水(water)

酸雨 (acid rain) ─傷害與防制

2011/08/30
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酸雨 (acid rain) ─傷害與防制
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. 酸雨的形成如何侵入地表水源？

2. 歐洲防制酸雨成功的關鍵何在？

酸雨對水中生態的影響

酸雨會影響河川或湖泊的pH值，當pH值小於6將影響到水中生物的生存或繁殖，當pH值小於5將導致水中生物大量死亡。可能會影響到養殖魚業。酸雨進入水源的途徑由圖1顯示。當地表水源附近出現酸雨沈降物質（SO42- and H+離子）時，水文過程（hydrologic processes）會將這些物質帶往土壤和床岩，然後在那裡與石灰岩（limestone）和含鋁的矽酸鹽礦物反應。化學反應之後，這些滲入物質繼續移動直到水源處。而進入水中的滲入物質的酸性由水源附近的土壤和床岩組成來控制。如果土壤和床岩裡面石灰含量豐富，那麼進入水源的物質酸性會被抵消。如果土壤和床岩裡面的含鋁的矽酸鹽礦物豐富，那麼帶毒性的鋁（或其他有毒性的重金屬）可以滲入水源中。

圖1：湖泊或其他地表水源酸化的示意圖。 （圖片來源：http://www.eoearth.org/article/Acid_rain?topic=49506）

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酸雨 (acid rain) ：組成和途徑

2011/08/30
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酸雨 (acid rain) ：組成和途徑
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. 酸雨的形成的途徑為何？

2. 口語中的「酸雨」一詞容易引起哪些誤解？

什麼是酸雨

酸雨正式的名稱是為酸性沈降 (acidic deposition)，因為除了雨之外還有其他形式的沈降。主要可分為「濕沈降」（wet deposition）與「乾沈降」（dry deposition）兩大類，前者指的是所有氣狀污染物或粒狀污染物，隨著雨、雪、霧或雹等降水型態而落到地面者，後者則是指在不下雨的日子，從空中降下來的落塵所帶的酸性物質。

圖 1：形成酸雨的濕沈降（wet deposition）與乾沈降（dry deposition）的幾個重要途徑。天然氨氣(NH3) 也可能被轉化成 NH4+。 （圖片來源：http://www.eoearth.org/article/Acid_rain?topic=49506）

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水循環（The water cycle）

2011/08/30
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水循環（The water cycle）
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. 水循環的路徑如果因為人為因素而有變動，可能造成怎樣的衝擊？

水循環 （英文名稱有water cycle ， hydrologic cycle， H2O cycle）指水在一個既沒有起點亦沒有終點的循環中，不斷移動或改變存在的模式。水可以由地球不同的地方透過吸收太陽以來的能量轉變存在的模式（固態、液態或氣態），而且移動到地球中另外一些地方（圖1）。重要的水循環的過程如下：

圖1：水循環. （圖片來源：http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E5%BE%AA%E7%8E%AF）

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全球海洋深層大循環 (The Global Ocean Conveyor)

2011/08/30
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全球海洋深層大循環 (The Global Ocean Conveyor)
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. 驅動洋流的因素有哪些？

2. 溫鹽環流如何影響氣候和民生？

全球海洋深層大循環也稱作溫鹽環流（thermohaline circulation、縮寫THC），或稱「輸送洋流」 （Ocean Conveyor）、「深海環流」（deep ocean circulation）等，是一個依靠海水密度不同而驅動的全球洋流循環系統。海水的密度又決定於溫度和含鹽密度（越冷或鹽分越高則海水密度越高），所以稱為溫鹽環流。

圖1：全球海洋深層大循環 （圖片來源：《全球環境展望4 ， p. 119）

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世界水資源分佈 (Global distribution of the world’s water)和用水（water use）情況變化

2011/08/30
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過去20 年來，為滿足日益增長的人口需求，提高人類福祉，糧食和能源生產用水越來越多，這一趨勢還將在全球持續下去。然而，用水方式的變化帶來了嚴重的不良後果，急需我們密切關注以確保可持續使用。比較起來，水資源問題與氣候變化造成的壓力不同，水資源利用產生的壓力主要顯現在流域內部。導致用水壓力的某些驅動力是全球性的，但是其補救方法可能是地方性的，但是有些情況下，也要配合跨境公約的管制作用才能發揮成效。 圖2顯示目前生活、工業和農業用淡水的取用情況以及水庫水分蒸發的情況。目前情況下，農業用水量最大。水力發電和灌溉農業的增長（目前主要發生在發展中國家）對經濟發展和糧食生產至關重要。...
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全球海洋漁業（marine fisheries）發展趨勢

2011/08/30
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全球海洋漁業（marine fisheries）發展趨勢
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. 20世紀以來海洋漁業發展出現哪些轉折點？

2. 開發中和已開發中國家的漁業就業率都下降，原因為何？

20世紀中期，世界各國的捕魚船隊迅速擴張，捕魚量也有所增加。這一趨勢持續到1980年代，全球海洋捕魚量每年略超8000萬公噸。此後，全球海洋捕魚量或是停滯不前或是開始緩慢下降。水產養殖（aquaculture）發展是海產品產量進一步增加的主要原因。從1987 到2004 年，海產品（水生植物除外）產量的增長率達到每年9.1%，2004 年達到4 500萬公噸。但是，在水產品主要用於出口的區域（非洲、拉丁美洲），這一增長趨勢並沒有使當地食品安全得以改善。

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水產養殖（Aquaculture）和內陸漁業（Inland water fisheries）的發展趨勢

