环 境 化 学
米开朗基罗所完成的戴维像，原本座落在佛罗伦萨
露天的领主广场，后来基于保护古迹的理由将戴维像迁
移至学院画廊存放。下图是佛罗伦萨另一角落具有悠久
历史的雕像，长久以来都摆放在室外展览。拍摄时间分
别是初完成时与近几年。
你知道这雕像产生如此差异的主要原因为何吗?
因为遭到人为破坏,.................
到佛罗伦萨观光的游客或当地的居民，都沉浸浓浓的
艺术气息中，不会对雕像下此毒手。而且雕像上也没明显
的破坏痕迹，所以不是人为的破坏所造成的。
因为雕刻时偷工减料,...............
这座雕像是作者的心血结晶，希望能留给后人欣赏，所
以雕刻时，一定费尽苦心，不会有偷工减料的嫌疑。
因为遭到酸雨侵蚀,.................
答对了,..主要就是酸雨将雕像侵蚀的面目全非。
因为雕像受到风化,.................
没错,...风化也是使雕像表面模糊的原因之一。
但除了风化外，还有其它原因会让雕像的表面遭到侵蚀。
酸雨的形成
将主要成份为碳酸钙 (CaCO3)的粉笔丢进装有醋的烧杯，
观察到不断有气泡冒出，经过检验后此气体为二氧化碳。
CaCO3 +2H+ ______ Ca2+ + H2O + CO2
CO2 + H2O —— H2CO3
H2CO3 —— H+ + HCO3-
一般酸雨化学组成中,较重要的物种 包括 H+,Cl-,NO3-、
SO42-、等数种。，一般而言 NO3-及 SO42- 为主要的致酸物质。
当煤燃烧时，硫会产生二氧化硫，氮会产生氮氧化物，它们进
入大气中二氧化硫与水反应会变成硫酸，氮氧化物与水结合后
变成硝酸。这些酸性物质漂浮在云中。当下雨时，这些酸性物
质会随着雨水从云中释放出来，就造成酸雨。
有很多石化业者因高雄的港口发达，进出口原料货物方
便，所以在高雄设置石化工厂，排放大量一氧化氮，因此高
雄的空气充满工业废气，进而引发酸雨污染。所以高雄是台
湾酸雨污染最严重的都市。
表一 1930年代以后主要的工业烟雾灾害
地点 时间 期间 死亡人数
Meuse Valley,Liege，比
利时
1930年 12月 三天 60
Donora,Pa，美国 1948年 8月 五天 20
London，英国 1952年 12月
1956年 1月
1957年 12月
1962年 12月
五天
五天
三天
五天
4000
1000
700-800 700
New York，美国 1963年 1~2月
1966年 11月
十五天
三天
200-400 168
许多国内外研究者，已将所谓「酸雨」认知为当雨水酸碱值
在 5.0 以下时，即确定受到人为酸性污染物的影响。因此,已统
一雨水酸碱值达 5.0以下时，正式定义为「酸雨」。
光烟雾的生成
都市中的光烟雾，在温暖、干燥而且阳光充足的日子，
特别严重。它的原级污染物，主要是一氧化氮 (NO)。一氧化
氮乃是空气中的氮气和氧气，在引擎的高温下，相互反应而
生成。
N2 + O2 + 热 → 2NO
事实上，这个一氧化氮的生成过程，与闪电时产生一氧
化氮的过程相同。其它光烟雾的原级污染物，包括汽油挥发所
产生的碳氢化合物和一氧化碳 (CO)。一般而言，每燃烧 1公升
的汽油，会产生大约 230公克的一氧化碳的污染。
一氧化氮是一种无色的气体，但是当它从汽车废气
排入空气后，会缓慢地与空气中的氧气反应，产生黄褐
色的二氧化氮。随后，在阳光中的紫外线照射下，二氧
化氮会进行光化学反应而裂解，产生一氧化氮和原子态
的氧。由于原子态的氧的化学反应力相当强，非常容易
与空气中的氧分子起作用，而生成臭氧 (O3)：
NO2 + 紫外線 → NO + O
O + O2 + M → O3 + M*
其中 M可以是氮气分子、氧气分子或是固体微粒。它的
作用，乃是吸收在臭氧分子的生成过程中，所释放出来的热
量。臭氧是一种刺鼻性非常强的分子，如果空气中每一亿个
气体分子，含有一个臭氧分子，我们的鼻子就可以辨识出它
的存在。
女生平均寿命总是比男生平均寿命高。你知道这是为什么吗?
