數位學習課程 環境資源管理系 許信儀 老師 syhsu@ocit.edu.tw 環境技術概論 數位學習課程 環境資源管理系 許信儀 老師 syhsu@ocit.edu.tw

第一單元 環境概論 一、前言 二、當前環境問題

一、前言 1.環境保護 人口劇增和產業迅速發展使得各種污染物以廢氣、廢水、廢棄物以水形態排入空氣、水體和土壤此三大環境受體，由於污染物難分解或危害的特性，超出環境受體的各種自淨能力。 環境保護的任務十分重要，但總括來說，生態物種的保育，能(資)源的保存、人體(生物)健康及生命的保護及文化資產的維護卻是人類應該努力的四大方向。

廢氣、廢水、廢棄物中含有各種對人類及生物的健康及生命構成威脅的危害性物質如毒性、致癌性、甚至致突變或畸胎如催奇特性，例如眾所週知的世紀之毒Dioxins(戴奧辛)、多氯聯苯、重金屬等都可從其污染源以廢氣、廢水或廢棄物形式排出後，因此防止污染物的形成、排出、流布及累積以保護人然及其他生物體便成為最重要的環保工作之一。

2. 環境污染及環境問題產生 環境污染問題主要係因人類人口過度膨脹，科技發展使污染物的數量成長快速且不易解決，因使形成各種環境問題。

二.當前的環境問題 1. 世界性的環境問題 由於前述世界人口的迅速成長，科技及產業的發達，污染物大量排放以致於物質循環被破壞，所以造成了許多世界性的環境問題，它們包括： (1)臭氧層的破壞 (2)溫室效應 (3)酸雨 (4)湖泊、水庫的優養化 (5)生態破壞(外來種的影響)

(1)臭氧層的破壞 地表的120km左右屬於大氣層的範圍，其由地表向外可方便地區分成對流層(30km以內)、平流層(20km~50km)，中氣層(50km~90km)、熱氣層(90km~120km)和外氣層(120km以外)，等五個部份，其中各種氣體絕大部分(95%以上)集中在對流和平流層

其中平流層直接接受來自陽光紫外線照射使得其中的氧氣分子、分解成氧原子、氧原子再與鄰近的氧分子結合成臭氧，其反應式可表示如：由於這個原因，平流層中便有一定濃度的臭氧，故有時候平流層亦可稱之為臭氧層，人類大使用許多含氟氯碳化合物(簡稱CFC)的物質如冷媒，電子元件清洗劑和高分子發泡劑，由於CFC十分安定不易被分解掉，排出於空氣後，一直飄送至平流層裡才被臭氧(強氧化劑)分解掉，於是臭氧濃度亦因此而日益減少

八十年代起美國相關的研究單位(太空總署)已在南北極上空發現此一環象，經比對發現1987年的臭氧濃度比1979年的濃度值大約減少了百分之五十。 世界上各主要國家簽訂-蒙特婁公約，希望至2000年時全面禁用一些主要的氟氯碳化合物(CFC)以避免臭氧破洞繼續擴大。專家學者曾推估若臭氧濃度再減少1%，則將增加2%的紫外線和3%的罹患皮膚癌的機率。

(2)溫室效應 氣溫日益上升的現象謂之溫室效應，太陽光主要係以紫外線照射地球，同理，地球所產生的、向外的輻射頻率較低，屬於紅外線的範圍。CO2的主要吸收波長卻在地球輻射(紅外線)波長，再加上CFC、N2O、CH4、水空氣污染物都可以吸收紅外線。它們吸收紅外線的結果使保留過多的能在氣層中，而造成氣溫日益上升的溫室效應所以Co2、CFC、N2O、CH4等可稱之為溫室效應氣體，而其中以化石燃料燒後所產生的Co2貢獻最大，故為最主要的溫室效應氣體。

至1997年日本的京都議定書，各國(主要已開發國家)同意至2005年將各國的Co2減量5%~17%(以1990年的Co2排放量為基準)

(3)酸雨 正常的乾燥空氣中約有380ppm濃度的二氧化碳、其在空氣中可以和水蒸氣結合成碳酸，其可解離構成雨水的酸性。所以，凡是PH在5.65以下的酸性雨水，謂之酸雨。SOX和NOX可稱為造成酸雨的兩個最主要的前導物。它們最主要的污染源卻是交通工具和工業排放者。大陸地區的土魯番漥地曾測出最嚴重的酸性雨水其PH值竟是2.56。

