0

0
0

文字

分享

0
0
0

都會污染與環境復育

thisbigcity城事
・2012/12/17 ・1503字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 620 ・十年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

credit: USACEpublicaffairs@flickr

環境復育為重要產業,製造業與工業污染土壤、地下水、沉澱物、河湖後,由相關業者負責清理善後,污染原因眾多,包括工業活動、使用違法殺蟲劑、漏油、污染源外洩等,都需要復育專家前往協助再開發,或恢復舊有自然狀態。

歷經前幾年起起伏伏,這項產業持續成長,總產值約190億美元,專家指出,復育與環境清理產業將再度擴大,因為營建業與開發商需求持續增加,此類專業服務會更搶手。

清除污染物工作辛苦,需要專業器材與人員,以符合法規要求,復育工作受法規管制,由於共同標準有限,工作時亦會曝露在各種人類健康與生態風險中。

例如業界一家知名業者清理環境時,採用自行研發的專利化學處理流程,設於美國紐約的Sevenson Environmental Services公司可移除或處理多種重金屬污染,包括鉛、砷、鋇、鎘、鉻、銅、氰化物、鎳、硒、硫化物、鋅等。

環境復育為何重要?

在環境復育方面,省時省力的方法很少見,復育工作相當耗時,但長期而言相當划算,故與意外事件緊急應變措施不同。

美國常見的環境復育計畫中,通常先由環保署劃定污染區域,再開始清理流程,追究污染責任,並要求肇事者負擔清潔費用,再與環境復育公司簽約,前往實地評估,進而清理與監控現場。

環保署身為污染地區監管單位,有權要求肇事組織著手清理與支付所需,多數項目都列入與清理工業廢棄物有關的Superfund計畫內,若無法釐清污染責任,清理費用則由物產目前擁有人或信託基金負擔。

credit: Aberdeen Proving Ground@flickr

環境復育種類

工業廢棄物形態各異,也需要各種環境復育服務協助善後,包括地下水復育、土地復育、環境清理、楬地復原等,以下簡介復育流程使用的部分技術。

水源復育:藉由碳處理、過濾、氣提法等方式移除污染物,或是讓污染物蒸發,此類處理手段可用於受污染的水源、地下水、沿岸沉積物、沼澤、儲水設施等。

Sevenson等企業使用汲水處理方式進行水源復育,將受污染水源移至他地處理;有時對於受污染的土壤與水源,可採取氧化處理,協助分類化學污染物,增氧後可加速細菌與微生物滋生,藉以恢復水土原有狀態。

土壤與土地復育:若土壤或土地遭到污染,多數環境復育公司會動手開挖,也許是將受污染土壤送至掩埋場,或是讓土壤快速曝露在空氣中。

若污染物影響河川或地下水,就可能得挖掘濕土與沉積物,再使用可讓污染物脫離土壤或水源的設備,此種復育技術相當有效,將空氣或蒸汽注入泥土或水中,可加速污染物蒸發,故較容易收集或移除。

生物復育運用微生物的力量,處理水源與土壤污染,有時現場處理,有時需移至他處,生物復育成本低於其他方式,但所需時間較長。

避免散播污染源:為防止污染進一步傳播,固態與穩定是兩項常見手法,在固態技術中,復育專家混合受污染物質與混凝土,此舉無法移除污染物,但減少污染源蔓延的機會。

穩定技術策略不同,在污染物中混合其他物質,以降低有害程度,例如砷、汞等。

復育過程也可能選擇焚化,藉由燃燒受污染土壤,移除有害物質。

對於污染問題,環境復育貌似單一措施,但其實屬於都市發展的一環,分析、成本、手段、結果皆因案例有別,可是若要達到最佳成果,必須考慮所有可能方式。

許多清理工作需時多年才能完成,期間耗資數百萬美元,以恢復大片土地,資深復育承包商提供許多符合成本考量的方案,讓環境復育成為都市開發與維護計畫的一部分。

Danielle Smile為Home and Community部落格作者,報導主題包括設計、環境意識、教育、健康、健身、飲食等,擁有Google+Twitter帳號

轉載自 This Big City 城事

文章難易度
thisbigcity城事
45 篇文章 ・ 0 位粉絲
《城事》為永續城市部落格,長期發掘關於建築、設計、文化、科技、運輸、單車的都市創新構想,曾數度獲獎。《城事》網羅世界各地城市生活作者,文章曾發表於Next American City、Planetizen、Sustainable Cities Collective、IBM Smarter Cities等網站。《城事》遍尋全球,在世界奮力邁向永續的時刻,呈現城市帶來的種種機會,力求保持樂觀,但不忘批判。

