【冶金精品文檔】科技與環(huán)境

1、 科技與環(huán)境 6-1 重要環(huán)保的問題 6-2 科技方法解決環(huán)保問題 6-3 環(huán)境荷爾蒙簡介 6-4 科技環(huán)保的永續(xù)經(jīng)營Chapter6由農(nóng)業(yè)時(shí)代發(fā)展到工商業(yè)普及的高科技時(shí)代，所伴隨而來的負(fù)面效益，如溫室效應(yīng)、酸雨、臭氧層的枯竭危機(jī)、水污染、噪音污染、土壤污染、地球沙漠化等環(huán)境問題，藉由高科技處理的同時(shí)，其真正根本解決之道，還是預(yù)防勝於治療，而預(yù)防首要在於從教育上著手 。6-1 重要環(huán)保問題空氣、水與土壤是人類和生存環(huán)境之間得以維繫永續(xù)經(jīng)營的三大要素，維護(hù)環(huán)境免於受污染是人人的責(zé)任，也是當(dāng)今重要的環(huán)保議題。我國及美國常以空氣污染指標(biāo)或污染物指標(biāo)指數(shù)（PSI, pollution standard

2、 index）來告知民眾空氣品質(zhì)之優(yōu)劣。PSI 的值是以內(nèi)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(yīng)之PSI 副指標(biāo)，其中最大值，即為當(dāng)日PSI 指標(biāo)。 （一）硫氧化物（SOX）主要由含硫燃料（如煤及石油）燃燒產(chǎn)生，其來源主要來自火力發(fā)電廠、工業(yè)製程、工業(yè)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(tǒng)為主，會(huì)產(chǎn)生呼吸困難、氣管炎、肺炎等現(xiàn)象。（二）一氧化碳（CO）汽機(jī)車燃燒不完全、燃燒石化燃料不完全等產(chǎn)生一氧化碳，它是一種窒息性、無色、無臭、有毒且易擴(kuò)散之氣體。此氣體之毒性

3、極強(qiáng)，一氧化碳與血液中血紅素的親和力是氧的3 0 0 倍，吸入造成中樞神經(jīng)機(jī)能減退，破壞紅血球之機(jī)能，量達(dá)750ppm 即可能致命。常見一氧化碳中毒癥狀：輕者會(huì)有暈眩、嘔吐、噁心、耳鳴、流汗、頭痛、全身痛；嚴(yán)重者將導(dǎo)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(nèi)燃機(jī)燃燒產(chǎn)生，另外細(xì)菌活動(dòng)、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，癥狀有肺水腫、氣管炎、肺炎等如同感冒之癥狀。（四）碳?xì)浠衔铮N， 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

4、乙烷）、汽油的揮發(fā)物、炒菜油煙、焚香拜拜的煙霧（含多環(huán)芳香烴，PAHS）等皆含有碳?xì)浠衔?。低濃度的碳?xì)浠衔飳θ梭w呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生刺激，而高濃度的碳?xì)浠衔飫t對人體中樞神經(jīng)產(chǎn)生影響，甚或致癌，如甲苯常引起肺癌。（五）光化學(xué)性過氧化物如臭氧、過氧硝酸乙醯酯（PAN）等，而光化學(xué)煙霧中的主要成份是臭氧，臭氧是具有刺激味的不穩(wěn)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(huì)有肺水腫、肺充血、肺功能改變等情形。 氣體本身具有可擴(kuò)散性，因此所造成的環(huán)境污染問題常常成為世界性的環(huán)保問題， 如溫室效應(yīng)（greenhouse effect）、臭氧層

5、消失（ozone depletion）、酸雨（acid rain）危害、沙塵暴（tornado）等等 1. 溫室效應(yīng)( greenhouse effect )短波長太陽光（如紫外線， UV）輻射到地球表面，經(jīng)地表吸收、反射、散射等作用後，變成強(qiáng)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(jīng)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(xiàn)象稱溫室效應(yīng)（greenhouse effect）。溫室效應(yīng)貢獻(xiàn)的氣體有：二氧化碳（50%）、甲烷（20%）、氟氯碳化物（15%）、氮氧化物