酸雨(含前導物)的影響包括人類健康的影響、建材破壞、湖泊水庫和土壤酸化，破壞生態三方面，現在分別說明如下： (1).人類健康的影響：酸雨的前導物之一SO2和其在空氣中形成的H2SO4細小液滴(謂之酸霧)可刺激、傷害人類的呼吸系統，1952年倫敦的酸霧即曾造成約4000人的死亡(4天內)

(2).建材的腐蝕剝落：雨水的酸性可造成金屬或大理石材料的破壞，另外亦可能造成一些珍貴的希臘、羅馬之大理石雕像的剝蝕。 (3).湖泊、土壞的酸化，破壞生態：湖泊或水庫酸化後十分難以整治，噴洒石灰水為一般治標的方法，其成效有限，正本清源則是減少SOX和NOX的排放。根據相關植物學者的研究均指出植物根部在Ca+2/A1+3比值愈低的情況下其吸收效果較差，而土壞酸化結果，因Ca+2降低及A1+3增加(酸雨溶出壤中的鋁離子)恰可使Ca+2/A1+3的比值降低進而影響作物(植物)對土壤中養份的吸收。

土壤的酸性增加卻可抑制土壤中的形成和利用。酸性雨水溶出土中的重金屬亦會妨礙植物的生長和產量。

綜會言之，酸雨的防治可由下列四個方向著手： 應用各種煙道氣除硫系統(FGD系統)以減少製程所產生的SO2排放至空氣中。 減少燃料(煤或石油)中硫份含量，以減少SO2的產生 改變燃燒技術如流動床式燃燒法可提高燃燒效率並減少SO2的產生量。 改變能源結構，減少煤或石油使用量可以整個減少SO2的排放總量。

(4)湖泊、水庫的優養化 家庭污水(含各種清潔劑)、食品、肥料、製革等工業廢水或農有硝酸鹽、亞硝酸鹽、胺類、磷酸鹽類等含氮、磷等植物所需營養素排入河川、湖泊、內陸河口等水體中，造成水中植物尤其是藻類的大量繁殖而漂浮覆蓋於水面上，於光合作用使水面下造成缺氧狀態，而水面下因缺氧而使厭氧性微生物大量繁殖而分解這些有機物，分解同時便產生一些使水體發臭的物質，如CH4、H2S、NH3等，此便是所謂湖泊的優養化；一個優養化的湖泊其水面必漂浮滿如水花般水生植物，尤其是紅藻類，此一現象俗稱紅湖。

(5)生態破壞(外來種的影響) 生物互相平衡存在的狀態謂之生態 水利工程的興建便淹沒，破壞許多環境景觀並造成當地生態的巨大變化。而污染的結果，空氣、水體和土壤的生態平衡亦往往因此而破壞。酸化的水體和土壤同樣可以造成生態的改變的平衡的破壞。另外人對環境的開發也可能破壞生態平衡，甚至造成某些動物的瀕臨絕種的困種，如台灣獼猴便是因台灣低地森林的高度開發而告瀕監絕種的稀有動物、櫻花系吻鮭亦復如此。由外地引入的外來種也將引起生態平衡及環境的破壞。如台灣引進的福壽螺便是如此。

2.台灣地區的環境問題 空氣品質不佳，水質惡化失去其正常的功能和用途、土壤污染嚴重使作物受影響(如鎘米問題)，另外水資源或土地資源的管理不當造成土石流、斷橋、等大自然反撲及人民生命財產的損失造成台灣地區的環境問題的主要原因可歸納成下列六點：

環境負荷沈重、污染超出環境受體的承載量。 消費習慣改變，廢棄物激增 各種資源利用，管理失當 公共建設不足，加劇環境品質之惡化 污染管制法規報行不嚴 產業界環保觀念，責任不正確或不足 。

(1).環境負荷沈重、污染超出環境受體的承載量 環境乃是一個可逆的平衡系統，此系若有微量的變何可以經由自然界一定的涵容能力予以化解而仍可維持一定的平衡。簡言之，污染量若在環境受的涵容能力範圍盼則環境問題是不會發生。根據研究指出世界人口每增加2%則環境品質將降低1%，由於人口激增，社會型態變遷形成污染量不但增加而且集中。根據統計，台灣地區在機車數醒和人口使用比例上居全世界第一。以台灣地區來說，平均每2人有一輛車，每4人有一部汽車，而機車的污染強度為汽車的3至7倍以上，且汽、機車排出的一些污染物為致癌性的多環芳香化合物的一種，對民眾健康、生命威脅甚大。