0

1
1

文字

分享

0
1
1
樹木有「精氣」才能茁壯?淺談種樹的眉眉角角——《聆聽樹木的聲音》
麥田出版_96
・2022/08/31 ・2684字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

  • 作者/詹鳳春

每一棵樹生長所需的「坪數」不同

樹木根系的活力,關係著地上部枝幹的健全性。地上部與地下部兩者生長關係為表裡一致。

土壤為根系的生存空間,若無充分的土壤環境是無法確保樹木健全的生長。為了維持樹木活力,首先必須了解樹木根系的特徵,才能確保土壤環境與根系之間生長環境。

根系與土壤之間的關係與樹木特性、生理、生態等有關。當土壤影響樹木時,樹木也同樣影響土壤,彼此之間環環相扣。

依據樹種不同,各自基因要素構成根系生長模式。樹木之間共通的習性,如順著重力方向往下伸長稱為垂直根系,也有垂直往下伸展後以一定角度斜出,稱為斜出根系。其他與地表面平行方向伸展為水平根系。

水平根系的樹種,即使在土壤層淺或深的情況下都可以生長。但是,深根型的樹種,在土壤層較深時可以生長良好,反而土壤層淺時容易出現生長不良的狀況。

由於根系受到限制,當往下伸展的根系受到阻礙,就無法發揮機能。因此,土層淺時種植水平根系的樹種。深根性的樹種,預先確保土層厚度使根系能充分伸展。

芒果樹是深根樹種,水平根相對細小。圖/Wikipedia

如何快速判斷樹木對土壤空間的需求?

一般常說,樹木根系分布在樹冠內的區域寬幅。但也有部分樹種,根系伸展遠超過樹冠外的水平根系。僅停留在樹冠內伸展根系的樹種反而少。如此一來,究竟樹木需要多大的空間才能適當的生長,至今依舊無法確實判斷。

但也可以就根系吸收的範圍掌握,如細根百分五十的分布範圍集中於樹冠半徑之內,以此作為樹木管理面積的一個基準。

實際上,植栽時要確保面積也確實有其難度。原則上以根系能夠伸展的面積越寬闊越好,特別是行道樹改以綠帶狀種植,這要比單獨的植栽穴提供了更寬廣的空間。

除了坪數外,根系的成長也與「建材」有關!

另一方面樹冠生長茂密,根系也會彼此之間出現相互競爭的關係。

植栽的土層,存在許多的大型石礫、不透水層等,這也讓原本根系形態出現許多的變化。換句話說,根系除了先天遺傳要素,也會受到後天環境的物理條件影響。如黏土質時,根系容易伸展不良;其次為砂質土,而最適切為壤土。

根系除了先天遺傳要素,也會受到後天環境的物理條件影響,比如土壤。圖/Pixabay

樹木若種植於黏土質時,下雨時黏土易於分散,變得黏稠、摩擦抵抗也隨著減少。當持續晴天時,反而黏土粒子因乾燥而固結如同水泥般,這類的土性是非常容易阻害根系伸長生長。

一般土壤表層分布細根多,同時表層的有機物、孔隙量、氧氣量較多進而促進生長。相對之下,越到下層土壤的孔隙越少,根系生長也就越為不良。

土壤的濕度、溫度、透氣程度,又會如何影響樹木?

