記者 黃亭予、曹莉穎、陳奕橦／採訪報導
河川是台灣很重要的水資源之一，河水主要來自其河流降雨形成的地表逕流、地下水補給以及自然雪水融化。從山區依地勢往河道下流，上游為溪下游為河，主要負責水體輸送等功能。河川從古至今作為農業灌溉、民生用水、工業用水、交通運輸、飲食、防禦等水資源利用場所。
揭開台灣河川揚塵問題 影響民眾生活
當河道下游出海口處水位降低出現河床裸露面，經過陣風吹拂就會在河床上揚起細沙顆粒。這些顆粒又稱做懸浮微粒，容易附著在喉嚨較深處的呼吸道，其中粒徑小於10微米的揚塵能深入人體肺部，加深對呼吸系統的影響。無論長期或短期身處高空氣污染環境下，皆會提高支氣管炎、氣喘、心血管疾病、肺癌等呼吸道疾病風險及死亡率。
河川揚塵問題已困擾沿岸居民多年，水利署水利行政組張順竹科長指出，最早可追溯到清朝「裨海紀遊」的文獻記載，資料中紀錄東螺溪（舊濁水溪）與西螺溪（今日濁水溪）漫天沙塵現象，造成居民「吃飯攪沙」的嚴重情形。在管轄範圍中的24條河川內，以濁水溪、卑南溪的揚塵問題最為嚴重，大安溪、大甲溪、烏溪、花蓮溪等8條河川亦有零星問題造成危害。
揚塵危害因素 PM2.5、PM10差異
台灣河川具有河身短、坡度大、水流急的特色，在這樣的天然條件之下，即便台灣降雨量充沛卻還是長年缺水，因此才在各地興建水庫蓄水，盡力把每一份水資源留下。除了缺水的問題外，河川還有一項很重要的功能——「淘選度」，也就是河川的搬運與堆積作用。上游沙粒往下游移動，動力不足就會停留在河道，每逢河川枯水期（11月至4月）東北季風吹拂以及颱風好發季節（7月至9月），容易揚塵飄起造成空氣污染，影響居民健康。
河川揚塵的成因包含自然因素與人為因素的迫害，自然因素以河川流域特性、氣候變遷及季風吹拂最為嚴重，若是在河川高灘地（低水河槽岸頂至河岸坡趾間河床，正常情況下無水流通過）種植西瓜或是噴灑農藥抑制野草生長，易破壞植被提高揚塵發生機率。河川揚塵泛指微粒直徑小於10微米的「粗懸浮顆粒」，與日常中熟悉的PM2.5不同。PM2.5是指微粒直徑小於2.5微米的「細懸浮微粒」，例如道路揚塵、汽機車廢氣、工業排放廢氣等。根據行政院環保署的空氣品質標準，在24小時內的平均值要低於35、年平均值要低於15才是優良的空氣環境。而肉眼可見的煙霧、灰塵、灰燼花粉以及河道揚塵都屬於PM10的範疇，揚塵現象容易影響當地的空氣品質也會造成視野能見度不佳。
常見揚塵工法如何被觀察 依例舉出
張順竹科長提到，過去到濁水溪實地考察時曾經訪問當地里長，河川揚塵危害在整治前後的環境變化。透過多項抑制工法施作，揚塵影響紅眼及呼吸道污染的症狀有明顯減緩，居民也開放在河口處進行曬海產、廟會等戶外活動，大幅改善居民的生活環境。
全台河川揚塵危害以濁水溪最為嚴重，近年來政府配合水利署、環保局等政府單位，投入大量的預算跟方案，研究不同的工法設計去緩解及改善揚塵帶來的危害。但因河川出海口處多為細砂質河床，汛期（指河流流域內季節性降水引起定時水位上漲的時期）前後變化量大容易造成河床裸露面增加，在經費有限的情況下，如何因應當地河川特性設計跟該如何進行施作都是一項很大的難題。
逢甲大學建設學院的吳銘順助理教授表示，透過河道水位是否下降明顯、河床乾枯等實地觀察，加上秋冬季節空氣乾燥，水位、風速、風向等環境要素，可以判斷此處是否會產生揚塵飄起的危害。通常揚塵好發時間大約在早上10點到下午2點，這段時間太陽直射溫度上升相對較為乾燥，更容易達成揚塵條件。中興大學水土保持學系林德貴教授也說明，綜合過去揚塵防治相關研究，溫度、雨量（含水量）、大氣穩定度、混合層高度與風特性（風向與風速）等氣象條件變化都會直接或間接影響揚塵發生。
