資料夾:空氣污染
壹.(正文) 1.研究動機: 空氣污染是一個必須重視的問題，我們每天的生活都必須接觸到空氣， 所以空氣污染是跟我們息息相關的。 一個健康的成人大約每天要吃一、二公斤的食物，喝二公斤的水，每分 鐘卻需十三公升的空氣，因此若不吃飯還可活五個星期，不喝水可以活五 天，但只要五分鐘沒空氣，就活不了，空氣一旦被污染，會影響所有的人， 使人生病，甚至死亡。 空氣污染所引起的影響並不是區區的小問題，小至個人的健康問題，大 至整個地球的環境、氣候的變動。 貳.(正文) 1.空氣: 遠古時代 的 大 氣 組 成 和 今 天 是 不 一 樣 的 ， 當 時 地 球 上 沒 有 氧 氣 ， 只 有 水 蒸 氣 、 甲 烷 、 一 氧化碳 、 氨 氣 等 火 山 活 動 所 噴 出 的 氣 體，根 本 不 適 合 生 物 的 生 存。但 是 經 過 長 期 的 變 化 ， 原 始 的 大 氣 層 慢 慢 穩 定 下 來 ， 成 為 我 們 今 天 呼 吸 的 空 氣 。 空氣的成分以氮氣（78%）和氧氣（21%）為主，另有少量的氬氣、二 氧化碳、臭氧、水蒸氣及懸浮微粒等。空氣中的成分，為污染的關係會稍有 改變，但是藉由環境的『自淨作用』，會恢復到原來的平衡狀態，維持大氣 的穩定。 2.何謂空氣污染: 即使天空晴朗時，我們周圍的大氣也並非如表面所見的明淨。空氣裡 充滿了看不見的固體、液體和氣體等不同形態的物質：如花粉、細菌、煙塵、 濕氣等。 所謂空氣污染，即指空氣中含有一種或多種污染物，其存在的量、 性質及時間會傷害到人類、植物及動物的生命，損害財物，或干擾舒適的生 活環境，如臭味的存在。換言之，只要是某一種物質其存在的量、性質及時 間足夠對人類或其他生物、財物產生影響者，我們就可以稱其為空氣污染 物；而其存在造成之現象，就是空氣污染。 在了解何種物質進入空氣中會 造成污染之前，我們需要先了解乾淨空氣的組成。乾淨空氣的組成如表一所 示：通常我們所謂的「空氣污染物」如二氧化氮、臭氧。二氧化硫、一氧化 碳等物質，在乾淨空氣中之含量均極微少；但在受到污染的情形下，這些特 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 空氣污染之探討 4 定物質中的某些種類會大量增加。換言之，某些物質在空氣中不正常的增量 就產生空氣污染的情形。 污染物進入大氣後，會因為空氣的流動、日光照射、大氣穩定狀況、煙 囪排氣速度等因素，產生擴散稀釋、搬運傳送、化學變化、物理變化等作用； 也可能會因為大氣的自淨作用，如由雨、霧、雪等將污染物洗淨，並隨之下 降，然後再藉地表、植物等把污染物吸收。 從第（2）是及第（3）是可以發現，他們是循環的，不斷把臭氧分解掉， 破壞了臭氧層。臭氧層破壞所造成傷害，最直接便是因子外線增強而使人類 皮膚羅患機率提高同使也影響到動植物的生長及加速光化學煙霧現象的產 生。此外，臭氧層的改變會影響大氣層的構造進而可能使地球的氣候產生變 化。 3.空氣污染指標: 空氣污染指標(Pollutant Standard Index，簡稱 PSI)為參考美國環保署及 其他機構所研議決定的指標，以 0 至 500 的數值來表示空氣污染的程度。