第八章 地球資源與 永續發展 8-1 地球資源 8-2 減少環境破壞 8-3 永續發展 《時間分配》 本章共分3小節，教學需3小時 《教學建議》 永續發展的概念或字眼到處可見，很容易落入陳腔濫調的窠臼或是侈言高調的教條。 在本書編輯過程中，對永續發展的精神近乎激辯般深入討論並一再改寫，這一章的課程對編者、教師及學生都是很有挑戰的單元，因此建議老師教學之前，須對永續發展的多面性有更廣泛的認識，因為此一概念可充分應用於各領域，教師可先反覆思索本章課文的幾張圖表的涵義及應用範圍，或參考本章教師手冊各項補充資料，先釐清本書探討的概念架構，盡量引導學生更開闊的思考，避免以文宣式傳達來傳授此一章節，而造成學生以偏概全的膚淺概念與老調重彈的感覺。

礦物資源 礦床 ：礦物或元素大量富集，有開採價值 《教材內容》 在地殼的某些位置，一種或數種礦物或元素因地質作用而大量富集，成為有開採價值的資源，稱為礦床。礦床在世界上的分布並不均勻，通常只侷限於某些地方。但礦床也不是散亂無章、無緣無故地隨意分布，而是與大地構造及地質作用有密切關連。隨著工業化程度提高，人類對各種礦物資源的需求不斷增加。然而，絕大部分礦床的形成需要百萬年，甚至億年的時間，以人類歷史的時間尺度而言，礦床是有限、不可再生的。依1999年全世界的開採量而言，一些目前已探明的礦產，在未來數十年至二百年左右將開採殆盡。 人類對礦物資源的需求仍持續增加，但礦物資源是不可再生的有限資源。為了能更長久或永續利用，我們對於一些特別稀少的物質應設法降低其消耗量。可行的方法如：(1).有效利用，避免浪費。(2).使用替代品：以量多而枯竭年限長的礦產替代枯竭年限短的礦產資源，例如：利用光纖替代通訊電線，可減少銅的使用量。利用陶瓷替代部分金屬。 對某些金屬而言，減少開採需求最有效的方法是回收再利用。

以人類歷史的時間尺度而言，礦床是 (填可或不可)再生的。 以人類歷史的時間尺度而言，礦床是 (填可或不可)再生的。 許多已知的礦產在未來數十年至百年間將開採殆盡

各種礦藏可供開採年數 延伸閱讀：各種礦藏可供開採年數

如何永續利用。 有效 回收 ※ 利用( 再利用) ，避免 。 ※使用 品 浪費 替代

以量 而枯竭年限 的礦產替代 多 長 例： 替代通訊電線， 減少 的使用量。 光纖 銅 陶瓷 替代部分金屬

小百科：臺灣地區2002年某些材質回收量統計

能源資源 化石 90%來自 燃料： （ 、 、 等） 天然氣 石油 煤 小百科 延伸閱讀 《教材內容》 90%來自 燃料： （ 、 、 等） 天然氣 石油 煤 《教材內容》 工業時代人類使用化石燃料（石油、煤、天然氣）做為主要的能源。目前全球使用的能源近90%來自化石燃料，其餘來自核能、水力、地熱及風能。 1960年代是油田發現的高峰期，後來雖陸續有新油田的發現，但一般相信，人類很可能已用掉了所有可開發石油的一半。也許不必等到石油用罄，在未來20年，當石油生產不敷市場需要的時候，人類就要爆發嚴重的能源爭奪戰。 此外，大量使用化石燃料，排放了大量二氧化碳，已引發了全球暖化及其他污染的問題。如何減少排放量，遏止污染與暖化效應，都是我們要及早深思、未雨綢繆的課題。 小百科 延伸閱讀

小百科：2001年臺灣地區能源供給量百分比 小百科：2001年臺灣地區能源供給量百分比

以人類歷史的時間尺度而言，化石能源是 再生 不可 全球暖化 污染問題 大量使用化石燃料會引發哪些問題?

1999年全球原油分布 延伸閱讀：原油及天然氣儲量分布圖 波斯灣地區原油儲量約占65 ﹪

油氣田形成的條件 生油 (1) 層：富含生物有機質 (2) 層：儲存油氣 (3) 層：圍堵油氣外洩- 岩 (4) 構造：板塊擠壓形 (1) 層：富含生物有機質 (2) 層：儲存油氣 (3) 層：圍堵油氣外洩- 岩 (4) 構造：板塊擠壓形 成 與 等構造 儲集 蓋 頁 封閉 褶皺 斷層