地球外气层有一层薄薄的臭氧，太阳光照射到地球时，
臭氧会吸收紫外光，分解成氧气，避免地球人类受过量紫外
线伤害。但臭氧层越来越薄，使地球人类受过量紫外线伤害，
导致皮肤产生病变。而女生就是因为有化妆，能隔绝紫外光
之伤害，所以平均寿命比男生高。
臭氧层破坏
臭氧层是地球最好的保护伞，它吸收了来自太阳的大部
分紫外线。然而近二十年的科学研究和大气观测发现：每年
春季南极大气中的臭氧层一直在变薄，事实上在极地大气中
存在一个臭氧“洞”
这种臭氧损耗现象是一种反常现象，这是否表明这一
紫外线吸收层正处于全球性灾难呢？通过不断的科学研究，
人们发现人类社会活动释放的物质严重的破坏了臭氧层，当
然这种现象还受到这一地区独特的气象状态（极涡、寒冷的
平流层温度、极地平流层云）的影响。
发现过程
英国南极测量局的大气科学家在南极进行了一项研究计划，
这一研究计划分别在地面和空中进行。球载仪器一般是检测该
仪器所行进的大气的构成及其化学性质。陆基探测仪和星载探
测仪则执行遥测任务。这些研究活动采取了国际合作方式。例
如,1987年代表 19个组织和四个国家的大约 150名科学家和辅
助人员聚会于智利的蓬塔 阿雷纳 斯,进行了一项规模空前的研
究，即机载南极臭氧实验。这项实验表明 1987年臭氧洞大小达
到历史最大。这一发现震惊了科学界。
形成机理
南极“臭氧洞”的成因目前尚无定论，其中最为令人信服的
当是污染物质学说。此外还有：美国宇航局汉普顿芝利中心
Callis等人提出南极臭氧层的破坏与强烈的太阳活动有关；麻
省理工学院的 Tung等人认为是南极存在独特的大气环境造成冬
末春初臭氧耗竭，根据大气动力学说，指出大量氯氟烃化合物
的使用，以及南极初春没有足够阳光产生大量氧原子，并因此
提出了不需要氧原子的循环机理。
地球的表面包着一层大气层，在垂直方向上可以粗略分
为对流层、平流层、中气层、增温层。在平流层中，氧分子
因高能量紫外线辐射分解成氧原子 (O)，而氧原子又与另一氧
分子 (O2)结合生成臭氧。
O2 ——— 2O
O + O2 ———— O3
最主要的臭氧层杀手为 NO & CFCl3两大化学物质。
氟氯碳化物 CFCl3使用于喷雾罐与工厂冷冻专用冷煤。由喷
雾罐喷出后会一直往上飘致臭氧层，到达臭氧层后立即进行
碳氯键之断裂生成氯原子自由基，然后会立即进行永不终止
式的循环催化反应。
臭氧层破坏的后果
（一）对人体健康的影响
阳光紫外线 UV-B的增加对人类健康有严重的危害作用。
潜在的危险包括引发和加剧眼部疾病、皮肤癌和传染性疾病。对
有些危险如皮肤癌已有定量的评价，但其他影响如传染病等目前
仍存在很大的不确定性。
实验证明紫外线会损伤角膜和眼晶体，如引起白内障、眼
球晶体变形等。据分析，平流层臭氧减少 1％，全球白内障的发
病率将增加 0.6％～ 0.8％，全世界由于白内障而引起失明的人数
将增加 10000～ 15000人；如果不对紫外线的增加采取措施，从现
在到 2075年,UV-B辐射的增加将导致大约 1800万例白内障病例
的发生。
（ 二）对陆生植物的影响
臭氧层损耗对植物的危害的机制目前尚不如其对人体健
康的影响清楚，但在已经研究过的植物品种中，超过 50％的植
物有来自 UV-B的负影响，比如豆类、瓜类等作物，另外某些作
物如土豆、番茄、甜菜等的质量将会下降。
植物的生理和进化过程都受到 UV-B辐射的影响，甚至与
当前阳光中 UV-B辐射的量有关。植物也具有一些缓解和修补这
些影响的机制，在一定程度上可适应 UV-B辐射的变化。当植物
长期接受 UV-B的辐射时，可能会造成植物形态的改变，植物各
部位生物质的分配，各发育阶段的时间及二级新陈代谢等。对
森林和草地，可能会改变物种的组成，进而影响不同生态系统
的生物多样性分布。目前，这方面的研究工作尚处起步阶段。
（三）对水生生态系统的影响
世界上 30％以上的动物蛋白质来自海洋，满足人类的
各种需求。在许多国家，尤其是发展中国家，这一百分比往
往还要高。
海洋浮游植物并非均匀分布在世界各大洋中，通常高
纬度地区的密度较大，热带和亚热带地区的密度要低 10到 100
倍。除可获取的营养物，温度，盐度和光外，在热带和亚热
带地区普遍存在的阳光 UV-B的含量过高的现象也在浮游植物
的分布中起着重要作用。
（四）对生物化学循环的影响
对陆生生态系统，紫外线增加会改变植物的生成和分解，
进而改变大气中重要气体的吸收和释放。例如，在强烈 UV-B
照射下，地表落叶层的降解过程被加速；而当主要作用是对