樹木要能健全生長,前提之下需健全的根系。

根系與乾濕、土性、通氣等土壤的物理化學有關。

尤其根系生長,容易受到土壤水分的影響。例如;部分樹種於濕潤地生長良好,但過濕及乾燥則容易生長不良。

再者,細根的外部形態及組織也會因土壤水分而出現變化。常見乾燥地,吸收根的數量較多、細且短、木質化偏早等。相對的,生長於濕潤地的樹木因吸收根少、粗且長。

根系呼吸時需要充分的空氣,並釋放二氧化碳。

主要是以氫的形態被固定於土壤粒子表面,並作為養分吸收。也就是說;根的呼吸與養分吸收之間有密切的關係,新生白根的機能為呼吸作用及養分吸收。

根系生長,也會受到地溫的影響。

冬季至春季之間,隨著地溫的上升,根系生長旺盛。根系生長於攝氏 5 度前後開始, 10 度以上開始活躍,其中以 20-25 度最為旺盛。

寒冷季節地溫下降,不僅導致落葉,也會導致地下根系生長速度降低。圖/Pixabay

但是,這需要持續維持一定氣溫,同時地溫升高才能達到促進根系生長效果。

一般地溫高,可促進土壤中有機物的分解,供給養分。反之秋季至冬季之間,因地溫的下降導致生長減少。即使冬季地上部的枝葉活動停止,若能確保地溫,根系也可以持續生長。

根量、葉量的關係相當緊密

樹木進行修剪時,因切除枝條同時失去大量的葉量。

葉作為光合作用進行物質生產,當葉量減少時地上部、地下部的整體活力也隨著降低。當失去超過一半以上的葉量,容易影響成長量。

儘管依樹種不同而有所差異,通常失去超過百分之 70 以上葉量容易導致枯損、甚至枯死。

由於葉量減少,直接影響根系儲存物質以外,還有細根的生長。

隨著細根先端活力降低,接著吸收能力低下,移動至枝葉的物質也會受到限制。因此葉量減少時,根系活力降低也阻礙樹木生長。

隨著細根成長,日常發生枯死、脫落的根;經由分解作為土壤養分,之後所殘留的土壤孔隙也提供物理、生物效益並改善土壤。

根也有「精氣」一說?從季節來剖析!

樹木的發根及生長,也與根的精氣有很大關係。

當春天時,因為根的精氣強,所以發根也旺盛,此時移植容易存活。夏天時,由於樹冠枝葉精氣旺盛,根的精氣較弱,因此發根不良,樹木一旦移植容易枯死。

隨著季節,根系的生理現象也不同。就現代的樹木生理詮釋;是以季節的展葉、伸長、發根現象、植物激素變化、儲藏的物質移動理解。

另一方面,古代對於移植樹木,認為移植時若不適時疏伐枝葉,受到風的影響根系容易動搖。更認為移植枯死主要因素,在於受風而動搖根系。

過去以來,移植時因切除根系,使水分吸收量減少。為了控制樹冠枝葉蒸散,必須疏伐枝葉以確保生存。

雖然古代移植樹木並非以樹木生理、物質吸收等作為出發點,但就根系活力的確保觀點上,確實也為樹木生理的一環。

——本文摘自《聆聽樹木的聲音》,2022 年 7 月,麥田出版

麥田出版_96
18 篇文章 ・ 13 位粉絲
1992,麥田裡播下了種籽…… 耕耘多年,麥田在摸索中成長,然後努力使自己成為一個以人文精神為主軸的出版體。從第一本文學小說到人文、歷史、軍事、生活。麥田繼續生存、繼續成長,希圖得到眾多讀者對麥田出版的堅持認同,並成為讀者閱讀生活裡的一個重要部分。

0

1
0

文字

分享

0
1
0
海邊戲水要小心!一次帶你認識刺毒魚類,與被刺傷後的自救方法
自然保育季刊_96
・2022/07/20 ・4724字 ・閱讀時間約 9 分鐘

刺毒魚類是什麼?有刺的魚 ≠ 刺毒魚類

海洋是生命的發源地,其環境複雜多樣,孕育出多種多樣的海洋生物。在漫長的演化過程魚類發展出多樣適應環境的機制,包括物理性、化學性及生物性的調適,其中刺毒(venoms)屬於較為複雜的化學性防禦機制。

然而具有尖刺的魚類就等於是刺毒魚類嗎?答案是「否」的。

刺毒魚類的硬棘上附有毒腺,除了能為掠食者帶來物理性(刺傷)傷害以外,並會造成化學性(毒液)的二次傷害,毒腺所分泌的毒液會使傷口產生更為強烈的疼痛感,是一種特殊的防禦機制。

可能比你想像中多:世界上的刺毒魚類有多少?

