遇見科學

「我家門前有小河、後面有山坡…」對許多城市人來說，能與河川自然為伍是夢寐以求的生活景觀，若河流裡還能有魚兒自在悠遊更是一大樂事。環保署環境檢驗所日前公布淡水河系水質調查結果發現，淡水河系中的新店溪魚種出現「大躍進」，不但比上次調查結果增加近十一種魚類，就連「銷聲匿跡」達二十年的日本禿頭鯊（俗稱和尚魚）也「重現魚蹤」，顯示淡水河系水質已獲得改善，逐漸重現昔日河川之美。
環境檢驗所研究員楊喜男表示，檢驗所花了近一年時間來了解河川生物族群在春夏秋冬的四季變化，驚喜發現與民國九十一年的調查結果相比較，魚種數量增加兩倍，從原先的十九種魚類增加到三十八種。其中最具代表性的是洄游型魚類，包括絕跡多年的日本禿頭鯊、眼斑厚唇鯊及翹嘴紅←等魚種。
楊喜男解釋，由於洄游型魚類喜歡乾淨水質，一旦河川環境不理想或水質受污染，就會使這些魚種「遠走他方」，因此這次能發現洄游魚類蹤跡，也意味水質已獲改善。國際上有不少國家也是將洄游魚類視為水質良好與否的檢測指標之一，像是英國泰晤士河的整治成效，就是以洄游魚類─鮭魚再度重回泰晤士河為驗證指標；不過研究團隊亦表示，淡水河系若想呈現出像泰晤士河一樣的好水質，仍有段漫漫長路要走，水質須持續提升才行。
為了解環境變化對生物衝擊造成的影響，環境檢驗所還參考國際作法開發出一套「生物物種調查」方法，透過「生物毒性檢測」模式來配合化學方法分析水質，藉此幫助研究人員了解水質乾淨程度。
什麼是「生物毒性檢測」模式呢？楊喜男表示，簡單來說，就是藉由生物檢測來了解水質毒性對生物造成的影響，由於進行檢測的生物都是對環境變化最敏感的生物，只要一出現相關反應，就可知道水中是否存在微量汙染物，不但是研究人員的好幫手，更是稱職的「河川守護員」。
不過，單一種生物並不會對所有毒性物質都感到敏感，為測試更多毒性物質，就須藉助不同種類生物來檢測。楊喜男說，為建立完善的「生物毒性檢測標準方法」，檢驗所從十七年前開始投入檢測方法的開發，迄今已完成六種不同生物的「急毒性測試」方式，可分為脊椎動物－魚類，如鯉魚、羅漢魚及溪哥等；無脊椎動物－甲殼類，如米蝦、水蚤；藻類－如小球藻等；只要將測試生物放進水體樣本中，就能知道所檢測的水質對生物是否具有毒性，是一種方便有效的檢測方式。

為檢測水質良好與否，環保署也訂出一套河川汙染指標（簡稱RPI），透過「溶氧量」、「生化需氧量」、「懸浮固體」、「氨氮」等四類指標的平均值來判斷河川汙染程度的ABCD等級。以A級（未受汙染）的河川為例，四類指標平均值須要在2以下；B級（輕度汙染）河川平均值則為2~3之間；C級（中度汙染）則為3.1~6；當指標平均值達到6以上時就屬於D級（嚴重汙染）的河川。
楊喜男語重心長表示，河川污染是日積月累造成，所以要把河川變乾淨也不是一天兩天的事，河川汙染成因除了大家常聽到的工業廢水汙染、重金屬汙染、家庭廢水、環境荷爾蒙外，還有容易被忽略的衛生與家用藥物汙染。他指出，有些民眾會把家中過期的廢棄藥物隨手丟進馬桶沖掉，導致汙水流進河川，增加水質汙染物。他強調，愛地球人人有責，要想恢復美麗河川原貌，大家得從日常生活做起，減少河川汙染源。
為加強水質檢測把關，環境檢驗所長阮國棟表示，除了已開發成功的生物急毒性測試方法外。環檢所目前正著手研發「慢毒性測試法」，透過水蚤等生物來進行約二十八天的長時間觀測，以了解該河川汙染物是否會造成生物畸形或生長不正常的情況，環檢所預計明年就會公布這套檢測模式。