生物组织的化学反应而导致埋在下面的落叶层光降解过程减
慢时，降解过程被阻滞。植物的初级生产力随着 UV-B辐射的
增加而减少，但对不同物种和某些作物的不同栽培品种来说
影响程度是不一样的。
UV-B辐射对水生生态系统也有显著的作用。这些作用
直接造成水生生态系统中碳循环、氮循环和硫循环的影响。
UV-B对水生生态系统中碳循环的影响主要体现于 UV-B对初
级生产力的抑制。
在几个地区的研究结果表明，现有 UV-B辐射的减少可
使初级生产力增加，由南极臭氧洞的发生导致全球 UV-B辐
射增加后，水生生态系统的初级生产力受到损害。除对初
级生产力的影响外,UV-B还会抑制海洋表层浮游细菌的生
长，从而对海洋生物地球化学循环产生重要的潜在影响。
（五）对材料的影响
UV-B的增加会加速建筑、喷涂、包装及电线电缆等所
用材料，尤其是高分子材料的降解和老化变质。特别是在高
温和阳光充足的热带地区，这种破坏作用更为严重。由于这
一破坏作用造成的损失估计全球每年达到数十亿美元。
UV-B无论是对人工聚合物，还是天然聚合物以及其他
材料都会产生不良影响，加速它们的光降解，从而限制了它
们的使用寿命。研究结果已证实 UV-B辐射对材料的变色和机
械完整性的损失有直接的影响。
通过分析我们似乎可以得出以下的主要观点：（ 1）南极 "
臭氧洞 "是在南极春季特殊的温度和环流状况下由极地平流层
云参与和非均相化学反应而引发产生的特殊现象。（ 2）极地
旋涡等其它因素对气体成分输送的影响不是南极 "臭氧洞 "形
成的决定因素，而只能影响臭氧洞的强度。（ 3）太阳周期变
化通过光化学反应对南极 "臭氧洞 "强弱的影响可以忽略。
温室效应
温室效应’是指地球大气层上的一种物理特性。假若没有
大气层，地球表面的平均温度不会是现在 合宜的 15℃,而是
十分低的 -18℃ 。这温度上的差别是由于一类名为温室气体所
引致，这些气体吸收红外线辐射而影响到地球整 体的能量平
衡。在现况中，地面和大气层在整体上吸收太阳辐射后能平
衡于释放红外线辐射到太空外 (图一 )。但受到温室气体的 影
响，大气层吸收红外线辐射的份量多过它释放出到太空外，
这使地球表面温度上升，此过程可称为‘天然的温室效应’。
但由 于人类活动释放出大量的温室气体，结果让更多红外线
辐射被折返到地面上，加强了‘温室效应’的作用。
温室气体种类
温室气体占大气层不足 1%。其总浓度需视乎各‘源’和
‘汇’的平衡结果。‘源’是指某些化学或物理过程使到温室
气体浓 度增加，相反‘汇’是令其减少。人类的活动可直接影
响各种温室气体的‘源’和‘汇’而因此改变了其浓度。
大气层中主要的温室气体可有二氧化碳 (CO2)，甲烷 (CH4)，
一氧化二氮 (N2O)，氯氟碳 化合物 (CFCs)及臭氧 (O3)。大气层
中的水气 (H2O)虽然是‘天然温室效应’的主要原因，但普遍
认为它 的成份并不直接受人类活动所影响。表一显示了一些温
室气体的特性。
温室气体浓度的转变
i) 二氧化碳 (CO2)
夏威夷的冒纳罗亚观象台在 1958年已开始对大气层 CO2
浓度作仔细量度。表二显示 CO2在大气层中 的每年平均浓度
由 1958年约 315ppmv(百万份之一体积 )升至 1997年约
363ppmv。
冒纳罗亚观象台的数据亦反映了每年在北半球因为植 物
呼吸作用而产生的周期变化,CO2浓度在秋冬季时增加而在
春夏季时减少。与北半球比较，这种随着植物生长及凋萎 的
CO2浓度周年变化在南半球的出现时间是刚刚相反，而且变
化幅度较小，这种现象在赤度附近地区则完全看不到。
ii) 甲烷 (CH4)
CH4在大气层中的增长速度已在近十年减少下来，尤其在
1991至 1992年间有明显的下降，但在 1993年后期亦有 些增长。
1980至 1990的平均增长速度是每年 13ppbv(十亿份之一体积 )。
iii) 一氧化二氮 (N2O)
从过往 40年间,N2O的平均升幅是每年 0.25%(见图四 )。现
时在对 流层的 N2O浓度在 312到 314ppbv左右 。
iv) 氯氟碳化合物 (CFCs)
在各种氯氟碳化合物中,以 CFC-11及 CFC-12较为重要，因为
其浓度比较高与及它们对平流层内的 O3有很大影响。 在多种
人造的氯氟碳化合物中，以 CFC-11及 CFC-12的浓度最高，
分别约为 0.27及 0.55ppbv(量度于冒纳罗亚观象台,1997,见图五
和六 )。从它们的‘全球变暖潜能’数值，显示这两种气体吸