全世界的魚類約有 30,000 多種,曾被報導過的刺毒魚類約有 2,500 多種(表 1),約占所有魚類的 8%,其主要可分為四大類,分別為:

(一)軟骨魚類中的銀鮫目(Chimaeriformes)、異齒鯊科(Heterodontidae)、角鯊科(Squalidae)

(二)軟骨魚類中的燕魟亞目(Myliobatoidei)

(三)硬骨魚類中的鯰形目(Siluriformes)

(四)硬骨魚類中的鰭棘魚類(Acanthomorphs)(Smith and Wheeler 2006;邵廣昭 2021)。

表 1 各類群刺毒魚類種類數量及毒刺部位。表/自然保育季刊

第一類刺毒軟骨魚類的毒刺主要分布於背鰭上,數量 1 至 2 根。

第二類魟類,現生種類約 200 多種,毒刺分布於尾柄上(Nelson et al. 2016),當其尾柄上的毒刺擊中掠食者後,毒液會經由外皮鞘(integumentary sheath)的破壞而全數釋出(Fenner 2004)。著名的電視節目主持人鱷魚先生 Steve Irwin 就是被大型魟類尾部的毒刺傷及心臟而喪命的。

黑線銀鮫(Chimaera phantasma)。箭頭標示處為其毒刺。圖/自然保育季刊

第三類鯰形目魚類,大多為淡水種類,其中有毒的種類大約為 1,500 種,毒刺分布於胸鰭及背鰭(Wright 2009),其毒刺外緣具鋸齒(圖 1A)。

鯰形目魚類在美洲具較高的多樣性,占所有種類的 60%(Nelson 2006)。臺灣產12種,淡水的種類有鈍頭鮠科(Amblycipitidae)1 種、鯰科(Siluridae)1 種、鬍鯰科(Clariidae)2 種、鱨科(Bagridae)2 種,鱨科的種類因背鰭(1 根毒刺)、胸鰭(2 根毒刺)具毒刺,故俗稱為三角姑;

海水的種類有鰻鯰科(Plotosidae)1 種,及海鯰科(Ariidae)5 種,兩者的俗稱分別為沙毛及成仔丁,毒刺的位置與鱨科一致。

圖 1 刺毒魚類毒刺形態之一。圖/自然保育季刊

A. 線紋鰻鯰(Plotosus lineatus)胸鰭硬棘。 B. 瞻星魚(Uranoscopus sp.)匙骨上的棘。C. 褐臭肚魚(Siganus fuscescens)背鰭硬棘。 D. 托爾逆鈎鰺(Scomberoides tol)背鰭硬棘。縮寫:gr,groove 溝槽。

第四類鰭棘魚類,由六個類群所組成,分別為蟾魚目(Batrachoidiformes)、鮋亞目(Scorpaenoidei)、刺尾魚亞目(Acanthuroidei)、䲁亞目(Blennioidei)、逆溝鰺亞科(Scomeroidinae)及鱷亞目(Trachinoidei),雖然僅有 585 至 650 種,但相對於前面的三個大類群,毒刺的形態則顯得更為多樣化,毒腺可發現於牙齒、主鰓蓋骨(opercle)、匙骨(cleithrum) (圖 1B)、背鰭、腹鰭和臀鰭多個部位(Smith and Wheeler 2006)。

圖 2 刺毒魚類毒刺形態之二。圖/自然保育季刊

A. 中華鬼鮋(Inimicus sinensis )背鰭硬棘。 B. 魔鬼簑鮋(Pterois volitans )背鰭硬棘。C. 眉鬚鱗頭鮋(Sebastapistes strongia)背鰭硬棘。 D. 眉鬚鱗頭鮋頭部的棘。縮寫:gr, groove 溝槽;vg, venom gland 毒腺。

雙斑櫛齒刺尾鯛(Ctenochaetus binotatus)。圖/自然保育季刊

臺語有云:「一魟、二虎、三沙毛」

在海岸活動頻繁的臺灣,亦不乏關於刺毒魚類的諺語:一魟、二虎、三沙毛、四斑五、五象耳、六倒吊,或者是四臭肚、五變身苦;四變身苦、五成仔丁。

不管何種版本,「魟、虎、沙毛」均是刺毒危險程度的前三名。

線紋刺尾鯛(Acanthurus lineatus)。圖/自然保育季刊
線紋鰻鯰(Plotosus lineatus)。箭頭標示處為其毒刺。圖/自然保育季刊

諺語中的,是泛指所有尾部具有毒刺結構的燕魟亞目魚類,身體呈圓盤形,大部分種類尾巴為細長的鞭狀,依不同種類尾部毒刺的數量可達 2 根或以上,大部分漁民在捕獲後,均會把尾部的毒刺去除。多數的魟類為底棲性魚類,部分種類更具潛藏於沙中的習性,因此在沙灘嬉水遊玩時,須多加注意腳下情況以免誤踩而被其刺傷。