6、（10%）及低層臭氧（5%） 二氧化碳是溫室效應(yīng)的元兇， 其濃度加倍， 可使全球平均氣溫上升1 . 7 4.4。 ，海平面上升0.250.3m/，因此溫室效應(yīng)所造成全球暖化現(xiàn)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(tài)環(huán)境所造成的影響為：（1）高緯度地區(qū)植被急遽變化；（2）沙漠地區(qū)狀況更惡化；（3）全球暖化，因此水循環(huán)加速，導(dǎo)致極端氣象（如水災(zāi)、旱災(zāi)、聖嬰等現(xiàn)象）發(fā)生頻率偏高且更嚴(yán)重；（4）生產(chǎn)力（如農(nóng)業(yè)、森林）受影響，不均的現(xiàn)象將更明顯；（5）傳染病增加。 2. 臭氧層消失(ozone depletion)臭氧層位於地表1 0 5 0 k m 的上空範(fàn)圍內(nèi)

7、， 主要集中在平流層 2030km 之間。臭氧層（ozone layer）是地球的防護(hù)傘，將太陽散射中最具危險(xiǎn)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(qū)直入，對生態(tài)環(huán)境影響甚鉅。氟氯碳化物（CFCs）已被證實(shí)為破壞臭氧層的主要物質(zhì)，紫外線會(huì)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(jié)合，由此引發(fā)破壞臭氧層的鏈鎖反應(yīng)（chain reaction），示於下圖：在對流層（troposphere）與平流層飛行之飛機(jī)所臭氧層消失產(chǎn)生過多的有害紫外線（UV-A 、UV-B）對地球環(huán)境影響顯著如增加人類罹患白內(nèi)障、皮膚癌的機(jī)會(huì)，同時(shí)削弱人類免疫系統(tǒng)功能；促使植物基因突變；

8、海洋中的浮游生物進(jìn)行光合作用及新陳代謝受到不良影響；增加溫室效應(yīng)的威脅。 87 年7 月1 日起增報(bào)紫外線指數(shù) ，以提醒大家注意紫外線的傷害。3. 酸雨( acid rain） 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(jīng)氧化作用後轉(zhuǎn)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。主要元兇是二氧化硫，而其主要污染源來自火力發(fā)電廠、熔煉工廠等。酸雨對環(huán)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(nóng)作物；對自然環(huán)境影響嚴(yán)重；腐蝕大理石和金屬，影響人體健康，導(dǎo)致肺癌、氣喘等疾??；降低湖泊

9、之酸鹼值，溶化湖底有害金屬，導(dǎo)致生物死亡，破壞生態(tài)系統(tǒng)，而形成死水 4. 沙塵暴( tornado) 臺灣地區(qū)空氣品質(zhì)受到下列因素之影響：（1）本地固定污染源（工廠、工業(yè)區(qū)）；（2）移動(dòng)污染源（汽、機(jī)車）影響；（3）境外移入的污染嚴(yán)重影響臺灣地區(qū)空氣品質(zhì)，主要來自大陸地區(qū)污染源，冬季酸雨大陸沙塵暴。冬末、春季為沙塵暴發(fā)生的主要季節(jié)，其中以2 月底至5 月中發(fā)生頻率最高，占全年的60%以上，每年發(fā)生次數(shù)不一。中國西北地區(qū)則位於中亞沙漠區(qū)中，排名世界四大沙漠區(qū)的第二位(依序?yàn)橹蟹?、中亞、北美澳大利?。沙塵暴發(fā)生的條件：（1）地表性質(zhì)：主要發(fā)生於沙漠化的地區(qū)，須具備 有土質(zhì)鬆軟、乾燥、無植被或草木

10、生長及沒有積雪等條件。（2）氣象條件：強(qiáng)烈的地面風(fēng)、垂直不穩(wěn)定的氣象條件及沒有降雨、降雪的天氣現(xiàn)象。6-1-2 水污染目前世界上有40%的人口，生活在乾旱地區(qū)，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(yè)廢水 3. 畜牧廢水 4. 其他水質(zhì)的特性指標(biāo)，可藉由生物性、物理性以及化學(xué)性指標(biāo)來告知污染程度。(一)生物性指標(biāo)(Biological Indicator)1.水中生物一般潔淨(jìng)的水，呈現(xiàn)水中生物種類較多而數(shù)量較少 2.大腸菌(Coliform Bacteria)MPN/100ml ，即每100 毫升水樣中大腸菌最大可能數(shù)。3.病原體( Pathogens)都市

