水資源分配、河川與海洋汙染、土壤污染、土壤鹽化與退化、人口爆炸與糧食危機、環境汙染(交互作用、跨地域性)、能源短缺
人類與環境的相互聯繫（二）氮循環 (The nitrogen cascade)
花蓮縣立宜昌國中理化科林建義教師/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 為了提高農業生產量，肥料的使用不可避免，我們如何降低肥料使用對環境可能造成的影響呢？
2. 觀察一下你居住的鄉鎮市中的河川或湖泊，是否也有優養化的問題？你可以有那些作為來減緩這些現象？
圖1：氮循環以及對環境的影響 (圖片來源：《全球環境展望4》p. 371)
(上圖可點擊放大)
人類活動對環境造成多重影響的另一個典型例子，是從礦石燃料燃燒過程中以及化肥使用過程中釋放的活性氮(reactive nitrogen, 簡稱Nr)。活性氮的排放量從1860年以來已經增長了10倍。使用化肥的好處是提高了糧食產量，從而滿足了日益增長的人口的糧食需求，和日益增長的人均食品消耗量的需求。
人類與環境的相互聯繫（一）北極的回饋圈(Feedback loops in the Arctic)
花蓮縣立宜昌國中理化科林建義教師/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 在都市裡，天氣熱的時候大家都拼命開冷氣，結果造成屋外空氣更熱，這是不是回饋圈的作用呢？請你想一想，如何降低都市高熱的困擾呢？
2. 仿照上題的模式，你可以另舉一個生活中的實例說明嗎？
圖1：熱帶雨林乃世界上最大的生態系統，存活了地球上最多的陸上物種。(圖片來源：http://zh.wikipedia.org/wiki/File:River_gambia_Niokolokoba_National_Park.gif)
全球綠色新政與全球綠色經濟之發展（下）(Global Green New Deal, GGND)
臺中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯
2009年12月於丹麥哥本哈根舉辦聯合國全球變遷高峰會（United Nations Global Summit on global change）引起人們對氣候變遷與環境問題的關注，各國領袖包括首度參加的美國總統歐巴馬簽訂了哥本哈根協定（Copenhagen Accord），協議將全球溫度的上升控制在2 ℃以內作為重要的目標，並由富裕國家於2010~2012年間投資300億美元，於聯合國氣候變遷綱要公約（UNFCCC）的原則下，協助貧窮國家對抗氣 候變遷的問題。
2010年上海世博會以低碳、綠色作為主題。碳循環、碳足跡、低碳生活的環保方式儼然成為未來全球的主流。【註：碳足跡–Carbon Footprint：指人類活動所需求的產品、服務或某事件的生命週期中，於全球所釋放或累積的所有溫室氣體排放總量。碳足跡計算是由生命週期評估技術 （Life Cycle Assessment, LCA）來計算評估，產品在其整個生命週期中包括製程前端的開採、處理、運輸，和後端的產品使用、再生利用、維護、回收，及最終丟棄等歷程對環境所造成的 影響及衝擊。】
全球綠色新政與全球綠色經濟之發展（上）(Global Green New Deal, GGND)
臺中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯
圖片來源：Tallent Show@flickr
2003年英國在國家政策能源白皮書 (Energy White Paper 2003)─我們能源的未來─創建一個低碳經濟體 (Our energy future—creating a low carbon economy)最早提出低碳概念與低碳經濟的發展，受到全球各國政府與人類的高度重視。
未來新商機–綠能產業（下）（Green Energy Industry）
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯
示範中的軟性有機發光二極體元件。(圖片來源：http://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode)
2009年行政院於全國能源會議提出「綠色能源產業旭升方案」，鼓勵並支持太陽能和LED光電產業的出口。經建會正推動「國家節能減碳總計畫」十大標竿方案，訂定具體節能目標–每年提升能源效率2％，並訂定減碳目標—預計到2015年時碳排放量回歸到2000年時的排放量（表二）。
未來新商機–綠能產業（上）（Green Energy Industry）
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯
