1.2 研究架構與流程
本研究考量水質、水資源的時間與空間可及量，以及用水標的之間的競爭，
設計本土化特徵因子，建立淡水資源耗用(water consumption)與淡水使用(water use) 兩個衝擊類別，最後模擬節水情境討論特徵因子的變化，另外以臺灣科學工業園 區地表淡水耗用與使用為案例，計算潛在衝擊並討論不同情境下的潛在衝擊變 化。本研究架構圖與流程圖如圖 1-1 與圖 1-2 所示。各章節名稱及內容分別說明如 下：
第一章 緒論
本章說明研究背景、動機及目的。
第二章 文獻回顧
本章回顧與研究相關的文獻，包含生命週期評估、淡水資源耗用與使用的生 命週期評估方法、區域化的水資源衝擊，以及臺灣整體及工業水資源使用概況。
第三章 研究方法
本章介紹本研究建立的淡水資源耗用與使用的生命週期評估方法，並說明所 需盤查資料與案例情境。
第四章 結果與討論
本章呈現案例情境中的淡水資源耗用與使用的衝擊。
第五章 結論與建議
本章總結第四章之結果，提出相關建議與結論。
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圖 1-1 研究架構圖
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圖 1-2 研究流程圖
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第二章 文獻回顧
本章文獻回顧彙集國內外文獻共分成三個部分。首先概述生命週期評估方法，
再介紹淡水耗用及使用的衝擊評估方法，了解目前研究趨勢與進展；接著探討區 域尺度對於水資源耗用與使用衝擊的關係，為本研究選擇適當的尺度；最後則是 介紹臺灣整體與科學園區淡水資源的利用現況，強調水資源對臺灣的重要性。
2.1 淡水資源耗用與使用的生命週期評估方法
2.1.1 生命週期評估方法概述
生命週期評估是評估產品、製程或服務於生產、使用、廢棄處理等生命週期階 段中對環境的潛在影響及資源使用的工具，透過蒐集上述階段之投入產出資料，
並利用環境衝擊評估模式的分析，即可得到環境衝擊評價。其應用案例可追溯至 西元 1969 年，美國可口可樂公司委託中西部研究所評估飲料容器的能源消耗，而 後西元 1990 年美國環境毒理及化學協會(Society of Environmental Toxicology and Chemistry, SETAC)提出生命週期評估的定義與架構，相關方法逐漸完善。
根據國際標準組織訂定的 ISO14040 生命週期評估規範，評估的架構可分為目 標範疇界定(Goal and Scope Definition)、盤查分析(Life Cycle Inventory, LCI)、衝擊 評估(Life Cycle Impact Assessment, LCIA)、結果闡釋(Life Cycle Interpretation)四大 部分，如圖 2-1 所示，內容與方法敘述如下。
1. 目標及範疇界定
首先，目標及範疇界定是要確定研究範圍及目標，考量評估系統的界線、研究 假設及限制，並建立系統邊界(system boundary)與功能單位(functional unit)確立比
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2. 盤查分析
接著根據上述範疇執行盤查計畫，將產品生命週期中之投入和產出，如能源消 耗、資源使用、副產品、污染排放等，加以彙整與量化，建立投入產出清單，並 確定盤查資料中的所有假設。
3. 衝擊評估
衝擊評估則是透過指標與特徵化了解產品系統潛在環境衝擊規模與顯著性。詳 細步驟分為分類(classification)、特徵化(characterization)及評價(evaluation)。
分類與特徵化係指將造成同樣衝擊類別之不同的負荷與排放因子歸類於同一 類別，可量化成相同型態或單位後予以加總。例如各種造成全球暖化衝擊的氣體，
皆量化成以二氧化碳當量表示。評價則是給予不同類別標準化(normalization)或權 重化(weighting)，標準化的目的在於將特徵化的各種環境衝擊類別之衝擊量無因次 化(dimensionless)，以進行不同類別衝擊的比較。其方法可將特徵值除上該衝擊類 別之標準化因子(normalization factor)，標準化因子為某參考地區每人每年所受到該 衝擊類別的衝擊量。
4. 結果闡釋
最後藉著闡釋階段整合評估結果，提出改善建議等。
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圖 2-1 生命週期評估架構圖
近年來淡水資源耗用及使用的生命週期評估方法依循生命週期評估架構，發展 研究方法，於下兩節中仔細說明。
2.1.2 淡水資源耗用及使用的盤查資料庫與分析方法
淡水資源資料盤查與一般程序的範疇界定及盤查分析相同，需在研究者自訂的 系統邊界內，盤查投入與產出量，常用的盤查資料庫如
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表 2-1 所列，大部分的基礎流輸入端根據水資源的來源分類，包含河水、湖水、