11、廢水若處理不當(dāng)，易造成病原體的污染，危害人體健康。4. 半數(shù)致死量 (LC50或L50)在一定試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)（24 小時(shí)或48 小時(shí)），僅有半數(shù)可以存活時(shí)之該毒性物質(zhì)濃度，利用此值可比較廢水毒性大小。 5. 優(yōu)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(dǎo)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(fā)臭，甚至孳生毒藻，間接影響到水中動(dòng)物生長。 （二）物理性指標(biāo)（Physical Indicator） 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（surface te

12、nsion）等。 2.色度 一般剛釋出的污水呈現(xiàn)淺灰色，時(shí)間久了便呈現(xiàn)暗灰色。3. 濁度4.懸浮物質(zhì)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(shù)（threshold odor number ，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(shù)。值越高嗅味越明顯。（三）化學(xué)性指標(biāo)（Chemical Indicator） 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1 0 0 m l 的水體有3 m l 的溶氧。當(dāng)溫度越高時(shí)， DO 越少， DO 在2 以下屬於嚴(yán)重污染。 3.生化需氧量(

13、Biochemical Oxygen Demand, BOD) 好氧性微生物的生物化學(xué)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(yán)重污染。 4. 化學(xué)需氧量（ Chemical Oxygen Demand, COD ）以化學(xué)方法氧化，廢水中有機(jī)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(jī) 物相當(dāng)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(shí)會(huì)產(chǎn)生泡沫，許多國家已停止生產(chǎn)，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(huì)

14、累積毒性，引起中樞神食物鏈甲機(jī)汞中毒事件導(dǎo)致水俁病，電鍍、金屬工業(yè)廢水污染造成鎘污染，而引起痛痛病，鎘離子取代鈣離子，導(dǎo)致骨骼疼痛。鉛中毒引起便秘、貧血、食慾不振、肌肉麻痺、腹痛等癥狀。大量攝取含鉻 ，易引起嘔吐、腹痛、腹瀉、尿毒癥等。長期飲用含砷量高的水質(zhì)，會(huì)導(dǎo)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(dǎo)致藍(lán)嬰癥。氟含量過高易致蛀牙、黃斑牙。酚則有臭味。多氯聯(lián)苯（PCB）中毒，導(dǎo)致油癥病。 8.放射性物質(zhì)水體受放射性物質(zhì)影響而間接引起人體細(xì)胞及組織的異常，產(chǎn)生生物輻射，而導(dǎo)致癌癥等癥狀。6-1-3 土壤淫染土壤中的污染物主要來自都市

15、污水、農(nóng)藥和化學(xué)肥料、酸雨、工業(yè)廢水、畜牧廢污等。土壤一旦受污染不易立即察覺，通常要?dú)v經(jīng)長時(shí)間才會(huì)被發(fā)現(xiàn)，土壤中的污染物不易被分解，而且復(fù)原不易，污染物進(jìn)入作物中經(jīng)食物鏈而進(jìn)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(huán)保問題6-2-1 空氣污染問題的解決使用前選擇乾淨(jìng)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(fā)展代用品，使用環(huán)保冷媒（HCF-134a）及

16、回收再利用，停止生產(chǎn)氟氯碳化物相關(guān)製品；大力禁止森林之濫砍濫伐，且加強(qiáng)綠化。環(huán)保署自八十八年起設(shè)置馬祖觀測站，以提早掌握沙塵霾影響臺灣地區(qū)的時(shí)間，根據(jù)91 年監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)馬祖觀測站懸浮微粒受沙塵暴影響濃度上升後，約在數(shù)小時(shí)內(nèi)可以影響到臺灣地區(qū)。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(tǒng)、減少有毒廢棄物排放與危險(xiǎn)廢棄物生產(chǎn)、研究水體自淨(jìng)能力、利用氧化塘淨(jìng)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(shù)是防範(fàn)於未然，其次是發(fā)展廢水的回收與再利用，利用逆滲透法使工業(yè)廢水回收再利用，以降低成本 再其次是應(yīng)用生物、化學(xué)等技術(shù)處理高濃度污水和污泥等污染問