沙毛指的是線紋鰻鯰(Plotosus lineatus),廣泛分布於臺灣沿海並常被釣獲,其體表光滑無鱗不易被抓住,故處理時須多加注意以免被刺傷;其幼魚常成聚集成群,被稱為鯰球。

黑帶稀棘䲁(Meiacanthus grammiste)。其毒腺位於下頜兩顆大型犬齒中。圖/自然保育季刊

二虎:多樣性豐富的刺毒魚類大家族

虎魚泛指臺灣產鮋亞目(Scorpaenoidei)的種類,其英文俗名有 scorpionfishes、stonefishes 、 waspfishes 等,有關 scorpionfishes 名稱的由來,或許命名者對其毒刺如蝎子螫到的觸感有著很深刻的體會。

除了虎魚這俗名外,石狗公、石頭魚亦為牠們常見的中文俗稱,因其偽裝(camouflage,一些種類會利用特化的皮瓣偽裝成礁石及表面的生物)或保護色,致使體態、體色與棲地環境極為相似而得名。

該類群是著名且危險的刺毒魚類,毒刺十分發達(圖 2),雖然鮋亞目魚類的頭部具有不少的棘(圖 2D),但具毒腺的部位僅為背鰭、腹鰭及臀鰭之硬棘(圖 2A-C) (Nelson et al. 2016),為海洋刺毒魚類的最大宗(Low et al. 1993;Church and Hodgson 2002;Vetrano et al. 2002;Fenner 2004),臺灣大約有 42 屬 100種(邵廣昭 2021)。

多數種類為底棲性魚類,棲息於沿海岩礁地形,行動緩慢並常靜止於礁石上,即使靠近之亦不動如山,其體色與環境十分相似不易被察覺,因此在潮間帶或岩礁海岸活動時,稍一不慎則有可能誤踩而遭其刺傷。目前被刺傷的個案僅國外有報導,被刺傷者大部分為漁業從事人員(Haddad et al. 2003),臺灣雖暫無相關學術文章報導,但大部分地區的海洋活動亦相對頻繁,相信有不少被刺傷的個案。

金圓鱗鮋(Parascorpaena aurita)。鮋科魚類多具備良好的偽裝能力,其體色與周遭環境融為一體。圖/自然保育季刊

鮋亞目魚類毒素均為蛋白質(Kiriake et al. 2013),結構並不穩定,遇熱後因蛋白質變性而失去毒性(伍漢霖 2006),亦有研究顯示斑點鮋(Scorpaena guttata)的毒素在 50°C 的條件下處理,短期內即失去活性(Schaeffer et al. 1971),表示魚肉在加熱煮熟後可食用。

俗稱獅子魚(Lionfish, Turkeyfish)的危險刺毒魚類亦同屬於鮋亞目家族的成員(簑鮋類 Pteroini),但與石狗公、石頭魚的不同之處在於其十分花枝招展的外觀,平常毫不躲藏、並徐徐地遊弋於礁石間。

因其華麗的外觀而常見於觀賞魚市場,亦因此經由水族觀賞魚途徑被棄養放生(Hamner et al. 2007;Betancur et al. 2011;Johnson et al. 2016),魔鬼簑鮋(Pterois volitans)自 1980 年起現踪於佛羅里達(Florida) (Freshwater et al. 2009),延長及發達的毒刺使其在當地幾乎沒有天敵,並逐漸擴張遍布整個大西洋西岸形成穩定的族群(Betancur et al. 2011;Ferreira et al. 2015;Johnson et al. 2016),而其驚人的食量對當地魚類族群造成極大的威脅,與另一種獅子魚—斑鰭簑鮋(P. miles)為知名的入侵物種。

毒擬鮋(Scorpaenopsis diabolus)。具備良好偽裝能力的鮋科魚類之一,喜靜止於礁石上伺機捕食路過之獵物。圖/自然保育季刊

毒刺的部位、結構及釋出毒液的機制

刺毒魚類的毒刺結構可發現於胸鰭、腹鰭、背鰭、臀鰭、尾柄、牙齒、主鰓蓋骨、肩帶上的匙骨等部位。大部分毒刺均由硬棘(spine)、溝槽(groove)及毒腺(venom gland)所組成。刺毒魚類這類用毒動物不同於河魨,其毒素由自體產生(河魨毒素由食物累積於體內),經毒腺分泌,藉由硬棘導引或注射到防禦對象身上(Bulaj et al. 2003;Fenner 2004;Smith and Wheeler 2006)。

