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| 演講者：林瑩峰教授
整理者：濕地小尖兵 時間：93年10月01日 地點：技合處大樓x202 |
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在七二水災之後，曾經有一段爭議，在報章都有看見一些論述，就是傳統工法和生態工法一些爭論，到底哪一個比較好，哪一個比較不好，哪一個又有什麼特性，哪一個又有優點和缺點？我們並不能否認這兩方面，因為這兩種的技術相當。我們運用在光譜上，光譜，我們知道從紅橙黃綠藍靛紫，剛好是一個特性的極端，一個紅色的 極端一個紫色的極端，它各有特性，不能否認這個生態工法，完全用傳統工法或是拋棄傳統工法，那麼在考慮之下，有不同的適用範圍。讓你遇到安全相當考慮的時候，用傳統工法要考慮到安全，傳統工法的適當，在沒有安全固定之下，要強調生態的復育，也可能優先用生態環保的工法。
傳統工法一般來講都是強調它的結構，一定適用混凝土還有鋼筋的結構，如果我們今天強調說，廢水處理在環境工程上，傳統一定要用矽，矽一定是來自於石化材料上，在工法裡面，會加入化學物質在裡面，而自然系統或生態工法要避免一種後遺症，我們也會用到土地都是有限的。
| 這個陸地上，能量是靠太陽或風或用天然的能量運作，這運作過程裡面不是化學物質的生物，而是我們是用自然界的生物，例如：植物、微生物，首先植物一開始要種植，它靠的是土地，土地越多能力越強。 那現在人工濕地，為什麼要在學校應用？我們考慮一下在學校內所遇到的環保的問題，有垃圾分類、資源回收、垃圾利用，在學校內每班也放了很多桶子來做資源回收，規定學生每個禮拜要拿來回收室登記，學期末登記每班累積的資源回收垃圾，每次我看資源垃圾回收最多的是非環資系的學生，最差的是環資系的 |
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另一個問題是校園汙水問題，每位學生都會使用水，用水什麼時候會用？用在抽水馬桶，每上一次廁所都會沖一次，以及洗手，這個都不可避免，每一個人每一個學校每一天在學生平均用水大概用十公升以上，這樣的結果，每一天每個學校會用到幾十噸的自來水，這些水就會變成汙水。以現有的污水，當然會排到排水溝，直接排放到外面去，當然這個是汙染行為，以法律來講，環保局、環保署也有訂出排放標準，學校也不可避免到規範，水質的指標，有生化需氧量BOD懸浮固體、BOD要小於30ppm，懸浮固體要小於30ppm，這個才能符合環保局排放標準，要怎樣才能達到標準？
| 一般要先處理這個廢水，處理之後才可以達到排放標準。一般在做廢水處理，包括校園汙水處理，用什麼方法才能達到排放標準？首先來看傳統工法，傳統工法，是藉由處理汙水處理廠在，且在我們環境工程的課程都要學習，要用一些所謂機械設備來處理一些汙染物，這裡有一個簡單的流程，流程就是說要污水，必須一步一步經過一個流程通常一個流程要一些機械設備，需要能量的，舉例像我學校有兩個汙水處理廠，它就是來處理校園汙水，一個是這裡看到的設 |  |
當初他們蓋汙水廠，大家應是很高興的事情，因為中央政府撥經費蓋好了，那蓋好了之後要交給地方政府，但是地方政府開始因為要編列預算操作這個汙水廠，所以當初從報紙上剪下來，發現市政府每年需要1億四千萬的操作經費，要花在電費的使用維護機械設備，還有要聘請人來操作等。
一個校園要妥善處理這個汙水來源，你可以採用工法這沒問題，可以達到排放標準，不是每一個學校都可做到，大學每年所取的經費到學費制度，經費充足都還可以向政府申請補助，一般中小學沒辦法做到要蓋個污水廠，沒有普遍的經費，那我們是不是有一些代替的辦法？