蓋層 儲集層 生油層

水資源 為增加可利用的淡水量，構築 與人工 。 水庫 湖泊 因 而失去蓄水功能 淤積 《教材內容》 為增加可利用的淡水量，構築 與人工 。 因 而失去蓄水功能 水庫 湖泊 淤積 《教材內容》 在地球表面的溫度條件下，水是唯一固態、液態及氣態三者皆能存在的常見物質。地球97.4%的水存在於海洋的鹹水，其餘約2.6%為淡水，但這些淡水大部分是存在於兩極冰蓋及高山冰川的冰，不易利用，只有約0.6%是液態淡水，一般所謂的水資源就是指這部分的淡水。其中最常利用的淡水主要以河川與湖泊等地表水及地下水的形式存在。近年世界人口大增，農工商業及生活用水需求隨之增加，但污染又益形嚴重，故水資源已日漸成為影響許多地區人類生存與發展的關鍵因素。 河川與湖泊在全球水文系統中占很小的部分，低於總水體的萬分之一，但它們是極重要的淡水資源。為增加可利用的淡水量，人類構築了不少的水庫與人工湖泊。大部分湖泊所在的地層透水性較差，故湖泊水的來源受限於直接降水或降雨後的地表水流供應。但有些湖泊底下的地層透水性良好，此時，湖泊可自地下水獲得許多水量，或湖泊反而補注地下水，互相調節（圖8-1）。另一方面，與河川相通的湖泊，對調節河川流量亦有重要作用。除了與地下水及河川的密切相關之外，不論是天然或人工湖泊皆會淤積泥、沙、礫石，改變河川以至海岸的沉積型態，最終因淤積而失去蓄水功能。 並非所有的地下水都是淡水；事實上，許多地下水是鹹水。地下淡水不像地表淡水那樣顯而易見，其重要性卻無庸置疑。臺灣近年來每年抽用的地下水，約占臺灣地區總用水量的40%。美國所有用水量的30〜40%亦來自地下水。因為不必建造昂貴的水庫及輸水管路，所以地下水至今仍是最便宜與最有效率的都巿水源。

至今最便宜有效的都巿水源 地下水 因不必建造昂貴的 。 及輸水 。 水庫 管路

超 地下水 抽的問題 地層 ，地下水 化 臺灣 部平原沿海地區 下陷 鹹 西 《教材內容》 地下水 抽的問題 地層 ，地下水 化 臺灣 部平原沿海地區 下陷 鹹 西 《教材內容》 有些地下水能自然流出地面，有些則需鑿井才能自然流出（自流井）或經抽取至地面。當一個含水層經過長期抽取，其抽取量超過該含水層的天然補注量時，地下水面將逐漸降低，以至最後抽不出水，好像一個地下水「礦產」被開採而枯竭（圖8-2），這種情形在世界上屢見不鮮。許多含水層內的水是數千年前乃至數萬年前冰河時期所獲得而儲存至今，形同「化石水」。若這些含水層持續超抽，可能將導致該地下水資源枯竭。 在海岸地區，地下淡水可流入海洋。然而，地下水若超抽而使地下水面降至與海平面同高，甚至更低，則海水將往陸地方向侵入淡水含水層，使地下水鹹化而無法飲用或供做農、工業等用途。 臺灣雲林、彰化、嘉義、臺南及屏東等西部平原沿海地區，由於地下淡水超抽，不僅導致地層下陷，也使地下水鹹化，是國土及淡水資源的嚴重危機。

延伸閱讀：超抽地下水前 延伸閱讀：超抽地下水導致鹹水入侵 《教材內容》 延伸閱讀（同學自行進階研讀，增強實力） 超抽地下水導致鹹水入侵 海水因為含鹽分，比淡水重2.5%（或1/40），因此在海岸或海島地區，淡水水體等於是像是船一樣「浮」在鹹水之上。理論上，因為地下水面較海平面高，故淡水與鹹水的交界（下圖中的鹹水邊界）降至海平面下，而且此邊界在海平面下的深度（z）是地下水面海拔高度（h）的40倍。換言之，z＝40h。因此，若地下水面因超抽而降低1公尺，則底下的鹹水邊界深度會上升40 公尺，也就是鹹水邊界更接近地表，而使井水變為鹹水。

大量超抽地下水後

有效 浪費 回收 利用、避免 、 再利用 水資源永續經營 《教材內容》 利用、避免 、 再利用 有效 浪費 回收 《教材內容》 水資源永續經營的方法基本上與其他地球資源相似，也就是：有效利用、避免浪費以及回收再利用。但水資源有其特色，也就是：淡水是生命必要物質，沒有替代品；淡水可再生，但也很容易受污染，因而失去或減少其利用價值。 在開源措施方面，可增加地表水（水庫、河堰、埤塘等）及地下水（水土保持，維護水源涵養功能，增加入滲補注）之蓄水量與聯合調配運用。 在節流方面包括：有效利用，節約用水；雨水與廢水回收再利用；水庫與地下水之有效營運管理等。而「避免污染」對臺灣水資源，不論是在質與量上，尤其重要。

