090322 北海岸清水之旅

如何利用大自然的恩賜

去年最新一期的007量子危機中，固然少不了龐德矯健的身手，以及令人驚嘆的大場面調度，但讓我印象深刻的卻不是這兩者，而是編劇在此片中所羅織的壞人組織－量子，以及他們的目標－水。隨著劇情的展開，一般我們都會認為量子組織的目標是在於石油，出人意料之外的，原來他們的目標是水，而且我們也才恍然大悟，控制了水源，就控制了一個國家。你可以幾天不用石油，但卻不能不喝水。住在桃園，對此特別有感觸，因為我不禁想幾年前大停水時的生活不便。

不過，對於今天所造訪的北海岸來說，水的來源不成問題，從大屯山來的許多溪流與地下水，在在都是上天的恩賜，所以即便別的地方缺水，這裡也少見此種問題，問題只在於要如何利用這些水，尤其這些溪流，河短坡急，水一下就流入海了，要怎麼利用呢？由此就可看出先人的生活智慧，以及今人的生活創意。

其實，去年的大屯溪古道之旅，即已初步見識先人如何利用大屯溪的水來幫助大菁泥的製做。其實原理都有些相似，是在上游的地方即先開鑿渠道引水，不待河水流到低位才取水，如此不需多花能量，即可取水。此時，取得的水在渠道中，仍處在高位，只善加規劃渠道系統，僅利用重力即可將水運到所有需水的農田，真的是很聰明的方式呢！

就如下圖拍攝於八連溪的上游端，最上兩圖就是取水渠道的證明，左邊圖中的水泥建築就是取水引道，將部份的水從河中引入渠道，而右邊的碑則明顯告訴我們這是木屐寮上圳的起點(0K+000)。底下四圖則是我們繼續往八連溪的上游上溯一小段，看到中間兩圖，我就會回想起八連溪那沁涼的溪水；左下圖中，伙伴指的那塊大石頭是火山融岩的證明；右下圖則是辮子流道，左方乾涸的溪道，只有在水多的時候才會有水流過。

　

也正因為發達的水渠系統，這個地區才會有不少的梯田，也才會有吸引人的梯田美景，就如下圖。最上面兩張就是梯田美景，它不只是美而已，更讓我們看到農人們的勤奮，而左中也是梯田，只是其中遠景是濕的梯田，而近景是乾的梯田，在乾梯田中，就不需有溝渠等結構。而在梯田仰賴的灌溉系統在道路兩旁看的一清二楚，而且還有土地公保佑，如右中的圖即是一座沒有神像的土地公，即使沒有神像，農民是不忘上香，祈求土地公保佑。而最下兩圖即是灌溉渠道，渠道在此分流三個方向，灌溉著不同區域，而土地公就鎮守在三股渠道之中。

　

而水的利用不僅如此，我們還到附近的一座農莊，看到農莊主人設置的水力發電機。他們利用管線引來八連溪的溪水，再利用此溪水帶動水車(如下圖中的上兩圖)，而水車的轉動又透過齒輪和輪軸等機械裝置來加快轉速(下圖中的下左)，從而帶動發動機來發電，只要有水就能發電，也不必跟台電買電了，又是一個利用水的好例子。不僅今人能利用水力，古早的人也懂利用水力，下圖左下的圖就是古早人利用水力的遺跡。柱子上灰色的長條部份，其實就是水道，從上游引來的水藉著架高，一直保持在高位，在此讓其掉落而沖刷水車，而使水車轉動，水車又帶動店裡的磨或杵，即可不費人力的進行搗米等工作，真的是很聰明。

　

看看這個區域水的利用，以及人與水之間的互動，也許現在的我們也該好好思考，如何與水相處，如何利用水，尤其在水資源益形珍貴的今日，這真的是一個很大的課題。

最後再送上一張圖給大家欣賞。

　

(圖片解說：上兩張是另一個梯田區的美景，右上那一張還隱約看得海喔！下兩張都是田埂上，目前很常見的小花，左邊是半枝蓮，又稱向天盞，而右邊則是圓葉節節菜，又稱水豬母乳)

後記：最近召開的世界水資源論壇在討論一項議題，水資源到底算是人類的基本人權，還是基本需求呢？(新聞見此)雖然會覺得這只是文字遊戲，但這卻是很嚴肅的一個問題。如果只是基本需求，那政府或與水相關的企業在滿足人民水需求的時候，是可以以營利的觀點來提高價格，甚至水資源是可以被視為私人資產的。但如果是基本人權，那麼水資源就應該是公共財，且政府是責任讓每個人都享受到乾淨的水。