收红外线辐射的能力相当高，估计在八十年代期间除了 CO2
以 外,CFC-11及 CFC-12在所有温室气体中对辐射力的影响
已占了三份之一。
温室气体浓度的增加会减少红外线辐射放射到太空外，
地球的气候因此需要转变来使吸取和释放辐射的份量达至新
的平衡。 这转变可包括‘全球性’的地球表面及大气低层变
暖，因为这样可以将过剩的辐射排放出外。虽然如此，地球
表面温度的少许 上升可能会引发其它的变动，例如：大气层
云量及环流的转变。当中某些转变可使地面变暖加剧 (正反
馈 )，某些则可令变暖过 程减慢 (负反馈 )。
i) 气候转变：‘全球变暖’
温室效应增强后的效果
假若‘全球变暖’正在发生，有两种过程会导致海平面升高。
第一种是海水受热膨胀令水平面上升。第二种是冰川和格陵兰
及南 极洲上的冰块溶解使海洋水份增加。预期由 1900年至 2100
年地球的平均海平面上升幅度介乎 0.09米至 0.88米之间。
ii) 海平面升高
对人类生活的潜在影响
i) 经济的影响
全球有超过一半人口居住在沿海 100公里的范围以内，其中大
部份住在海港 附近的城市区域。所以，海平面的显著上升对沿
岸低洼地区及海岛会造成严重的经济损害，例如：加速沿岸沙
滩被海水的冲蚀,地下淡水被上升的海水推向更远的内陆地方。
ii) 农业的影响
实验证明在 CO2高浓度的环境下，植物会生长得更快速和高大。
但是，‘全球变暖’的结果可会影响大气环流，继 而改变全球
的雨量分布与及各大洲表面土壤的含水量。由于未能清楚了解
‘全球变暖’对各地区性气候的影响，以致对植物生态所 产生
的转变亦未能确定。
iii) 海洋生态的影响
沿岸沼泽地区消失肯定会令鱼类，尤其是贝壳类的数量减少。
河口水质变咸可会减少淡水鱼的品种数目，相反该地区海洋鱼
类的 品种也可能相对增多。至于整体海洋生态所受的影响仍
未能清楚知道。
iv) 水循环的影响
全球降雨量可能会增加。但是，地区性降雨量的改变则仍未知
道。某些地区可有更多雨量，但有些地区的雨量可能会减少。
此外,温度的提高会增加水份的蒸发，这对地面上水源的运
用带来压力。
油气污染
城市的加油站油气污染已成为一个新的环境污染热点问题。近年来，
随着城市交通事业迅猛发展，伴随而来的是加油站像雨后春笋般在城乡各
处“冒出来”，城乡交通主干道旁加油站“五步一岗三步一哨”随处可见。
专家介绍，加油站的油气污染主要是在加油作业过程中产生的，如油罐车
卸油、油枪加油时油气的外泄和挥发，以及汽车油箱满溢或加油操作疏忽
造成的泄漏等。这些油气的挥发物在加油站周围四处“漫游”，促使加油
站附近的非甲烷总烃含量非常高，同时汽油和柴油中其它有毒有害物质也
充斥油站附近的空气中。这些挥发物对人体健康有害，吸入后会诱发呼吸
道疾病，同时也成为酿成光化学烟雾的重要因素。
在两个透明塑料箱的底部都放入香烟，并在其中一个塑
料箱再放入面纸。一个小时后，发现箱子里的烟雾已经被卫
生纸吸附干净了。
同理加油站充满油气，盒装面纸的空隙足够油气分子出
入，且面纸中的纤维极易吸油，若拿来接触皮肤，如同用油
洗脸，对肤质会有严重伤害，不能使用。
根据统计，在台湾破碎的家庭大部分都位于高速公路旁，
你知道这是为什么吗?
这是因为高速公路旁的居民血液中含铅浓度过高，导致神
经受损,进而引起情绪不稳定，脾气暴躁，终将引发家庭的破
碎。
为什么水田会加速破坏大气自动调节地球温度的能力？
种水田所用的肥料会产生甲烷，及燃烧稻草后的二氧化
碳，都会破坏大气的调节功能。
什么是「触媒转化器」？有何功用呢？
由于机车和汽车之废气排放含有未完全燃烧之一氧化碳
(CO)与碳氢化合物 (HC)，而触媒转化器接触到高温之废气
时会促进未完全燃烧之 CO及 HC进行氧化反应，将一氧化
碳 (CO)与碳氢化合物 (HC)分别氧化成二氧化碳 (CO2)及水
(H2O)。
95无铅汽油的 95是什么意思？
代表汽油中辛烷值的含量。
为什么呢？雷雨能净化空气？
另外还一个原因是因闪电高电能瞬间产生臭氧的形成，而
臭氧因具有一种淡淡的草腥味 (山林中清新空气及海边清新
空气的味道 )，是一种淡蓝色带有鲜草味的气体，有极强的
氧化力。稀薄的臭氧不但没有臭味，反而会给人一种清新
舒畅的感觉，所以当雷雨过后，感觉空气总是特别的新鲜。
由于臭氧能为我们带来许多好处，因此我们实在不该破坏
或是忽视它的存在。
请问铅对人体肝脏以及神经系统有何生化反应？
铅经由皮肤,呼吸道及消化道进入人体,大部份由粪便排
出,其它留在体内,百分之八十以上的铅贮于骨头与牙齿中,.
