連喝水都奢侈的高昂代價 森林火災如何讓溪流變色

美國森林大火後的殘跡。圖片來源：U.S. Geological Survey（CC0 1.0）

更大、更久、更嚴重 逐年增加的森林大火

近年來美國森林大火愈來愈頻繁，雖然森林火災是許多生態系統中的自然過程，在養分循環和其他生態相互作用中發揮著重要作用，但是在過去的幾十年裡，美國西部森林火災的次數、規模、嚴重程度和時間長度均大幅增加，且這樣的趨勢預計將持續下去。

美國西部森林火災之燃燒面積（英畝）。資料來源：美國地質調查局。

光是在2020年，就有超過800萬英畝的土地——幾乎是康乃狄克州和紐澤西州的面積——因森林大火付之一炬；加州和科羅拉多州均有歷史上最大森林火災記錄；野火燒毀了俄勒岡州喀斯喀特山脈西側的分水嶺，然而該地區通常非常潮溼，很少發生火災。

全美國花費超過32億美元來撲滅這些森林火災，數千人被迫撤離家園。

森林緩慢過濾乾淨水，野火灰燼直衝入溪流

就一般水文學而言，森林是吸水海綿也是過濾器。當雨落在森林時，樹木和其他植物會利用水來生長和繁衍。樹葉和樹枝以及森林地面上的落葉層，在水到達地面之前攔截水，保護土壤免受侵蝕。當水到達土壤時，它會被吸收，然後緩慢釋放到溪流中，這有助於補充地下水含水層並降低洪水的風險。當水流過土壤和岩石時，土壤和岩石充當過濾器，去除汙染物。許多森林流出的水只需要很少處理即可飲用。

森林火災（以下稱野火）使這些海綿與過濾功能降低。一場野火燒毀森林植被和落葉，導致更多降雨直接落在土壤表面。野火熱量會重新分配植被和土壤中的有機物質，土壤加熱也使土壤孔隙減少，吸收降雨能力降低。因此野火燒毀景觀後，大部分降雨不會滲入土壤，而是以徑流或地表流動形式迅速流過地表。

前：森林吸收和過濾降水能力提供足夠乾淨水源；後：火災後植被土壤性質和水流模式改變。圖片來源：USGS

快速流動的水吸收野火灰燼和沈積物並將其帶入溪流中。大雨甚至會導致破壞性的泥石流。以前乾淨清澈的溪流被灰燼、沉積物和燃燒的物質堵塞。受到空氣汙染或採礦等其他干擾影響的森林中，隨著地表水流調動更多物質，養分和金屬濃度也會增加。

這些變化帶給水公司或水資源管理者相當大的挑戰，因為必須運用額外的處理方法，產生額外的成本，才能將這些水提供給民眾飲用。

地表水質受損 水庫也受害

沉積物、灰燼到地表水，會導致地表水品質受損、水庫儲存損失及水供應商與客戶高成本。包括：（1）濁度（沉積物）和硝酸鹽、磷、溶解有機碳和錳的濃度增加；（2）水庫中的沉積與優養化；（3）水處理效率降低；（4）溪流棲息地改變。

舉例來說，在1996年的布法羅河火災和2002年的海曼火災之後，大量沉積物被送到下游水庫，該水庫為科羅拉多州丹佛市及其附近的數百萬人提供用水。其後花費超過2600萬元疏浚沉積物，以恢復水庫的蓄水能力。2007 年的Zaca火災後，加州聖巴巴拉市的「水處理」成本增加60倍，從每年3.3萬美元增加到210萬美元。

左：1996年7月暴雨導致野火燃燒區域內侵蝕，使沖積扇沉積河支流口。圖片來源：RH Meade，美國地質調查局；右：森林火災後由地表流攜帶沉積物填滿降低供水能力。圖片來源：Doc Searls, CC

還有許多因素會影響流域內發生野火後水質問題，可能因素包括：坡度、地質和土壤類型、被燒毀的比例、燒毀嚴重程度、火災後降雨時間、數量和強度、燒毀區域與河流之聯通性，以及過去之土地用途。

有何解決方法與適應策略呢？科學家建議，水管理者確實可使用相關策略工具來減輕和適應野火影響。

潛在適應策略包括：（1）強降雨季前儲水槽外供水水庫；（2）當預測高強度暴雨時關閉進水口；（3）建立替代供水；（4）規劃和安裝預沉澱池，以盡量減少向水庫輸送侵蝕的灰燼和沈積物；（5）增加沉澱能力；（6）與土地和火災專家合作，處理相關燃料管理，以減少發生大規模嚴重野火的可能性；（7）安裝即時監測網絡，發送高降雨強度、洪水或高濁度警報，為暴雨期間水設施管理決策提供相關資訊。

參考資料

• USGS（2020年11月6日），How Wildfires Threaten U.S. Water Supplies

本文轉載自「環境資訊中心」網站，內容由許多專家學者及民間環團，提供國內外環境教育與環保資訊；主題涵蓋全球變遷、溫室氣體控制、環保生活、環境汙染防治、生態保育、能源節約與能源效率、綠建築等各面向。期許能替沒有選票的山林、濕地、海洋、土地發聲。