五南官網-公害與防治

理工-環境與土木-災害與防災
公害與防治

作　　者：國家教育研究院、李文智、翁義聰、王琳麒、蔣本基、張怡怡、張智華、黃良銘、郭益銘、王竹方、高志明、陳宏達
出版社別：五南
書　　系：永續發展教育系列叢書
出版日期：2014/12/19(1版1刷)
ＩＳＢＮ：978-957-11-7942-1
書　　號：5AA1
頁　　數：296
開　　數：16K
定　　價：320元
優惠價格：288元

吳思華  教育部長
蔣本基  國立臺灣大學環境工程學研究所教授
林慶隆  國家教育研究院編譯發展中心主任

　　經濟發展過程中帶來各種環境汙染，經常造成重大公害，除對自然環境造成破壞，人體健康更是受到莫大傷害。若不及時挽救，任環境汙染持續惡化，除了會造成地球生態的嚴重破壞及人類生活品質的趨向惡劣外，甚至會危害到整個地球人類的生存。因此，環境保護與公害防治，是我們必須面對且急需解決的重要課題，更是我們無可逃避的責任。
　　本書特色是兼顧傳統基礎架構、新穎處置與管理策略，無論學理理論或操作實務，皆豐富踏實，輔以歷史與法規的演變脈絡及國內外技術與案例的介紹，並對臺灣社會環境未來發展提出建議，分享多年來的研究經驗與分析相關的文獻，針對各公害汙染來源進行解析，進而闡述汙染防治之可行控制技術與控制策略，以及如何可將汙染物轉變為有用之資源等，期能對環境保護與公害防治有所貢獻。

李文智
國立成功大學環境工程學系教授

翁義聰
崑山科技大學環境工程研究所副教授

王琳麒
正修科技大學化工與材料工程系教授

蔣本基
國立臺灣大學環境工程學研究所教授

張怡怡
臺北醫學大學醫學科學研究所合聘教授

張智華
國立成功大學環境工程學系助理教授

黃良銘
國立成功大學環境工程學系教授

郭益銘
中華醫事科技大學環境與安全衛生工程系副教授

王竹方
國立清華大學生醫工程與環境科學系教授

高志明
國立中山大學環境工程研究所教授

陳宏達
國立成功大學環境工程學系兼任助理教授

教育部長序
    全球氣候變遷已是我們面對永續發展的挑戰，亦是人類須嚴正面對的難題，在日趨嚴重的地球暖化現象，以及能源危機問題逐漸浮現後，環境保護與節能減碳，已成為地球村公民共同努力的目標。而《永續發展教育系列叢書》之出版，即是因應100年6月5日環境教育法施行後，我國將環境教育列為重要教育議題之一，以培養具有環境意識與素養的公民，希透過教育方式為永續發展做出貢獻。

 本叢書內容分為「永續環境」、「永續經濟」及「永續社會」三系列，其中永續環境系列包括《自然保育》、《公害與防治》、《氣候變遷與災害防救》及《環境與資源管理》等4冊；永續經濟系列包括《綠色產業》、《清潔生產》及《綠色所得與綠色消費》等3冊；永續社會系列包括《文化保存》、《社會正義與社區參與》及《人口與健康》等3冊。合計有10冊。由本部補助，國家教育研究院結合五十多位學者專家歷時兩年餘編著而成，再經由審查通過後出版，是國內第一套為大專校院永續發展教育課程與教學編著的專書。希望讓我國成為繼美國、日本、韓國、巴西之後，躋身少數將環境教育立法與落實教育政策的國家，揭示政府推動環境教育的用心與盡力，透過永續發展教育促進民眾主動積極瞭解人與人、人與自然，以及人與社會之相互關係，培養永續發展之知識、態度、技能、價值與倫理觀，進而產生對永續發展負責任的行為模式，以具體行動解決或避免問題，達到環境、經濟及社會的永續發展。

永續發展（Sustainable Development）教育內容關切環境與生態、環境問題以及其對人類社會文化的影響、瞭解日常生活中的環保行動、洞悉環境正義與世代永續公平發展、認識環境與經濟關係、環境法規與政策、國際環境公約與環保組織等等，係一個横跨環境、經濟以及社會學門的跨域整合的新領域，所需專長遍布各科系，除一般環境議題外，更擴及綠色產業、清潔生產、綠色消費、文化保存、人口與健康等前瞻性議題，涵蓋永續發展各面向，目前坊間並無一套適合大專校院學生使用的書籍，本叢書的出版正符合當前需求，相信對我國永續發展教育的推動，必能發揮很大的助益。