上個月在炎熱高溫下，偏偏社區高壓變電箱故障，這下可苦了所有人，大家都受不了鋼筋水泥房子造成的熱島效應，紛跑到中庭來乘涼，雖然後來恢復電力，但不禁卻讓我們思考，現在人的生活就是建立在電力基礎之上，沒有電力，連水都沒有辦法從水龍頭咕嚕咕嚕流出來了。
既然生活少不了電，那電力從何而來？依經濟部能源局資料來看，電力來源有51.14％來自石油，煤炭居第二位占32.12％，再來是天然氣的8.11％，其餘核能發電、水力發電及太陽能和風力發電總共只佔8.64％。所以台灣的電力依賴石油，這還不包括汽車要用的汽柴油以及其他生活中少不了的石化製品。為什麼我們會依賴石油呢？其實是因為其他的能源太過分散並且不好收集，而石油燃燒的能量集中又有其他附加價值，簡單來說就是好用。而人類使用石油的歷史頗為長遠，不論中外都有史書記載利用石油的紀錄，自1846年開始大量開採石油後，就發現石油有幾個使用上的優點，第一就是石油是「液態」的，液態的原料會有什麼好處呢？最大的好處就是可以運用管線來運輸，這個微不足道的好處卻節省了大量的金錢和時間。和傳統的煤炭比起來，利用石油來發電所產生的汙染相對較少，還有，石油的殘留物可以從中淬取硫化物及重金屬等物質，馬路上鋪設的瀝青也是取自於石油，因此基本上石油不光是用來作為電力及能源，我們現代生活的食衣住行育樂都少不了石油。在使用了石油之後，人類的生活有了革命性的改變
聽起來石油一身都是寶，但在使用石油過程中也產生不少問題，如空氣汙染、酸雨、溫室效應及漏油等負面影響。除漏油外，其他問題都像溫水煮青蛙一樣，民眾較無知覺，但漏油事件，卻是顯而易見的。漏油事件有幾個來源，大致分為船舶事故、煉油廠或工廠災害及管線破裂三種，當中又以船舶事故超過半數為最大宗，這類事故多發生在近海及沿岸，以觸礁及碰撞為主，因此對沿岸環境及海洋生態造成的傷害也最大。若發生事故的是貨輪或是一般船舶，則溢漏的多為燃料油，但若是油輪的話，那溢漏的可能是原油了，其實不管是原油或燃料油，對環境都具有傷害。
台灣周邊海域交通繁忙，但海象與氣象卻不怎麼好，對航行船隻有一定威脅，尤其從夏季颱風到冬天東北季風，都可能影響航行船隻，造成擱淺、觸礁，導致漏油災害。然而，人類亦面臨兩難，使用石油如同是飲鴆止渴，不用沒能源，用了沒未來，最近聽到許多要永續經營、永續發展的議題，但是要「永續」，最重要的是要改變我們所依賴的一切—石油，但是石油並不是完全不能用，而是要合理使用，唯有合理使用能源，分散能源來源，才可能有永續未來。

溫室效應所導致的全球氣候暖化現象，除了使全球氣溫升高以外，也可能引發降雨模式的改變、海平面上升，以及異常氣候發生的頻率與強度增加，這些環境因子的變化都可能直接或間接影響到生物種的改變。不少科學家擔心，當生態系內的物種組成發生變動，將進一步影響到原有的競爭、捕食、共生或寄生等互動關係，最嚴重情況可能導致更多物種消失。
對此，海洋大學環境生物與漁業科學學系副教授鄭學淵表示，「氣候變遷」是一種周期性的變化，如果不是從人類觀點來看氣候變遷，其實氣溫變化對地球生物來說並沒有所謂的「好」與「壞」，而是「適不適合」的問題。
他指出，有些海洋生物本身就隱藏著「抗凍基因」，如鮭魚等深海魚類。平常是備而不用，但需要時就會顯現出來，藉此幫助生物適應環境變化。基因本身會不斷變異，但改變的過程中，有些物種的演化剛好可以符合環境變化，有些則沒有辦法，這也就是達爾文所說的「物競天擇、適者生存」理論。鄭學淵說，海水的比熱為4.184，海水每上升一度可吸收4.184焦耳的能量，換言之海洋對溫度的變化比空氣更具有緩衝能力，所以對海洋生物而言，海洋是一個相對穩定的環境，溫度變化的衝擊不像陸地那麼大。
但，正所謂譗過猶不及豃，鄭學淵強調，一旦環境溫度出現太過巨烈的動盪變化，一樣有可能為海洋生態帶來負面的影響，像是這陣子引發各界關注的珊瑚白化問題，就是因為核三廠排放出的溫廢水所導致，個中的因果關係也值得身為萬物之靈的人類好好省思。

