賈忠偉觀點:霍亂大流行、倫敦大惡臭與近代衛生下水道的起源

2019-06-30 07:20

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歐洲、日本皆因霍亂(疾病)的流行而發展下水道的建設,圖為下水道示意圖。(資料照,取自台北市工務局)

歐洲、日本皆因霍亂(疾病)的流行而發展下水道的建設,圖為下水道示意圖。(資料照,取自台北市工務局)

【150年前,全球各地的城市,喝水就像玩俄羅斯輪盤賭博。想到十九世紀都市最具特色的殺手時,總會自然而然想起令倫敦居民提心吊膽的開膛手傑克;但在維多利亞時代,真正的城市殺手是遭污染的供水所產生的疾病(註一)】

什麼是霍亂?

霍亂(Cholera)是由霍亂弧菌(Vibrio cholerae)的某些致病株(目前霍亂共分為155個血清群,但只有O1群和O139群會引發腸胃疾病)感染小腸而導致的急性腹瀉傳染病,主要經水、食物、蒼蠅及日常生活接觸傳染,一般人感染之後,只要2~3天的潛伏期(最短只有數小時)就會發病。霍亂弧菌進入小腸之後,具極性的鞭毛(flagellum,為細菌的運動器官)可將霍亂弧菌推入黏膜層(Mucosa),它們能接觸宿主的上皮細胞,這裡是細菌主要增殖的地方。大量增殖的霍亂弧菌會全部黏合在一起,多達數百層,將小腸表面完全覆蓋住。其中──霍亂毒素(CTX-Cholera Toxin)和毒素共調節菌毛(TCP-Toxin Coregulated Pillus)是導致霍亂弧菌產生毒力的重要致病因子。它們會導致小腸主要的代謝功能紊亂──使得小腸失去吸收水分的能力,同時大量的排出體內水分──即不斷的腹瀉、嘔吐。人體在嚴重脫水之後,體內的血液量會減少,血液變得越來越黏稠。當血液量變少之後,為了維持血壓,首要保護大腦和腎臟這兩個重要的器官,心臟不得不加快收縮舒張的頻率。但在這個時候,因為血液不夠分配,就會導致一些次要的器官──比如膽囊和脾臟不得不暫時停止運作,使得四肢的血管開始收縮,使得發病初期的患者,因大腦依然能得到足夠的供血,出現意識清楚但身體機能逐漸麻痺、癱瘓的病徵。

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1855年時事插畫描繪科學家、有電學之父稱號的法拉第(Michael Faraday)捏著鼻向泰晤士之父遞上一張白卡紙,讓祂親身了解泰晤士河水質,戲謔他投稿《泰晤士報)》呼籲市民要正視泰晤士河的惡劣衛生問題。(註二)(圖/作者提供)

隨著病程的演進,最後使得心臟也無法維持正常血壓,病人血壓開始降低、心律變的超快,體液大量儲存於腎臟,病人的意識開始模糊,有的病人會感到頭昏眼花、甚至失去知覺。但此時病人仍會繼續排出水分(排出米湯樣大便,因水便略呈灰色,有時有些黏液,以略帶甜味而被形容為似洗米過後的水)。在發病的24小時內,霍亂患者可能已經損失超過體重8~12%的水分,隨著腎臟功能最終衰竭,患者血液中需要代謝的廢物越來越多,最終變成尿毒症。患者因此逐漸失去意識而休克,各個器官也慢慢停止運作(衰竭),沒多久,患者就走到生命終點。

霍亂的傳播速度快、發病急、吐瀉烈、病情劇、死亡率可高達90%。在近代史上,全世界曾有七次大規模流行霍亂的紀錄,分別是,1817~1823、1827/1829~1837、1846/1852~1863、1863/1864~1875、1881~1896、1899~1923、1961~1966,前六次均由古典生物型霍亂弧菌(Classical biotype)引起,第七次是由埃爾托生物型霍亂弧菌(EL-Tor biotype)引起的,這兩種型別除個別生物學性狀稍有不同外,形態和免疫學性基本相同,在臨床病理及流行病學特徵上沒有本質的差別。目前霍亂在中華民國(臺澎金馬)被列為傳染病防治法規範的第二類傳染病,一旦發現病例(含疑似病例) 時,應於24小時內完成通報作業。