铅对于身体许多器官都具有毒性,尤其危险的是它可能会伤
害脑部以及外围神经系统,这些神经连结脑部、脊髓至身体
其它各处,铅中毒可能导致外围神经系统的损伤,这可能造成
肌无力以及触觉方面的问题。
米开朗基罗所完成的戴维像，原本座落在佛罗伦萨
露天的领主广场，后来基于保护古迹的理由将戴维像迁
移至学院画廊存放。下图是佛罗伦萨另一角落具有悠久
历史的雕像，长久以来都摆放在室外展览。拍摄时间分
别是初完成时与近几年。
你知道这雕像产生如此差异的主要原因为何吗?
因为遭到人为破坏,.................
到佛罗伦萨观光的游客或当地的居民，都沉浸浓浓的
艺术气息中，不会对雕像下此毒手。而且雕像上也没明显
的破坏痕迹，所以不是人为的破坏所造成的。
因为雕刻时偷工减料,...............
这座雕像是作者的心血结晶，希望能留给后人欣赏，所
以雕刻时，一定费尽苦心，不会有偷工减料的嫌疑。
因为遭到酸雨侵蚀,.................
答对了,..主要就是酸雨将雕像侵蚀的面目全非。
因为雕像受到风化,.................
没错,...风化也是使雕像表面模糊的原因之一。
但除了风化外，还有其它原因会让雕像的表面遭到侵蚀。
酸雨的形成
将主要成份为碳酸钙 (CaCO3)的粉笔丢进装有醋的烧杯，
观察到不断有气泡冒出，经过检验后此气体为二氧化碳。
CaCO3 +2H+ ______ Ca2+ + H2O + CO2
CO2 + H2O —— H2CO3
H2CO3 —— H+ + HCO3-
一般酸雨化学组成中,较重要的物种 包括 H+,Cl-,NO3-、
SO42-、等数种。，一般而言 NO3-及 SO42- 为主要的致酸物质。
当煤燃烧时，硫会产生二氧化硫，氮会产生氮氧化物，它们进
入大气中二氧化硫与水反应会变成硫酸，氮氧化物与水结合后
变成硝酸。这些酸性物质漂浮在云中。当下雨时，这些酸性物
质会随着雨水从云中释放出来，就造成酸雨。
有很多石化业者因高雄的港口发达，进出口原料货物方
便，所以在高雄设置石化工厂，排放大量一氧化氮，因此高
雄的空气充满工业废气，进而引发酸雨污染。所以高雄是台
湾酸雨污染最严重的都市。
表一 1930年代以后主要的工业烟雾灾害
地点 时间 期间 死亡人数
Meuse Valley,Liege，比
利时
1930年 12月 三天 60
Donora,Pa，美国 1948年 8月 五天 20
London，英国 1952年 12月
1956年 1月
1957年 12月
1962年 12月
五天
五天
三天
五天
4000
1000
700-800 700
New York，美国 1963年 1~2月
1966年 11月
十五天
三天
200-400 168
许多国内外研究者，已将所谓「酸雨」认知为当雨水酸碱值
在 5.0 以下时，即确定受到人为酸性污染物的影响。因此,已统
一雨水酸碱值达 5.0以下时，正式定义为「酸雨」。
光烟雾的生成
都市中的光烟雾，在温暖、干燥而且阳光充足的日子，
特别严重。它的原级污染物，主要是一氧化氮 (NO)。一氧化
氮乃是空气中的氮气和氧气，在引擎的高温下，相互反应而
生成。
N2 + O2 + 热 → 2NO
事实上，这个一氧化氮的生成过程，与闪电时产生一氧
化氮的过程相同。其它光烟雾的原级污染物，包括汽油挥发所
产生的碳氢化合物和一氧化碳 (CO)。一般而言，每燃烧 1公升
的汽油，会产生大约 230公克的一氧化碳的污染。
一氧化氮是一种无色的气体，但是当它从汽车废气
排入空气后，会缓慢地与空气中的氧气反应，产生黄褐
色的二氧化氮。随后，在阳光中的紫外线照射下，二氧
化氮会进行光化学反应而裂解，产生一氧化氮和原子态
的氧。由于原子态的氧的化学反应力相当强，非常容易
与空气中的氧分子起作用，而生成臭氧 (O3)：
NO2 + 紫外線 → NO + O
O + O2 + M → O3 + M*
其中 M可以是氮气分子、氧气分子或是固体微粒。它的
作用，乃是吸收在臭氧分子的生成过程中，所释放出来的热
量。臭氧是一种刺鼻性非常强的分子，如果空气中每一亿个
气体分子，含有一个臭氧分子，我们的鼻子就可以辨识出它
的存在。
女生平均寿命总是比男生平均寿命高。你知道这是为什么吗?