17、題，污水處理主要以去除BOD 和COD 為目標(biāo)導(dǎo)向，以便提高水體之DO ，防止優(yōu)養(yǎng)化，防止水體受重金屬污染，水體自淨(jìng)能力，水體因發(fā)生化學(xué)作用，發(fā)生生物分解作用，發(fā)生物理作用，可使污染物濃度減少，甚至轉(zhuǎn)化成無毒、安全、無害的水體，有助污水處理。氧化塘淨(jìng)化廢水，乃是利用生物降解作用、氧化還原過程將廢水轉(zhuǎn)化成水質(zhì)穩(wěn)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(jìng)土壤與上層污染土壤互換）、水源轉(zhuǎn)換等措施。2. 生物改良措施，利用非經(jīng)濟(jì)作物的強(qiáng)力吸收排除部分污染物，如重金屬等之污染。3. 降低污

18、染物質(zhì)的活性，常用的改良劑有硫酸鹽 、石灰 。4. 追蹤調(diào)查食用污染作物者，採取必要之適當(dāng)措施。5. 有機(jī)氯農(nóng)藥污染的土壤，可採用水旱輪作方式加速排解予以改良，不適水旱輪作之田地則可施用生物改良劑，加速農(nóng)藥降解。6-3環(huán)境荷爾蒙簡介可追溯到1897 年文明的殘酷一書，預(yù)言大自然的反樸，肇因於文明的進(jìn)步。1962 年寂寞的春天一書描述慢毒性化學(xué)品甚於急毒性， 1996 年失竊的未來一書將74 種干擾生物體內(nèi)分泌系統(tǒng)之化學(xué)物質(zhì)定名為外因性內(nèi)分泌干擾物質(zhì)(Endocrine Disrupter Substances, EDS)。1997 年日本NHK 提出通俗化名詞環(huán)境荷爾蒙來取代冗長的外因性內(nèi)分泌

19、干擾物質(zhì)，意指周遭環(huán)境中的微量化學(xué)物質(zhì)藉由食物鏈進(jìn)入生物體內(nèi)，其化學(xué)結(jié)構(gòu)與生物體內(nèi)荷爾蒙相似，而傳遞假性或抑制性的訊號，因而錯(cuò)亂生物體內(nèi)正常生理機(jī)制。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(jìng)土壤與上 層污染土壤互換）、水源轉(zhuǎn)換等措施。2. 生物改良措施，利用非經(jīng)濟(jì)作物的強(qiáng)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(zhì)的活性，常用的改良劑有硫酸鹽 、石灰 4. 追蹤調(diào)查食用污染作物者，採取必要之適當(dāng)措施。5. 有機(jī)氯農(nóng)藥污染的土壤，可採用水旱輪作方式加速排解予以改良，不適水旱輪作之田地則可施用生物改良劑，加速農(nóng)藥降解。Sonnenschein & Soto 提出干擾生物體內(nèi)荷爾蒙的機(jī)制有四個(gè)，即 1.形成假性賀爾蒙2.抑制真性賀爾蒙的作用。3. 干擾生物體真性賀爾蒙之合成或代謝4.干擾生物體賀爾蒙受體之合成與代謝6-3-1 生活中的環(huán)境荷爾蒙茲將生活中的環(huán)境荷爾蒙簡述如下:1.化學(xué)性防曬乳液七種常用紫外線吸收劑中發(fā)現(xiàn) 有六種具有乳癌細(xì)胞增殖、子宮肥大與抗雄激素等作用。2.碗裝泡麵容器中的BHT安定劑引起肝臟肥大、染色體異常、降低繁殖機(jī)率等。3.分解出壬基酚的非離子型介面活性劑雄性動(dòng)物雌性化，影響生長與生殖力。4.檢