环境污染水污染空气污染等

第十四章:環境污染(水污染、空氣污染等) 壹: 引言 人是環境的產物,人受環境的影響,也能影響環境。人對環境的不當影響,一般稱之為環境污染。 環境污染主要指的是水污染、空氣污染及地盤下陷三種,本章中我們要討論的是水污染及空氣污染。對於人類生存,我們最需要的是空氣、雨水、陽光,這三者任何一個條件受到干擾,都會嚴重影響我們的健康與生存。水污染及空氣污染的原因,都是因為經濟快速發展及社會工業化破壞了環境。以下我們要看看這些污染的項目。 貳: 水污染 近來新聞報導中常提及戴奧辛污染源,或工業廢水使水質污染,造成河流中大量魚類死亡。諸如此類報導說明國內環境污染的情形非常嚴重,也說明了群眾環保意識增長,大家認識環保的重要性,本節中我們要來談談關於水污染。 所謂水污染,主要是指人為因素直接或間接地讓污染物質滲入河流、湖泊或地下水等水體中,造成水質物理(例如熱污染)、化學或生物特性的(例如水中過多的藻類) 改變,以致於影響水的正常用途並或危害民眾健康。水污染來源包括(1) 由工業製造過程中原料或副產品(2)有機物質(3) 農業活動中使用的農藥、肥料等物質,以下我們逐項討論這些項目。 I 一般原則: 任何自然界的水- 如雨水、 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面逕流或地下水等都包含溶解的化 學物質,這些物質中有一些是對人身體或其他生物體的健康有害的,很不性的,這些物質多半來自現今工業或農業製造產品造成的污染。 (1) 地球化學循環:如同岩石的循環或水的循環,所有的化學物質在自然界裏也構成自身的循環,例如圖14.1 說明了海水中鈣的循環。鈣是造岩礦物的主要成分,經岩石的風化,雨後溶解於逕流中從河流或地下水被帶到海洋;海水中的鈣,也可來自中洋脊新生海盆中濾出。鈣可部分被吸收於形成骨骼或貝殼中,也可經化學作用形成石灰岩。有一些成為沉積物經隱沒與部分融溶作用回到地函或隨岩漿上升至地表,經造岩重新加入鈣的循環。 (2) 停留時間:測量任何化學物質在自然界循環的速率,如鈣循環的速率,稱為停留時間。其公式如下: 停留時間=某化學元素在水體中的容量/某化學元素注入水體的速率 表14.1 是幾個主要與次要元素在海水中的停留時間,與現今藉表面逕流流入海水中的濃度。各個化學元素在海洋中的停留時間差異很大,例如鈉注入海水的速率比鈣慢,在海洋中的容量也較大(氯化鈉是海水的主要成分) ,所以納在海水中的停留時間遠大於鈣: 達100億年,但鐵元素卻只有200年。停留時間會受到人為活動的影響,例如如果人類大量開採石灰岩做為農業(以中和酸性土壤)及建築用途,則自然界裏鈣風化的速率加快,鈣循環的時間便將減短。 (3) 停留時間與污染 停留時間表示污染物質在水體中持續污染的時間,也說明了污染物質須要多長時間才能從系統中被排除。因此停留時間越長,污染問題就越難清理。一般河流的水流動快速所以停留時間短,當河流的水遭到污染時只要污染源被清除,很快就得以清理;反之如果污染物質進入湖泊或海洋,因其停留時間長,就很難清理。 (4) 點污染源和非點污染源 水污染的污染源又可分為點污染源(Point Pollution Source) 和非點污染源(Nonpoint Pollution Source) (如圖14.2)。點污染源,是污染物從一個固定地點釋放,例如工業廢水的出口,鋼鐵廠,污水淨水槽等等。非點污染源,其污染物之來源並非由一定點,而是分散的來源,例如因下雨而被沖刷的農地肥料,分散的垃圾堆等等。 點污染源通常容易被辨認它是污染問題所在,也容易被監控;以往環保單位多著重於點污染源管制,但隨者點源污染逐步被控制,非點源污染對環境污染的影響也漸被重視。 由發現污染源來追蹤環境的污染,可能並不困難;但反過來由發現的污染物質來追蹤污染源並不容易,因某一污染物可能來自多處的污染源。例如國內近來常傳出戴奧辛污染事件,但其污染源至今還不能被確認。又如每當某河川被污染,追蹤發現肇事的工廠,十之八九都不肯承認他們是污染禍首。 