- 全球水環境變化對於人類和生態系統的影響（2）：人類用水對流域和沿海地區的影響 2011/07/08
全球水環境(water environment)變化對於人類和生態系統(Ecosystem)的影響（2）：人類用水對流域 (basin)和沿海地區的影響
國立高雄海洋科技大學水產養殖系張朴性教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯思考問題：
1. 人類用水對水文體制已經證實了的負面影響有哪些？
2. 人類用水對水質變化已經證實了的負面影響有哪些？
人類用水有關引起的水環境變化則更為複雜，包括干擾流域以及沿海地區層面的水文體制(hydrological regime) (表1)，流域以及沿海地區層面的水質變化(water quality changes) (表2)。
說明： 箭頭表示狀況及影響的變化趨勢：
↑表示增加， ↓表示下降， ＃表示沒有統計資料證明發生變化
①資料確鑿，②已建立資料但不完整，③不確定- 全球水環境變化對於人類和生態系統的影響（1）：氣候變化對全球水文體制的干擾 2011/07/08
全球水環境(water environment)變化對於人類和生態系統(Ecosystem)的影響（1）：氣候變化對全球水文體制(hydrological regime)的干擾
國立高雄海洋科技大學水產養殖系張朴性教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯思考問題：
1. 氣候變化對於水文體制的干擾主要發生於哪些領域？
2. 水文體制的干擾對人類的負面影響已經被證實的有哪些？
海洋是全球氣候的主要調節器，也是溫室氣體的重要儲存槽。然而在陸地和大洋盆地(ocean basin)等各層面，水循環(water cycle)正受到長期氣候變化的影響，從而威脅著人類安全。氣候變化影響著北極地區的溫度、海冰和陸地上的冰，包括山地冰川；他們同時還影響著海洋的鹽度和酸化情形、海平面高低、降水模式，也可能引起極端氣候事件，甚至影響世界海洋的循環體系(ocean circulatory regime)。
圖1：珊瑚因和二廠排放的廢水溫度高於一般海水，導致珊瑚的白化。
（圖片來源: 台灣科學教育館http://elearning.ntsec.edu.tw/files/15-1005-7665,c2091-1.php ）
Continue reading →- 關鍵區觀測站（Critical Zone Observatory）：美國國家科際整合的環境研究計畫 2011/07/08
關鍵區觀測站（Critical Zone Observatory）：美國國家科際整合的環境研究計畫
國立高雄海洋科技大學水產養殖系張朴性教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯思考問題：
1. 為什麼我們對地表關鍵區缺乏瞭解？
2. 為什麼需要整合不同學科的專業來進行這個計畫？
關鍵區觀測站（Critical Zone Observatory，簡稱CZO）是美國國家科學基金會（National Science Foundation）支持的一個全國性，整合不同科系的研究計畫。所謂的關鍵區指得是靠近地球表面，有滲透性的，介於天空和岩石的地帶，包括樹的頂端往下到地下水深層。這個有生命，會呼吸，不斷演化變動的區帶，也是岩石，土壤，空氣，水和有機物互動的空間（圖1）。這些複雜的互動調節了自然棲息環境，也影響了我們賴以為生的自然資源，包括食物生產和飲水品質。
圖1：關鍵區（Critical Zone）指靠近地表，有滲透性的，介於天空和岩石的地帶區帶，包括樹的頂端往下到地下水深層。 （圖片來源：http://criticalzone.org/Research.html）
- 平流層臭氧消耗 2011/07/06
平流層臭氧消耗 (Stratospheric ozone depletion)
義守大學生物科技學系王瑜琦助理教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯思考問題：
1. 為什麼會出現臭氧洞？
2. 氟利昂（CFCs）為什麼會被大量使用？與臭氧洞的關係？
臭氧層消耗是地球大氣上空平流層（臭氧層）的臭氧從1970年代開始，以每十年4%的速度遞減的一種現象。在南極，臭氧耗損的情況更為嚴重，稱之為「臭氧洞」(Ozone Hole)。其實臭氣洞並不是真正有個「洞」，而只是表示臭氧含量反常稀少的區域。表示臭氧含量反常稀少的區域。南極臭氧層厚度變化極大，從100至400 Dobson Unit （DU），而厚度若在220 DU以下，即稱為臭氧層破洞。（1 DU是每平方公尺有2.69×1020 個臭氧分子）。
圖1：2006年9月觀測到至今最大的南極臭氧洞。洞的面積平均是9千7百50萬平方公里。藍色和紫色是臭氧密度較低處。 （圖片來源： NASA — http://www.nasa.gov/vision/earth/lookingatearth/ozone_record.html）
- 《蒙特婁議定書》和管理臭氧層破壞物質 2011/07/06
《蒙特婁議定書》(Montreal Protocol) 和管理臭氧層破壞物質 (Ozone Depleting Substances，ODS)
義守大學生物科技學系王瑜琦助理教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯思考問題：