柯霍確認霍亂型態與致病原因

霍亂弧菌最早是在1854年被義大利解剖學家帕西尼分離出來,帕西尼將他從病人樣品中觀察到成千上萬微微彎曲的棒狀小東西命為:Vibrio(弧菌,拉丁語「顫抖」)──因為這些小東西會甩著尾巴四處遊走(鞭毛運動)。但由於當時沼氣(有毒氣體)致病理論在學界較為強勢,使得他的發現並未獲得任何迴響。直到1883年,德國醫師兼微生物學家柯霍(Heinrich Hermann Robert Koch),透過德國蔡司(Zeiss)光學工廠所製作的新型顯微鏡才成功的將霍亂弧菌分離出來。柯霍除了發現霍亂弧菌外,還發現了炭疽桿菌與結核桿菌。1905年,柯霍因結核病的研究獲得諾貝爾生理學/醫學獎的殊榮。(註三)獲獎後,柯霍特別寫信感謝蔡司(Carl Zeiss):「我的成就大部份要歸功於你出色的顯微鏡」。隨後柯霍也發展出精細的工具,用來測量特定分量的水中細菌密度。他把可能受到汙染的水與透明明膠相混,觀察玻璃培養皿上逐漸壯大的菌落。經過反覆的試驗,科霍確立了一個可適用於任何分量之水的測量單位,即──每毫升100個菌落以下,被認為可供人安心飲用,而不會致病。(註四)

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柯霍是現代細菌學的奠基人,他先用肉湯繼而用馬鈴薯作細菌培養,最後以含有肉湯的洋菜膠培養出單一品種的純淨細菌,成功的發明了固體培養基法和細菌染色法、細菌攝影法,這些方法至今仍是我們研究細菌的基本方法。(註五)(圖/作者提供)

英國人開始構築衛生下水道

經過這七次大流行,之後仍有部分區域爆發霍亂疫情,比較特殊的是,由於海峽的隔離,英國一直到1831年才正式出現霍亂病症的大傳染,到1833年,共奪走20,000多人的性命。1848~1849年再次爆發,又再奪走50,000多名英國人的性命(註六)。而霍亂流行的時候也正逢英國人往都市快速集中的時候──1851年人口普查的時候,倫敦有240萬人口,是當時世界上人口最多的城市,十九世紀初的倫敦大約只有100萬人口,也就是在50年的時間內,這座城市人口增加了兩倍(註七)──但當時的人並不知道霍亂的傳染(包含其它疫病)是因為有毒空氣(俗稱:死霧)還是被汙染的水源(水中的有毒病菌),就因為缺乏乾淨的用水,導致歐洲的衛生專家認為,水會削弱器官的功能,並使人體暴露在有害空氣中,若不小心讓水滲入體毛孔中會傳染各種疾病,因應之道就是利用皮膚上厚厚的污垢來抵抗疾病的侵襲、而中古世紀天主教對於裸體的排斥,這使得歐洲人有很長一段時間──「不惜代價的避免沐浴(就是不洗澡)」(註八)。直到1858年夏天,破紀錄的高溫導致泰晤士河(River Thames)及其周邊地區臭氣熏天,議會最終決定修建泰晤士河大堤,通過堤下地下水道將廢水運走,這個被稱為「大惡臭」(Great Stink或Big Stink)的歷史事件,讓英國人不得不正視公共衛生與飲水安全,之後再發展出一系列的都市更新計畫與法令,如──鋪設汙水專用下道…通過《泰晤士河凈化法案》、《醫療法》等多種法案。這一年11月14日,法國也通過一條《皇家法令》,確定成立「巴黎公共工程基金」,讓1853年就開始執行的巴黎改造計畫能籌措到足夠的資金來源,當時巴黎和倫敦面臨一樣的問題,塞納河汙染嚴重、住宅老舊擁擠不堪、沒有乾淨的飲水、市區臭氣沖天、各類疫病反覆爆發……(註九),甚至連金碧輝煌的凡爾賽宮,都因為沒有廁所與盥洗設備(當時法國人習慣隨地大小便),到處充滿著排泄物的異味。