地球外气层有一层薄薄的臭氧，太阳光照射到地球时，
臭氧会吸收紫外光，分解成氧气，避免地球人类受过量紫外
线伤害。但臭氧层越来越薄，使地球人类受过量紫外线伤害，
导致皮肤产生病变。而女生就是因为有化妆，能隔绝紫外光
之伤害，所以平均寿命比男生高。
臭氧层破坏
臭氧层是地球最好的保护伞，它吸收了来自太阳的大部
分紫外线。然而近二十年的科学研究和大气观测发现：每年
春季南极大气中的臭氧层一直在变薄，事实上在极地大气中
存在一个臭氧“洞”
这种臭氧损耗现象是一种反常现象，这是否表明这一
紫外线吸收层正处于全球性灾难呢？通过不断的科学研究，
人们发现人类社会活动释放的物质严重的破坏了臭氧层，当
然这种现象还受到这一地区独特的气象状态（极涡、寒冷的
平流层温度、极地平流层云）的影响。
发现过程
英国南极测量局的大气科学家在南极进行了一项研究计划，
这一研究计划分别在地面和空中进行。球载仪器一般是检测该
仪器所行进的大气的构成及其化学性质。陆基探测仪和星载探
测仪则执行遥测任务。这些研究活动采取了国际合作方式。例
如,1987年代表 19个组织和四个国家的大约 150名科学家和辅
助人员聚会于智利的蓬塔 阿雷纳 斯,进行了一项规模空前的研
究，即机载南极臭氧实验。这项实验表明 1987年臭氧洞大小达
到历史最大。这一发现震惊了科学界。
形成机理
南极“臭氧洞”的成因目前尚无定论，其中最为令人信服的
当是污染物质学说。此外还有：美国宇航局汉普顿芝利中心
Callis等人提出南极臭氧层的破坏与强烈的太阳活动有关；麻
省理工学院的 Tung等人认为是南极存在独特的大气环境造成冬
末春初臭氧耗竭，根据大气动力学说，指出大量氯氟烃化合物
的使用，以及南极初春没有足够阳光产生大量氧原子，并因此
提出了不需要氧原子的循环机理。
地球的表面包着一层大气层，在垂直方向上可以粗略分
为对流层、平流层、中气层、增温层。在平流层中，氧分子
因高能量紫外线辐射分解成氧原子 (O)，而氧原子又与另一氧
分子 (O2)结合生成臭氧。
O2 ——— 2O
O + O2 ———— O3
最主要的臭氧层杀手为 NO & CFCl3两大化学物质。
氟氯碳化物 CFCl3使用于喷雾罐与工厂冷冻专用冷煤。由喷
雾罐喷出后会一直往上飘致臭氧层，到达臭氧层后立即进行
碳氯键之断裂生成氯原子自由基，然后会立即进行永不终止
式的循环催化反应。
臭氧层破坏的后果
（一）对人体健康的影响
阳光紫外线 UV-B的增加对人类健康有严重的危害作用。
潜在的危险包括引发和加剧眼部疾病、皮肤癌和传染性疾病。对
有些危险如皮肤癌已有定量的评价，但其他影响如传染病等目前
仍存在很大的不确定性。
实验证明紫外线会损伤角膜和眼晶体，如引起白内障、眼
球晶体变形等。据分析，平流层臭氧减少 1％，全球白内障的发
病率将增加 0.6％～ 0.8％，全世界由于白内障而引起失明的人数
将增加 10000～ 15000人；如果不对紫外线的增加采取措施，从现
在到 2075年,UV-B辐射的增加将导致大约 1800万例白内障病例
的发生。
（ 二）对陆生植物的影响
臭氧层损耗对植物的危害的机制目前尚不如其对人体健
康的影响清楚，但在已经研究过的植物品种中，超过 50％的植
物有来自 UV-B的负影响，比如豆类、瓜类等作物，另外某些作
物如土豆、番茄、甜菜等的质量将会下降。
植物的生理和进化过程都受到 UV-B辐射的影响，甚至与
当前阳光中 UV-B辐射的量有关。植物也具有一些缓解和修补这
些影响的机制，在一定程度上可适应 UV-B辐射的变化。当植物
长期接受 UV-B的辐射时，可能会造成植物形态的改变，植物各
部位生物质的分配，各发育阶段的时间及二级新陈代谢等。对
森林和草地，可能会改变物种的组成，进而影响不同生态系统
的生物多样性分布。目前，这方面的研究工作尚处起步阶段。
（三）对水生生态系统的影响
世界上 30％以上的动物蛋白质来自海洋，满足人类的
各种需求。在许多国家，尤其是发展中国家，这一百分比往
往还要高。
海洋浮游植物并非均匀分布在世界各大洋中，通常高
纬度地区的密度较大，热带和亚热带地区的密度要低 10到 100
倍。除可获取的营养物，温度，盐度和光外，在热带和亚热
带地区普遍存在的阳光 UV-B的含量过高的现象也在浮游植物
的分布中起着重要作用。
（四）对生物化学循环的影响
对陆生生态系统，紫外线增加会改变植物的生成和分解，
进而改变大气中重要气体的吸收和释放。例如，在强烈 UV-B
照射下，地表落叶层的降解过程被加速；而当主要作用是对
生物组织的化学反应而导致埋在下面的落叶层光降解过程减
