向老天借來的好主意：人工濕地

作者：方韻如   人禾環境倫理發展基金會  

何謂人工溼地？

「人工濕地」是個很白話的專有名詞，顧名思義，是人造出來的濕地，也有另一個類似的名詞稱之為「構築濕地」。但也往往因為他的白話而廣泛的定義，有時在指涉上產生混淆：如果照字面來看，農田、漁塭、以及許多學校都有的生態池，似乎都可以算人工濕地，何以最近會成為一個火紅的名詞呢？既然是人刻意做出來的，必然有其營造的主要目標，而我們現在常常聽到的人工濕地，多半是指以移除水污染，或是蓄洪調洪的需求為主要目標，由環保單位或水利單位複製出來的濕地環境，近年來在臺北縣大力推動的，又以移除污染改善水質為主要目的，而如果人工濕地就營造在原本該有濕地的高灘地或溪流匯集的低窪處，往往能隨之復育濕地原本具備的其他生態功能。

人工濕地的獲得重視，其實代表了一個思潮的崛起：「學習自然法則可以產生聰明的設計。」只要我們願意考量到環境的成本與效益，形塑我們居住的大社區，就有機會享受到自然系統為我們生活提供的服務。

人工溼地課程規劃的建議

人工濕地的獲得重視，其實代表了一個思潮的崛起：「學習自然法則可以產生聰明的設計。」只要我們願意考量到環境的成本與效益，形塑我們居住的大社區，就有機會享受到自然系統為我們生活提供的服務。

介紹「人工濕地」這樣的新觀念給學生，除了藉以說明濕地的各種功能之外，也可以引導學生思考自然工法的精神與特色：

• 相信人與大自然可以相互效力；

• 考量人的需求也考量大自然的其他需求；

• 盡量使土地的利用具有可回復性；

• 盡量使施工後達到由自然營力來運作維持而減少耗能與成本；

• 因此這是一個有生命，具生長及季節特性的工程，需要整合不同專業領域來讓這樣的設施達到最好的效果。

• （編按：下文引用節錄自台北鳥會冠羽會刊95年5月『發現心濕地』，介紹北市關渡自然公園內的水磨坑溪人工濕地及其運作原理，類似的人工濕地也應用於大漢溪與新店溪沿岸。）

維護方式（翻拍自關渡自然公園摺頁）

發現心濕地

在這裡，我們重新從心發現了濕地和永續生活的臍帶關係。

希望透過大家的引領，民眾來到這裡，除了有開闊的視野，也有豁然開朗的發現：

你我，可以決定濕地的未來﹔濕地，也可以影響你我的未來。

為什麼需要人工濕地？ 說動機，談策略：

發現心濕地的解說牌圖解淨化功能(方韻如)

91~92年當貴子坑溪的污染問題還在喧騰混亂的時候，正也是年雨量嚴重短缺降到1000公厘上下的兩個年頭，位於水路末端的自然公園連水田灌溉都用抽水機搶水，感潮河水被堤防及閥門阻絕的問題也特別突顯。因此，僅承受農田回歸水及生活污水的水磨坑溪，她的未來就已被認定與整片濕地的未來息息相關﹔保持她有乾淨的水，並且增加繞流入濕地的面積及流量，是件攸關關渡濕地存亡的事。同一時期，我們也領悟到水污染的問題是關渡生態之瘤，但也絕非管理處這民間單位或是建設局能處理的權限，而治本牽涉到的關渡平原都市計畫也非短期可以定案，且這兩條「溪流」在法定分級中又僅是屬於最不重要的「區域排水溝」，在市府的局處分工中尷尬地屬於四個局處之間的模糊地帶。因此，唯有將問題轉為資源，突顯這裡水質改善之後能發揮的環境教育價值，才有可能導入資源並且發揮效益。

因此在92年起，我們就將設置人工濕地列為中程計畫，為的是達到符合自然公園需求的「四贏」目標：河川污染減量、增加濕地入流水源、棲地環境多樣化、豐富濕地環教內容。

向老天學來的觀念

在先進地區，新興社區興建同時設置或保留濕地的風潮正方興未艾，一方面作為蓄洪調洪之用，一方面也用於水質處理。香港剛開放的濕地公園，其中一部分正是為天水圍地區新興大型住宅區作為二級污水處理之用。在台灣，環工界、水利界、生態界正互相整合這個新領域，藉由一些示範試驗地的設置，開始累積這方面技術的相關本土資料。大漢溪高灘地上的新海濕地是台北縣的第一個運用，舊貴子坑溪的人工礫床是主要運用微生物處理的小型模場，水磨坑溪岸邊的發現心濕地則是台北市的第一個運用植物處理為主的嘗試。