地下水等，有些則是依據作用區分，如製程、冷卻、飲用水等，但基礎流輸出端 的類別卻非常少，部分資料庫還在陸續新增當中，可見目前資料庫中水資源類別 與分類定義都不完整(Jeswani and Azapagic, 2011)。
有系統地盤查分析可以確保基礎流維持平衡，得到較正確的衝擊數據。Owen (2001) 最 早為 了建 立水 資源 評估 指標， 以 使用 方式 將淡 水資 源分 為在 槽使 用 (in-stream use)及離槽使用(off-stream use)，前者表示在水資源現地使用，像是水力 發電和航運等，後者需要人類利用設備從自然水體取用，如抽泵(pumping)供應各 部 門 用 水 需 求 量 ； 離 槽 使 用 又 可 細 分 為 水 使 用 (water use) 與 水 消 耗 (water consumption/ consumptive use)，水使用係指使用後會排放到原本的集水區，水消耗 則不會，水消耗係指因為水資源使用過程中蒸發、排放至其他集水區內，或是包 含在服務或商品中。Koehler (2008) 根據其再生潛勢(regeneration potential)進行分 類，分為貯積水(deposits)、儲藏水(funds)、流動水(flow)三種型態，第一類指的是 深層地下水(fossil groundwater)，不易補注且循環緩慢，再生率最低，第二類如水 庫、水壩、地下水，依靠水源補注維持水資源量，第三類則是再生率最高的河川 與湖泊；Milà i Canals et al. (2009)結合以上兩位學者的分類方法，輸入端以水源區 分，輸出端則分為蒸發性用水(evaporative use)與非蒸發性用水(non-evaporative use)，
前者表示使用後會消失，不能立即再被使用，即是水耗用的意涵，後者可返回原 流域被其他使用者使用，與水使用的意涵相同。
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表 2-1 常見盤查資料庫中的水資源項目
資料來源：本研究自行整理
盤查階段除了水量的調查，亦有學者認為水質是影響可用水量的重要因素，必 須結合至盤查分類中。Bayart et al. (2010)建議水質應該當作水資源分類型態的第二 參數，可分為兩個評估方法，一為距離目標法(distance-to-target)，指不同水資源類 型的水質要達到各水源水質標準；二為功能有效性法(functionality)，係指水資源因 為水質不同而對不同使用者提供不同的功能，一旦不符合水質規範，便喪失功能。
Boulay et al. (2011a)即根據 Bayart et al. (2010)的構想建立以水源、水質、使用者 3 個參數形成功能導向(functionality-based)水資源盤查類別；作者首先確立 11 個功能
Ecoinvent Gabi SimaPro ELCD
輸入 River water Feed water Water, barrage Freshwater (分不同
匱乏程度)
Lake water Groundwater Water, cooling, surface River water(分不同
匱乏程度) Groundwater Seawater Water, cooling, unspecified natural
origin Seawater
Seawater Surface water Water, cooling, well, in ground Lake water(分不同 匱乏程度) Salt sole water Water with river silt Water, fresh Surface water Turbine use water River water Water, lake
Fossil goundwater Water, process and cooling, unspecified natural origin Brackish water Water, process, drinking Well water Water, process, salt, ocean Surface run-off, from soil Water, process, surface
Lake water Water, process, unspecified natural origin
Freshwater Water, process, well, in ground
Rain water Water, river
Water cooling, fresh Water, salt, ocean Water cooling, sea Water, salt, sole
Water, turbine use, unspecified natural origin
Water, unspecified natural origin Water, well, in ground
輸出 - Wastewater processing residue Water, wastewater