美國醫院研究人員指出，利用患者腕帶上條碼，可降低拿錯藥的機率至少一半以上。位在波士頓的布立亨婦女醫院研究人員發現，可檢查病患和給藥是否相符的這套條碼系統，降低患者拿錯藥的機率達57%。
彭恩小組在《新英格蘭醫學期刊》刊出的報導中指出，拿錯劑量的機會下降42%，拿到非醫師指示藥品的錯誤率降低則多達61%。依此系統，病患腕帶和藥瓶上條碼，可讓護士交叉比對患者身分與領用的藥物。通常規模龐大的電子藥物管理系統，內部也會使用條碼。
彭恩說，這項研究是在新系統分階段實施後6周完成，這是首次在一家醫院進行徹底的大規模條碼系統測試，由於醫院已作出改善，錯誤率可能會降得更低。
乾旱地區新希望
利用雷射刺激降雨
拜雷射科技之賜，飽受乾旱侵襲的國家，未來也許可以在急需的時候製造雨雲。研究指出，物理學家發現，朝空中發射雷射脈衝，能觸發水滴的形成。這項突破性的技術將有助於在未來刺激降雨。
科學家卡斯帕瑞安和日內瓦大學團隊期望尋找比較環保的人工降雨方式來取代「種雲」（cloud seeding），這種人造雨的技術已經發展了50年。
所謂種雲是以火箭攜帶碘化銀粒子將它們灑向天空，這些粒子是作為「凝結核」（condensation nuclei），周遭即形成水滴。但卡斯帕瑞安表示，即使經過數十年的發展，種雲仍非一種有效的方式。他指出，將碘化銀粒子撒向空中，對環境的影響令人擔心。
研究員最新發現，雷射科技可用於研發一種替代技術。只要朝大氣雲室發射能量光束，會產生充滿離子氮及氧分子的「通道」。其作用是充當冷凝錨，和碘化銀的作用十分相似。水滴與離子融合時，它們在潮濕管道上的尺寸從50微米膨脹至80微米，當濕度足夠時，凝結的水滴會沿著雷射路徑形成。
電動車太安靜
歐洲可能規定裝人工車聲
在寧靜的現代城市裡，居民坐在電動汽車裡，靜悄悄的滑行而過，但這個願景可能會因為歐洲的一項計畫破滅，歐洲計畫將在新一代的零排放汽車上，加裝人工警報聲。
每個汽車製造商可能可提供自家的「信號曲」，只要依照規定把音量調在不會讓行人、單車騎士、尤其是盲人誤入電動汽車的行駛路徑即可。
有些廠商可能會選擇引擎聲，而有些正在考慮採用科幻電影中的太空船的聲音，例如星際大戰的極速飛車。
為了把噪音干擾降到最低，警報會向汽車的行駛方向播放。正在研發電動車與混合動力車的「蓮花汽車公司」，已採用消音科技，讓汽車隨著車速發出不同聲音。

國家科學委員會將於今晚7時至9時在台灣大學應用力學研究所一樓國際會議廳舉辦「展望」系列演講，由台大生態學與演化生物學研究所教授李玲玲主講「減緩生物多樣性流失的速度—我能做些什麼」；活動將於下午5時30分開始索票，6時30分免費入場。國科會表示，生物多樣性是維護生態多樣性的重要關鍵，涵蓋地球所有的生命形式，包括基因、物種、生態系三個層次，對自然發展相當重要。但近來因環境汙染嚴重與全球暖化，無形中也影響生物多樣性，為此國科會特別鼓勵大眾一起來聆聽，共同了解「生物多樣性」重要性。

