一、空氣污染概述
即使天空晴朗時，我們周圍的大氣也並非如表面所見的明淨。空氣裡充滿了看不見的固體、液體和氣體等不同形態的物質：如花粉、細菌、煙塵、濕氣等。 所謂空氣污染，即指空氣中含有一種或多種污染物，其存在的量、性質及時間會傷害到人類、植物及動物的生命，損害財物，或干擾舒適的生活環境，如臭味的存在。換言之，只要是某一種物質其存在的量、性質及時間足夠對人類或其他生物、財物產生影響者，我們就可以稱其為空氣污染物；而其存在造成之現象，就是空氣污染。 在了解何種物質進入空氣中會造成污染之前，我們需要先了解乾淨空氣的組成。乾淨空氣的組成如表一所示：通常我們所謂的「空氣污染物」如二氧化氮、臭氧。二氧化硫、一氧化碳等物質，在乾淨空氣中之含量均極微少；但在受到污染的情形下，這些特定物質中的某些種類會大量增加。換言之，某些物質在空氣中不正常的增量就產生空氣污染的情形。
二、空氣污染物的種類
空氣污染物的種類包含很多，它們的型態可能是固體狀的粒子，也可能是被滴或是氣體，或是這些型態的混合存在。 目前我國法令所定義的空氣污染物有那些種類呢？依據空氣污染防制法及相關規定所定義，空氣污染物可分為四大項目，分別為氣狀污染物（包括硫氧化物勺一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物、氯氣、氣化氫、氟化物、氯化烴等）、粒狀污染物(包括懸浮微粒、金局煤煙、黑煙、酸霧、落塵等)、二次污染物 （指污染物在空氣中再經光化學反應而產生之污染，包括光化學霧、光化學性高氧化物等）及惡臭物質(包括氯氣、硫化氫、硫化甲基、硫醇類、甲基胺類) 等。比較常見的空氣污染物包括懸浮微粒、一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物和 碳氫化合物等，大多是由人為因素而產生。在我國法令中對於人為因素（如煙囪排放、交通工具排放等）而產生之空氣污染物，大多訂有「排放標準」來規範它們的排放。
三、空氣污染的來源成因
空氣污染的產生大致可分為人為因素和自然因素。由於大自然本身具有自淨作用，因此真正會造成大氣環境迫受嚴重破壞的原因應該是由於人類活動範圍、活動種類的擴大與改變。以前人類總是走路、用動物拉車，後有自行車，而後才有摩托車、汽車飛機輪船等，以致使用了大量能源，再加上科學發達、工業發展，生產程序更加複雜，原料、半成品、成品在運送、貯存、生產及使用過程中排放到大氣中，其中有許多是自然能力很難分解或稀釋的化學物質。以消耗能源來看，根據統計資料顯示燃燒l公升重油約需要11800公升的空氣，然後會排出二氧化碳1500公升、水蒸氣1200公升、二氧化硫6.3公升以及氮氧化物1.9公升，實在是相當龐大的數字。 人為因素依性質可分為固定空氣污染源及移動空氣污染源，前者如工廠、 住戶使用燃料、露天燃燒等，後者如汽機車、輪船、飛機等交通工具之排氣。如果依污染物的種類來看，懸浮微粒產生的來源包括交通工具（汽機車、飛機 、火車、輪船等）、燃燒不同燃料的固定污染源（燃料包括煤、燃料油、天然 氣、木材等）、火災（森林大火）。以及由於機械力如輪胎和馬路之摩擦、土木營造施工、礦石開挖生產等。而一氧化碳主要是由燃料燃燒所造成，在市區則主要來自汽機車之排放，但其他污染源的燃燒過程也有可能排放，如燒稻草、垃圾等幾種主要空氣污染物的來源。硫氧化物主要來自固定污染源的燃燒過程，其他因素所佔比例較小（如硫酸工廠、煉鋼工廠）；硫的來源則因煤炭、石油等化石燃料中原本就含硫，所以在燃燒中與氧化合生成。氮氧化物的兩個主要來源是交通工具（汽車）和工廠，它的起因是空氣中的氮在高溫的狀態下氧化或是燃料中的合氮化物氧化而成。至於碳氫化合物的來源除了汽車外，顏 料、油漆工廠及乾洗店等使用的有機溶劑蒸發也是重大來源。