-Water (river/sea water from technosphere, turbined) Water(river/lake/sea water from technosphere, cooling water) Water(river/lake/sea water from technosphere, waste water)
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資料來源：Boulay et al. (2011a)
雖說如此，Kounina et al. (2013)回顧近幾年淡水資源耗用與使用評估的盤查分 析方法，建議盤查資料應該具備極大的自由度，盡可能容納各種可測量的水資源
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2.1.3 淡水資源耗用與使用的特徵化與衝擊損害評估
早在淡水資源耗用評估於 LCA 發展之前，水資源指標廣泛被利用在人類或環 境水資源需求衡量，Brown and Matlock (2011)回顧主要的水資源指標，可分為人類 水資源需求指標、水資源脆弱度指標，以及結合環境需水量的指標，隨著年代及 相關研究不斷更迭改進，這些指標被應用在生命週期評估中做為特徵化模式、中 間點評估模式或是終點評估模式，反映人類、環境與資源的影響，現有的許多方 法深受影響。
大部分已模組化的衝擊評估模式都沒有建立水資源耗用與使用的評估方法，
Koehler (2008)更指出原因來自淡水被認定為可再生資源，是取之不盡、用之不竭 的，故缺乏特徵化模式及水資源耗用與使用的評估案例；歐洲委員會聯合研究中 心(Joint Research Centre, JRC)於 2011 年彙整生命週期評估所有中間點導向及損害 導向的評估模式，依據環境衝擊關聯性、不確定性等因素進行評定，其中水資源 評估模式僅列兩種(MEEuP 和 Swiss Ecoscarcity water)，Swiss Ecoscarcity water 是 相對之下較好的模式，但依然沒有完整的衝擊損害因果鏈，文中也指出研擬相關 評估方法是重要的工作(EC-JRC, 2011)。自西元 2007 年起，國際跨組織合作的工 作團隊 WULCA (Assessment of Use and Depletion of Water Resources within LCA)展 開淡水資源耗用評估相關的研究，累積可觀的研究成果，使衝擊不再停留於資源 匱乏，新增了更多模式與衝擊類別。以下將分為中間點及終點導向依序介紹衝擊 與損害評估方法。
1. 中間點導向評估方法
Milà i Canals et al. (2009)以水具備資源與生物棲地兩個特性為前提，勾勒出蒸 發 性 用 水 可 能 會 產 生 以 下 四 種 衝 擊 途 徑 ： 一 為 水 耗 用 改 變 人 類 的 取 得 性 (availability)，造成健康影響，二為改變淡水品質使生態品質受損，三為地下水使
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用減少長期淡水資源的可取得性，四為土地利用改變水循環對水的取得及生態品 質的影響；藉由建立衝擊途徑，作者得出淡水生態系衝擊(Freshwater Ecosystem Impact, FEI)及淡水匱乏(Freshwater Depletion, FD)兩個衝擊類別，方法如公式(1)與 公式(2)所列。
單位為立方米-生態當量水(m3of ecosystem-equivalent water)。公式(2)計算非生物資 源匱乏潛勢(𝐴𝐷𝑃𝑖)，其中ERi為資源開採率，RRi為再生率，Ri是資源最終存量，Rsb是 參考存量，DRsb為參考資源的去累積率。
Pfister et al. (2009)大幅改良了水壓力指標，利用 WaterGap 模式模擬得到使用 量/可使用量比例指標(Withdrawal-to-availability, WTA)，再用變異因子(Variation Factor, VF)修正，見公式(3)，使模式可以反映水利設施調節的差異，最後調整為非
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水資源供給現今人類使用者、生態系及未來世代；因此，作者根據不同的使用者 類別區分了匱乏情境(deficiency scenario)與補償情境(compensation scenario)，提出 的衝擊因果鏈見圖 2-2，匱乏情境表示水資源短缺產生的衝擊，而補償情境則是替 代的方案，分別有對應的指標及社會經濟參數，如表 2-3 所示；在匱乏情境下提出
水資源供給現今人類使用者、生態系及未來世代；因此，作者根據不同的使用者 類別區分了匱乏情境(deficiency scenario)與補償情境(compensation scenario)，提出 的衝擊因果鏈見圖 2-2，匱乏情境表示水資源短缺產生的衝擊，而補償情境則是替 代的方案，分別有對應的指標及社會經濟參數，如表 2-3 所示；在匱乏情境下提出