最後，本套書能如期如質付梓，感謝編著者、審查者、本部資訊及科技教育司同仁、國家教育研究院同仁及五南圖書出版有限公司等的努力及貢獻。

生物圈（biosphere）通常指地球上有生命的範圍，是地球上所有生態系統（ecosystem）的總和，包含高山、丘陵、平原、湖泊、河口、海岸及海洋等生態系，各生態系間透過營養鹽的流動及物理化學的交互影響，緊密的連結在一起。
例如黃裳鳳蝶（Troides aeacus formosanus）毛毛蟲的植食特性，與港口馬兜鈴（Aristolochia kankauensis）間形成兩族群的緊密關係；但也有些動物則移動於各生態系間，他們可能是為了覓食或是遷移到溫暖的棲地，使得動物與棲地間的關係更趨複雜。如鮭魚洄游於森林小溪、河流、河口與海洋間，利用順河而下的營養與食物，到了隔年，熊捕捉溯河回來產卵的鮭魚，當未吃完的魚肉被棄置於森林時，又將部分的營養鹽帶回上游的森林中，回報它們對熊的庇護（陳儀蓁譯，2006）。
紅樹林利用上游及潮汐帶來的營養，進行光合作用產生葡萄糖，除了自身的生長及呼吸作用外，蜜蜂、蝶蛾及蚊蠅也會趁著開花季節訪花吸蜜，落葉碎屑進入河口生態系的營養循環，彈塗魚及蝦蟹則利用盤根錯節的紅樹林當作棲所隱藏其中。
本章將引入世界共通性議題，包含河川、水庫、丘陵及高山等生態系之簡介；也融入臺灣地區生態系統之特色，例如：河口的候鳥（黑面琵鷺）及海洋的鯨豚（中華白海豚）等生態保育議題（圖1-1、1-2）。
第一節 生物圈
地球上各種生物及其所依存的環境，稱之為生物圈。生物圈只占地球表面的一個薄層，它由大氣圈（atmosphere）、水圈（hydrosphere）、土壤岩石圈（lithosphere）及生活在其中的各種生物等所組成。範圍大致是地球表面以上15 km的空中、地表下300 m深的地表及海平面下10 km的水域，也就是說生物圈的範圍包括低層大氣、部分地殼表面及水域所組成的區域。
近幾年來，地球大氣中保暖氣體二氧化碳(CO2)的聚積及臭氧層的薄化，引起大家的關注。CO2與甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)及氟氯碳化物(CFCs)等被稱為溫室氣體，影響全球暖化。全球的暖化和南北極臭氧層的薄化與生物界息息相關。
生物的存活還需要哪些因子呢？所有的生物都需要原始的能量來源，如陽光、水分及營養（氮N、磷P、鉀K等）；大約有30種是生命不可或缺的元素，稱之為養分（nutrients）。生命的過程主要包括：(1).能量的固定：由植物及藻類等初級生產者進行光合作用（photosynthesis），使保存於生態系中；(2).能量的釋出：細胞進行糖解作用（glycolysis）、克雷伯循環（Krebs cycle）與電子傳遞鏈（electron transport chain）等，使生物能形成個體和維持生命。
生物為維繫生命從外界攝取食物或移動的過程中，連帶也吞食、吸入或經由皮膚接觸許多危害健康的物質。例如有機汞、鉻化合物、多氯聯苯、戴奧辛、氟化氫及二溴氯丙烷等。這些有害物質，除了汙染土地、危害水環境外，也對人體造成危害，其類型可分為：慢性健康危害、刺激性、腐蝕性、有毒性、致死性、致敏感性、致癌性（carcinogenic）、致突變性（mutagenic）及生殖毒性（toxic to reproduction）等，最後三種簡稱CMR。
這些有毒物資透過排放、運輸、堆置、大氣擴散及水的搬運，到處流竄充斥於生活周遭，若能了解生物圈的各個系統運作，將有助於我們進行各種公害防治。

一、大氣圈
大氣圈（大氣層）主要的成分有氮氣（78.1%）、氧氣（20.9%）、氬氣（0.9%）、少量的二氧化碳、稀有氣體（如氦、氖）及水蒸氣。空氣的密度隨著高度增加而減少，溫度隨著高度增加而降低，隨著高度不同表現出不同的特點，約可分為對流層（troposphere）、包含臭氧層的平流層（stratosphere）、中氣層、熱氣層及電離層，再上面就是外太空了。
對流層是大氣層最靠近地面的一層，也是密度最高的一層，蘊含大氣層四分之三的質量及所有的水蒸氣、灰塵雜質（含影響呼吸風險甚鉅的PM2.5）及氣膠（aerosol），加上空氣的動亂運動及垂直方向的混合比較強烈，形成主要的雲雨風雪等氣候，同時也提供汚染物擴散、運輸、稀釋及轉化的條件。
平流層的臭氧濃度急遽上升，水蒸氣稀少，這層的溫度上熱下冷，缺乏垂直運動的能量而穩定；因此，進入平流層的汙染物可能在這裡滯留一年甚至數年之久。例如1986年4月26日清晨，蘇俄的車諾比（Chernobyl）核電廠四號反應爐爆炸，火球高達30 m，當時放射性煙塵沒有受到隔絕，擴散到全歐洲大陸，引發史上最嚴重的核災。
氣流也因高山產生特殊的生態障壁，如英國BBC攝影記者曾紀錄中國的蓑羽鶴（Anthropoides virgo）利用回升暖氣流的幫助升高，奮力飛越6,000 m的喜馬拉雅山，到達在印度的度冬區。這種低溫、稀薄空氣與強大氣流的環境是候鳥遷徙的瓶頸，只有少數的種類與強健的個體才能飛越。
夏季，西太平洋及沿岸地區常有熱帶氣旋（颱風），經常侵襲日本、琉球、臺灣及菲律賓等地，常因驟降雨而造成洪水災害。冬季，臺灣盛行東北季風，北部濕冷多雨，南部楓港及墾丁則有落山風。各地因乾濕季、迎風面及不同的植物生長條件，而形成截然不同的地景與生態系。