我們現在來介紹人工溼地，就是用來處理汙水生態方法，比較節省成本的方法，那講到人工溼地，它是一種天然人工溼地的一種方法，我們來了解到底甚麼叫做人工溼地？
在溼地上也有一些不同單位有不同定義，其中最常被定義的溼地，指說它是陸地跟水域之間的一個緩衝過度的一個區域，這塊土地區域它可能全年都被水淹沒，比如說1年6個月、1年7個月、8個月是被水淹沒這樣下來，它的土壤都會保持濕潤、飽和，這樣的一個環境稱它為溼地。
| 它的水深因為不超過6公尺，如果超過6公尺者稱為湖泊，溼地類型很多一般可做分類，例如海岸型溼地、內陸型溼地、有淡水的溼地、有鹹水的溼地等等，有很多分類，它的名稱有沼澤、草澤、窪地、林澤等這樣一個稱呼，這些溼地存在我們四周的生活，溼地的組成，一般來講，它是包含底泥上面被水淹沒的部分，所以有一個水的深度，溼地在這種環境下，它一定會變為水生動物，也有水生植物的存在，這樣的一個構成，就是整個溼地的環境，比如說周遭看到的稻田，尤其是在開始插秧，需要比較多的秧苗，要 |  |
在台南地區有官田的菱角田，但是菱角田當然主要目地是農作物，它也通常保持蓄水生環境，而蓮花田一般在農村可以看到很多灌溉工具，尤其連接水庫農田的一個灌溉工具引水過來，那麼周遭的環境也可以構成一個溼地。
這個溪流，就是說在一般的都市裡面發現到有一些大排水溝，當大排水溝它的水升不是很高的時候，你可以看到周遭長出植物來，事實上它這個植物對它的汙水水生在流動過程，當然有很好的淨化功能，池塘，那麼這個是深水的。那麼再來一些山區，也有一些湖泊系溼地，而靠海岸鹽田，過去台鹽的鹽田，這是鹹水的溼地，還有這個是河口溼地、潮間帶溼地，會隨著一個漲潮退潮，有這個溼地的形成。那麼溼地裡面，它會呈現溼地的一個生態環那這個生態環境對溼地能夠提供的一個功能，就是說它能夠提供野生動物的一個棲息，溼地生態系相當重要，所謂的這樣一個三角形的生態食物鏈關係，一般我們講有生態食物鏈裡面所謂一個生產角色，這個溼地裡面它有很豐富的所謂的生產力，它提供很豐富的生產力，這個生產甚至比陸域的生態還更豐富。
所謂的生產力，我們是以每平方公尺，每一天它能夠提供出來的有機物的一個能力，這個就叫生產力，這個生產力，事實上就是來自植物，來自藻類，我們溼地環境可以延伸出很豐富的水生植物，還有藻類生長，那這些水生植物跟藻類，在食物鏈的角色，叫做生產者，也就是食物的來源。
這個生產者的上方，所謂的一般消費者，直接吃水生植物跟藻類的初級消費者、二級消費者到三級消費者，它的生態可以達到很多的多樣性，這主要就是說，因為它的食物很豐富，因此就可以提供很多的生物棲息的一個環境，這樣一個食物鏈關係，事實上，對我們溼地一個功能相當重要，好那我們就談到溼地的功能。
| 那麼我們剛剛看到這幾個周遭所見到的自然溼地，它有什麼功能呢？ 它的功能，就是我剛講，可以提供鳥類覓食的一個棲息地，當然有魚類甲殼類還有其它野生動物的棲息地。 此外它還有治洪的能力，也就是說平常很久沒下雨，它水位會下降，那當然土壤在下一場大雨的時候，有一緩衝作用，可以讓這些降下來的雨量存在裡 |
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我們剛剛看到這張圖片，溼地可提供野生動物的棲息地，所以在景觀上，我們會覺得很舒服，當然你如果適度的把它開發成一個旅遊的地方，規劃一個路線，它可以變成一個遊戲，或者是可以作參訪戶外教學的功能，最重要的過程，所要利用的功能是水質淨化。溼地，它是大地的腎臟，會經過過濾，把它循環系統的廢棄污染物，把它分離掉再排泄出來，使廢棄的物質跟毒氣物質，不至於累積在我們人體內。