可惜的是，最後發表的部長宣言，卻認定水資源屬於人類基本需求，而非基本人權的一部份。我不敢說這是許多跨國企業施加壓力的結果(我不禁想到量子)，但的確是頗令人失望的結論。但此份宣言，引發了許多國家(大部份是開發中國家)聯合簽署一份反宣言，認定水資源和衛生環境的獲得屬於基本人權，並承諾將採取一切必要行動來漸次實行此一權利。看來這個議題，還有得討論。惟一能確定的是，在全球天氣益形異常的今日，水是我們不得不正視的一個問題。

090315 三磺溪之旅 – 採硫之旅

這次的三磺溪之旅，對學化工(不是化學喔)的我來說，感覺像是一次元素認識之旅。先是藉著對美麗的鏽染紋了解到鐵的發現與應用，接著透過老師指定的資料(淡北海岸的甦醒)，以及近距離觀察硫磺嘴及硫磺結晶，對於硫似乎更多了一份認識，而不只是課本上的幾句介紹而已。

這次的旅程主要是探訪三條大屯山系流下且跟硫磺有關的溪－萬里磺溪、金山的磺溪以及龍鳳谷的磺溪。特別是龍鳳谷，就是郁永河當初來台採硫、煉硫的地方。但為什麼郁永河要來台灣採硫，原來是因為福州的火藥庫爆炸，為了彌補損失，決定派人來台灣採硫，郁永河就接下了這個工作。不過，郁永河不僅採硫、煉硫，更以他的筆為此採硫行程做了詳細的記錄(《裨海記遊》)，為後人留下了珍貴的資產。

　

(圖片說明：龍鳳谷旁所立的「郁永河採硫處」紀念碑)

三句話不離本行，對於《裨海記遊》中所提的煉硫過程，我還滿好奇的，原文記載如下：

煉法：槌碎如粉，日曝極乾，鑊中先入油十余觔，徐入乾土，以大竹為十字架，兩人各持一端攬之；土中硫得油自出，油土相融，又頻頻加土加油，至於滿鑊；約入土八九百觔，油則視土之優劣為多寡。工人時時以鐵鍬取汁，瀝突旁察之，過則添土，不及則增油。油過不及，皆能損硫；土既優，用油適當，一鑊可得淨硫四五百觔，否或一二百觔乃至數十觔。關鍵處雖在油，而工人視火候，似亦有微權也。

也就是將晒乾的硫土倒入鍋中，混以油，加熱後，藉著硫與土的比重不同，比重較輕的硫會浮在上層而可舀出(有點類似分離法中的浮選法)，而重點在於油土的比例以及硫土的品質。這個煉製方法和天工開物所列的又有些不同，天工開物的記載及附圖如下：

凡硫磺乃燒石承液而結就……掘取其石，用煤炭餅包裹叢架，外築土作爐。炭與石階載千斤於內，爐上用燒硫舊渣掩蓋，中頂隆起，透一圓孔其中。火力到時，孔內透出黃焰金光。先教陶家（燒製陶器工人）燒一畢盂，其盂當中隆起，邊弦卷成魚袋樣，覆於孔上。石精感受火神，化出黃光飛走，遇盂掩住，不能上飛，則化成液汁，靠著盂底，其液流入弦袋之中，其弦又透小眼流入冷道灰槽小池，則凝結而成硫磺矣。

有點類以焢窰，先堆積煤碳，再於外層以硫土塊堆積，上留有一小孔，小孔上覆以一陶器製的容器。當燃燒中間的煤時，硫會被加熱成蒸氣，遇到陶器則會冷凝成液體，則可收集了。據說有些同學想試試看煉硫，兩種方法都可以考慮考慮。

　

不僅如此，天工開物裡面也有提到，硫為純陽質，硝為純陰質，常兩者陰陽交會則可放出巨大能量而產生爆炸，這也就中國所發明火藥的成份：硫磺、木炭及硝石(硝酸鉀)，而這種成分的記載最早在唐朝的書藉中即可見到。這種火藥現在稱黑火藥，目前在煙火或爆竹裡所用火藥即為此類，但現在黑火藥也只用在煙火或爆竹裡了，因為成力強大的後起之秀，如無煙火藥、黃色炸藥(三硝基甲苯)已經取代它了。

說了這麼多，還是趕快來看硫磺結晶之美，那可是只能觀賞的一種美，一碰就會破碎消失的美，不過事先說明，照的不是很好，想看真正硫磺結晶之美，要不是去找賊頭要相片，就是再走這一次的行程囉。

　

