環境能源管理

台灣人口問題(Population)
桃園縣桃園國中自然與生活科技領域吳俊儀老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

台灣人口受到經濟及社會環境等多項外在因素的影響，去年出生率只有千分之8.3，成為全球出生率最低的國家；同時台灣地區人口平均壽命不斷增加，已達78.97歲。台灣地區有可能在2017年，65歲以上的人口數佔了總人口數的14%，邁入高齡化社會。

行政院經濟建設委員會官員評估，少子化與高齡化的趨勢，將讓台灣提前在短短10年內，面臨人口負成長的挑戰。

中國人向來有著多子多孫多福氣的觀念，只是近年來隨著社會形態的改變，台灣出生率卻是年年創新低，根據內政部的統計，2009年台灣的出生率已經成為全球最低，出生人口數也接連兩年低於20萬人。經建會官員指出，數據凸顯台灣少子化情況日趨嚴重，由於台灣目前15到64歲勞動人口數，超過總人口數的6成，所以台灣政府開始重視人口問題，相繼提出包括生育及托育等補助方式，吸引國人生產，藉以提高總生育率。

2007年行政院會通過的台灣首部「人口政策白皮書」，即是針對少子女化、高齡化及移民是台灣亟需面對的重要課題為內容。

過去三十多年，台灣成功緩和人口成長壓力，獲得國際肯定；但近年台灣生育率不斷下降，連婦產科醫生都名列衰退行業，政府從宣導避孕，變成提倡「三個孩子更熱鬧」，卯足勁要再創「佳績」，力求人口別負成長，要讓生育率適度回升，應著重提高結婚率和有偶婦女生育率，希望透過鼓吹適齡結婚、適齡和適量生育，達到維持人口合理成長目標。

台灣目前的工作年齡人口，還在相當健康的 73%，但是預估在數年之後即將開始呈現穩定的下滑，到 2040 年會降到 57%，到 2056 年會降到 52%。而一旦此數字呈現衰退，經濟是很難變好的，也就是說，雖然未來五到七年內，台灣還不需要擔心工作年齡人口比例降低的問題，但是大概到了 2015~17 年時，台灣的工作年齡人口對總人口比將會開始進入穩定下滑，而在 2025 年後開始進入劇烈下滑，而這樣的人口結構趨勢，勢必會造成經濟成長的重大影響。

戰後嬰兒潮﹙Baby Boomer﹚
桃園縣桃園國中自然與生活科技領域吳俊儀老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

嬰兒潮（baby boom），乃指的是在歷史上某一時期及特定地區，嬰兒出生率大幅度提昇的現象。歷史上有記載的幾次嬰兒潮，常是起因於有振奮人心或是有前景繁榮的因素，比如說農作物豐收、打勝仗等。在英文上形容嬰兒潮時期出生的人為「baby boomer」。

目前歷史上記載的嬰兒潮出現的時期主要為：
(1)二次世界大戰結束之後的嬰兒潮，一般通稱為戰後嬰兒潮。在二戰結束後，遠赴戰場的男人歸鄉，引發了嬰兒潮。在世界上有很多數的國家均有此現象。
(2) 2000年千禧年嬰兒潮。戰後嬰兒潮係因大戰後因生命穩定受到保障、生活好轉之後，一般人口會加速增多，這種現象是所謂「戰後嬰兒潮」現象，但是這樣的現象將帶來該地區未來二十年因人口極劇增加之下的青壯年失業群。
   
另外一種因經濟起飛而引發的嬰兒潮現象與戰後嬰兒潮相類似，是當該地區與國家經濟狀況好轉、工作機會增加、人民所得與生活品質的提高之後，一般民眾認為除了一般生活開銷之外，另有餘裕可擔負得起養兒育女的經濟開銷，人口才開始有明顯的增長現象，這種現象稱之為「經濟起飛期嬰兒潮」現象。

1945年二次世界大戰結束，出現戰後嬰兒潮；60年後的現在嬰兒潮將轉為退休潮，成為全球經濟大議題。在台灣，內政部人口統計顯示，2004年我國55歲到59歲的人口數有94萬人，而50歲到54歲的人口更暴增為153萬人，增幅達62%。從1945~1964年出生的這150多萬人佔目前台灣勞動人口的一半強，將逐漸步入退休期；以台灣來說，當時每年有高達四十萬個寶寶誕生，遠大於近年來的不到二十萬。

高齡化社會(Ageing / Aging society)
桃園縣幸福國中自然與生活科技領域陳美如老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