溼地具有淨化水質功能，人工溼地的由來是美國早期大概20世紀初期1900年代的時候，他們都市人聚集的鄉鎮都市旁邊往往有很多溼地，都市所產生的排水飲用完水，會產生排廢水，它們無處可排，因此排放到周遭的溼地，即它的都市裡周遭的溼地，所以他們就把水排到溼地，溼地有連接下游的水堤、河川，最重要它有流到海洋去了！
他們一直在做這樣的事，逐漸了解到溼地，對水質淨化有很大的功能，不斷的排放，污水到溼地裡，也不會發臭，溼地的水質也覺得很好，是一種新的體驗，體驗後到1970年代，逐漸對環境工程有了要求，大家對水質的要求，也建立確認了很多方法，有些關心環境的人，會去偵側發現科學化的顯示汙水在溼地淨化的一個數值，在美國他們希望模擬這樣的一個方法一個溼地，然後把水引進來，靠溼地的淨化功能，來達到把廢水淨化的功能，所以漸漸的在美國發展人造溼地或人工溼地。
| 人工溼地的目地是來處理廢水，人造溼地的目地有很多，比如說在台南官田有一個水雉孵育區，是用來保護特種的野生動物，或是吸引生物來保育生態的目地，那我們這裡要說的是，人工溼地是在處理廢水的，所以從1970年代就發展出一種模擬天然溼地，一種工法free
water service，簡稱FWS，另一方面在歐洲地區，歐洲溼地不像美國那麼大，大部分土地被開發被填平，但它們可以發展出類似水質淨化工程，這種工程一開始叫根系處理系統，利用水生植物的根系來處理廢水，又叫石頭床，以現在來講，簡稱SM系統。 |
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這個系統構成我們溼地的兩種主要工法FWS和SM，這兩種系統在歐洲盛行從德國、英國、捷克、荷蘭等等地方發展出來，美國大部分也用到這種方法，所以一個人工溼地被發展出來，一方面就沒用到天然溼地啦！
為什麼不用天然溼地呢？天然溼地環境保護觀念建立之後，就有訂一些法規定出來保護自然溼地，自然溼地是一個生態棲息地，不要去破壞它，太多量的廢水排除會汙染土壤，影響它的生命生態的保育，廢水要用自然處理，這種很多法規都禁止。
因此要自己創造出來，自己去開發出來建造出來，這一個溼地的環境，我們構出來的一個溼地，在一個概念之下，我們去創造的一個人工溼地的窪地，產生了廢水，不管來自家庭、地面的、水社區的汙水等等，經過溼地的建築計畫，在溼地裡面，足夠停留時間，停留4天5天6天逐漸被淨化，然後排放出來，排到自然界裡來，這樣的做法人工溼地和傳統工法的汙水廠的之間，它的比較性，就像光譜的兩端。
自然系統和傳統工法之間的特性，比較跟剛才講的一樣，在結構上傳統廢水處理廠，是靠混凝土和鋼筋，你必須帶硬體設備的施工，而自然的工法如果是一個窪地，就用現有的窪地，做一個開發，不用混凝土，那麼想辦法蓄水，要蓄的水，我們要做不透水的一個施工而已。
而人工溼地，用來處理廢水，只要一開始有個抽水機，把水抽進來，如果可以用坡度的趨勢，讓水以位能的動力流進來更好。水從生產地，它是比較高的位置，都讓它自然流下來，排放的位置算是比較低窪的位置，就是它流出去的，而抽水機在沒有這樣一個坡度一個地貌地形，我們只好用抽的抽進來，大概抽一次就夠了，那抽一次就讓動力流出來了。
| 至於傳統處理廠會用很多機械設備，鼓風機（散氣設備）、汙泥抽水機等等，因此這個需求量很大，人工溼地用一次的動力就好了，專業的操作汙水處理廠，你必須要在法律規定上，需要一個專業人員，不是環工科系畢業，就是要參加環保署開設的廢水處理訓練班，上過這些課程，大概就有基本能力來操作這個汙水廠，但是在我們的人工濕地，就舉例來講，你們下午時後，先去參觀二行村人工溼地，從開始建立到目前維護的人比較，你只要去申請政府永續工程就業企劃，就有機會操作了。 |