倫敦的污水下水道於1859年動工,工程持續了將近20年。1865年,泰晤士河北岸的維多利亞大堤和切爾西大堤已經在修建,南岸的艾伯特大堤也已動工,同時也整建了許多花園、橋樑與街道,也就是在修建汙水下水道的時候,英國人順道推動了倫敦的現代化工程,從此以後,倫敦再也沒有發生過霍亂大流行。泰晤士河位於南英格蘭,全長約346公里,是僅次於長354公里塞文河(River Severn)的英國第二大河。流經包含首都倫敦與牛津、雷丁和溫莎等10多個重要城市,流域面積廣達1.3萬平方公里。整個流域經濟貢獻佔英國國民生產總值約25%,對英國具有舉足輕重的地位。

不過發生在1878年的「愛麗絲公主號沉船事件(Princess Alice Disaster)」,又曝露出雖然汙水已經集中由倫敦東郊的巴金(Barking)排出,但未經處理的汙水不但給當地居民生活帶來了嚴重困擾──河道汙泥堆積嚴重、臭氣沖天,在排水口方圓25公里內完全見不到任何水中生物的蹤影,也成了「愛麗絲公主號沉船事件」中不幸落水者無法逃避的恐怖殺手。

9月3日晚7點40分左右,「愛麗絲公主號」剛在倫敦東南特里普科克角(Tripcock Point)轉彎駛向伍利奇港(Woolwich)時,不幸與重達890噸運煤船「百威爾城堡號」相撞,噸位小的「愛麗絲公主號」立即斷成兩截,很快的便迅速下沉,乘客紛紛落入骯髒渾濁的水中,因為這裡恰巧就是倫敦汙水下水道出口附近。全船700多名乘客,約有650人在事故中喪生。事後調查,不少人並非落水溺斃,而是死於吞咽河道污水所引起的併發症,倖存者也表示根本無法在這種毒水裡游泳。此一事故被視為環境災難,逼的英國政府不得不在排放口處設置了沉澱池來過濾固體,這是世界上最早的汙水處理系統,處理完成的汙泥則被移除到英吉利海峽口。(註十)

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雖然現代水泥早在1824年就由英國人阿斯普丁(Joseph Aspdin,1778~1855)發明。但鋼筋混凝土(RC-Reinforced Concrete)卻要晚到1892年才由法國人發明上市。因此英國最初建構的汙水下水道仍使用紅磚來製作。根據紀錄當時總共用掉3億1,800萬塊磚頭,造成英國當地磚塊價格因此上漲50%,總工程經費為400萬英鎊,約合2010年的6兆英鎊。(註十一)(圖/作者提供)

日本與臺灣的下水道鋪設概況

日本下水道建設之開始,與歐洲一樣皆緣起於霍亂(疫病)之流行,1884~1885年在東京神田地區所舖設之污水管,為日本最早的下水道。1900 年(明治三十三年)制定以改善環境為目的的舊下水道法。1958年(昭和三十三年)則針對舊下水道法進行大幅度的修正。主要修正重點為改善都市環境及健全都市的公共衛生狀況為目的,並以合流式下水道(即雨污合流系統)為主,設置淹水防治及都市內環境整治的相關設備(註十二)。根據公益社團法人「日本下水道協會」的資料顯示,截至2018年3月底止全日本之下水道處理人口普及率已高達78.8%,其中下水道接管率最高的城市為──東京,普及率達99.5%、最低的是位於四國的德島縣,只有18.1%(註十三)。同一時期,臺灣(含金門、馬祖)下水道的平均普及率為58.5%、以新北市的87.13%最高(公共污水下水道普及率+專用污水下水道普及率+建築物污水設施設置率)(註十四)。或許可以這麼說,大規模疫病的流行卻意外推升或催生了現代的都市計畫與建設。

