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[一日一data] 灰濛濛的天空是科技的副作用?抑或是自然的反撲?

銘叔 | 2021-07-14 01:46:19 | 巴幣 226 | 人氣 601

一、 什麼是空汙?
(圖片來源:wiki)(完整的連結於此)


  早上起床,正準備迎接嶄新的一天,但才一踏出門印入眼簾的卻是灰濛濛的天空,讓人十分鬱卒,這時我們就會指著老天痛罵一聲:「可惡的空氣汙染,毀了我美好的一天!」


  看著遠方工業區煙霧繚繞,這時我們就更加自責,認為這一切都是我們人類的過錯,都是我們的自私,使得這美好的地球從此蒙上一層薄紗,讓湛藍的天際再也無法展露在我們眼前。


  然而空汙真的都是人類活動而產生的?在探討這個問題前,我們必須先知道空汙的汙染物分別有哪些。


  首先我們會將汙染物粗分為兩大類:


  1. 一次汙染物:

  這類汙染物是由物體或設備直接排放而產生,比方說空氣中的 PM2.5 (細懸浮微粒)或 PM10 (懸浮微粒)交通工具所排放的廢氣,又或者森林大火所產生的煙,甚至是火山噴發所產生的火山灰等等。


  2. 衍生性汙染物:

  這類汙染物從名詞上我們就能知道,這是與一次汙染物的相互作用後才產生的衍生性物染物,比方說臭氧以及 PM2.5 (細懸浮微粒)。


  從上述我們簡單的知道了汙染物的兩大分類,其中想必大家也發現了細懸浮微粒不僅是一次也是衍生性汙染物,因為它可能來自於直接排放,亦可能是交互作用後的產物。


  雖然汙染物被我們分成了兩大類,然而無論是哪種汙染物都會對於人類社會與自然生態造成負面的危害,該物質能以固體、液體、氣體的方式存在,固體與液體通常就是指顆粒物,也就是上述提到的 PM2.5 、 PM10,氣體自然就是常常聽到人們在說的一氧化碳、氨氣、甚至是腐敗而產生的臭氣等等。


  從這些介紹,我們可以發現其實空汙並不完全是由人類產生的,其中自然界也有不少的貢獻,那為何工業革命前的世界並沒有太多關於空汙所造成的災難呢?這難道不就意味著人類就是造成當今世界空汙如此嚴重的元兇嗎?


二、 人造汙染還是天然災害?
(圖片來源:wiki)(完整的連結於此)


  沒錯,人類就是造成如今空汙如此嚴重的元兇,然而人造的汙染與天然的汙染卻有著相乘作用,使得空汙儼然是現代人最重要的一個環境課題,因為這不僅影響了自然生態的發展,更大大的危害了人類的健康。


  接下來我們將探討台灣的空汙是如何產生的:


(圖片來源:wiki)(完整的連結於此)


  1. 光化反應:

  人為排放的氮氧化物及易揮發性的有機物等空氣污染物因大氣中光化反應而形成臭氧等衍生性空氣污染物,光化反應產生與否與紫外線強度有關,也就是說當萬里無雲時,將有利於光化反應的產生,這時空氣中的汙染物交互作用後,便會使臭氧濃度升高,導致影響空氣品質。

  上述介紹很抽象對吧?其實我們將這一現象用一種簡單扼要的名詞定義,大家就會更加清楚了,光化學煙霧(Photochemical smog),說是煙霧大家就能想像得到它是如何影響空氣品質的,它不僅會使大氣能見度降低,同時也會嚴重的影響人類的眼睛與呼吸系統,除此之外它也會影響植物的光合作用,導致植物死亡,其中最惡名昭彰的就屬二氧化氮,其呈現紅棕色,是造成人為霾害的主因之一。

  普通的霾害通常是指大量燃煤,混合煙霧和二氧化硫產生的,然而上述的霾害則是由汽車和工業排放,並在光化反應下而產生的光化學煙霧。

  補充一點,酸雨其實也是氮氧化物與硫氧化物所產生的衍生性汙染物,其中氮氧化物通常是由高溫燃燒過程中所產生的,或交通工具所排放的,而硫氧化物則是由化石燃料燃燒所產生的,化石燃料如煤炭與石油通常都含有硫,而酸雨對於人類的影響除了健康問題外,也會對經濟文化等造成傷害,比如農作物營養不足而導致死亡或建築物腐蝕而崩解等現象,其對於生態的影響更是直接且劇烈的。

  順帶一提,大自然的雨水本就是弱酸性的 PH 值約在 5 ~ 7 之間,這是因為大氣中含有大量的二氧化碳,二氧化碳在常溫時溶解於雨水中並達到氣液相平衡後,使得雨水呈現弱酸性,因此目前對於酸雨的定義是 PH 值 4.9 以下時,才稱呼為酸雨。