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然而傳統工法要消毒加氯效果，來處理汙泥，使用藥品對人體不好，而人工溼地的系統，從來沒講過什麼添加化學藥劑，當然傳統工法會產生汙泥，汙泥可以說二次汙染物，現在有些環境工程技術把汙泥當成資源汙染，將來可能是資源，但是必須加工，人工溼地會產生一些作物植物，它在功能上比較好，傳統工法速率功能較好，遠大於這個人工溼地，它很快去除這個汙染物，效率也滿高的，這是它的特性，這個是傳統工法和溼地工法跟生態工法一個特性，它們的缺點是相對的。
我們的生態工法必須用相當多土地，用自然來換取能源，你要有足夠的土地資源來交換傳統工法所有的能源，而外在的效應，也是相當重要，它處理一個汙水處理以外，它也有野生動物的棲息，有其完美性！可是面臨的問題，你要用那麼多土地阿！
| 那如果我跟他講，講這個土地不只要處理汙水，到時候還可以創造一個生態，看起來像公園一樣，他就可以接受，也就是說要很多功能，人工溼地現在被發展出兩個工法，一個叫FWS的技術是模擬天然濕地，天然濕地的情況是水表面上慢慢流動，我們說它是自由水，屬流動方式，另一個，事實上看不到水在石頭下面流動，表面下流動式，這時系統必須要挖地，挖地製造出來，第一要有泥土才能提供水生植物生長，再細分四個部分，依照我們種植的植物種類而不同做一個細分，依照生長的型態有這四種：水萍性、漂浮 |
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這個香蒲是比較景觀性，它的葉子也比較漂亮，快到夏季的時候就快長出來，也有人稱它為水蠟蠋，園藝店有人專門賣水蠟燭，也可以考慮，如果要有景觀功能，溼地裡面種一些景觀性的水生植物，像一些萍水性植物，一些簑草這個都比較有景觀性。
| 說如果要強調景觀，我們可以植栽不同水生植物，我們植栽的是浮水性植物，一般浮水性植物生長相當快，所以也有這樣的系統全種植浮水植物 。廢水流進來，經過一個這樣的分類，一般水芙蓉是一般最常見的，在野外尤其是布袋蓮，田對汙染物去除，包括重金屬攝取的能力都相當好，在台灣用布袋蓮的人都質疑說，布袋蓮會不會跑出去河川、溪流，到處汙染就會變成了一片片田了，我們做了人工溼地選擇的植物，必須要照顧做控制、採收，布袋蓮長滿了，必須採收做堆肥。 |  |
另外，汙染去除能力較差一點，景觀性較好軸根浮葉，如睡蓮、菱角，甚至一些台灣蘋蓬草，這是較稀有的原生種植物，那麼沉水性的植物生長相當快，尤其用在水族箱裡面，浸在水中有一些景觀植物會產生氧氣，對魚的作用有幫助，用在廢水處理上當然也可以。
另一種叫淺水植物又叫人工浮藻，如我們水太深了，比如這條運河長不出萍水性植物，又針對萍水性植物滿興趣，淨化能力很好，我們在底部做一個介質，讓它飄浮在水面上，然後在萍水性植物種在上面，逐漸讓它浮在水面上，這樣也很好，控制不會蔓延的生長，一個較大型的溼地，我們比較不能控制，到最後會形成怎樣的溼地？當然一開始懂的話，我們可以做選擇，如果經過一年二年生態的演化，自然而然可能包括浮水型的、飄浮型的、沉水型的都可能會存在，當然這也是一個很好的事情，因為會有多樣性的水生植物，同時存在這樣一個萍水性的東西，是二行村人工溼地系統，這是浮水性的溼地。另一種是表面下流動式，這比較工程化，基本上較屬於生態工法，就是說還是要自然窪地，比較工程化地方，我們要在裡面，填充石頭或類似介質，石頭大概鋪８０∼７０公分的厚度，在石頭上一定要種植萍水性植物，廢水就是流進一端，一般從上面讓它們流下來，那因為石頭它們之間是有你重疊後有隙縫水，就馬上流到地底下去前流了。
