊保健用途飲用水。

 

海洋深層水淡化處理流程

海洋深層水淡化處理流程

 

台大動科系陳億承教授研究結果

台大動科系陳億承教授研究結果

目前越來越多的研究支持海洋深層水的健康價值與應用多元化之發展潛力,曾經參與海洋深層水對體脂肪吸收之影響研究的國立臺灣大學動物科學技術學系陳億乘教授表示,因深層海水產品中所含的二價離子群可能和食物中的脂肪鍵結連合,間接讓能被身體所吸收的脂肪量降低,而使得深層水在將來具有開發成為控制體脂肪吸收的保健食品潛力。但目前學術界對於東岸深海的調查研究仍相當有限,許多的資料是來自日本學者的研究,未必適合台灣,研究單位如何提供民眾更具有說服力的研究數據和水質品管方法,陳教授也和我們一樣期待;而未來預期會有更多跨科際團隊投入研究、且產出更多具「社會厚實性」的知識,例如將深層海水供應為海產養殖用水,在現今優良海水養殖水供不應求的狀況下,海水養殖產業求良水若渴,汙染較輕、病原菌稀少的深層海水將是未來不同領域的水產養殖專家、獸醫研究團隊可攜手合作的領域,也能讓大家對深層海水這個藏在簾後的佳人更多一些認識。

 

 

看到最後相信讀者們肯定還在找尋一個字詞吧,福耳庫斯(Phorcys)是誰呢?他是希臘神話中,被視為深海化身的海神。深層海洋水,是福耳庫斯帶給臺灣特別的伴手禮,我們應善用並好好維護如此珍貴的海洋資源,也期待未來能帶動更多相關產業發展與研究,並開發出更具有在地特色的觀光資源。

 

Reference:

 Sheu M.-J. et al., DeepSea Water Modulates Blood Pressure and Exhibits Hypolipidemic Effects via the AMPK-ACC Pathway: An in Vivo Study. Mar Drugs. 2013; 11(6): 2183–2202

 

 

 

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1 Response

  1. Jtchen 說:

    小規模的海水淡化及海資源產業技術不成問題,但投資報酬率不高。
    世界上海水淡化最成功的是以色列,知道他們的密訣為何嗎?

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