毒腺附著於硬棘上,硬棘具溝槽。毒液的釋放是一種被動形式,並不能主動發射,當毒腺受壓迫時,毒液釋出並沿著溝槽導流至防禦對象的傷口上。被刺後傷口附近立刻產生劇烈疼痛感,隨後延伸擴散,會伴隨噁心、嘔吐、呼吸困難等症狀(伍漢霖 2006)。疼痛感可持續數小時之久,過敏體質者更會休克、甚至死亡。

波氏擬鮋(Scorpaenopsis possi)。具備良好偽裝能力的鮋科魚類之一,體表具備海藻狀之皮瓣。圖/自然保育季刊

如何預防刺傷,刺傷後應該如何處理?

刺毒魚類並不會主動利用毒刺進行攻擊,因此進行海岸活動或沿海作業時,應注意隨時週遭環境並穿戴相關保護措施(如手套、涉水鞋等)避免身體裸露、降低被刺傷的機會;若在必要情況下須接觸具尖刺且種類不明的魚類時,應避免徒手直接捕捉並藉由工具謹慎處理之。

刺毒魚類另一個對人類造成危害的地方,在於其造成的傷口可能會因為細菌感染而產生二次傷害,嚴重者會導致局部組織壞死、敗血症,甚至感染創傷弧菌(Vibrio vulnificus),而創傷弧菌感染後惡化快速,其所引致的併發症通常具較高的死亡率。

輻紋簑鮋(Pterois radiata)。獅子魚在遭遇威脅時,胸鰭及背鰭會展開,並以腹部朝著礁石、背部朝外的方式抵禦掠食者。圖/自然保育季刊

刺毒魚類的毒性依種類及釋放量而有所不同,而毒素主要為蛋白質,其結構不穩定,易受熱、酸鹼所破壞而失去毒性。遭刺傷後應盡快移除毒刺,在適當的條件下擠出毒液,使用熱、酸、鹼條件處理傷口,破壞毒素的活性,並做好傷口的清潔及消毒的工作,防止細菌的感染。

刺毒魚類所造成的傷害反應因人而異,經過現場初步處理後,應盡早送醫處理。

野外活動時要注意

刺毒魚類約占所有魚類的 8%。牠們形態多樣,彼此並非姐妹群關係,亦即起源於多個祖先,換言之,刺毒機制是多次獨立演化出來的,刺毒魚類一共可分為四個大類群,軟骨魚和硬骨魚各占兩大類,包括軟骨魚中的:(一)銀鮫目、異齒鯊科、角鯊科,(二)燕魟亞目;以及硬骨魚類中的(三)鯰形目,(四)鰭棘魚類。毒刺結構可發現於多個部位,如胸鰭、腹鰭、背鰭、臀鰭、尾柄、牙齒、主鰓蓋骨、肩帶上的匙骨等。

因為臺灣為海島地形,海岸線曲折漫長,周邊海域均有刺毒魚類的分布,民眾於海域進行經濟或休閒活動時均有機會接觸到刺毒魚類。雖然刺毒多為被動的防禦機制,並不是主動攻擊的手段,但部分刺毒魚類具備十分良好的偽裝能力,在靜止的狀態下難以被察覺,因此在野外活動時應隨時注意周遭環境是否存在刺毒魚類,並穿戴相關防護衣物、鞋子,避免誤觸而受傷,增加海域活動的安全性。

若不幸被刺毒魚類刺傷,在現場進行緊急處理後,應盡早求醫,以策安全。

斑馬短鰭簑鮋(Dendrochirus zebra)。胸鰭內側顏色鮮艷,具警戒作用。圖/自然保育季刊
自然保育季刊_96
13 篇文章 ・ 10 位粉絲
自然保育季刊為推廣性刊物,以推廣自然教育為宗旨,收錄相關之資源調查研究、保育政策、經營管理及生態教育等成果,希望傳達自然科普知識並和大家一起關注自然!