慢时，降解过程被阻滞。植物的初级生产力随着 UV-B辐射的
增加而减少，但对不同物种和某些作物的不同栽培品种来说
影响程度是不一样的。
UV-B辐射对水生生态系统也有显著的作用。这些作用
直接造成水生生态系统中碳循环、氮循环和硫循环的影响。
UV-B对水生生态系统中碳循环的影响主要体现于 UV-B对初
级生产力的抑制。
在几个地区的研究结果表明，现有 UV-B辐射的减少可
使初级生产力增加，由南极臭氧洞的发生导致全球 UV-B辐
射增加后，水生生态系统的初级生产力受到损害。除对初
级生产力的影响外,UV-B还会抑制海洋表层浮游细菌的生
长，从而对海洋生物地球化学循环产生重要的潜在影响。
（五）对材料的影响
UV-B的增加会加速建筑、喷涂、包装及电线电缆等所
用材料，尤其是高分子材料的降解和老化变质。特别是在高
温和阳光充足的热带地区，这种破坏作用更为严重。由于这
一破坏作用造成的损失估计全球每年达到数十亿美元。
UV-B无论是对人工聚合物，还是天然聚合物以及其他
材料都会产生不良影响，加速它们的光降解，从而限制了它
们的使用寿命。研究结果已证实 UV-B辐射对材料的变色和机
械完整性的损失有直接的影响。
通过分析我们似乎可以得出以下的主要观点：（ 1）南极 "
臭氧洞 "是在南极春季特殊的温度和环流状况下由极地平流层
云参与和非均相化学反应而引发产生的特殊现象。（ 2）极地
旋涡等其它因素对气体成分输送的影响不是南极 "臭氧洞 "形
成的决定因素，而只能影响臭氧洞的强度。（ 3）太阳周期变
化通过光化学反应对南极 "臭氧洞 "强弱的影响可以忽略。
温室效应
温室效应’是指地球大气层上的一种物理特性。假若没有
大气层，地球表面的平均温度不会是现在 合宜的 15℃,而是
十分低的 -18℃ 。这温度上的差别是由于一类名为温室气体所
引致，这些气体吸收红外线辐射而影响到地球整 体的能量平
衡。在现况中，地面和大气层在整体上吸收太阳辐射后能平
衡于释放红外线辐射到太空外 (图一 )。但受到温室气体的 影
响，大气层吸收红外线辐射的份量多过它释放出到太空外，
这使地球表面温度上升，此过程可称为‘天然的温室效应’。
但由 于人类活动释放出大量的温室气体，结果让更多红外线
辐射被折返到地面上，加强了‘温室效应’的作用。
温室气体种类
温室气体占大气层不足 1%。其总浓度需视乎各‘源’和
‘汇’的平衡结果。‘源’是指某些化学或物理过程使到温室
气体浓 度增加，相反‘汇’是令其减少。人类的活动可直接影
响各种温室气体的‘源’和‘汇’而因此改变了其浓度。
大气层中主要的温室气体可有二氧化碳 (CO2)，甲烷 (CH4)，
一氧化二氮 (N2O)，氯氟碳 化合物 (CFCs)及臭氧 (O3)。大气层
中的水气 (H2O)虽然是‘天然温室效应’的主要原因，但普遍
认为它 的成份并不直接受人类活动所影响。表一显示了一些温
室气体的特性。
温室气体浓度的转变
i) 二氧化碳 (CO2)
夏威夷的冒纳罗亚观象台在 1958年已开始对大气层 CO2
浓度作仔细量度。表二显示 CO2在大气层中 的每年平均浓度
由 1958年约 315ppmv(百万份之一体积 )升至 1997年约
363ppmv。
冒纳罗亚观象台的数据亦反映了每年在北半球因为植 物
呼吸作用而产生的周期变化,CO2浓度在秋冬季时增加而在
春夏季时减少。与北半球比较，这种随着植物生长及凋萎 的
CO2浓度周年变化在南半球的出现时间是刚刚相反，而且变
化幅度较小，这种现象在赤度附近地区则完全看不到。
ii) 甲烷 (CH4)
CH4在大气层中的增长速度已在近十年减少下来，尤其在
1991至 1992年间有明显的下降，但在 1993年后期亦有 些增长。
1980至 1990的平均增长速度是每年 13ppbv(十亿份之一体积 )。
iii) 一氧化二氮 (N2O)
从过往 40年间,N2O的平均升幅是每年 0.25%(见图四 )。现
时在对 流层的 N2O浓度在 312到 314ppbv左右 。
iv) 氯氟碳化合物 (CFCs)
在各种氯氟碳化合物中,以 CFC-11及 CFC-12较为重要，因为
其浓度比较高与及它们对平流层内的 O3有很大影响。 在多种
人造的氯氟碳化合物中，以 CFC-11及 CFC-12的浓度最高，
分别约为 0.27及 0.55ppbv(量度于冒纳罗亚观象台,1997,见图五
和六 )。从它们的‘全球变暖潜能’数值，显示这两种气体吸
收红外线辐射的能力相当高，估计在八十年代期间除了 CO2
以 外,CFC-11及 CFC-12在所有温室气体中对辐射力的影响
已占了三份之一。
