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CH04 科技與環境 - Coggle Diagram
CH04 科技與環境
4-1 重要環保問題
4-1-1 空氣污染
指標與主要污染物
以空氣品質指標(AQI)監測臭氧與懸浮微粒(PM2.5、PM10);包含硫氧化物(刺激呼吸道)、一氧化碳(與血紅素親和力高)、氮氧化物及碳氫化合物(含多環芳香烴 PAHs 易致癌)。
光化學煙霧機制
揮發性碳氫化合物與氮氧化物經光化學反應產生臭氧與過氧硝酸乙醯酯(PAN),導致眼睛刺痛與能見度大幅下降。
全球三大溫室/酸雨議題
溫室效應:二氧化碳(50%)與甲烷(20%)等氣體阻擋紅外線輻射,引發全球暖化與極端氣候災變。
臭氧層消失:平流層臭氧遭氟氯碳化物(CFCs)釋放的氯原子行連鎖反應破壞,削弱對紫外線(UV-A、UV-B)的阻隔。
酸雨危害:雨水 pH 值小於 5.0,由硫、氮氧化物轉化為稀硫酸與稀硝酸,導致土壤酸化與有毒鋁離子溶出。
沙塵暴襲台條件
受本地、移動與境外移入(中國西北與蒙古沙漠)影響;形成必須具備「地表土質鬆軟乾燥」與「強烈地面風」兩大氣象條件。
4-1-2 水污染
污染來源與法規定義
水汙染防治法明確規範水質改變;主要來源依序為工業廢水(55.5%居首)、畜牧廢水(23.1%)與都市污水(21.4%)。
水質三大檢測指標
生物性指標:監測生物多樣性、大腸桿菌群(MPN/100mL)、病原菌、半數致死量(LD50/LC50)與優養化(磷酸鹽引發藻類暴增、溶氧耗盡)。
物理性指標:包含溫度(熱污染降低溶氧)、色度(鉑鈷單位)、濁度(NTU)、懸浮物質(SS,可用明礬凝聚)與臭味(初臭數 TON)。
化學性指標:包含 pH 值、水中溶氧(DO < 2ppm 為重度污染)、生化需氧量(BOD $\ge$ 15mg/L 屬嚴重污染)與化學需氧量(COD,採二鉻酸鉀測定)。
重金屬與有毒物毒害
重金屬危害:甲基汞致水俣病(中樞神經受損)、鎘致痛痛病(取代骨骼中的鈣)、鉛致貧血與神經病變、六價鉻致肺癌、砷致烏腳病。
其他化合物:清潔劑由硬性(ABS)改用軟性(LAS)防泡沫污染;硝酸鹽引發藍嬰症;多氯聯苯(PCBs)引發毒油症。
放射性物質:受輻射影響間接引起人體細胞與組織異常,導致癌症或遺傳基因受損。
4-1-3 土壤污染
定義與毒素累積機制
人為因素使土壤品質惡化,毒素累積到一定程度後經由食物鏈間接影響人體,且在短時間內不易被發現。
常見重金屬與病變影響
塑膠與電鍍廠易排放汞、鉛、鎘、鉻等物質。鎘遷移至土壤引發「鎘米」導致痛痛病;鉻含量過高則引發皮膚過敏與肺癌。
4-2 科技方法解決環保問題
4-2-1 空氣污染問題的解決方法
乾淨燃料與事前脫硫
選擇液化石油氣(LPG)和液化天然氣(LNG)代替重油燃煤;推行燃料事前脫硫減少有害氣體產生,並以無鉛汽油替代含鉛汽油以降低環境中鉛的沉降。
禁用CFCs與綠化控溫
全面禁用氟氯碳化物(CFCs),改採 HCF-134A 或 410A 等環保冷媒並回收再利用;嚴禁森林濫砍濫伐並加強綠化,以緩和溫室效應、酸雨及臭氧層變薄。
遠程沙塵暴自動監測
環保署配合 WMO 規範每 6 小時分析氣象報告,透過馬祖、萬里、觀音等觀測站監測,當懸浮微粒濃度由 50µg/m³ 以下急升至 100µg/m³ 以上時,利用電腦自動監測系統即時發布防範資訊。