常見的揚塵防治工法及設施：
灑水法：灑水法分為固定式與機動式兩種，固定式就是將灑水裝置設置在揚塵重災區，抽水噴灑河床裸露地，使沙粒含水量增加降低受風揚起能力。設施施作簡單且有效，能在短時間內有效控制揚塵。機動式則是將灑水設備裝設在移動載台上，例如生活常見的灑水車就是其一，將載台運動到裸露河床上直接對地進行灑水，此法可以大面積的進行有效施作，效率較高。若是遇上颱風等天然災害需要即時減緩揚塵狀況時，機動式灑水是最快也最有效的常見方式。
水覆蓋：短期內最有效的施作工法，在河床裸露處建立水堤其淹蓋過揚塵區，從根源阻隔細沙與空氣接觸，藉由水分子特性使細沙凝聚成粗沙粒，降低風吹揚起的機會。不過若是遇到豪大雨或颱風，水堤有被大量河水沖垮的可能。新型的水覆蓋改良方式，放棄建立水堤蓄水而是改為挖掘葉脈造型交錯水路，以毛細現象的方式濕潤土表沙粒。
防風設施：透過基礎的防風設施去降低風速與過濾粉塵，例如防風網、防風竹籬、防風林等。防風竹籬的原理是透過竹子本身可抗強風、耐鹽的特性，直接倒插在沙中阻擋強風吹襲，在竹林後方會形成一塊靜風區，一但有沙塵吹到此區域便會落下不再飄揚。
綠覆蓋（植生覆蓋）：利用河川當地生長植物特性，在河床裸露地栽種耐鹽、耐風、耐乾旱的植物，依照不同季節的變化挑選出適合當地跟當季的植披栽種，是最環保且長久性的防塵工法。不同植物之間也會互相搭配達成最佳效果，例如用培厚方式進行沙粒坑填，並在揚塵源上方種植木麻黃，樹木具有擋風效果減緩風速，在下方栽種馬鞍藤將河口定沙，得到防風定沙的雙重保障。缺點是植物生長速度慢，在植披成功覆蓋達成防塵效果前，需要跟其他工法配合進行施作。
稻草蓆覆蓋：廢棄稻草環保二次利用，將稻草稈製作成稻草蓆覆蓋在揚塵源上抑制揚塵發生。此外空氣中的污染物質也可透過植物進行光合作用吸收，此工法與綠覆蓋相同具有長時間防塵效果。
每項工法並不能完全適用在所有的河川揚塵區，水利署每年編列兩億元的預算，配合辦理中央政府管轄區河川揚塵防制面積2,500公頃以上的相關設施施作，河川適合的防治對策需要透過專業人士進行分析評估，根據抑制的效果調整及改善。河川揚塵問題是台灣的自然災害無法永久解決，但可從中找尋最恰當的施作辦法，在減少揚塵飛起的情況下永續發展，將對居民生活跟自然環境的傷害減到最低。由於地理環境不同，河川揚塵問題並不常見，在亞洲地區屬台灣的季節性災害最為嚴重。林德貴指出，國外的揚塵發生多為人為因素導致，例如水泥廠、砂石場等地，由於備料顆粒太細，一旦環境不佳就容易引起揚塵造成空氣污染跟人體為害。
常見工法困境 引用新技術
談到工法施作困境，張順竹表示，河川作為洪水期（5月至10月）排洪空間，為動態性河床。無論採用水覆蓋、綠覆蓋等揚塵防治措施，當颱風或豪大雨來襲，過去設置的裝置可能因此摧毀殆盡，重新裝設又是一筆價格不菲的開銷，對人力及資金的挑戰很大，面對自然災害導致的損壞，只能感到無可奈何。此外，在汛期間從上游搬運至下游河道淤積的泥沙，可能演變成新的揚塵源，專業人員需定期實地考察揚塵源的位置，視每年洪水與河床變動情形持續更動工法地點。透過跨單位合作，水利署跟氣象局等相關單位進行配合，評估未來氣候資訊。若是在夏秋颱風高峰時期，待颱風結束後統一進行設施檢修，在期間使用機動型的灑水車取代其他防治工法，提高成效降低施工成本。
吳銘順助理教授表示，植保機作為輔助種植可以抑制揚塵的植物，舉例來說：可以同時將10公斤的苕子放在上面，直接用機器揮灑，再透過無人機觀測，不需花大量人力去探究如何進入河中沙洲。
