搜索
按一下以編輯母片標題樣式科技與環境6-1重要環保的問題6-2科技方法解決環保問題6-3環境荷爾蒙簡介6-4科技環保的永續經營Chapter6由農業時代發展到工商業普及的高科技時代，所伴隨而來的負面效益，如溫室效應、酸雨、臭氧層的枯竭危機、水污染、噪音污染、土壤污染、地球沙漠化等環境問題，藉由高科技處理的同時，其真正根本解決之道，還是預防勝於治療，而預防首要在於從教育上著手。6-1重要環保問題空氣、水與土壤是人類和生存環境之間得以維繫永續經營的三大要素，維護環境免於受污染是人人的責任，也是當今重要的環保議題。我國及美國常以空氣污染指標或污染物指標指數（PSI,pollutionstandardindex）來告知民眾空氣品質之優劣。PSI的值是以內插法求得各污染物【一氧化碳（CO）、臭氧（O3）、氮氧化物（NOX）、二氧化硫（SO2）、懸浮微粒（PM10）及O3乘以SO2積之濃度值】對應之PSI副指標，其中最大值，即為當日PSI指標。（一）硫氧化物（SOX）主要由含硫燃料（如煤及石油）燃燒產生，其來源主要來自火力發電廠、工業製程、工業鍋爐、家庭暖爐、交通工具等污染。對人體健康影響主要以刺激呼吸系統為主，會產生呼吸困難、氣管炎、肺炎等現象。（二）一氧化碳（CO）汽機車燃燒不完全、燃燒石化燃料不完全等產生一氧化碳，它是一種窒息性、無色、無臭、有毒且易擴散之氣體。此氣體之毒性極強，一氧化碳與血液中血紅素的親和力是氧的300倍，吸入造成中樞神經機能減退，破壞紅血球之機能，量達750ppm即可能致命。常見一氧化碳中毒症狀：輕者會有暈眩、嘔吐、噁心、耳鳴、流汗、頭痛、全身痛；嚴重者將導致死亡，工廠中一氧化碳容許量為50ppm。（三）氮氧化物（NOX）主要來源來自內燃機燃燒產生，另外細菌活動、打雷等皆可生成氮氧化物，造成空氣污染之氮氧化物主要有一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。對人體健康之影響—刺激眼睛、鼻子及肺部，症狀有肺水腫、氣管炎、肺炎等如同感冒之症狀。（四）碳氫化合物（烴，CXHY）來源，如液化石油氣（LPG，丙烷和丁烷）、天然瓦斯（主要為甲烷和乙烷）、汽油的揮發物、炒菜油煙、焚香拜拜的煙霧（含多環芳香烴，PAHS）等皆含有碳氫化合物。低濃度的碳氫化合物對人體呼吸系統產生刺激，而高濃度的碳氫化合物則對人體中樞神經產生影響，甚或致癌，如甲苯常引起肺癌。（五）光化學性過氧化物如臭氧、過氧硝酸乙醯酯（PAN）等，而光化學煙霧中的主要成份是臭氧，臭氧是具有刺激味的不穩定氣體，臭氧對人體健康的影響，主要刺激嘴、鼻、喉黏液膜及乾燥作用，對眼睛的刺激引起倦怠，致視覺靈敏度改變。重者會有肺水腫、肺充血、肺功能改變等情形。氣體本身具有可擴散性，因此所造成的環境污染問題常常成為世界性的環保問題，如溫室效應（greenhouseeffect）、臭氧層消失（ozonedepletion）、酸雨（acidrain）危害、沙塵暴（tornado）等等1.溫室效應(greenhouseeffect)短波長太陽光（如紫外線，UV）輻射到地球表面，經地表吸收、反射、散射等作用後，變成強度較弱的長波長輻射能（如紅外線，IR），最後大部分再輻射回太空，此等輻射回太空的長波長輻射能經大氣中的溫室氣體（如二氧化碳、甲烷、氟氯碳化物、氮氧化物及低層臭氧）吸收後，大氣溫度升高，使得地球表面有如一溫室，此種現象稱溫室效應（greenhouseeffect）。溫室效應貢獻的氣體有：二氧化碳（50%）、甲烷（20%）、氟氯碳化物（15%）、氮氧化物（10%）及低層臭氧（5%）二氧化碳是溫室效應的元凶，其濃度加倍，可使全球平均氣溫上升1.7～4.4。，海平面上升0.25~0.3m/℃，因此溫室效應所造成全球暖化現象，已使得沿海沖積平原及地勢較低的都市，受到很大的威脅與危害。此種氣候變化對生態環境所造成的影響為：（1）高緯度地區植被急遽變化；（2）沙漠地區狀況更惡化；（3）全球暖化，因此水循環加速，導致極端氣象（如水災、旱災、聖嬰等現象）發生頻率偏高且更嚴重；（4）生產力（如農業、森林）受影響，不均的現象將更明顯；（5）傳染病增加。