2

5
1

文字

分享

2
5
1
認識「低溫熱裂解技術」——為何它是戴奧辛污染的救星?
科技大觀園_96
・2021/12/27 ・2894字 ・閱讀時間約 6 分鐘

環保署在 2011 年《中華民國重大環境事件彙編》發表《戴奧辛污染事件─揮之不去的世紀之毒》口述歷史,用新詩「燒阿!燒阿!」破題,形容戴奧辛如鬼魅般糾纏著台灣的環境生態,更時時刻刻威脅國人健康。

回顧國內戴奧辛污染事件,最早可追溯到 1979 年的台中與彰化米糠油事件,和 1982 年 12 月臺南市灣裡地區廢五金業者露天燃燒廢電纜產生煙塵,被檢測含有高濃度戴奧辛。但 30 年韶光荏苒,當時負責調查防治戴奧辛污染的環保署毒物管理處前處長陳永仁,在 2011 年口述歷史中感慨的說「我認為目前還沒有妥善處理」,突顯對抗戴奧辛污染依舊長路漫漫。 

也因為缺乏妥善處理,繼灣裡之後,1999 年接連爆發台北木柵焚化爐檢出戴奧辛超標與震驚國際的中石化台南安順廠戴奧辛污染案,2005 年在彰化縣線西鄉發現戴奧辛鴨蛋,2006 年林口傳出山羊遭到戴奧辛污染,2009 年高雄大寮爆發戴奧辛鴨事件,2017 年戴奧辛毒雞蛋流竄桃竹苗地區和新北市…,戴奧辛污染就像潛伏各地的不定時炸彈蠢蠢欲動!

臺灣戴奧辛事件表。(圖/沈佩泠製圖)
臺灣戴奧辛事件表。(圖/沈佩泠製圖)

 「低溫熱裂解技術」成為戴奧辛污染救星 

9 年前同時接受口述歷史訪談的中央大學環境工程研究所特聘教授張木彬則在 2014 年帶領研究團隊成功開發「低溫熱裂解技術」,有效裂解戴奧辛、多氯聯苯與五氯酚等含氯污染物,並可讓汞從土壤中脫離,終於使因利用水銀電解法電解海水以製造氫氧化鈉和氯氣而造成汞污染、又因製造五氯酚鈉導致廠區土壤受到戴奧辛及五酚氯污染而荒廢多年的中石化台南安順廠整治露出曙光,也被喻為戴奧辛與重金屬污染整治技術最完整的解決方案。 

「戴奧辛有兩個主要生成途徑。」張木彬指出,第一個是化學製程,例如中石化安順廠在製造五氯酚鈉過程,產生戴奧辛「躲在」五氯酚裡面;第二是高溫燃燒,煉鋼、煉銅、焚化爐甚至燒木屑,也會產生戴奧辛,「都不是我們刻意製造,也無法完全避免,含氯的東西經過高溫催化,就會產生戴奧辛。」  

中央大學環境工程研究所特聘教授張木彬帶領研究團隊研發觸媒配方,開發更省能、更低。(圖/李宗祐 攝)
中央大學環境工程研究所特聘教授張木彬帶領研究團隊研發觸媒配方,開發更省能、更低。(圖/李宗祐 攝)

 既然要從「產生」完全杜絕很難,除了在製程盡量降低戴奧辛生成,如何發展有效技術讓它在生成之後,不要從煙囪、飛灰或廢水中排放出來,是防杜戴奧辛污染重要關鍵。張木彬表示,攝氏 250 到 400 度是戴奧辛生成速率最旺盛的「溫度窗」,當化學製程或高溫燃燒產生的廢氣通過煙道的時候,含氯、碳、氧、氫的化合物,經過銅跟鐵催化就會合成戴奧辛。超過 400 度以後,生成速率變慢;更高溫就會被破壞;低於 250 度,活化不夠,生成速率也會變慢。 

「萃冷技術」也因「溫度窗」原理應運而生,讓廢氣通過煙道過程在 1 秒之內從 400 度以上降到 250 度以下,把戴奧辛合成機率極小化,但還是無法達到「零產出」。以焚化爐而言,目前還是普遍採用成本相對便宜的活性碳噴霧法,利用活性碳吸附以氣體分子存在的戴奧辛,再用袋式集塵器把它抓下來,國內現有 24 座焚化爐就有 23 座利用活性碳防止戴奧辛排放至廠外。 

文山焚化爐廠齡超過24年,為提升焚化廠空汙防制效能,台中市政府汰舊換新文山焚化爐。
文山焚化爐廠齡超過24年,為提升焚化廠空汙防制效能,台中市政府汰舊換新文山焚化爐。