(圖片說明：這是在庚子坪及萬里磺溪所拍攝的。最上兩張是硫磺結晶，右邊那一張還是硫磺嘴，很難得；中間兩張及下左都是在同一個溫泉露頭所拍的，那個湖(小池)呈現一種乳藍色，襯著青山與黑石，真是美極了；而左下那個池，溫度剛好，空間又剛好兩個人，真是現成的情人池；右下則是萬里磺溪與清水溪的交會處，含有硫而呈褐色的萬里磺溪與清澈的清水溪，涇渭分明)

　

(圖片說明：這裡則是在四磺坪(死磺坪)的一處硫礦場所拍攝的。最上兩張一樣是硫磺結晶；左下是礦場入口的警告標示，但應該已經沒有在採了，一來這裡是國家公園，二來現的硫都是石化工業的副產物，價廉物美，傳統採硫、煉硫的製程成本太貴已幾乎沒人使用了；右下則是礦場內溫泉取水裝置，應該是天籟或其他民宿的)

從去年的大屯溪古道的大菁嚳，到今年三磺溪的硫磺結晶，劉老師帶我認識了大屯山的不同面貌，更讓人期待下次造訪大屯山。

ps：找到一個網站有裨海記遊的原文，有興趣的可以看看，至少其中找硫磺的一段遊記有被拿來做國文教材喔。 (http://club.xilu.com/wave99/msgview-950484-15999.html)

ps：不想看原文的，推薦網路上有名的tony所寫的三百年前臺灣西部大旅行－讀《裨海紀遊》（上卷）（中卷）（下卷），寫的很不錯又很詳盡

ps 最後一個ps，家中如果有小朋友讀理化，想讓他們更識硫的，可以看這一篇《硫的自述》

090315 三磺溪之旅 – 意外之喜 鏽染紋

這次與鏽染紋的相遇完全是因為一個美麗的錯誤，感謝司機大哥(還是報路的…)忘了在該下的交流道下車，所以才有了這個多出來的行程。

先來看看這次所拍的鏽染紋吧！



真的很美吧！那種線條，那種花紋，真可說是大自然的傑作，不是任何人工所能模仿的。強烈建議一定要到現場感受那種美，因為照片能傳達的僅是百中之一啊！

其實典型的鏽染紋主要出現在節理的兩側，成因是由於地下水延著節理滲透時，順道將鐵離子帶入，當條件配合時，鐵離子即能沈積而將節理塞滿，亦有另一說法是地下水直接攜帶氧化鐵。又因為氧化鐵較一般砂岩不易被侵蝕，所以在北海岸常可以在岩石上看到由氧化鐵形成的一格一格的紋路，或是在節理的面上有一整片的暗紅色的氧化鐵(如下圖)。

　

至於不是在節理面出現的鏽染紋，一般都是因為地下滲入砂岩中所形成的，所以那些線條與紋路都是水的流動所造成的，絕不會兩處一樣的鏽染紋，它的美是獨一無二的。

　

(圖片說明：我很喜歡這片紋路，像雲一樣，在極剛之石上有著極柔之紋路，有趣的反差)

除了鏽染紋的形成之外，老師也說明了，正因為這一層氧化鐵的不易被侵蝕，人類從而發現了鐵，鐵器時代才得以展開。聽了這個，我自己也回想，學化工的我雖然背了元素週期表，但對於每個元素是如何被人類發現，從而被應用的問題，幾乎不知道，也從來沒有想過，大概只知道鐳是被居里夫人發現的。老師的說明引起了我的好奇心，比如說人類應用金屬的歷上，為什麼是銅先於鐵呢？

回家找了一下資料，在這裡跟大家分享一下，如果有錯的話，也請指教、更正。

先說說鐵的性質吧。鐵是地殼中含量第四多的元素，而且就像鏽染紋，鐵，或說是氧化鐵可說是到處可見，但鐵器的應用就是比銅的應用晚，這有兩個原因。第一個原因是鐵的活性比銅好，所以鐵比銅更容易氧化，講白話一點，就是鐵比銅更容易生鏽，也正因如此，自然界還能找到純銅礦，但幾乎找不到純鐵礦，大部份是赤鐵礦(氧化鐵)，甚至一般專家都認為人類首次應用的鐵應該來自隕石，因為只有經過高溫的隕石才能擁有純鐵。即便如此，如果人類不能開採鐵礦來煉鐵，鐵的應用應開不會這麼早開始，所以氧化鐵的露出應該在人類文明的展開佔有一定的重要性。

第二個原因是鐵的熔點(1535°C)比銅的(1085°C)要高的多，使得鐵較難熔煉，所以也推遲了鐵的應用。不過據考古發現，3000多年前人類就開始煉鐵了。雖然考古無法得知，但我更好奇的是，以前的人是怎麼發現加入碳可以煉鐵的呢？這對學過化學的人雖然是基本常識，但前人是如何發現的呢？不過，這應該是個難解之謎了。