這 個指標值和健康的影響關係分為以下五個等級： 指標值 0～50 51～100 101～199 200～299 300～350 健康影響 良好 (Good) 中等 (Moderate) 不良 (Unhealthy) 極不良 (Very Unhealthy) 有害 (Hazardous) 目前我國環保署計算空氣污染指標是根據各空氣品質監測站測得的當 日空氣中懸浮微粒(粒徑 10 微米以下的粒子)測值的日平均值、二氧化硫濃 度測值的日平均值、二氧化氮濃度測值的小時平均值、一氧化硫濃度測值的 八小時平均值以及臭氧濃度測值的小時平均值等數值換算出該污染物的空 氣污染副指標值，然後比較當日各污染物的則指標值，取其中最大值作為該 測站當日的空氣污染指標(PSI)。 4.空氣污染的成因: 空氣污染的產生大致可分為人為因素和自然因素。由於大自然本身具有 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 空氣污染之探討 5 自淨作用，因此真正會造成大氣環境迫受嚴重破壞的原因應該是由於人類活 動範圍、活動種類的擴大與改變。以前人類總是走路、用動物拉車，後有自 行車，而後才有摩托車、汽車飛機輪船等，以致使用了大量能源，再加上科 學發達、工業發展，生產程序更加複雜，原料、半成品、成品在運送、貯存、 生產及使用過程中排放到大氣中，其中有許多是自然能力很難分解或稀釋的 化學物質。以消耗能源來看，根據統計資料顯示燃燒 l 公升重油約需要 11800 公升的空氣，然後會排出二氧化碳 1500 公升、水蒸氣 1200 公升、二氧化硫 6.3 公升以及氮氧化物 1.9 公升，實在是相當龐大的數字。 人為因素依性質可分為固定空氣污染源及移動空氣污染源，前者如工 廠、 住戶使用燃料、露天燃燒等，後者如汽機車、輪船、飛機等交通工具 之排氣。空氣污染的種類 來源 硫氧化物 燃燒煤、石油及其他含油燃料、石油煉製、 金屬熔煉、造紙 懸浮微粒 燃料燃燒、工業、營建、森林火災、垃圾焚 化、交通工具 氮氧化物 高溫燃燒下空氣中的氮氧化物；汽車引擎、 發電廠；或於肥料製造過程中排放 揮發性有機物（碳氫化合物） 車輛、使用溶劑之工商戶或住戶 一氧化碳 燃料燃燒，如：汽油、煤 二氧化碳 工廠燃燒含硫的產物 鉛 燃燒含有四乙基鉛及製造鉛的工廠所排放 的空氣污染。 光化學煙霧 石油燃燒的過程和汽機車工廠所排放含有 氮氫化合物、碳氫化合物 自然界，則包括：火山活動（產生粒狀物、硫酸鹽、二氧化硫等）、溫 泉地區（產生硫化氫）森林火災（產生粒狀物）、海水飛沫亦會造成海鹽結 晶、風媒傳播的植物花粉、孢子、垃圾、生物屍體腐化釋放氣體（如硫化氫、 甲烷）、閃電產生之臭氧等。 環境因素（如陽光、水分及空氣中之金屬微粒等）而發生變化，造成新 的污染物（即所謂二次污染物），這種現象稱為光化學反應，產生之污染物 稱為光化學煙霧，或造成某種特殊的空氣污染現象如酸雨的形成。 5.空氣污染的影響: 人們：顆粒狀的污染物，濃度太高、量太多或毒性太強時，足以使呼吸 器官內正常功能失效或影響其他器官，使身體不適，長期影響下能有可能產 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 空氣污染之探討 6 生慢性病變。也因此，呼吸系統功能不好的人，對空氣污染的效應此常人來 得顯著。 植物：某些空氣污染物會影響果實的生長，造成植物葉子組織破壞而產 生枯黃、掉落、捲葉等病態。對植物最具毒性的氣體如二氧化硫、臭氧、氟 化氫、乙烯 、氯化氫、氯氣、氨氣等，對台灣的水稻、香蕉等均曾有傷害 的報導。 