若上述幾種方式都還無法阻止油汙擴散，此時，就得出動化學除油劑來幫忙，就像是我們每天洗澡時會透過清潔劑來分解我們身體分泌的皮脂一樣，噴灑化學除油劑的過程也有點像是為受到汙染的海洋「洗澎澎」，藉由除油劑將油汙溶化於海水中、達到清除油汙的成效。
陳炳宏說，過去的化學除油劑物質常含有一些不容易被生物降解的物質，但隨著科技進步，則採取具有環保成分的界面活性劑，降低對環境的影響。
不過，鄭學淵表示，雖然化學除油劑已經愈來愈環保，但終究是人為製造，他曾經將化學除油劑滴進裝有黑鯛魚的水族箱中，結果發現魚兒一聞到除油劑味道後立刻退避三舍，反映出其實海洋生物並不喜歡化學物質的造訪。
鄭學淵表示，根據《環境化學》一書中所提到的理論表示，其實海洋也有一套屬於自己系統的「自淨能力」，但自淨成效緩慢，若從這次漏油事件來看，受汙染的海域若要仰賴大海自淨系統來助上一臂之力，估計可能得花上五到十年的時間才能逐漸恢復原貌。

英國石油公司4月底發生在墨西哥灣的鑽油平台沉沒漏油事件愈演愈烈，在海浪推波助瀾下，讓漏油影響海域愈來愈擴大，油汙範疇已經超過了十六個香港的本土面積。
根據石油公司最新評估亦指出，原油外洩量比他們原先所想像的還要高出許多，是當初估計值的十二倍，每天所漏出的原油最多可高達六萬桶。日趨嚴重的漏油問題，已讓環境保育專家擔憂這可能演變成美國有史以來影響層面最大的自然危機，再不設法亡羊補牢，後果將不堪設想。
「如果從這次不斷擴大的油汙面積來看，這次的漏油事件不能叫汙染，而是生態災難，台灣海洋大學環境生物與漁業科學學系副教授鄭學淵一語點出事件的嚴重性。他表示，油汙對海洋生態的影響是全面性的，包括淺水區、潮間帶、深海區的生物都會受影響，而魚類、海龜甚至企鵝、海鳥等也會受波及，例如海鳥為了吃魚而衝入海中，一旦羽毛因為沾到油汙而飛不起來時，就有可能因此而死亡，過去曾經就有民眾在海邊撿到全身羽毛都沾滿了油汙且奄奄一息的可憐海鷗，讓人看了相當不忍。
不只會飛會動的生物深受其害，鄭學淵說，連走不了的海中植物也會遭受池魚之殃，像是昆布或海藻表面就會因為油汙附著在上頭，因此無法進行光合作用而導致死亡。
不同於一般油輪的漏油事件，鄭學淵表示，這次之所以引起美國總統歐巴馬與國際環保專家關注的原因，就在於此次是鑽油平台爆炸沉沒所引起的漏油事件，原油會從海中源源不絕湧出來，就如同難以停止的「石油噴泉」般，油汙面積也就一天比一天擴大。以多年前在墾丁海域發生漏油的阿瑪斯號為例，當時漏油數量多達千噸，就已經成為台灣三十年來最嚴重的漏油事件，此次墨西哥灣漏油事件的嚴重性可想而知。更讓他擔憂的是，由於油比水來得輕，因此這次漂浮在海面上的漏油很可能會隨著墨西哥灣流北上擴大至美國沿海各州，造成沿海生態的衝擊。
油汙之所以會影響海洋生態，在於原油本身是一個有機化合物，主要由「碳」所組成，碳數愈高的油愈濃稠，例如說汽油碳數約為8個碳、柴油碳數約為16個碳，碳數愈高的油對海洋生態的影響愈嚴重。此外，原油中含有多苯環化合物等有毒物質，當海洋生物吃進這些多苯環化合物時就會招來致命危機，一旦有毒物質透過海中生物進入海洋生態食物鏈時，更可能造成大魚吃進含有毒物質的小魚，人類再將這些大魚吃下肚的環環相扣效應。
然而，想將海上油汙順利清除並不是簡單的事。高雄大學化工系教授楊乾信表示，首要之務就是先阻止油汙擴散。一般來說，是先用海纜繩綁上浮球來封鎖住汙染海域，但如果海浪過於洶湧，就會使得油汙翻越過封鎖線而導致成效打折扣。
成功大學化工系教授陳炳宏表示，在圈住油汙海域後，第二步則可利用汲油器將海面上的油撈起來，就如同我們做菜時會將料理表面的浮油刮掉般，但如果油汙擴散面積過大，也不見得能完全清除。