全球最大的LED顯示板，位於美國內華達州拉斯維加斯。
人類經濟高度發展的結果卻造成環境、生態的破壞與氣候的異常，永續發展的理念成為全球的共識。在地球有限資源之下，重視節能減碳與環境永續的綠色產業成為發展主流。綠色產業的宗旨是產業的永續經營，其範疇主要有能源永續與環境永續，秉持可回收、低污染、省能源的原則進行產業的永續經營與發展，是兼顧生產、生活與生態三生一體的環保科技產 業。而綠能產業為推動綠色科技產業的首要目標，美國一家頗具公信力的綠色科技市場調查公司–清潔邊緣（Clean Edge）在2009年的「清潔能源趨勢2009–Clean Energy Trends 2009」報告指出，未來全球的綠能產業可持續維持10年之榮景，尤其是再生能源之經濟前景特別看好，如表一所示目前以風力能、太陽能、生質燃料產值為前 3名，預估至2018年生質燃料產值將超越太陽能。
影響森林生態系統的驅動力 (Drivers and pressures affecting forest ecosystems)
花蓮縣立宜昌國中理化科林建義教師/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 台灣近幾年土石流災害頻傳，是否也和森林生態系統改變有關？我們可以採取哪些實際行動，以減少這類災害的發生？
2. 台灣南部大規模發展水產養殖，這樣的土地利用方式已經造成那些問題？應該如何改善？
土地利用
過去20年全球人口不斷增長，隨著經濟持續發展，特別是新興市場的快速發展，使全球土地用途發生了史無前例的變化。在未來50年，預計人口增長和持續的經濟發展都可能進一步增加對土地資源的開發。其中變化最顯著的是森林植被及其構成、農田擴張和集約種植以及都市擴張的程度，這些土地利用方式的改變造成汙染、水土流失和養分缺失等，使土地發生嚴重退化。
引起土地用途變化的主要原因包括：人口和人口密度大幅增加、生產力提高、高收入與高消費模式、技術、政治及氣候變化等因素。個人對土地利用方式的決定，也受到集體意識、個人經歷、觀念、信仰和理解能力的影響。
改變土地用途的動機也會隨著時間而改變，不同時空背景會因應需求而有所不同。例如，亞馬遜流域的巴西地區在19世紀末到20世紀中期，曾經為了滿足國際市場的需求，而被開發成橡膠的生產地。
地方和附近城市的需求、外界經濟壓力影響著土地用途的改變。在更早期的年代，全世界可靠的歷史資料很少，但晚近數十年有限的資料可以發現，過去20年變化最大的是森林，特別是把森林轉變為農田、林地、草原以及新出現的人工林（詳見表1）。城鎮對糧食、水、原物料和廢棄物處理空間的需求控制了周圍的土地。
表1：全球土地使用：1987 — 2006 年間用途沒有發生改變的面積和發生轉變的面積.（表格來源：《全球環境展望4》p. 86）
注：農田包括耕地和集約化牧場。
核反應爐（Nuclear Reactor）─冷卻 （Cooling）和反應率控制 (Reactivity control)
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. 核反應爐與核武器最大的不同處？
2. 如何控制核反應速率？
核反應爐是一種啟動、控制並維持核裂變(Nuclear fission)或核融合(Nuclear fusion)反應的裝置。核反應爐與核武器最大的不同處是，核武爆炸瞬間所發生的是失控鏈式反應，但在反應爐之中，核變的速率可以得到精確的控制，其能量能夠以較慢的速度向外釋放，供人們利用。
核反應爐有許多用途，當前最重要的用途是產生熱能，用以代替其他燃料加熱水，產生蒸汽發電或驅動航空母艦等設施運轉。當前全部商業核反應爐都是來自核裂變的，其裂變產物可以生產核武器之中使用的鈽。
和傳統的熱電站一樣，核電廠也是通過蒸氣機驅動發電機發電 （圖1）。但是在核電廠裡，熱能是由核裂變的碎片的反衝能轉化而來的。核反應爐內因具有衰變熱，核能電廠停機後仍須保持冷卻。
圖1：和傳統的火力電站一樣，核電廠也是通過蒸氣機驅動發電機發電。因具有衰變熱，核能電廠停機後仍須保持冷卻。 （圖片來源：《核能發電概述》）
核反應爐分類（Classification of nuclear reactors）
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. 比較常見的核反應爐是哪些？為什麼？
核反應爐有許多種不同的分類方法。
1. 按照核反應的類別
(1) 核裂變(Nuclear fission)：使用鈾和鈾的產品鈽作為燃料。其中又可分為：
(2) 核融合 (Nuclear fusion)：使用氫氣作為燃料。目前還在實驗階段。
2. 按照反應爐慢化劑 （neutron moderator）和冷卻劑 （coolant）不同：