温室气体浓度的增加会减少红外线辐射放射到太空外，
地球的气候因此需要转变来使吸取和释放辐射的份量达至新
的平衡。 这转变可包括‘全球性’的地球表面及大气低层变
暖，因为这样可以将过剩的辐射排放出外。虽然如此，地球
表面温度的少许 上升可能会引发其它的变动，例如：大气层
云量及环流的转变。当中某些转变可使地面变暖加剧 (正反
馈 )，某些则可令变暖过 程减慢 (负反馈 )。
i) 气候转变：‘全球变暖’
温室效应增强后的效果
假若‘全球变暖’正在发生，有两种过程会导致海平面升高。
第一种是海水受热膨胀令水平面上升。第二种是冰川和格陵兰
及南 极洲上的冰块溶解使海洋水份增加。预期由 1900年至 2100
年地球的平均海平面上升幅度介乎 0.09米至 0.88米之间。
ii) 海平面升高
对人类生活的潜在影响
i) 经济的影响
全球有超过一半人口居住在沿海 100公里的范围以内，其中大
部份住在海港 附近的城市区域。所以，海平面的显著上升对沿
岸低洼地区及海岛会造成严重的经济损害，例如：加速沿岸沙
滩被海水的冲蚀,地下淡水被上升的海水推向更远的内陆地方。
ii) 农业的影响
实验证明在 CO2高浓度的环境下，植物会生长得更快速和高大。
但是，‘全球变暖’的结果可会影响大气环流，继 而改变全球
的雨量分布与及各大洲表面土壤的含水量。由于未能清楚了解
‘全球变暖’对各地区性气候的影响，以致对植物生态所 产生
的转变亦未能确定。
iii) 海洋生态的影响
沿岸沼泽地区消失肯定会令鱼类，尤其是贝壳类的数量减少。
河口水质变咸可会减少淡水鱼的品种数目，相反该地区海洋鱼
类的 品种也可能相对增多。至于整体海洋生态所受的影响仍
未能清楚知道。
iv) 水循环的影响
全球降雨量可能会增加。但是，地区性降雨量的改变则仍未知
道。某些地区可有更多雨量，但有些地区的雨量可能会减少。
此外,温度的提高会增加水份的蒸发，这对地面上水源的运
用带来压力。
油气污染
城市的加油站油气污染已成为一个新的环境污染热点问题。近年来，
随着城市交通事业迅猛发展，伴随而来的是加油站像雨后春笋般在城乡各
处“冒出来”，城乡交通主干道旁加油站“五步一岗三步一哨”随处可见。
专家介绍，加油站的油气污染主要是在加油作业过程中产生的，如油罐车
卸油、油枪加油时油气的外泄和挥发，以及汽车油箱满溢或加油操作疏忽
造成的泄漏等。这些油气的挥发物在加油站周围四处“漫游”，促使加油
站附近的非甲烷总烃含量非常高，同时汽油和柴油中其它有毒有害物质也
充斥油站附近的空气中。这些挥发物对人体健康有害，吸入后会诱发呼吸
道疾病，同时也成为酿成光化学烟雾的重要因素。
在两个透明塑料箱的底部都放入香烟，并在其中一个塑
料箱再放入面纸。一个小时后，发现箱子里的烟雾已经被卫
生纸吸附干净了。
同理加油站充满油气，盒装面纸的空隙足够油气分子出
入，且面纸中的纤维极易吸油，若拿来接触皮肤，如同用油
洗脸，对肤质会有严重伤害，不能使用。
根据统计，在台湾破碎的家庭大部分都位于高速公路旁，
你知道这是为什么吗?
这是因为高速公路旁的居民血液中含铅浓度过高，导致神
经受损,进而引起情绪不稳定，脾气暴躁，终将引发家庭的破
碎。
为什么水田会加速破坏大气自动调节地球温度的能力？
种水田所用的肥料会产生甲烷，及燃烧稻草后的二氧化
碳，都会破坏大气的调节功能。
什么是「触媒转化器」？有何功用呢？
由于机车和汽车之废气排放含有未完全燃烧之一氧化碳
(CO)与碳氢化合物 (HC)，而触媒转化器接触到高温之废气
时会促进未完全燃烧之 CO及 HC进行氧化反应，将一氧化
碳 (CO)与碳氢化合物 (HC)分别氧化成二氧化碳 (CO2)及水
(H2O)。
95无铅汽油的 95是什么意思？
代表汽油中辛烷值的含量。
为什么呢？雷雨能净化空气？
另外还一个原因是因闪电高电能瞬间产生臭氧的形成，而
臭氧因具有一种淡淡的草腥味 (山林中清新空气及海边清新
空气的味道 )，是一种淡蓝色带有鲜草味的气体，有极强的
氧化力。稀薄的臭氧不但没有臭味，反而会给人一种清新
舒畅的感觉，所以当雷雨过后，感觉空气总是特别的新鲜。
由于臭氧能为我们带来许多好处，因此我们实在不该破坏
或是忽视它的存在。
请问铅对人体肝脏以及神经系统有何生化反应？
铅经由皮肤,呼吸道及消化道进入人体,大部份由粪便排
出,其它留在体内,百分之八十以上的铅贮于骨头与牙齿中,.
铅对于身体许多器官都具有毒性,尤其危险的是它可能会伤
害脑部以及外围神经系统,这些神经连结脑部、脊髓至身体
其它各处,铅中毒可能导致外围神经系统的损伤,这可能造成
肌无力以及触觉方面的问题。