一般我們在另一端，把這些水排放出去，會設有一水位的調空設備，這個也是很簡單，調空設備的結果，會把這個水位控制在石頭床表面下層，大概十公分~二十公分位置，所以水位在石頭表面下，潛流的一個流動，然後就流出去，這個過濾效果相當好，這個處理效果可以說比FWS它的能力還要好，那麼加上它有很多石頭面積，可以讓細菌長出來，那這個細菌，可以進一步來去除汙染物。一開始我們大概每平方公尺給它種一點植物，大概二棵四棵蘆葦那當然是水在流動的操作下看不到水，所以我們有設定過，你經過一個生長季節，比如說春天到秋天的一個生長季節，它們可能一直冒芽一直生長到時候，依照過去的經驗可達到每平，方公尺，一百顆密密麻麻的蘆葦，那這個植物長密之後，它的功能又更強了，你看到這個外觀是這樣，所謂的石頭床當然蘆葦不是比較好看一點，如果我們是給它種植一些美人蕉點綴或是野石菇，拍下這些紫色的花，你一個個看起來，它好像就是跟花圃一樣，你看不到水在下面，你看到的是一般泥土，因此我們可以做景觀的改造。
我們現在來講一些為什麼這個人工溼地，它可以達到水質淨化功能，那水質淨化功能，簡單來講它的機制是很多，比如說沉降，沉降就是說自然界的一個作用，你要是在水裡面那麼你的顆粒物體，它的顆粒粒徑夠大，然而它的密度比較夠大它就自然就增加，廢水有這些質在溼地很慢的過程，它會成降下來，.石頭床它就好像過濾床，水通過這個石頭的間隙，但是顆粒可能被阻攔，當然如果石頭阻礙，也利用植物跟植物在水中的莖這個空隙，也可為過濾的作用，沒有吸附離子交換化學沉澱，這個化學的機制也會存在我們人工溼地，那個對磷酸鹽重金屬的改善最有幫助，我們溼地裡面最重要的是這個，重金屬你剛剛講重金屬的問題，依照目前來講，的確可能存在也值得擔憂，那麼目前我們比較避免處理我們電鍍業廢水那種有沒有植物存在，對人工溼地功能來講，有相當強烈的影響，在我們過去的研究，也做了許多類似的歸類，有種植物的溼地，沒有種植物的溼地，我同樣的引進廢水，當然有種植物的溼地，很明顯在各項水質處理的表現，都超過沒有種植物的溼地，那它的一個作用，包括提供氧氣、提供表面積、提供過濾，它還提供攝取氮、磷…等等，甚至抑制藻類生長，所以它的懸浮粒子也會降低。
| 那植物要麼樣篩選？在台灣我們都強調本土的水生植物，當然是有它的考慮說，它既然是你周遭都已經存在的植物，一定適合這個環境，我們只移到我們的人工溼地，它自然就可以在這個環境中生長它但你也要考慮到它的根莖豐不豐富？它的生長是否快速…等等的要求，甚至有些水含鹽度，我們把生態工法應用到校園裡面，主要幾個考慮，第一個考慮，就是剛剛講到背景校園，還是會產生污水，雖然說大家視而不見，但是你如果說強調永續校園，我們校園的資源垃圾，也做了廚餘，也做了堆肥，那還有什麼要做改善的，就是污水，對不對？ |  |
硝酸鹽是從哪裡來的？是從氨氮或是其它有機氮細菌，它的作用就是把氨氮有機氮變成硝酸氮，它的反應過程是變成硝酸氮後，再把硝酸氮反應成氮氣，氮氣揮化掉，那這是一個氮的循環，那變成氮氣後就離開了，一直反覆在作氮的循環。
成大幾年前來找我們，建築系教授他們跟內政部申請一個研究計畫，想做人工溼地，成大建築系有兩個系統教室，那麼每天大概有兩三百學生去上課、上個廁所、洗個手，產生廢水，本來它下面有一個化糞池，想把這些水收集，再把它規劃做一個人工溼地，大概一百平方公尺的溼地，地面包括長方型的FWS，還有這裡經過主要兩個FWS系統，後面有兩個池子，我們把它作為一個景觀的造型，我把它叫做景觀池，那麼它的系統有用到我們剛講的觀念，當然經過過濾就是說中水再生水在利用處理後的水，在流到蓄水池，那麼當經過濾收集之後，他們把管線做好了，把這些水用在校園的其它景觀澆灌，那麼這個做好之後第一個FWS系統，這裡有一些萍水性的植物，這裡的施工強調生態工法，沒有看到水泥的部分，用幾個石頭來增加景觀性，當然做不透水的水庫施工法上的。