然而張木彬認為,活性碳噴霧法雖可有效降低從煙囪排放,卻治標不治本,只把戴奧辛從氣體轉移成固體,抓進集塵器飛灰裡面,問題並沒有完全解決。國內焚化爐每年燃燒處理超過 600 萬噸垃圾,產生 20 萬噸飛灰,都用螯合劑加水泥固化以後,拿到掩埋場處理。年年國泰民安、風調雨順就沒事;但萬一發生強烈地震或類似莫拉克颱風等天災,掩埋場可能被沖垮,裡面的東西就會跑出來,潛在的污染風險很大。 

「最好的方法是發展破壞技術,把戴奧辛分子破壞、分解掉,而不只是把氣體變成固體!這也是我們實驗室一直努力的目標。」張木彬強調,「低溫熱裂解技術」是針對存在土壤或底泥裡面的戴奧辛,抓出來破壞掉並去除毒性,「我們利用氮氣把氧的含量控制到非常低,讓戴奧辛在幾乎無氧的狀態下裂解。」但最重要的核心技術是如何在相對低溫的條件下把戴奧辛完全摧毀。 

在完全燃燒的情形下,要完全破壞摧毀戴奧辛,溫度必須超過 900 度,但溫度越高,消耗能量越大,成本越高,不符經濟效益。「我們發展的技術是在比較低的溫度之下,不超過 350 度,就可以把土壤裡面的戴奧辛破壞掉。」張木彬透露,真正的「溫度窗」很重要,要完全摧毀戴奧辛,除了把它從固體變成氣體,再抓出來裂解處理乾淨;抓準各種氣體分子停留時間,避免讓其再度合成戴奧辛,以及如何給予適當觸媒,必須準確掌握不同的操作參數,才可以真正解決問題。 

政府應重視本土技術落實,解除污染風險 

可惜的是,張木彬研究團隊開發的「低溫熱裂解技術」,雖然被認為是目前已公開發表的研究成果中,最有可能解決戴奧辛與重金屬造成環境多重污染的完整解決方案,但中石化基於成本考量,並未採用他的技術。「就我個人看法,中石化的技術有點東拼西湊,處理流程太長,設備太老舊,事倍功半,沒有達到真正預期的效果。」不過研究團隊並未因此放棄,仍持續鑽研精進「低溫熱裂解技術」。 

「以前的低溫熱裂解沒有加觸媒,近 2、3 年開始研發觸媒配方,希望把溫度從 350 度降到 200 度,甚至於更低到 150 度,讓裂解程序更環保、更省能,成本更低。」張木彬直言,這個當然挑戰很大,但目前已有初步結果,已經降到 200 度,研究團隊正在校驗相關實驗數據,在確認重複性和穩定性以後,才會正式對外公開發表。

 研究團隊語重心長呼籲政府應重視本土化技術研發並落實推廣。台灣工業製程早期產生的集塵灰和焚化廠飛灰,戴奧辛濃度很高,都是隨意棄置,很多土壤可能都受到污染,政府應該確實追蹤調查過去幾年陸續發生的戴奧辛污染事件是否與此有關。怎麼把過去遺留下來的東西與現在還在持續產生的東西,有效防止污染擴散並徹底解決潛在污染風險,要有破釜沈舟的決心! 

枋寮區域性垃圾衛生掩埋場除掩埋焚化爐產生飛灰,也逐漸轉為多元化廢棄物處理。
枋寮區域性垃圾衛生掩埋場除掩埋焚化爐產生飛灰,也逐漸轉為多元化廢棄物處理。

枋寮區域性垃圾衛生掩埋場除掩埋焚化爐產生飛灰,也逐漸轉為多元化廢棄物處理。張木彬舉例,全台焚化爐每年產生 20 萬噸飛灰,過去長期都是掩埋處理,現在每年新產生的也是直接掩埋,都沒有把飛灰裡面的戴奧辛抓出摧毀處理,讓飛灰從有害物質變成無害。政府若再不善用先進技術,等到各地掩埋場最後貯滿爆掉,就會像核廢料要留給下一代處理,「我們這一代要找出好的處理方法,有效解決問題。」 

所有討論 2
科技大觀園_96
82 篇文章 ・ 1097 位粉絲
為妥善保存多年來此類科普活動產出的成果,並使一般大眾能透過網際網路分享科普資源,科技部於2007年完成「科技大觀園」科普網站的建置,並於2008年1月正式上線營運。 「科技大觀園」網站為一數位整合平台,累積了大量的科普影音、科技新知、科普文章、科普演講及各類科普活動訊息,期使科學能扎根於每個人的生活與文化中。