考慮人口結構可以從年齡、性別、人種、民族、宗教、教育程度、職業、收入、家庭人數等標準來分析，透過人口結構可以反映出一個國家的社會與經濟狀況，這些標準中，以年齡對社會經濟影響最大。以年齡劃分人口結構時，大致有三種型態：一是成長型，其人口出生率大於死亡率，青少年人口占很大的比例；二是穩固型，其出生率大致等於死亡率；三是衰老型，其人口出生率低於或等於死亡率，老年人口占總人口很大的比例，而且會越來越大。(維基百科)

根據聯合國世界衛生組織(WHO)的定義，65歲以上人口為老年人，當老年人口占所有人口7%以上，這個社會便稱為「高齡化社會」(ageing/aging society)；到達14%時，這個社會稱為「高齡社會」 (aged society)，而當老年人口占所有人口20%以上，這個社會便稱為「超高齡化社會」(super-aged society)。

台灣在1993年9月老年人口到達148萬人，占總人口7.1%，正式邁入高齡化社會，2009年時老年人口已達10.49%，臺灣由人口老化進入高齡社會估計約為2025年左右。預估在2020年時，台灣老年人口將達16.2%，在亞洲僅次於日本、香港及新加坡，預估至2050年時， 除菲律賓以外，全亞洲地區皆將邁入高齡社會，超過半數以上的亞洲風家將邁入超高齡社會，台灣也是其中之一，屆時，台灣老年人口將成長至35.9%。

污水處理(Sewage Treatment)
新竹縣立照門國民中學自然與生活科技領域黃銘義老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

污水處理是指處理一切已經被人類使用後所產生的廢水。由於人口數急遽的增加，使得污水大量的被製造，再加上地球上人類可使用的水資源相當有限，因此污水的處理就顯得更為重要。   

污水處理的目的，在於清理用過的水，使其變為與天然水源相同性質，同時將污水中濾出的固體作適當的處置，這需要利用較先進的工程技術。現今的污水處理法大致可分成三個階段。

一、初級處理：屬機械性的，可分為三個部分：
（1）過濾：使較大的雜質直接被濾出。
（2）沈降：使污水流入沈澱池（Settling Tank），水中的懸浮物沈到池底，浮在水面的油質及泡沫分別收集到不同的地方，予以適當的處置。
（3）羽化：沈澱池之後附設羽化池（Flocculation Chamber），可加石灰把磷質分離，在池底的污泥則由抽水機送往初級消化池（Digester），把其中的有機物變成無臭及無害的泥狀固體，將之曬乾，或由高壓機壓成泥塊，可作為填土之用。
污水經過初級處理，可以除去約40％的有機物及50％的固體懸浮物。

二、次級處理：
由初級沉澱池出來的水可經由三種不同的路線而進入次級處理：
（1）氧化塘（Oxidation pond）：氧化塘是一種露天淺池，以水中的細菌來消化污水中的有機物，同時利用微生物放出的二氧化碳及陽光來維持藻類的族群穩定，再利用藻類行光合作用所釋出的氧氣供給細菌的生長，使污水中的有機物，藉由細菌及藻類的循環生長而被除去，氧化塘面積較大，且因池面不加蓋，臭味容易散播，對人口稠密的社區干擾甚大，故適用於較小的鄉鎮。
（2）滴濾池（Trickling filter）：是三至七呎深的圓形淺池，內置碎石，污水中的有機物流經石塊時，可被生長在石上的微生物吸收及消化。
（3）氣化池（Areation tank）：利用氣化池進行處理的方法又稱為曝氣法，此法為在污水中加入大量氧氣，使污水與飽含微生物的泥狀沉渣（即所謂活性污泥，Activated sludge）相混合，經過數小時的接觸，大部份有機物都可被微生物吸收及消化。

湖泊的翻騰作用（Overturn）
新竹市私立光復高中生物科呂佳毓老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

溫帶地區，湖水會因季節溫度的變化，造成湖水層的移動，使得溶氧量較高的表層湖水下沉，而和底部營養鹽豐富的湖水混合，形成水層上下的循環，此現象稱為湖泊的翻騰作用（Overturn），這種現象特別常發生於冬季會結冰的湖泊，且經常發生的季節是在春秋兩季。湖泊經過翻騰作用後，整個湖水的溶氧量會增加、而營養鹽會由在湖底沉澱變成整體分布，因此會影響湖泊的初級生產量，那麼湖水在哪個季節翻滾後，再加上日照長，光合作用旺盛，初級生產力會因此提升呢？

A.春季。春季湖面的冰層融化，上下層的水皆為4℃，湖面風的吹拂使上層含氧豐富的水往下沉，而湖底帶有豐富營養鹽的水便對流往上移動，此為湖泊的春季翻騰作用（spring overturn）。