1. 為什麼《蒙特婁議定書》被認為是最成功的國際協議？
2. 管制臭氧層破壞物質的努力，哪些地方有了收穫？哪些困難還要克服？
平流層臭氧可以阻擋有害的紫外線進入到地表，對於保護地球上生態系統非常重要。自從1974年兩位美國科學家Frank Sherwood Rowland和Mario J. Molina提出人造氟氯碳化物 （也稱作氟利昂）（chlorofluorocarbons 簡稱CFCs) 會破壞臭氧層的說法以來，陸續出現的觀測數據已經證實CFCs 是造成臭氧層破洞的元兇。由於CFCs自從1970年來已經被大量使用在工業產品上，要遏止臭氧層耗損繼續惡化，必須先判定到底哪些物質是會耗損臭氧層，然後才可以提出相關管制措施上的國際合作和行動。
圖1: 1980 — 2100 年國際協議對平流層中存在的消耗臭氧層物質的預測量產生的影響 (圖片來源：《全球環境展望 4》， p. 71)
- 對流層臭氧 （Tropospheric ozone）和平流層臭氧（Stratospheric ozone， Ozone layer） 2011/07/06
對流層臭氧 （Tropospheric ozone）和平流層臭氧（Stratospheric ozone， Ozone layer）
義守大學生物科技學系王瑜琦助理教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯思考問題：
1. 臭氧在對流層和平流層裡對人類健康有何不同影響？
為什麼平流層臭氧對於生態系統非常重要？
臭氧
臭氧（O3）是氧氣（O2）的同素異形體（allotrope），在常溫下，它是一種有特殊刺激味的淡藍色氣體。英文臭氧（Ozone）一詞源自希臘語動詞ozein，意為「嗅」。這個命名是1840年瑞士化學家Christian Friedrich Schönbein 提出的，1865年瑞士化學家Jacques-Louis Soret首次確定臭氧的分子式，1867年Schönbein證實這個分子式是正確的。對流層臭氧 （Tropospheric ozone，Low level ozone）
低層空氣中臭氧（也稱為對流層臭氧）屬於一種對生物有害的污染物，是光化學煙霧（Photochemical smog）的組成部分之一，有時被稱為「有害的」臭氧。因臭氧反應活性遠遠比氧（O2）強，是強氧化劑，對植物、動物及很多結構材料如塑膠、橡膠有害。也會傷害肺組織，嚴重時可能導致肺出血而死亡，因此當空氣中臭氧含量過高時，一般建議老人和幼兒不宜於戶外作劇烈運動，以免吸入過量臭氧。
圖1：臭氧層中，臭氧與氧氣的循環。 （圖片來源：作者修改自：NASA， http://en.wikipedia.org/wiki/Ozone_layer）
- 極地臭氧層空洞(Arctic and Antarctic ozone hole)和對生態的衝擊 2011/07/06
極地臭氧層空洞(Arctic and Antarctic ozone hole)和對生態的衝擊
義守大學生物科技學系王瑜琦助理教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯思考問題：
1. 為什麼南極的臭氧層耗損特別嚴重？
2. 臭氧層耗損會對北極地區生態系統造成哪些衝擊？
南極臭氧層空洞 (Antarctic ozone hole)
南極臭氧層空洞成為國際注目的焦點，是起於1985年發表在《Nature》的一篇文章，其中英國南極觀測站（British Antarctic Survey）的科學家Joesph Farman, Brian Gardiner, 和 Jonathan Shanklin報告他們發現，從1977~1984年，每年南半球的春季時（約9~12月）南極上空的大氣臭氧含量約減少了40%以上。其他研究機構也證實這項發現，並指出臭氧量急遽減少的區域面積甚至大於南極大陸，高度則是介於12~24公里之間的平流層，這就是所謂的「臭氧洞」（圖1）。其實並不是真正有個「洞」，而只是表示臭氧含量反常稀少的區域。南極臭氧層厚度變化極大，從100至400 Dobson Unit，而厚度若在220 Dobson Unit以下，即稱為臭氧層破洞。另一種臭氧層破洞定義方式是指臭氧密度不到1975年值的33％的區域。
圖1：1980-2006年 南極上空臭氧層空洞面積的變化情況 （圖片來源：NASA，《全球環境展望 4》p. 69 ）
- 日本福島第一核電廠事故：氫氣爆炸（hydrogen explosion） 2011/07/02
日本福島第一核電廠事故：氫氣爆炸（hydrogen explosion）
大葉大學機械與自動化工程學系吳佩學副教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯思考問題：
1. 福島第一核電廠氫氣爆炸的原因為何？
2. 核災的發生的狀況複雜，除了核電廠的多重防護設備之外，還要注意什麼？
氫氣爆炸 vs. 核爆
日本福島核電廠的爆炸不是核爆而是氫氣爆炸。福島核電廠使用輕水式反應器，輕水也就是普通水；從維持核分裂連鎖反應的機制來說，輕水式反應器具有自我抑制的特質，即核分裂連鎖反應不會於事故中失控，於瞬間產生大量的能量，造成反應器的解體。使用輕水式反應器電廠的反應器爐心燃料只會熔毀（nuclear meltdown），不會爆炸。 - 全球水環境變化對於人類和生態系統的影響（1）：氣候變化對全球水文體制的干擾 2011/07/08