  2. 河川揚塵:

  當河道水位降低出現河床裸露,此時河床上細小的顆粒容易被風揚起,形成揚塵現象,進而影響當地以及下風處的空氣品質及能見度。

  揚塵現象基本上就是來自植被稀少的土地,極端一點就是所謂的沙漠的沙塵暴,而這通常都是固體的汙染物,其中對於人體最具危害的便是 PM2.5 、 PM10 的懸浮微粒:

  PM10:直徑小於10微米的顆粒,這種顆粒不能被身體的防禦機制阻擋,可以直達肺部。

  PM2.5:直徑小於2.5微米的顆粒,由於其更小因此可以穿透肺泡到達血液。

  而這些懸浮微粒不僅有上述的自然物質,當然也有不少人造物質,比方矽粉塵或者是香菸塵等等,這些汙染物都會對於人體的氣管與肺部造成巨大的損傷,甚至是永久性的傷害。


  3. 境外汙染:

  這一點想必大家都不陌生,通常這些汙染都是來自於對岸,而這種汙染物我們會將其分為懸浮微粒或是非懸浮微粒兩大類:
  懸浮微粒為主時,通常出現於冬末春初,其發源地往往是來自於蒙古、黃土高原,此時正值東北風,東北風將挾帶中國北方的大量細小的沙塵隨著風道來到台灣,而在此時空汙影響最劇烈的地方將是台灣的西南部一帶。

  非懸浮微粒為主時,通常會以二氧化硫或二氧化氮為主,這兩者都是經由人類的活動而產生的汙染物,其發源地通常來自於中國沿岸城市,若於夏季盛行西南風時,影響北部最劇烈。


  上述三點便是台灣常見的空汙來源,除此之外火災也是其中一種常見的空汙,但這類空汙雖然常見,但影響範圍通常不大,除非是大範圍的森林火災才會對於空氣品質造成強烈的影響。


  台灣其實也有受到火山灰的影響,但案例並不多,火山灰通常來自於日本的西之島火山所噴發的火山灰,其火山煙流須搭上東風並搭配上合適的天候條件才能來到台灣的東部,其中以宜蘭影響最劇,然而這條件並不易達成,有時候盡管有火山灰侵犯,但其數量實際上對於空氣品質並沒有太大的影響,不過依然需要戴口罩防範為好。


  補充一點,台灣夏天的空氣品質其實是優於冬天的,這一點是許多人難以理解的,畢竟夏天用電量更高,發電廠運轉不僅滿載甚至超載,而台灣更是以火力發電為主的國家,照理說夏天空汙應該更加嚴重才是,其實這牽扯到兩個決定性的因素:


(圖片來源:行政院環保署空氣品質監測網)(完整的連結於此)


  混合層高度:

  這個名詞雖然很抽象,但我們可以用一個簡單的想像來看這個因素,混合層是蓋子,而地面則是底部,夏天時蓋子位置較高,蓋子距離底部範圍增加,這意味著汙染物可以去的地方更多,因此更為鬆散,而冬天時蓋子位置較低,蓋子距離底部範圍減少,這意味著汙染物可以去的地方變少,因此更為密集。

  從上述的概念來看,夏天時空氣中的汙染物容易被稀釋,而冬天時空氣中的汙染物不易擴散,因此導致夏天空氣品質優於冬天的結果。


(圖片來源:行政院環保署空氣品質監測網)(完整的連結於此)

  降雨量:

  在台灣夏天通常是降雨量最高的時節,而雨水有著洗滌作用,它能夠將大氣中空污濃度隨著雨水洗除、吸附等作用而降低,但降低程度仍會受降雨強度、風速或附近有無污染排放等因素而定。

  不過這並不是指整個夏天的空氣品質都優於冬天,當颱風靠近台灣時,受颱風外圍下沉氣流影響,天氣晴朗,但空氣中的污染物也因下沉氣流容易聚集於地面而造成空氣品質不良的情形,等到雨帶碰到臺灣,發生降雨或是風速增強時,空氣品質才會開始好轉。


三、 火力發電的趨勢
(圖片來源:台灣電力公司)(完整的連結於此)


  由上述我們可以知道,台灣的空汙的問題來自許多面向,這一次我會以火力發電廠對於空汙的影響進行介紹。


  首先我們必須先了解目前台灣火力發電的組成(109年度),天然氣(52.8%)、煤(45.1%)、重油(2%)、柴油(0.1%),接下來分別介紹各種發電所產生的汙染物:


  1. 天然氣:

  此發電廠主要產生的空汙為二氧化碳、氮氧化物,以及少量幾乎可忽略不計的二氧化硫和一氧化氮,而天然氣其實也是會產生顆粒物的,但卻少得可憐,因此很多人都認為天然氣是不會產生顆粒物的。