二、揚塵與酸雨
每年入冬，大規模沙塵暴（asisan dust-storm）透過傳輸影響臺灣大多數的地區。受強風揚起的沙塵造成空氣中含有大量塵土，遮天蔽日又稱為黑風暴。沙塵暴發生後，顆粒較大的粒子即沈降到地面，大多影響原地或鄰近地區；顆粒較小的粒子可以向上傳送到約1,500至3,000 m，再藉由西風帶的氣流向東傳送。
中國西北方的沙塵可東移到日本、韓國、北太平洋以及10,000 km外的夏威夷，往南可影響到臺灣，甚至遠達菲律賓，影響範圍相當遼闊。在傳送的過程中，部分因擴散或稀釋，使得沙塵隨傳送的距離愈遠濃度愈低；部分因傳送過傳送程中，受到乾沉降或降雨的沖刷效應而降到地面。臺灣中部濁水溪，冬天時常會有揚塵侵襲南岸的西螺等地區，造成民眾生活上的困擾。
隨著季風傳送，酸雨的危害可跨越國界（雨水的pH值低於5.0），對農業、森林及水生態系統衝擊特別嚴重。例如，桃園地區於1993~2003年的平均pH 值低至4.6，是全國酸雨最嚴重的區域之一（曾韋迪2005）。

三、水圈
地球上的水大部分（約1.35x109 km3）儲存於海洋，有2.75x107 km3的水被冰封存於南極、北極及高山頂，融雪足以讓海平面上升及泛濫成災；每年從海洋、地表及生物體蒸發的水約有1.11x105 km3，但大都以降雨的方式進入陸地，其中又有4.0x104 km3的水流入海洋，並進入洋流循環。洋流循環主要受到在柯氏力效應下的盛行所帶動，太平洋的暖流（黑潮）順著臺灣東海岸往北流向琉球群島與日本；寒潮（親潮），則從白令海南下，黑潮與親潮的交會處常形成重要的漁場。
討論水域環境大致可分物理、化學及生物等三方面，如光、溫度、水流、水深、鹽度、溶氧及各種生物等。水分和養分在生物性與非生物性的領域來回移動，稱之為生物地質化學循環（biogeochemical cycling），其流動範圍包括海洋、沿海、湖泊及陸域與水域的交會帶等。
臺灣位於環太平洋的火山地震帶，有澎湖、大屯山、龜山島、蘭嶼及綠島等火山地質；其中龜山島最近一次噴發距今約7,000年，目前仍有活動的跡象。高聳的海岸山脈矗立於太平洋及歐亞板塊間，東部強勁的黑潮及溫暖潔淨的海水造就了珊瑚礁海岸。鮪魚、旗魚、鬼頭刀、翻車魚及飛魚等皆為此海域的重要經濟魚類，其中飛魚更是蘭嶼達悟族的民俗魚類（江偉全、陳文義2012）。
隨著月亮圓缺，潮水從臺灣海峽南北兩端湧入，營養鹽、有機物、浮游生物及泥沙堆積在此。臺灣海峽由北往南有觀音凹陷、雲嘉隆起、澎湖水道及臺灣灘；海峽南部既寬又淺，且越向西邊靠近中國大陸越淺，南邊則為臺灣灘等。此海域水深大部分淺於100 m，加上沿岸的淺灘及堰洲島（汕）的散佈，形成重要漁場、底棲生物豐富且生物多樣性高；例如牡蠣、文蛤、烏賊、魷魚、對蝦、梭子蟹、舌鰨、石首魚、鰻魚等漁業資源，也因此支撐中華白海豚（Sousa chinensis）在此近百隻的族群（周蓮香2011）。因為部分水深僅40 m、南北寬中間狹，對海流造成重大影響，汙染物質也容易累積，海峽中段的重金屬濃度也較其他地區高（圖1-3）（詹森等2001）。

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