金屬、建材等材料：某些空氣污染物可使金屬腐蝕生銹，其他如電 線、鐵軌、橋樑、屋頂等亦會受到影響，產生褪色或變質現象，並減少使用 壽命。比如說：二氧化碳會侵蝕石灰石，二氧化硫對許多金屬有腐蝕作用， 臭氧會使橡膠脆化斷裂，氮氧化物則會使顏料褪色等。此外，氣態之二氧化 硫會進入大理石建材之內部和大理石反應後，變成固態之硫酸鈣產生膨脹， 而使建築物產生裂縫，這種現象加劇了文化古蹟之損壞，增加保養修護工作 之困難。 氣候：譬如硫氧化物、氮氧化物造成了「酸雨」的現象，或二氧化碳 造成大氣層散熱量減少，使地球表面溫度上升，形成「溫室效應」等，均是 對氣候產生了影響。另外，空氣中的微粒會使太陽光散射，減少陽光到達地 球之能量，會使地球之溫度降低。這種對氣候的影響會形成連鎖效應，因為 氣候本身也影響了很多層面，舉「酸雨」為例： (一)酸雨會降低湖水的 pH 值，使湖底沈澱的有害金屬溶解，導致貝類死亡 ，破壞生態系 (二)降落在 森林的酸雨，會造成土壤酸化，並且會妨害樹葉之新陳代謝，抑制樹木的生 長，使樹木枯死。(三)酸雨會腐蝕大理石和金屬，所以住宅、橋樑和許多歷 史遺跡等常因此 受到損害。 (四)酸雨使存在於土壤、岩石中的金屬元素溶 出，流入河川或湖泊，影響魚、貝類、水生植物及以河川湖水灌溉的作物。 由此看來，幾乎已涵蓋前面提及的影響範圍；也可以說空氣污染所導致的 是 對整個生態系的影響。 生活：例如煙塵存在造成的能見度降低，臭味造成之不適感及心理影 響。 6.相關法案: 京都議定書 時間: 聯合國於 1992，通過「聯合國氣候變化綱要公約」。1997 年 12 月 於日本京都通過，第 90 天開始生效。 目的: 為了抑制人為溫室氣體的排放，防制氣候變遷，以規範工業國家 未來之溫室氣體減量責任。 內容減量: 歐盟及東歐各國 8%、美國 7%、日本、加拿大、匈牙利、波 蘭 6%，另冰島、澳洲、挪威則各增加 10%、8%、1%。減量時程為 2008 至 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 空氣污染之探討 7 2012 年，並以此 5 年的平均值為準。 管制: 六種溫室氣體—CO 2、CH4、N2O 管制基準年為 1990 年，而 HFCs、 PFCs 與 SF6 為 1995 年。京都機制: 清潔發展機制（由工業國對開發中國家 進行技術及財務協助其溫室氣體減量計畫之機制）、排放交易、共同執行。 國際無車日 時間: 90 年代由英國、德國、西班牙、冰島開啟。於每年的 9 月 22 日 舉辦。 目的:創造一個更適合小孩、行人、腳踏車及殘障車通行的城市。創 造一個清新、寧靜、安全城市。鼓勵使用大眾運輸及鼓勵共乘措施。 本國相關法規 時間: 民國 71 年 5 月 7 日公佈內容: 防制空氣污染，維護國民健康、 生活環境，提高生活品質。 7.空氣品質的測量: 般而言，空氣品質的測定可以分成三類： 排放源測定。又分為固定污染源(如煙囪)及移動污染源(如汽機車 排氣) 兩種測定分析。 氣象測定。測定氣象條件是為了瞭解污染物自排放源排出後如何傳 送 到鄰近區域。 環境空氣品質測定。 這是我們生存的環境現況資料。要測定空氣品質，通常要依賴儀器來獲 得數量化的資料，而儀器的發展也隨科技的進步愈趨精密，由最初時不需外 加動力的落塵桶（收集落在地表的灰塵），發展到使用動力在短時間內抽取 多量空氣以利分析的高速採樣器(High- volume Sampler)，然後進步到目前許 多氣體污染物都可以利用連續自動監測的儀器測定。