B.夏季。夏季湖泊因受熱由上往下垂直形成三層：上層（upper layer）是溫暖而含氧量豐富的水層、躍溫層（thermocline）是溫度下降很快的薄水層、深水層（deep water）則是水溫低（約4℃）、密度高且缺氧的水層。上層和深水層的水體彼此不會混合，因為有躍溫層隔絕的關係。

C.秋季。上層水冷卻後往下沉，混合消除了躍溫層。垂直水流混合了夏季時形成的三層，使湖水溫度一致，受風吹襲，含氧水往下沉而湖底帶有豐富營養鹽的水便對流往上移動，此為湖泊的秋季翻騰作用（fall overturn）。

D.冬季。冬季湖泊的上層為冰層所覆蓋。密度最高4℃的水位於底部，風不影響冰層下的水，因此水體沒有什麼流通。

海洋酸化（Ocean Acidification）
台北縣中平國中自然與生活科技領域李佟位老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

由於石油、煤炭等化石燃料的使用，加上林地的大量砍伐和開發，大氣中二氧化碳的濃度在過去250年間增加了近40％，其後續所導致的全球暖化、氣候變遷等效應，也已成為全人類需共同面對的問題；但當我們將注意力集中在難以捉摸的新氣候模式時，殊不知另一場風暴，正在海洋中悄悄的形成。

由於CO₂略溶於水，百年來人為所排放的二氧化碳中，便有約1/3～1/2為海水所吸收。

如上列方程式所示，二氧化碳溶解後形成碳酸（H₂CO₃），接著分解為碳酸氫根（HCO₃^–），或進一步解離為碳酸根（CO₃^2-）。過程中釋出的氫離子（H⁺）使得海水pH值下降，接著影響整體的化學平衡，稱為「海洋酸化」（Ocean acidification）。

自工業革命以來，海洋的平均酸鹼值已從8.21降至現代的8.10，目前還正以每十年約0.02單位的速度酸化中。那麼，原本呈現微鹼性的海水變得「比較不鹼」，會對海洋生態造成什麼影響呢？

逆溫與灰霾 (Thermal Inversion and Gray Haze) -下
台北縣天主教聖心女子高級中學生物科許家榕老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

1952年12月的倫敦發生了一項嚴重的空氣污染事件。12月4日因反氣旋到來而無風，逆溫現象導致非常寒冷，為了燃煤作為保暖，又加上市區內還分佈了許多以煤為主要能源的火力發電站，空氣中充滿來自燃煤後的污染物(二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、粉塵)，形成一層很厚的灰霾籠罩在倫敦上空(存在的柏油顆粒、煙塵、煙霧使其呈黃黑的顏色，因此又稱“pea souper “）。

從12月5日持續了5天至9日，而後就迅速地因天氣改變而消失。

期間由於毒霧的影響，不僅大批航班取消，甚至白天汽車在公路上行駛都必須打開大燈。倫敦雖然已經經歷許多次煙霧事件，本來不以為意。但接下來的數週中，醫療統計造成超過4000人死亡、超過10萬人因此罹患呼吸道疾病。甚至有最近的研究表明，死亡人數可能超過12000人。此一事件並推動了英國環境保護立法的進程。

逆溫與灰霾 (Thermal Inversion and Gray Haze) -中
台北縣天主教聖心女子高級中學生物科許家榕老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

(5)地面逆溫：在近地面100公尺的逆溫是常發生的，尤其在晴朗的夜晚，強烈的長波輻射作用常使近地表面的氣溫下降的比較高層大氣為快，因此逆溫層也就形成了。山谷逆溫即屬地面逆溫。在冬季山區，夜間山坡上的空氣冷卻很快，冷空氣重，於是順坡下沈聚到谷底，把谷地中原來的暖空氣抬擠上升，而形成上暖下冷的逆溫現象。

逆溫的形成常常是幾種原因共同作用的結果。無論是怎樣形成的，只要逆溫出現，對天氣均有一定影響。

逆溫層阻礙空氣的垂直運動，使得大量煙霧、水氣等聚集在逆溫層下面，使能見度降低，造成大氣污染。因為地面熱氣上升後，地面就會變冷，這種現象常常會影響該區域熱帶經濟作物，使枯萎甚至傷亡。再者，逆溫層現象像蓋一頂帽子阻止空氣對流或擴散，如果這頂帽子被任何因素破壞了，突然釋放積壓了的對流能量，加上當時的水氣，將可能發生暴風雨，甚至在寒冷氣候下可能下凍雨或造成冰暴的災害。在美國中西部，這種現象也可能發生在龍捲風之前。

另外，因為較高的暖空氣覆蓋著較低的冷空氣，可能會導致空氣汙染物無法散出，影響生物的健康。