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21世紀環境工程之主要挑戰
林永修、賴允政 .2019/05/20
摘要 由於經濟與人口快速成長,對於資源需求與環境壓力急遽增加,如何能平衡資源需求與環境壓力,確保擁有一個永續的未來,儼然成為環境政策與工程的重大挑戰。人們已意識到此衝擊與影響的嚴重性,並積極尋求滿足需求與減緩衝擊的平衡。環境工程在過去以水資源處理為主要工作,目前已擴展到可能影響環境與生態相關範圍,如空氣與土壤汙染、綠色製造、循環運用與永續城市設計等。

美國國家科學、工程與醫學院之科學、工程與政策專家,針對未來環境工程的挑戰與機會,進行系統性分析與探討。專家們提出超過450個重大挑戰,該研究將其歸納成五大類別,對各類別探討需要發展之知識與科技,並提出環境工程人員在各項挑戰中的角色。五大挑戰類別與內容分述如下:
 永續食物、水資源與能源供給:對低收入國家而言,基礎設施不健全,無法滿足各種民生需求。對高收入國家來說,這些基礎設施完備已行之有年,除了產生資源浪費現象外,亦排放可能危害健康的汙染物。由於各項民生需求往往環環相扣,環境工程擔任跨領域整合角色,若能以系統性思考,分析民生資源的供需關係,以生命週期管理方式,發掘其中工程創新機會,例如:運用垂直農場以增加作物產能、設計灌溉系統以節約用水等,應可建立永續民生資源供給。

 減緩氣候變遷及其衝擊:在減緩氣候變遷方面,環境工程師可運用此機會開發替代能源、提升能源效率、設計綠色基礎設施、創新碳捕抓與封存技術(Carbon Capture and Storage, CCS)並監督與衡量各項環境變化。在發展因應策略方面,主要的挑戰在於面對氣候變遷的不確定性與決策選項。透過模擬與決策分析工具,跨領域工程師可整合不同來源資訊,分析各項調適方案成本效益與未來風險等因素,以提供政策方向參考依據。

 設計無汙染與廢棄物的未來:科技進步與法規要求,已顯著的降低污染對環境與健康帶來的衝擊。因生產或使用過程產生之廢棄物,需從源頭開始檢討資源效率與循環利用。其主要挑戰在移轉傳統線性資源運用模式,引入新的設計,從資源開採、生產製造、使用與回收歷程上降低浪費與汙染之產生。此外,對於已產生之廢棄物,應鼓勵創新回收方式,將已廢棄而有價值的資源,重新納入循環運用之中。

 建立健康、韌性與效率的城市:城市主要的挑戰在於如何將新的設計與系統,整合進現有城市的環境與基礎設施中。亦即將現有之土地運用模式、建物環境、水資源、下水道、電力與交通等建設進行系統性的重整,以容納新的生活需求與挑戰。重整行動包含運用感測系統監控資源運用與提升生活安全、建立分散式能源、水資源與廢棄物回收系統與增強韌性與效率、改善城市設計以提供健全之基礎服務,如:乾淨飲水、可靠電力、建全醫療與就業服務等。

 促進決策與行動共識:環境意識主要是要提供足夠的資訊,讓公民有能力了解不同環境方案的成果、衝擊與潛在的風險,並且在各方案中做出明智的選擇。因此,政策推動通常以四項行動方案減緩緊繃的關係:提供資訊以教育民眾、調整決策組合以降低推動障礙、提供獎勵措施與方案、建立各階層的規則與規範。

環境政策與工程多涉及複雜的經濟與社會議題,政府可運用獎勵措施或法規誘因鼓勵科技創新與改革。但在政策方向上,要達成共識並做出正確選擇,不要因媒體或民意操作而選取偏差之方案,並非易事。NASEM建議政府應提供足夠的資訊,加強政策溝通,並將環境意識建立在教育體系中,使民眾有能力做出正確選擇,方可面對未來不確定性之挑戰。
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資料來源 21世紀的環境工程:未來主要挑戰