水資源特色 水是生命必要物質 替代品 可 。 避免受 。 淡 沒有 再生 污染

臺灣的缺水危機 臺灣島雨量豐沛，因土地面積不大、人口稠密，平均每人每年能分配到的總雨量不多 圖8-4 圖8-5 《教材內容》 臺灣島年平均降雨量約2500公釐（也就是2.5公尺高！），約為世界平均值的3倍，是世界雨量最豐沛的地區之一。但因土地面積不大、人口稠密，故平均每人每年能分配到的總雨量僅為世界每人每年平均值的七分之一左右。 不僅如此，臺灣的地形山高坡陡、河川短促水留不住，且氣候上位於季風區，降雨集中（主要在夏季），故平常河川流量不大，一遇颱風豪雨則洪流滾滾，經常釀成災害。但若缺少颱風豪雨，則又常缺水苦旱。加上土壤沖蝕顯著（圖8-4），水庫淤積嚴重，使水的貯蓄調配不易。 近年來，水污染情形使水資源的質與量進一步受到影響，雪上加霜，也難怪水荒頻傳（圖8-5）。 圖8-4 圖8-5

臺灣地形山高坡陡、河川短促，且降雨集中，加上土壤沖蝕顯著，水庫淤積嚴重，使水的貯蓄調配不易

圖8-5 乾旱使得石門水庫見底 圖8-5 乾旱使得石門水庫見底

污染 :環境中含有一種或多種物質，其存在的數量、性質及時程會傷害到人類、植物及動物的健康或生存。

污染發生及國際間共同努力化解危機的例子︰ 南極上空 的現象 臭氧洞

大量______化合物逸散到_____層，使其濃度下降。 成因 氟氯碳 平流

影響 : 紫外線 ______長驅直入， 易使人類罹患 、 。 皮膚癌 白內障

解決方法 1987年世界各國簽訂 ______議定書，規定逐年減少，終致完全禁用氟氯碳化物。 蒙特婁

台灣的環境問題 河川污染 1.污染源多在 _____ 游 。 中、下 2.我國嚴重污染河段高達 ％ EX︰ 溪、 溪 3.許多河川含 ______ 比例過高 中、下 12 阿公店 二仁 重金屬

空氣污染

1.空氣中的 ____粒子、___、___ 逐年下降僅 ___略上升。 氣懸 NO2 SO2 O3

酸雨現象 因造成酸雨的沉降物質具______、_______傳輸之特性，使本國受鄰近國家之影響 ★環境污染問題需 ________ 才能解決。 大尺度 遠距離 國際合作

土壤污染 主因: 缺乏妥善處理 廢棄物

影響: (1)變成不適栽種 、 (2)毒性物質溶解在 水中流滲到泉水、河川、湖泊及水庫之中 (3)造成污染 。 農作物 地下 擴散

8-3永續發展 圖8-10 人類社會成長和人類文明的持續與發展 《圖表說明》 本圖希望藉由課程中了解人口增長、社會進步與經濟發展等過程如何產生地球的資源枯竭、環境污染、與生態破壞等問題後，進而視人類社會與地球系統為一個天秤的兩端。 我們應思考如何在人類社會與地球系統之間取得最佳平衡，找到人類與地球互動的最佳策略，來延續地球的正常運作，也才能確保人類的永續發展。

永續發展的觀念: 人類社會發展要「既滿足 代的需求，同時不損及 代滿足本身需求之發展」 當 後

使用 再生 排放 分解 改變 調適 讓生態系永遠再生不息，檢驗標準: (1)資源的 不超過資源 的速率 (2)廢棄物的 不超過環境 (1)資源的 不超過資源 的速率 (2)廢棄物的 不超過環境 的速率或環境承載力 (3)對環境造成的 不超過自 然 的速率 使用 再生 排放 分解 改變 調適

如何達成永續發展？ 研究 科學增進對地球系統的瞭解，找出 資源與 地球的兩全之策 地球 開發 保護

圖8-12 人類社會與地球系統關係密切 《圖表說明》 地球系統中的全球變遷會對人類社會造成衝擊(右往上箭頭)，而人類社會中的活動會影響地球系統（左往下箭頭），當人類活動對地球系統的影響增加時，地球系統的變動對人類社會的衝擊將加劇。 因此人類必須用科學智識了解人類活動如何影響地球系統，地球系統又如何衝擊人類社會，以尋求地球系統與人類社會的平衡。

圖8-13 地球系統的研究步驟 《圖表說明》 順時鐘箭頭表示科學研究的主要過程，逆時鐘箭頭是兩兩過程間回饋補足資訊，向前重新審視可以提高順向過程的合理性與研究層次，提升我們對地球系統的瞭解。

現代人必須 「 思維、 行動、 作為」， 朝永續發展的目標努力。 全球 就地 道德

印度聖雄甘地曾說：「想要改變世界，先把 當成這個改變」 自己

水稻田~ 溼地 涵養地下水源 防洪蓄水、淨化水質 調節氣溫 節能減碳

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改善世界，你是重要角色 逆轉毀滅→思考自己吃下的食物 Mindful Eating

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