環保局積極硏發新的防治設備，結合新型科技打造AI智慧水線。首次實測位置，位於台中市大甲區的疏浚工程（利用挖泥船於水體環境挖出物料的工程），依照營建工程空氣污染防制設施管理辦法跟相關的規範施作。工程本身就具有電力設備跟洗車平台，在水源跟電源的取得上沒有太大的問題。計畫團隊到現場勘查狀況時發現在疏浚過程中，除了把沙塵進行梳理，在作業特性上會出現大型的裸露地，適合進行AI智慧水線試驗。卓延穎強調，希望可以在揚塵發生時，即時啟動設備進行遠端控制，達到預想中對居民及環境的保護成果，以揚塵源及下風處有居住地列為最優先級裝設地點。
AI智慧水線的誕生
AI智慧水線的設置不僅僅是環保局的職務範圍，同時還需跨單位合作。以大甲溪為例，中央主管單位是經濟部水利署第三河川局，由河川局提供水源分布位置；疏浚工程由台中市政府水利局負責，提供智慧水線所需電源。基本要素確定無誤，由環保局製作智慧型模組，智慧模組分為兩個設備元件：「智能水線組」，以AI啟動的方式操作設備灑水、噴水，包含馬達和噴水裝置等；「微型空品監測儀」作為設定啟動機制，當設備監測到風速大於每秒5.34以及揚塵PM10大於每立方公尺150微克時，一但超過預設標準便會自動開啟設備運作。智慧水線的核心原理就是透過儀器監測空氣中PM值高低，搭載AI智慧互聯網自動觸發設備開啟與關閉。
雖然AI智慧水線即時有效，但也有其限制的缺點。相比傳統工法新增電源跟水源的成本，遠端控制操作下，能源供給的穩定性是設置水線時遇到最大的難題。林德貴認為AI智慧水線的成效有限，灑水系統的壞處在於噴灑面積不大強度不足，同時風向會干擾施作範圍，且每年揚塵源位置並不固定，若是無法針對嚴重地點施作則效益不及機動式灑水車。
日後談
吳銘順提到河川局會把灘地進行培厚（增加土地厚度），變成第一道保護線阻擋風沙。若是在後方有多餘的土地，一般稱作「河川公地」，這些土地開放民眾申請使用，已繳納年費的方式租借種植稻米、西瓜等農作物。河川分署會進行管理，民眾只要在使用期間符合行政單位相關規範即可持續性使用土地。但像是翻土需要的灑水、覆蓋等施作，為避免沙土受到影響鑿成揚塵危害，需避開東北季風時期。在種植農作物的過程中也能有效抑制揚塵發生，在收成期過後，可以將一些乾枯掉的稻草曬乾，以扦插稻草的方式在沙粒上放置障礙物，有效阻擋風沙揚起。
擴增實境式河川揚塵防制兵棋圖台：
過去專業學者進行研究時，需要建置模型進行施作推演，製作耗時過長非常不便。現今3D列印技術已加速模型製作時間，但實體模型最大問題在於等比例體積及擺放空間，亦不能隨意搬動。以濁水溪揚塵防制為例，分區分季節進行工法施作，需透過簡報與圖說進行策略研擬，再結合空拍資料、環景資料、衛星資料等數據，一併考量才能對症下藥。上述所有資訊數量繁雜，在操作上易衍生問題，新研發技術可導入頭戴式AR設備，配合5G高速傳輸特性，在虛擬空間平台完成數據整合，呈現完整地形與工程佈設後情境。
未來展望
隨著揚塵防治工法日漸成熟，政府單位和專家學者都在研發更新穎且更合適的揚塵抑制方法。近年來環保局以AI智慧水線為主要發展方向，但從水線施作方式出發，功能上較傾向為自動化水線，以AI命名是否有意抬高設施價值。以及在全台溪河規劃上，北部蘭陽溪與東部和平溪產生的揚塵問題易被忽略，環保局應派遣專業人員進行實地考察，增設適合當地施作的揚塵工法，解決溪河揚塵問題。雖然揚塵防治無法完全根治，但政府單位以及相關專家學者都積極的為河川揚塵提供新的改善方案，在有效工程施作與環境永續之間進行平衡，期望地方河川在整治過後能有效減少揚塵帶來的空氣污染問題，並透過各種方式復育河川裸露地，提供給居民們一個優良的生活環境。