2011/08/30
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水產養殖（Aquaculture）和內陸漁業（Inland water fisheries）的發展趨勢
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. 水產養殖和魚粉產業有何密切關係？

2. 為什麼我們必須視內陸魚類的瀕臨絕種現象為生物多樣性的危機？

圖1：密西西比河三角洲的鯰魚（catfish）養殖場。 （圖片來源：http://en.wikipedia.org/wiki/Aquaculture）

捕撈漁業（capture fisheries）的年均增長率為0.76%（1987-2004年的全部捕撈量，包括淡水魚）；但是水產養殖業（不包括水生植物）的年均增長率則高達為9.1%，2004 年達到4 500 萬噸。1985 — 1997年期間，按重量來算，水產養殖食用魚的產量占總增長量的71%。捕撈數量保持穩定狀態，但是野生魚類用作水產養殖魚粉的利用或需求卻有大量變化，2002 年占魚飼料總量的46% 以上，超過70%的魚油用於水產養殖。世界上約有2/3 的魚飼料來自專門提供魚粉的漁業領域。

儘管水產養殖業的發展大多呈現在滿足富裕社會消費的高價值魚種的增長上，而且未來的趨勢是用於餵食禽類的魚飼料比例會減少，而有更多野生魚類用作水產養殖魚粉 （圖2）, 水產養殖業的發展還是有助於彌補野生魚類的短缺。非洲和拉丁美洲（如智利）水產養殖的增長主要是為了出口，反而對於提高當地的食品安全幾乎不起作用。用作魚粉的魚類物種的營養級也在提高（圖3），這意味著原先被人類食用的魚類物種被轉用作魚飼料，可能會影響其他國家的食品生產和安全。

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永續管理世界漁業資源（Sustainable management of the world’s fish stocks） (II)

2011/08/30
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永續管理世界漁業資源（Sustainable management of the world’s fish stocks） (II)
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. 漁業政策的補貼可能出現哪些的優缺點？

2. 使用魚群聚集裝置（FADs）要注意哪些問題？

保護棲息地（habitat protection）

國家和州級漁業管理部門也在實施計畫，通過減少捕撈量來恢復數量下降和產量大跌的魚類資源，包括關閉漁場和有效執行法規（如納米比亞（Namibia）的鱈魚捕撈），以及通過海洋保護地保護棲息地（habitat protection）。有些國家也正在恢復棲息地，如在海嘯影響地區恢復紅樹林、改良或者使用魚群聚集裝置（fish aggregation devices ， FADs）等。棲息地恢復工程可有效地為魚類提供棲息地，但需要大量財政和人力資源。例如，泰國在公共部門和工業領域的資助和支持下大力開展這一行動。但是，利用人工魚礁（artificial reefs）和魚群聚集裝置（FADs）等設備改善棲息地時必須小心謹慎。在太平洋的熱帶地區（如菲律賓和印度尼西亞），用於提高遠洋捕撈量的魚群聚集裝置也會捕獲了大量的小金槍魚。這表明有必要謹慎考慮擬定措施所造成的附帶負面效應。

圖1：在泰國使用的一種魚群聚集裝置（FADs）。 （圖片來源：http://www.in-thailand.nl/fishing/techniques/saltwatertechniques/fad.asp）

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永續管理世界漁業資源（Sustainable management of the world’s fish stocks） (I)

2011/08/30
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永續管理世界漁業資源（Sustainable management of the world’s fish stocks） (I)
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. 管理世界漁業資源成功的要素有哪些？

2. 目前的努力集中在哪三個領域？為什麼？

維持生態系統和減少過度捕撈

漁業管理包括維持生態系統和減少過度捕撈。自聯合國1987年出版第一分全球環境報告《布倫蘭特委員會報告》（Brundtland Commission report）發佈以來，改善漁業管理的努力集中在三大領域：行政管理（governance）、經濟激勵措施（economic incentives）和產權（property rights）。全球範圍內的措施包括降低捕撈程度、實施生態系統管理方案（ecosystem-based management， ESBM）、產權、經濟和市場激勵措施、海洋保護地（marine protected areas， MPAs）、執行漁業法規等。一系列國際管理行動計畫（International governance initiatives），包括簽訂國際公約和建立相關區域漁業管理機構（regional fish management bodies， RFMOs），已經促使那些對漁業資源造成壓力的國家進行磋商談判。

圖1：大西洋鱈魚（Atlantic cod）在1970和80年代被嚴重過渡捕撈，以致於在1992年時陷入生存崩潰狀況（collapse）。 （圖片來源：http://en.wikipedia.org/wiki/Overfishing）

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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
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地下水水位降低對生態系的衝擊包括淺井會乾涸，地表水也會減少，相對的會有地層下陷的情形，或是海水入侵得現象。這些都會造成可取用的地表水或是飲用水和可用的灌溉用水減少，而且水質也會下降，或是因海水入侵造成地表水的鹹化(salinization)。同時為了競爭地下水，衝突會增加，整個獲取地下水，或是水處理，或是公共供水的成本均會上升。另一種水環境的變化是水流的改變，下游的飲用水會減少，與水相關的疾病會增加。且水流改變可能造成內陸魚群的減少，或是淡水的鹹化，有些區域還可能成為洪水氾濫危險區，因此可能還要有防洪措施，甚至整個社區遷移。水流的改變還會造成生態系統破碎化(Ecosystem fragmentation)，濕地可能被填埋，沉積物送到沿海的情況會減少，如此一來會造成沉積物曾多，水庫的壽命會減少等問題。...
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