(2).消費習慣改變，廢棄物激增 由於經濟發達，國民所得增加，不但物資充裕，而且由於社會型態轉變，消觀念也隨之改變，以前講的節約消費，努力生產而現在則希望以消費刺激生產來累積財富。台灣地區每天約有2萬噸的垃圾需要處理。含氯的塑膠在不完全燃燒下極可能使其焚化飛灰吞灰渣中產生有毒的戴奧辛，所以台灣地區的都市垃圾焚化爐的飛灰所含Dioxins經常超出標準限值(0.1ng/m3)的數百倍之多。台灣地區垃圾含水量高達50%左右。更增加不完全燃燒的機率。基本上，台灣地區各事業單位依規定應自行或委託處理其事業廢棄物，而清除機構問絕大部份，真正的處理(置)機構或場所則有發展和設置的空間。

(3).各種資源利用，管理失當 土地資源方面 台灣地區壓追求產發展及經濟成長的同時，對土地利用並未妥善的規劃和管理。台灣的土質鬆軟、地質破碎易崩、山坡地任意容許土木興建、開設高爾夫球場，種植經濟作物(如山葵、檳榔…..)政策下進一步造成生態破壞外、更形成土石流，影響民眾生命財產及破壞生態十分嚴重。

水資源方面 台灣地區年平均降雨量約為2500公厘，以全世界平均降雨量僅800公厘來說，台灣地區可謂是雨量豐富的地區，降雨量中約75%蒸散或奔流入海，而只有25%左右成為可用水量，此可用水量以河川引水，水庫供水及地下水的三種形式提供農業工業和民生三方面的用水。其中農業用水占75%工業用水占10%而民生用水則有15%，而其用水不足的部份約30億噸，則由超抽地下水供應；超抽地下水和溫室效應則是與污染及土地、水利資源應用不當有關且為造成地層下陷最主要的因素。

台灣地區雨量豐沛，水資源卻缺乏，經常造成水不夠用的主要原因可歸納如下： A.天氣炎熱、河川短促而湍急，使絕大部的降雨(75%)皆奔流入海或蒸散掉。 B.水庫因土地開發(利用)不當而淤塞嚴重，可調蓄水量僅餘原來的2/3且雨量分佈不均，影響其調蓄功能。 C.污染嚴重，水質惡化，嚴重影響可用的公共給水。

目前台灣省污染防治所乃以溶氧量(Dissloved Oxygen,DO)生化需氧量(Biological Oxygen Demmand 目前台灣省污染防治所乃以溶氧量(Dissloved Oxygen,DO)生化需氧量(Biological Oxygen Demmand. BOD5)、縣浮固體量(Suspension Solid, SS)和氨氮量()等四個水質參數值的綜合來評估各種水體的污染程度，其中又區分成未(稍)受污染，輕度污染，中度污染和嚴重污染等四種污染程度，上述各水質參數的濃度範圍，其符合未(稍)受污染，輕度污染，中度污染及嚴重污染範內各給於1，3，6，10等點數。

能源方面 太陽能、風力、水力、煤炭、石油、天然氣、潮汐、地勢、氫氣和生質能等都是可以提能量或電力的主要來源和型式，其中煤炭、石油、天然氣(包括液化天然氣(NG)可謂是化石燃料(fossil fuel)。生質能係指利用生物或來自生物的物質(如廢棄物)以物化或微生物的方法將它產生可充作能源的物質，如….等，此種方式所生成的能源謂之生質能。

(4).公共建設不足，加環境品質之惡化 影響環境品質的一些公共建設至少包括1大眾捷運系統未及早建立2焚化設備缺乏和3衛生下水道普及率低。各國的污水下水道的接管率，以台灣地區來說，台北市51%的接管率為全台灣最高，另外，高雄市的接管率約24%，台灣省則只有不到5%的接管率，平均來說，中華民國的污水下水道接管率只有8~10%的水準。

國家 污水下水道普及率(接管率) 荷蘭 德國、加拿大 英國 馬來西亞 美國 日 韓國、菲律 印尼 中國民國台灣地區 台北市 高雄市 台灣省 95%以上 92%左右 89% 85% 74% 70% 42% 40% 10.7% 63.7% 27.8% 1.5%