4-2-2 水污染問題的解決方法
源頭減污與廢水回收
推動製程防範使污染物在生產中消失;工業廢水利用逆滲透法回收利用(一般回收四次後再排放),家庭廢水設蓄水池回收沖廁、澆花,都市污水處理後則用於灌溉。
生化導向與自淨運用
廢水處理以去除 BOD 和 COD、提高水體溶氧量(DO)防止優養化為導向;並運用微生物的喜氣、缺氧及厭氣分解等水體自淨能力,將有機污染物轉化為無毒物質。
底泥整治與覆蓋阻絕
重金屬底泥(如日本水俣灣汞污染)採疏濬、衛生掩埋或固化法處理;或採覆蓋法加入細砂、礦渣或廢羊毛提高表層微生物活性,並在水區隔絕以阻止污染源擴散。
4-2-3 土壤污染問題的解決方法
物理工程整治措施
實施排土(挖除受污染土壤)、客土(在受污染表土覆蓋乾淨土壤)與翻土(將底層乾淨土壤與上層污染土壤互換),並配合實施水源轉換。
生物改良與化學控制
栽種非經濟作物強力吸收並排除重金屬等污染;化學上加入硫酸鹽或石灰等改良劑調節酸鹼值,降低重金屬的活性使其生成沉澱。
農藥降解與制度預防
受有機氯農藥污染的土地採水旱輪作或施用生物改良劑加速農藥降解;嚴格限制污染物質排入未受污染土地,積極落實公害監測防治,避免侵蝕、鹽鹼化與沙漠化以達成土地復耕。
4-3 環境荷爾蒙簡介
4-3-1 生活中的環境荷爾蒙
微量危害:環境荷爾蒙即使在十億分之一克(ppb)的微量濃度下,長期累積仍會引發精蟲減少等慢性毒性生理危害。
個人用品與容器:化學性防曬乳液中的紫外線吸收劑具乳癌細胞增殖與抗雄激素作用;保麗龍碗裝泡麵容器(聚苯乙烯,PS)加熱易溶出致癌的苯乙烯與BHT安定劑;塑料餐具與奶瓶易釋出具生殖毒性的酚甲烷。
工業與化學製品:非離子型界面活性劑會分解出壬基酚,導致雄性動物雌性化並影響生殖力;焚化爐低溫燃燒含氯乙烯的塑膠或保鮮膜會釋出劇毒戴奧辛;人造動情素DES(安胎藥)易致女童長大罹患陰道癌。
化妝品與塑化劑:女用化妝品(如口紅、眼線筆、化妝水)與保鮮膜中含有BHA安定劑,以及DEP、DOP、DMP、DBP等鄰苯二甲酸酯類塑化劑,加熱或接觸油性食物時極易溶出進入人體。
4-3-2 對人類造成的危害
身心健康病變:環境荷爾蒙多為脂溶性化學物質,會引發乳癌與攝護腺癌、受損免疫系統、降低生殖力、導致性別中性化、造成孩童學習行為異常,並改變甲狀腺功能與中樞神經發展。
飲食調養之道:建議平時多吃天然食物纖維,可有效強化肝臟代謝酵素的作用,加速體內戴奧辛等脂溶性毒素的代謝與排泄。
4-3-3 對生物造成的危害
生態與發育衝擊:導致魚類和鳥類甲狀腺功能與發育異常;顯著減少貝類、魚類、鳥類和哺乳動物的生殖能力並降低孵化率。
去雄性與雌性化:造成生物出現去雄性化(demasculinization)與雌性化(feminization)等性別錯亂現象;導致後代存活力減少,並嚴重改變鳥類與海洋哺乳動物的免疫力與日常行為。
4-4 科技環保的永續經營
定義與三大原則
核心定義:滿足當代需求,且不危及後代生存能力。
三大原則:包含公平性、共同性、永續性三內涵。
技術創新與能源
製程優化:採密閉、零排放製程;污染是技術差的表現。
再生能源:加速開發太陽能、風能與水力等多元綠能。
各國實踐與生活
發展方向:開發中國家消除貧窮;工業國家技術創新、減少排廢。
簡樸生活:全民落實節能低碳,實踐理性綠色消費。