2.臭氧層消失(ozonedepletion)臭氧層位於地表10~50km的上空範圍內，主要集中在平流層20~30km之間。臭氧層（ozonelayer）是地球的防護傘，將太陽散射中最具危險性的輻射線─紫外線加以阻隔。臭氧層若消失形成破洞，則紫外線長驅直入，對生態環境影響甚鉅。氟氯碳化物（CFCs）已被證實為破壞臭氧層的主要物質，紫外線會將氟氯碳化物分解，釋出氯原子，釋出的氯原子迅速的與臭氧分子結合，由此引發破壞臭氧層的鏈鎖反應（chainreaction），示於下圖：在對流層（troposphere）與平流層飛行之飛機所臭氧層消失產生過多的有害紫外線（UV-A、UV-B）對地球環境影響顯著—如增加人類罹患白內障、皮膚癌的機會，同時削弱人類免疫系統功能；促使植物基因突變；海洋中的浮游生物進行光合作用及新陳代謝受到不良影響；增加溫室效應的威脅。87年7月1日起增報紫外線指數，以提醒大家注意紫外線的傷害。3.酸雨(acidrain）自然雨pH值約5.5，但是雨水中若溶入空氣污染物中的硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物等，經氧化作用後轉化成稀硫酸、稀硝酸和稀碳酸，致使水中pH值因而降低，pH5.5，形成所謂的酸雨。主要元凶是二氧化硫，而其主要污染源來自火力發電廠、熔煉工廠等。酸雨對環境的危害：如土壤酸化，加速淋溶作用，降低土壤肥沃度，妨礙植物新陳代謝，並影響農作物；對自然環境影響嚴重；腐蝕大理石和金屬，影響人體健康，導致肺癌、氣喘等疾病；降低湖泊之酸鹼值，溶化湖底有害金屬，導致生物死亡，破壞生態系統，而形成死水4.沙塵暴(tornado)台灣地區空氣品質受到下列因素之影響：（1）本地固定污染源（工廠、工業區）；（2）移動污染源（汽、機車）影響；（3）境外移入的污染嚴重影響台灣地區空氣品質，主要來自大陸地區污染源，冬季酸雨大陸沙塵暴。冬末、春季為沙塵暴發生的主要季節，其中以2月底至5月中發生頻率最高，占全年的60%以上，每年發生次數不一。中國西北地區則位於中亞沙漠區中，排名世界四大沙漠區的第二位(依序為中非、中亞、北美澳大利亞)。沙塵暴發生的條件：（1）地表性質：主要發生於沙漠化的地區，須具備有土質鬆軟、乾燥、無植被或草木生長及沒有積雪等條件。（2）氣象條件：強烈的地面風、垂直不穩定的氣象條件及沒有降雨、降雪的天氣現象。6-1-2水污染目前世界上有40%的人口，生活在乾旱地區，足見水資源的重要性。水污染的來源甚廣，主要有：1.都市圬水2.工業廢水3.畜牧廢水4.其他水質的特性指標，可藉由生物性、物理性以及化學性指標來告知污染程度。(一)生物性指標(BiologicalIndicator)1.水中生物一般潔淨的水，呈現水中生物種類較多而數量較少2.大腸菌(ColiformBacteria)MPN/100ml，即每100毫升水樣中大腸菌最大可能數。3.病原體(Pathogens)都市廢水若處理不當，易造成病原體的污染，危害人體健康。4.半數致死量(LC50或L50)在一定試驗時間內（24小時或48小時），僅有半數可以存活時之該毒性物質濃度，利用此值可比較廢水毒性大小。5.優美化(Eutrophication)添加磷酸鹽的合成清潔劑、肥料等之污水排入水體，導致水中的氮、磷含量過高，造成水生植物過度成長，藻類大量繁殖，水體發臭，甚至孳生毒藻，間接影響到水中動物生長。（二）物理性指標（PhysicalIndicator）1.溫度溫度越高，水中溶氧（DO）量越低，溫度影響微生物之活性、氣體之溶解度、水之黏滯性、密度、蒸氣壓、表面張力（surfacetension）等。2.色度一般剛釋出的污水呈現淺灰色，時間久了便呈現暗灰色。3.濁度4.懸浮物質與泡沫欲清除水中懸浮物常用明礬做為凝聚劑。5.