II 工業污染: 隨著工業及生物科技的發展,每年都有成千上萬新的化學產品上市,這些產品往往沒有足夠的時間和經費來檢驗它們對生物體的安全性,特別對生態環境的影響。這些工業製造過程中原料、產品、副產品等,若未經過妥善的處理,常常形成污染物,對生物體直接、間接的造成傷害。以下我們要仔細的討論這些工業污染物質。 (1) 非有機化合物污染---金屬: 在許多非有機的工業污染物中,我們較關心的是那些可能有毒的金屬物質。工業製造、採礦及礦砂處理中可能釋放一些金屬物質至環境中,使這些金屬的濃度局部增加,從對生物體無害而致有毒的地步。表14.2 是工業廢水中的主要微量元素。以下簡介其中這些金屬對環境的污染。 (a)汞:俗稱水銀,與鉛、鎘等都屬重金屬,是一種有毒金屬。一般重金屬有一特性,是它一但藉飲食進入生物體,很容易積存於生物體內,很難被排出,結果越在食物鏈上端的生物,其濃度越高。例如海藻中的某重金屬濃度,可能高過其存活的海水中某重金屬濃度的一百倍;小魚食用海藻,其體內因而含有更高濃度;大魚吃小魚,人類捕捉並食用大魚,因此人成了污染最終的受害者(如圖14.3) 。 一般自然界中,在土壤與水體中重金屬的濃度都不是太高,因此積存於生物體內重金屬也不至於危害健康。然而當人類改變了自然生態,特別是金屬的開採,增加了金屬被風化而進入環境的速率,工業製造過程所排出的廢水,更增加了水體中重金屬的濃度。 汞的危害開始記載於1953年,日本九洲水洖市(Minamata)的一件公害,日本人喜歡吃魚,該市工廠的工業廢水污染了附近河流與海灣,在食物鏈的上端的魚類中含汞濃度達50ppm,許多人因食用魚類而至汞中毒,至1960年已有43人死於水銀中毒,116人受到永遠傷害。從該時起當水中汞濃度太高時,日本政府常會頒布食用某些魚類的禁令。 汞的毒性在於它能破壞腦與中樞神經系統,他能使人失去視覺、感覺、聽覺及其他神經性病變,使人顫抖甚至死亡。汞可透過飲食或呼吸進入人體;並累積於人體內。當汞累積至一定量時人體就會有中毒現象,但此時人體傷害已經造成而不能復原了。 (b) 鎘:也是常見的一種重金屬污染,日本、台灣常傳出稻米被鎘污染,例如不久前彰化、和美地區傳出稻米遭到重金屬鎘汙染。合格農田怎會種出鎘米﹖其汙染可能來自含鎘豐富的礦場廢棄物倒置河川內,或工廠排放廢水,農夫以被汙染的水源來灌溉,結果農地長出超過鎘標準值許多倍的稻米。這種被汙染的稻米需要完全銷毀,如前所述,重金屬鎘若經食用進入人體,就會在人體內累積,當累積至某一程度就要引起病變,所以是非常可怕的。鎘引起的病變,包括腹痛、嘔吐、貧血、高血壓、腎功能減退及骨骼軟化、畸形等病症,因此鎘如同前述的汞,是一種需要被嚴格監控的污染金屬。 (c) 鉛:常見的重金屬污染,鉛對人體的污染主要透過兩種渠道﹐一是飲水和食物,一是吸入污染空氣。老舊房子的油漆粉塵、使用含鉛顏料的傢俱、鉛蓄電池、電鍍廢水污染農田、鉛製水管以及不當的中藥製品(例如冬蟲夏草)等,都可能是鉛中毒的來源。臨床診斷,是以血清鉛濃度或尿液的鉛總量大於某標準值, 做為「鉛中毒」的診斷標準。鉛中毒症狀有腹痛、噁心、嘔吐、厭食、便祕、貧血、以及各種神經系統的病變。兒童是鉛污染的最大受害者,能嚴重影響到兒童神經系統及身體各個器官的生長發育。 (d) 砷:也是常見的重金屬污染,過去常被製作砒霜。在自然水源中含砷濃度不高,但工業廢水、含砷農藥及除草劑等,都可能使土壤及灌溉水受到砷污染。慢性砷中毒會產生呼吸系統及神經系統病變,肝、腎發炎,手腳掌的皮膚角化、潰爛等,也能引起癌症。五十年代嘉南平原居民長期飲用含砷地下水罹患烏腳病,曾引起社會大眾的關切。 (e)其它如鉻、鋅、銅、鎳、錫、釩(表14.2)等都可能造成對環境的污染,其污染的情形與上述汞、鎘、鉛的污染類似,此處不再細述。 (2) 其他非有機物污染:有一些非金屬元素也可能造成水污染,以下簡述 之: (a) 氯:氯常被加在飲用水中以消殺細菌,也被用在污水處理場中消滅微生物,但氯有副作用會殺死藻類及傷害魚族。 (b) 酸:許多工業製造使用強酸,如硫酸、硝酸、鹽酸等,其工廠排放的廢水,可以污染水質。 (c) 石綿(Asbestos):石綿為矽酸鹽之化合物,是一種纖維狀組織。石綿因有耐熱耐火性質,通常多被用於建築業,例如製造石綿水泥瓦或瓷磚。石綿容易飄流在空中,是大都市中常見的空氣污染物;礦區或工廠將含石綿之廢水倒入河床或其它水體,故水中也常發現有高濃度的石綿。石綿吸入體內會產生呼吸不順暢、肺部纖維化,也可能引起肺癌。若長期飲用含石綿的水可能會引起胃癌。 (3) 有機化合物污染:每年都有許多新的化學產品上市,它們都是人工合 成的有機化合物。這些工業產品對生態環境常有負面的影響,例如DDT 、多氯聯苯、戴奧辛等;也像前述重金屬一樣,能儲存於生物體內,以下是常見的幾種有機化合物的污染。 (a) 滴滴涕:有機化合物滴滴涕(DDT ,Dichloro-diphenyl- trichloroethane) 發明於1930年代作為殺蟲劑使用,二次大戰時曾被廣泛使用於除滅蝨子、蚊蟲,避免傷寒、瘧疾等傳染病的流行,拯救了數以萬計的生命。以後DDT更被使用於農田以抑制蟲害,DDT的發明人穆勒(Paul Muller) 也因其成就在1948年獲得諾貝爾生理醫學獎。 但不幸的是,凡事有其利必有其弊,繼DDT使用後不久,其弊端也逐漸 被揭露,在噴灑DDT地區,發現有一些害蟲存活下來並逐漸產生抗藥性;這些具抗藥性的害蟲繁衍之後代,也繼承了抗藥性,如此演變下去,需要使用越來越重的藥劑量,才能達到防治的效果。此外DDT也被發現能儲存於生物體的脂肪組織內,如同前述重金屬積存於生物體內,在食物鏈中較高環節,會累積到極高的濃度。它甚至影響鳥類鈣的新陳代謝,鳥吃了含DDT 的蟲類,所生的鳥蛋變的薄而脆而不能孵化成功,知更鳥甚至因此有滅種的危機。1962年,瑞秋.卡森女士(Rachel Carson) 出版“寂靜的春天”,曾對此有詳盡的描繪,引起了社會廣泛的迴響。繼卡森女士的發現後,資料陸陸續續顯示許多魚類、鳥類、蟲類都受到DDT毒害,美國的環境保護總署終於在1972年下令禁止DDT的使用。但事過二十年,DDT卻仍可發現於魚類組織中(圖14.4 ) ,可見這些有機化合物對環境的影響有多大。 (b) 多氯聯苯(PCBs):多氯聯苯是一種穩定性佳的有機化學物質,不易被熱分解、不易被氧化、不溶於水、不易導電,因此1930年代起曾廣泛使用於電容器、變壓器、及其它工農業產品中。但因多氯聯苯污染的特性,它具親油脂性,不易由人體內排出。1979年臺中縣神岡、鹿港及彰化地區,曾發生大規模誤食提煉過程中遭多氯聯苯污染的米糠油,造成二千餘人中毒的事件,一時駭人聽聞。美國於1977年禁止使用,全球各國也於1980年代紛紛停止使用。但因其在環境中難以分解,且可經由空氣、水及物種遷徙而擴散,所以仍有可能造成污染問題。多氯聯苯中毒症狀有皮膚長瘡、指甲變黑、呼吸和免疫系統受損、痛風、貧血等等,嚴重的可引發肝癌和胃癌。 (c) 戴奧辛(dioxin):戴奧辛是一種75種化合物之通稱,戴奧辛並無商業用途,它是由含氯物質燃燒或製造含氯物質時所產生,如垃圾焚化爐、造紙廠、化學工廠等,其中尤以焚化爐為產生戴奧辛之主要來源,當戴奧辛從焚化爐之煙囪排出,它可被風帶到遠處的土地或水中。當牧草遭到污染,乳牛吃牧草,因此鮮乳內含高含量的戴奧辛;養鴨場的水質若收到污染,鴨蛋內戴奧辛的含量也將超過標準值許多,所以當某地養鴨場受到污染,其生產的鴨蛋及鴨肉須全部被銷毀(圖14.5) 。 戴奧辛能破壞神經系統、免疫系統,甚至能致癌,因具急毒性,故被稱為”世紀之毒”。它和前述多氯聯苯一樣,均具親油脂性,不易由人體內排出,會長期留在人體脂肪組織內,嬰兒若長期食用被污染的牛奶,因其抵抗力微弱更易受到傷害,所以對戴奧辛污染環境的問題不容忽視。 (d) 塑膠:塑膠製品是目前在我們的日常生活中,最常使用的聚合高分子有機化合物,它是由聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物製成的各類生活塑膠製品,由於使用量大且常被棄置,而且由於其在自然情況下不易分解,因此常造成環境污染。解決其污染,塑膠的回收工作是當務之急。一般解決回收的塑膠方