台灣蘊藏可燃冰
  上個月剛落幕的哥本哈根氣候峰會，雖然會議結果未如預期訂出世界各國必須遵守的減碳新規範，但也激發出排碳大國要發展乾淨能源與提升低碳科技的環保決心。像是美國和中國就在氣候峰會結束後，宣布要攜手成立中美清潔能源研究中心，一同在可再生能源、清潔煤、智能電網等領域強化交流合作，希望藉此打造新清潔能源時代。
開發新能源為當務之急
  其實，不只歐、美、中、日等國積極發展乾淨能源或開發新能源，本身有9成以上能源都須仰賴國外進口的台灣，也將開發替代能源視為當務之急。早在民國93年起，經濟部中央地質調查所就在高雄至屏東的外海深水海域分年進行海域地質、地球物理及地球化學等探測工作，藉此評估這些海域的地質特性，以及儲存可燃冰的可能性。
經過長期觀測與探勘，如今終於有了成果。中央地質調查所科長鐘三雄表示，研究團隊發現，這些調查海域內蘊藏有豐富的可燃冰資源，初步估計其所含的甲烷氣資源量約在5,000億立方公尺以上，若能全部開採並加以利用，南部海域所蘊藏的可燃冰含量將可提供國內使用達50年以上，為天然資源十分短缺的台灣帶來能源的新契機。
參與研究計畫的中央大學地質科學系暨地球物理研究所副教授林殿順表示，可燃冰主要分布於高緯度永凍層和陸緣的深水海域。據估計，目前全球可燃冰所蘊藏的甲烷總含量約有2萬兆立方公尺，若換算成有機碳含量約等於10兆公噸，是目前煤礦、石油等傳統化石燃料所蘊藏之有機碳總量的兩倍，由於「潛力可觀」，也因此讓科學家對可燃冰「寄予厚望」。
林殿順表示，嚴格來說，「可燃冰」其實是一種俗稱，正式名稱為「天然氣水合物」，從外觀來看，可燃冰和我們熟知的冰塊長得很相像，裡頭含有以甲烷為主的氣體分子，所以又稱為「甲烷水合物」。
中央地質調查所表示，可燃冰除了具豐富的有機碳含量，碳排放量也比傳統化石燃料來得乾淨許多，燃燒可燃冰的二氧化碳排放量只有燃燒煤的57 %、燃燒石油的67 %。
台灣大學海洋研究所教授劉家瑄表示，雖然可燃冰不是百分百的清潔能源，不像太陽能、風能不會產生二氧化碳，但碳排放量已經比石油等主要能源低上許多，加上蘊藏量可達台灣四分之一面積大，若能加以利用，不失為替代能源的好選擇。
  台灣開採技術仍待加強
不過，台灣雖具有豐富可燃冰含量的能源優勢，但卻面臨開採技術有待提升的問題。中央地質調查所不諱言表示，台灣在可燃冰的探測裝備與開採技術上仍落後歐美先進國家，因此未來也計畫與德國進行合作研究，引進精密的探測技術來幫助台灣進行可燃冰探測調查。
劉家瑄表示，德國是目前全球積極投入可燃冰相關技術研究的國家之一，從前年開始，德國就已經整合產、官、學界等多個單位，進行為期三年的可燃冰資源開發及封存二氧化碳科學計畫；雙方未來合作後，將有助於提升台灣的可燃冰開採技術。