臭味臭味以初臭數（thresholdodornumber，TON）表示，即廢水的體積與稀釋到無臭味之水的體積和除上廢水之體積所得之值即為初臭數。值越高嗅味越明顯。()()TON()廢水的體積稀釋到無臭味水的體積廢水的體積（三）化學性指標（ChemicalIndicator）1.酸鹼值(ph)純水為中性，蒸餾水屬弱酸性，肥皂水則為鹼性。2.水中溶氧(DO)每100ml的水體有3ml的溶氧。當溫度越高時，DO越少，DO在2以下屬於嚴重污染。3.生化需氧量(BiochemicalOxygenDemand,BOD)好氧性微生物的生物化學作用（喜氣分解與厭氣分解）所耗用的氧量，稱為BOD。BOD值在15以上屬嚴重污染。4.化學需氧量（ChemicalOxygenDemand,COD）以化學方法氧化，廢水中有機污染物後滴定剩餘之氧化劑量，而藉以測定出水樣中的有機物相當量。5.清潔劑鏈烷基苯磺酸鹽（alkylbenzosulfate，ABS），俗稱硬性清潔劑，毒性低，但2ppm時會產生泡沫，許多國家已停止生產，直鏈烷基苯磺酸鹽LAS），俗稱軟性清潔劑，易受生物分解，少有污染問題。6.重金屬汞在人體中會累積毒性，引起中樞神食物鏈甲機汞中毒事件導致水俁病，電鍍、金屬工業廢水污染造成鎘污染，而引起痛痛病，鎘離子取代鈣離子，導致骨骼疼痛。鉛中毒引起便秘、貧血、食慾不振、肌肉麻痺、腹痛等症狀。大量攝取含鉻，易引起嘔吐、腹痛、腹瀉、尿毒症等。長期飲用含砷量高的水質，會導致烏腳病。7.其它化合物的影響氰化物（NaCN、KCN等）有劇毒性，易致命。含硝酸鹽的水易使嬰兒導致藍嬰症。氟含量過高易致蛀牙、黃斑牙。酚則有臭味。多氯聯苯（PCB）中毒，導致油症病。8.放射性物質水體受放射性物質影響而間接引起人體細胞及組織的異常，產生生物輻射，而導致癌症等症狀。6-1-3土壤淫染土壤中的污染物主要來自—都市污水、農藥和化學肥料、酸雨、工業廢水、畜牧廢污等。土壤一旦受污染不易立即察覺，通常要歷經長時間才會被發現，土壤中的污染物不易被分解，而且復原不易，污染物進入作物中經食物鏈而進入人體，影響健康，土壤中常見的重金屬污染物主要有汞（Hg）、鉛（Pb）、鎘（Cd）和鉻（Cr）等，而鋅（Zn）、銅（Cu）則次之。6-2科技方法解決環保問題6-2-1空氣污染問題的解決使用前選擇乾淨能源做為燃料—如以液化石油氣（LPG，丙烷和丁烷）、液化天然氣（LNG，主要為甲烷）代替重油或燃煤；燃料的事前脫硫，以無鉛汽油代替含鉛汽油；且全面禁用氟氯碳化物（CFCs），發展代用品，使用環保冷媒（HCF-134a）及回收再利用，停止生產氟氯碳化物相關製品；大力禁止森林之濫砍濫伐，且加強綠化。環保署自八十八年起設置馬祖觀測站，以提早掌握沙塵霾影響台灣地區的時間，根據91年監測結果發現，當馬祖觀測站懸浮微粒受沙塵暴影響濃度上升後，約在數小時內可以影響到台灣地區。6-2-2水污染問題的解決方法解決水污染措施必須具備更佳的污水控制與處理系統、減少有毒廢棄物排放與危險廢棄物生產、研究水體自淨能力、利用氧化塘淨化廢水、局部處理污染水域，污染源的控制與處理過程，最佳的技術是防範於未然，其次是發展廢水的回收與再利用，利用逆滲透法使工業廢水回收再利用，以降低成本再其次是應用生物、化學等技術處理高濃度污水和污泥等污染問題，污水處理主要以去除BOD和COD為目標導向，以便提高水體之DO，防止優養化，防止水體受重金屬污染，水體自淨能力，水體因發生化學作用，發生生物分解作用，發生物理作用，可使污染物濃度減少，甚至轉化成無毒、安全、無害的水體，有助污水處理。氧化塘淨化廢水，乃是利用生物降解作用、氧化還原過程將廢水轉化成水質穩定的出水。6-2-3土壤污染問題的解決方法污染的土壤防治措施有：1.採取排土（挖去污染的土壤）、客土（用非污染的土壤覆蓋於污染土表上）、翻土（將底層乾淨土壤與上層污染土壤互換）、水源轉換等措施。2.生物改良措施，利用非經濟作物的強力吸收排除部分污染物，如重金屬等之污染。3.降低污染物質的活性，常用的改良劑有硫酸鹽、石灰。4.追蹤調查食用污染作物者，採取必要