濕地移除污染的原理，其實只是印證一個觀念：健康的大自然中不會有多餘浪費的東西，所有可以產生能量的物質都會被充分運用掉，並且帶動產生新的物質的循環。其實濕地的物理結構及其中的生物所形成的環境，使她就像一座天然污水處理廠(人類出現以前，這些也不叫污水吧…)，進行各種物理及化學作用，將自然中會造成水中過多的營養物質和影響清澈度的懸浮粒子移除。其實水體自然淨化作用，有的發生在溪流，有的發生在湖泊，但因為大自然水體的營養鹽在下游水流停滯的濕地累積最多，所以自然有最大部分發生在淺水緩琉的濕地裡。不同的作用發生在不同條件的環境中：濕地基質由什麼組成、多深的地方、有哪一類型的植物等條件，都會形成不同的作用和效率﹔而人類學習這些機制的基本原理，依據要處理的污水的狀況、以及能使用的基地條件、設計不同的環境像工廠的製程一樣，構築出一個能達到我們需要的效能的「半天然污水處理場」﹔而最大的好處，就是操作所需的成本較低，尤其是能源耗費少，並且這個濕地不再只是具有污水處理的功能，同時還兼具許多天然濕地的功能：涵養地下水、蓄洪調洪、調節微氣候、提供動植物棲地等功能。

天然除污場的組成和運作的原理

關渡的「發現心濕地」，配合基地上原有的地貌特色，選擇了「自由表面流式處理系統」(Free water surface，簡稱FWS)和「地下流式處理系統」(Subsurface Flow System, 簡稱SFS)兩種主要方式。這兩種方式的差異，主要在水流區域與氧氣接觸的多寡，因此產生的化學與生物作用也不同。四個串聯的FWS處理塘中，大多為挺水性的植物，可以將空氣中的氧氣通過根系傳送到土壤中，以提供好氧性微生物的生長，以利有機物的去除。SFS處理塘仍維持種植成長快速的水稻，水體直接流經根區表層溶氧較高和深層溶氧低的地方，使好氧性與厭氧性細菌可以同時作用，進行同化、脫硝等需要以微生物為媒介的化學作用。

而整個配置還包括：調節緩衝出入流水量的「緩衝池」水中的懸浮物質大部分也在這裡沉澱﹔接著藉由動力的輔助將水從「導水明渠」輸送到東側地勢最高最開闊的「氧化塘」，與空氣有充分的接觸以提供足夠的溶氧﹔再藉由重力分別流向較低的FWS和SFS；處理後的水最後進入「終沉池」的鳥類及淡水魚棲地，補充關渡濕地所需的水源。

緩緩流過，濕地複雜的機制讓它更乾淨(方韻如)

關渡自然公園入口

(焦妮娜攝)

在這裡，而主要被社區視為污染的四大類污染到底是怎麼不見的呢？

• 懸浮固體：這些漂浮在水體中的顆粒或膠體，常是水看起來混濁的原因，也影響水中動植物的生活。在水流速度變慢的濕地中會沉澱下來，當底泥或植物所形成的孔隙表面被微生物附著而形成一層生物膜時，這些無所不在的微生物又會把沉澱下來的懸浮有積物分解掉。

• 有機物：有些被植物體或其他小動物攝取，大部分被土壤或植物根系中的微生物代謝掉，在氧氣較充足的好氧環境裡，部分有機物可以被氧化成CO2釋出，這些CO2有些又被水生植物再利用。

• 有機氮和無機氮：有機氮恰是植物的天然肥料，可以經過生物的代謝作用變成生長的能量或是變成無機氮，當我們收割或移除植物時，植物新的生長就會再繼續用掉這些有機氮。而無機氮則藉由濕地中複雜的吸附、離子交換、揮發，以及好氧微生物在有氧區的硝化作用、厭氧微生物在無氧區的脫硝作用，變成可以揮發到大氣的氮。

• 磷：我們都知道磷也是植物生長所需要的礦物質，除了植物吸收之外，也靠濕地土壤裡與鐵、鋁、鈣等離子的化學吸附、錯合等作用轉成不溶於水的物質，沉澱在底泥之後，須靠收割植物或移除底泥才能將磷從濕地移除。

• 致病菌：標準的水質監測項目中長可看到的大腸桿菌數，就是水體中容易使人致病的細菌。健康的濕地中透過土壤等機質的過濾、濕地中無脊椎動物及其他微生物的捕食、以及植物根部釋放的抗生素，為放流的水體把關。

關渡自然公園內水生池(焦妮娜攝)

「發現心濕地」的未來

「發現心濕地」全部運用台灣原生水生植物，且種類不僅限於水燭香蒲或蘆葦。未來處理效能的監測，正可彌補在兼顧生態保育的角度下，人工濕地的應用領域最欠缺的資料。從FWS1到FWS4，依序種植了耐污性由高到低，生長較為快速的本土水生植物。但未來維護工作的最大難題，將是在最初植栽建立期，和每年冬末春初的生長初期，必須藉由人工的維護，才能免於遭受福壽螺太大的危害。而建立水位調控配合生長後植物的收割，才能使這作半天然工廠的效能維持在最佳的狀態，這是學術界在實務的應用上所最關心的，也是工程界最欠缺的知能，我們也希望利用這裡提供環保署未來維護各地人工濕地經營所需投資的參考。

在最多游離態物質能量的濕地，需要最旺盛的有機物消耗作用，因此自然孕育了高度的生物歧異度和豐富度﹔在解決『廢棄物』的同時也孕育了豐富的生命，透過自然循環的完整運作產生了一個完全『回收再利用』的系統。引入人工濕地作為教育資源，最主要的目的是希望人們能從中認識到濕地默默提供的服務，也體認到解決環境的問題可以有更永續與兼顧更多功能的選擇與組合，進而一同來省思，我們可以怎麼以行動維護這樣我們周遭既有的大地之腎！

關渡心溼地全景

(焦妮娜攝)