這裡提到的落塵桶和高 速採樣器是用來測定固體塵粒的量。測定塵粒時較少使用連續自動監測設 備，主要的原因是測定固體塵粒的原理是利用它們的重量，但很少有儀器能 運續測定塵粒這麼小的重量，所以必須使用累積的方式，如落塵桶通常收集 時間是一個月，高速採樣器的採樣時間通常為 24 小時，才能比較出重量的 差別。 至於氣體的測定，目前已發展出許多測定不同氣體的連續自動監測 儀器， 但早期的測量則是利用氣體對其他物質的破壞能力及反應能力。例 如測定臭氧是利用它破壞橡膠的程度，來判斷大氣中臭氧的濃度：我們把一 些稱過重量的橡膠片掛在室外，經過一段時間後，測定橡膠片破裂程度，再 與我們原有的數據對照得到臭氧的濃度。目前我們在測定酸雨或空氣的情形 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 空氣污染之探討 8 時也是利用類似的方法：我們將一些金屬片曝放在室外，然後依照其腐蝕率 來判斷雨水或空氣的腐蝕性。另一種使用抽氣動力的測定方式則是利用動力 使氣體通過一個有液 體的瓶子(常用的是氣泡計)，氣體通過液體時會發生 化學變化或溶解在液體中，然後我們就可以用化學分析的方法得知溶在液體 中的氣體量，從而計算出氣體的濃度。 8.空氣污染的預防與控制: 空氣污染的預防與控制可以從三個方向著手： 污染源的調查。 污染物在環境中的行為。 影響程度的探討。 了解污染源的目的，在於我們希望能從發生源來減少污染的發生。所謂 「預防重於治療」，如果能從起源使污染減少或免除，無疑是防制的最佳方 法。在做法上，除了加強管制不必要的排放，亦可採用限制煤和燃油中的含 硫量，管制露天燃燒等方式；最重要的，是要以「節約能源」的觀點來思考 我們消費能源的方式，因為能源都是由燃燒石油或煤等化石燃料轉換而來 的，而這些燃燒過程就是空氣污染的最大來源。其次，如不能免除污染的發 生，則對所排出的污染物也要有認識，才能運用已知的工程技術從事污染控 制的工作。最後，了解某類型空氣污染的影響程度，不但有助於政府管制， 也可讓污染產生者了解及判斷防制空氣污染的迫切性，並採取適當的防制措 施。針對已排放的污染物，目前有哪些方法可以加以控制或去除呢？大致分 為以下三種： 排氣通風 此指利用自然或人為方式，使室內或某些場所及其周圍的環 境空氣保持較清潔之狀態，如使用抽風機，開窗(利用室內外溫差或風力) 等。這種方式簡單的說，就是利用大氣來稀釋，並非真正去除污染物。 塵粒收集 為使空氣中的粒小能分離出來，通常利用粒子的特性，如它 的重量 、慣性或其他物理性質等來設計除塵器，常用的有：重力沈降室、 衝 擊式除塵器、離心式除塵器、濾布除塵器、洗滌塔、靜電集塵器 等。選用 時最好是依粒子的性質來選用最經濟有效的設備，可以用 最少的成本達到 最大的效果。 廢氣處理 氣體的處理通常比較複雜，因為廢氣和空氣混合均勻，難以 目視分辨之外，氣體問的物理性質、化學性質較近似，不像粒予與空氣間差 異較大，可以用機械或物理方法去除，常須利用化學反應才能達到效果。常 用的處理方武有：吸收（利用溶解度不同或產生化學反應）、吸附（利用附 著力不同）、冷凝（利用沸點不同）、燃燒（焚化）、氧化等，必須依污染物 性質及其存在的廢氣性質來決定使用的
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