以近代臺灣開發為例,日本人占據臺灣之後,總督府在1900年公布《臺灣家屋建築規則》及其【施行細則】(M33.8.12律令第14號;M33.9.29府令第81號),對家屋之新建、增建、改建,首次對全島房屋實施建築管理制度;其目的在於維護家屋建築之安全(防火、結構)與衛生(通風、採光、傳染病預防)。上述法規於1900年10月10日開始於「臺北城內」地區施行之(註十五)。

附記:

(1)下水道:

(下水道)雨汙(水)合流系統,只需要一套排水管網,即雨污水一起排放,因此有以下優點:

一、施工快速、經費便宜,但是因為同時要承接雨水,再加上考慮氣候異變快速可能出現的強降雨,所以排水管徑要加大;

二、可以收集處理「初雨水」。所謂「初雨水」就是剛下雨時落到地面的那部分雨水,它們會攜帶──空氣中、地面、建築物表面累積的垃圾、塵土、病菌等污染物質,因此「初雨水」可以說是非常髒的水,使用雨汙(水)合流系統就可以把這部分髒水接入汙水處理廠──除汙之後再排放,避免汙染環境。

有優點自然有缺點:

一、收集要處理的汙水量會隨著晴雨天出現相當大的差距,再加上遇上豪大雨或連續雨季,會造成汙水廠的操作困擾(水量過大時,可能會造成未經處理的污水直接排出);

二、為了保持下水道的清潔,(下水道)雨汙合流系統就必須增加許多汙水截流裝置(截流井),比如安裝──制御板(污水控制板)及越流堰(溢流垻/overflow dam),透過水流的渦流效應將雜物留置在同一位置,以避免影響水流。

三、要避免油汙倒入下水道中,日本政府宣導(要求)──盛裝過菜飯的碗盤,在清洗之前,必須先用吸油的再生紙擦拭後,再行清洗,這樣雖可減少下水道的油污,但是卻增加了紙類的消耗與焚化爐的負擔。

不同於日本,臺灣目前主要是採用的是──(下水道)雨汙(水)分流系統,即「雨水下水道」與「汙水下水道」分別建置。這樣作業需要建置兩套管網,施工預算經費相對高昂,但好處是──所有污水不管晴雨天氣,都能夠保證全被送到汙水處理廠處理,污水處理量容易估計,處理廠的規模比雨汙(水)合流系統小很多,甚至不用過度擔心廚房油汙的處理問題,避免增加紙類消耗與焚化爐的負擔。

(2)下水道汙泥

城市汙水淨化及處理過程中,被收集及移除的髒污稱為汙泥,它有個很特殊的名字──果凍(Jell-O),早期汙泥相對單純,可以回收做為農業肥料。但隨著時代的演進,下水道裝的早就不純是人類的排泄物,裡面幾乎無所不包,甚至還有許多有毒病菌(病原體)與有毒重金屬、強酸強鹼、廢油料與藥物、環境賀爾蒙等,甚至是引發狂牛症的普恩蛋白,因此汙泥的處理與再利用,已成為各汙水處理廠最頭痛的問題。

附註:

(註一):參見──史蒂芬.強森(黃中憲譯):《我們如何走到今天?印刷術促成細胞的發現到製冷技術形塑城市樣貌,一段你不知道卻影響人類兩千年的文明發展史》(麥田出版),p160。