  主要規範其氮氧化物的排放濃度。


  2. 煤炭:

  台電所用的煤炭為煙煤與亞煙煤,煙煤顧名思義就可以知道這款煤的排煙量極大,其最常見的汙染物為二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、大量的顆粒物等等,總得來說煤碳簡直是空汙的原罪。

  主要規範其硫氧化物、氮氧化物、顆粒物等排放濃度。


  3. 重油、柴油:

  燃料油所產生的空汙主要為二氧化碳、氧化碳、二氧化硫、氮氧化物,少量的一氧化碳、顆粒物,燃料油在台灣的發電廠利用率越來越低,其空汙的影響其實也是最低的,今日其發電佔比不到 2 %,可以預見的是不久後燃油發電場可能也將完全退役。

  主要規範其硫氧化物、氮氧化物、顆粒物等排放濃度。


(圖片來源:台灣電力公司)(完整的連結於此)


  從台電的數據上看,自從台灣由民國 98 年起燃氣發展顯著,直至今日,各項空汙指標都有顯著的下降,顆粒物降幅達到 68 %、氮氧化物降幅達到 63 %、硫氧化物則是來到 69 %,其中顆粒物的排放以來到個位數,對於空汙而言幾乎可以忽略不計。


  由此可知發展燃氣對於空汙的改善有著顯著的意義,然而這在經濟層面上卻是巨大的壓力,從前台灣是以燃煤為主,燃氣為輔,煤炭價格遠比天然氣便宜,主要是因為天然氣不但需要液化且還有運送,以及儲存的成本,這一項項都讓天然氣的成本居高不下,因此盡管燃氣發電對於環境更為友善,然而對於台電的經濟壓力恐怕是相當巨大的,而目前這些成本都尚未反應在電價之上,這意味著台電的財務應面臨著巨大的危機,或許在不久的將來電價必然需要上調。


  補充一點,燃氣發電雖然友善環境,但抽取天然氣的工法卻對於環境有極大的傷害,主要是會使地層下陷導致基建毀損、建築地基不穩,以及地下水汙染,甚至引發地震等問題。


四、 結論
(圖片來源:wiki)(完整的連結於此)


  空氣汙染在台灣雖然是個嚴重的議題,但實際上主要空汙是來自境外,這其實不難理解,對岸近十年來經濟發展極其迅猛,工業區一個一個的不斷建立,想當然耳其空汙防治的配套必然無法跟上這麼迅猛的發展,這意味著雖然這些工廠都是符合法規的,但這些法規卻是落後時代的,不合時宜的,而法規的改善也非一朝一夕,而是相當耗時費工的,如此一來一回,等法規跟上時代都不知道猴年馬月,然而這其實也是時間上的問題罷了,畢竟空汙的法規必定是越來越嚴格,因此如今台灣本身的空汙問題盡管有顯著的改善,但依然有著顯著的霾害問題,境外的空汙至少佔了七成的因素。


  台灣不論在能源、工業,甚至交通工具上,都選擇了乾淨的綠能,空汙的改善我有著絕對的信心,目前較讓人憂心的反而是河床的揚塵問題,近年來溫室效應加劇,氣候走向極端化、沙漠化,沙塵的問題日益嚴重,尤其是今年台灣乾旱問題顯著,揚塵問題更是隨之而來,而這一點盡管環保署做了許多因應對策,在我看來都只算是治標不治本,畢竟大環境依然是極端氣候,沙漠化的趨勢不減,這依然是嚴重的問題。


  做個結論,雖然人類活動依然是台灣空汙的主要問題,但這一切都是能在短時間(10年)內改善的,然而揚塵問題卻是大環境的問題,需要各國共同努力才能減緩極端氣候的加劇,盡管揚塵問題是自然危害,但究其根本依然是來自於人類的發展所致。





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創作回應

姜月影
請受我一拜
2021-07-14 10:14:21
銘叔
為何要拜??
2021-07-14 21:33:04
翁仙少
最近看海洋協會發表了「地球已經沒有任何一片海洋」沒有塑膠微粒了。北極、南極、深海最深處,科學家都在水裡發現人類製造的塑膠微粒。一個人一週就能吃下超過一張信用卡的塑膠微粒。

這就是人類的報應。當地球給予我們豐沛的食物,大海給我們豐富的魚蝦蟹貝,
我們卻用垃圾來回報它....。

想到這裡就覺得很心酸..
2021-07-14 12:39:23
銘叔
我們人體內都含有微量的塑膠微粒了,甚至連剛出生的小嬰兒也有
2021-07-14 21:33:52
一劍封邪兵燹
原來是大部分都是人類害的啊!
2021-07-14 19:21:37
銘叔
超級加速師
2021-07-14 21:34:06

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