如此，抽出澆灌的水，減少污染物，過去化糞池經過長久之後，氨氮很高，現在大概可以降到9.8BOD，而下面的BOD很高，所以沒有辦法降到28.6，我想大腸菌都可以達到法規的排放標準，這是一年前所蓋的溼地景觀，另外，成大溼地結合建築的景觀美學，加上我們的處理，結合在一起，十分人性化了；還有另外的一個高中光華女中，位於台南市，他們也有跟教育部申請一個幾十萬的計畫，在校園裡面蓋人工溼地系統，它是蓋在家政教室的旁邊，這個溼地系統是在處理家政教室，學生在實習會產生洗滌的廢水，經過蓄水池把它送到人工溼地的處理系統，前面有FWS系統，後面做一個小小的生態池，所以在我們規劃裡面。
現在如果要應用人工溼地，我會建議學校把它分為兩部分來應用，前一部分把它設計成比較強調功能性，因為廢水是從前面流進來，那把廢水污染物淨化之後，再流到後面，因為校園景觀的教學意義上，使這個水質淨化了，那這裡就創造一個具有生態的溼地，這是很詳細的處理效果，我們看最後就好了，這是完整去除氯，也就是說百分之多少被去除掉BOD、氨氮，這些物質進來的水，最後去除效果，都滿顯著的，這是他們的景觀。
事實上，這個空地過去是用來堆積雜物的，經過我們整理之後，具有污水處理的功能，而且創造出溼地生態環境。
最後做一個結論，就是說今天的主題，主要讓大家接收到新的方法生態工法，那我們把它用在校園案例，當然我們還有其它的一些案例，用在社區污水處理廠，用在養殖業的養殖廢水管理，那麼把它用在校園裡面，我想我們主要是可以達到一個目標，人工溼地一定要設定一個目標，第一個我們來達到校園產生的污水淨化，淨化之後我不要浪費這些水，平常我可能用自來水來澆灌這些草皮或花木，但是現在我用這些水來澆灌花草樹木，不過就要考慮它的安全性，也就是說你處理過的水是不是達到澆灌的要求？目前我們證實可以達到大部分的水質要求，就是說排放水的標準，在校園要考慮的就是說污染指標，也就是病源界的指標，因為可能跟學生接觸，我們的大腸菌類也可以達到很顯著的消減，當然實驗的結果在成大，我們也有另外的一個計畫，這個人工溼地處理後的污水，它跟成大校園的景觀池，我們去把它採過來，有一些衛生指標，事實上差異不大，也就是說人工溼地處理的污水衛生指標，甚至跟背景的景觀池的水差不多，所以我想在衛生的考量下，應該是沒什麼問題，讓它可以提供景觀和溼地生態，本來不是說犧牲，應該是改造成。
另外，不同的景觀出來，變成具有溼地生態的景觀出來，它的景觀可能比較單調，但是我們創造出來的景觀，可能多樣性的生物，讓溼地本身就有綠化美化的功能，當然你也可以把它變成教育的場所，比如說它有一些水生的植物、動物，你可以做一些介紹，讓學生增加這方面的知識。
還有什麼問題嗎？如果有蚊蟲的話，該怎麼辦？如果有蚊蟲的話，我們現在也有方法，一般我們都是用生物方法，就是用一些魚類專門吃孓孑，像大肚魚和三星鬥魚，這個都可以得到很好的控制，像各位等一下到二行社區，二行社區前面的水池，都可以看到三星鬥魚在那邊跳來跳去，它都在表面游動，第一個水池是最烈陽的地方，但是它寧願忍受沒有氧氣，也在前面的水池游來游去，因為那邊的蚊子幼蟲比較多，所以它會在這邊生長，你到二行社區可能會覺得說，有蚊子也可能有昆蟲。
若校園地質滲水或者土壤含鹽的話，怎麼辦？如果是地質滲水的話，依造我們的人工方式會作底層，這是比較容易一點，如果是土壤含鹽的話，也就是說你原來的土如果不適合植物生長，那我就去別的地方帶一些土回來改良土質。