(註二):參見──中文《維基百科》之【大惡臭】(https://zh.wikipedia.org/wiki/大惡臭)。

(註三)中文《維基百科》之【羅伯․柯霍】(https://zh.m.wikipedia.org/zh-hant/罗伯特·科赫)。

(註四)參見──史帝夫․強森(黃中憲譯):《我們如何走到今天?印刷術促成細胞的發現到製冷技術形塑城市樣貌,一段你不知道卻影響人類兩千年的文明發展史》(麥田出版),p168。

(註五)參見──蕭水源、劉愛忠:《瘟疫的故事》(知青頻道),p93。

(註六)史蒂芬․約翰遜(熊亭玉譯):《死亡地圖:倫敦瘟疫如何重塑今天的城市和世界》(電子工業出版社),p39~40。
(註七)史蒂芬․約翰遜(熊亭玉譯):《死亡地圖:倫敦瘟疫如何重塑今天的城市和世界》(電子工業出版社),p15。

(註八)許多人口快速增長的大都會,不管是倫敦、巴黎或芝加哥等,不但基礎建設相當缺乏,更因為無法處理人與動物的排泄物、提供清潔的飲用水,導致人們不但不愛洗澡外,各種傳染疫病也不斷的反覆流行。

參見──琵鄔.瑪麗.伊特薇(謝孟璇譯):《偏見法國:正解還是誤解?關於法國的41個迷思、綺想與真相》(八旗文化),p172~173。

(註九)1778年,法國作家梅西耶(Louis-Sebastien Mercier)在他的作品中是這樣描述巴黎的:「如果有人問我:一個人如何居住在所有罪惡和邪惡堆積的地方,呼吸著被腐臭煙霧污染的空氣,居住在屠夫、下水道、尿液、成堆糞便、染坊、製革工人和皮革工人中間,呼吸著大量木料和煤炭燃燒產生的煙霧,以及銅匠和鐵匠作坊散發出的砷、硫和瀝青微粒;如果有人問我,我們如何居住在厚重的惡臭空氣構成的無底洞中,方圓六英哩外都能看到、聞到空氣中的煙霧,空氣無法流通,只能在房子構成的迷宮中打轉……我的回答是,巴黎人對潮濕的霧氣、討厭的蒸氣和惡臭的污泥早就習以為常了。」

參見──史蒂芬․柯克蘭(鄭娜譯):《巴黎的重生》(社會科學文獻出版社),p17~18。

(註十)參見──蘿絲‧喬治(柯乃瑜譯):《廁所之書》 (五南書局),p202。

(註十一)參見──蘿絲‧喬治(柯乃瑜譯):《廁所之書》 (五南書局),p35~36。

(註十二)參見──新竹市政府工務局:《赴日本參加下水道展出國報告書》(出國期間:95年7月24日至7月30日)。

(註十三)參見──公益社團法人──「日本下水道協會」之《下水道普及率》(https://www.jswa.jp/suisuiland/3-3.html)。

(註十四)參見──內政部營建署:《全國污水下水道用戶接管普及率及整體污水處理率統計表》(https://www.cpami.gov.tw/最新消息/業務新訊/51-下水道工程處/9995-全國污水下水道用戶接管普及率及整體污水處理率統計表.html)。

(註十五)參見──黃武達:《日治時期~臺北市之近代都市計畫》(臺灣都市史研究室),p65~66。

其他參考資料──

(Ⅰ)羅斯瑪麗․阿什頓(喬修峰譯):《大惡臭:1858倫敦酷夏》(東方出版社)。

(Ⅱ)中文《維基百科》之【霍亂弧菌】(https://zh.wikipedia.org/wiki/霍亂弧菌)。

(Ⅲ)新北市政府水利局:《日本易淹水區域治水對策與河川生態、人文環境營造考察報告》(出國期間:民國103年06月15日 至 民國103年06月19日)。

*作者為中正理工學院專科班畢,自由作家。

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