空氣污染的種類 來源
硫氧化物 燃燒煤、石油及其他含油燃料、石油煉製、
金屬熔煉、造紙
懸浮微粒 燃料燃燒、工業、營建、森林火災、垃圾焚
化、交通工具
氮氧化物 高溫燃燒下空氣中的氮氧化物；汽車引擎、
發電廠；或於肥料製造過程中排放
揮發性有機物（碳氫化合物） 車輛、使用溶劑之工商戶或住戶
一氧化碳 燃料燃燒，如：汽油、煤
如果考慮自然界來源，則包括：火山活動（產生粒狀物、硫酸鹽、二氧化硫等）、溫泉地區（產生硫化氫）森林火災（產生粒狀物）、海水飛沫亦會造成海鹽結晶、風媒傳播的植物花粉、孢子、垃圾、生物屍體腐化釋放氣體（如硫化氫、甲烷）、閃電產生之臭氧等。 空氣污染物排入大氣中後，也可能因為環境因素（如陽光、水分及空氣中之金屬微粒等）而發生變化，造成新的污染物（即所謂二次污染物），這種現象稱為光化學反應，產生之污染物稱為光化學煙霧，或造成某種特殊的空氣污染現象如酸雨的形成。
四、酸雨
所謂酸雨，是指硫氧化物、氮氧化物這些物質排放到大氣中後，因為光線、水分、氧氣等因素之影響產生了化學反應，最後產生了硫酸離子和硝酸離子。這其中，有些混入雲層形成雨水，就會使雨水呈現酸性；有些則不溶於雨水，而以顆粒狀下降到地面。 一般我們以pH值來顯示酸鹼度，pH值越小表示酸性愈強，pH值為7時表示中性。由於大氣中原本就含有二氧化碳，而雨水中也溶有一部分二氧化碳形成碳酸離子(帶有微酸性)，所以正常雨水之pH值應該是5.6，如果雨水pH值在5.6 以下，我們就可稱其為酸雨。由於形成酸雨的物質會因為氣流等因素飄散到離來源約500至1000公里的地方才隨雨水降下，所以酸雨造成的污染也成為跨國性的污染問題。例如在1950年代早期，歐洲積極研究此現象，因為在瑞士及斯堪地那維亞國家南部均發生了湖泊酸化，森林死亡的現象。而加拿大中部及美國北部、東部各州也受酸雨 及光化學煙霧之害。
五、空氣污染與氣象
污染物進入大氣後，會因為空氣的流動、日光照射、大氣穩定狀況、煙囪排氣速度等因素，產生擴散稀釋、搬運傳送、化學變化、物理變化等作用；也可能會因為大氣的自淨作用，如由雨、霧、雪等將污染物洗淨，並隨之下降，然後再藉地表、植物等把污染物吸收。大氣層的構造由外向內可分為熱氣層、中氣層、平流層、對流層。最低一層的對流層中所出現的變化就是我們所謂的「天氣」的現象。一般而言，在對 流層中高度愈高，氣溫就愈低，呈現線性降低（乾空氣每100公尺約降0.6~0.7 °C），但如果在晴朗的夜晚，地球表面會將白天接受太陽之輻射熱迅速釋放，因此鄰接地表之溫度會冷卻至低於較高空氣層之溫度。上空的暖空氣困住了下 方的涼空氣即形成「逆溫層」而阻止空氣中污染物的流動擴散。此種現象在天亮陽光出現之前最盛，但太陽出來，照熱地面後，重新上升之暖空氣流動時即消散。平流層中的臭氧層能吸收太陽中的紫外線，使地球上的生物免受強光傷害。但近年來由於人類大量使用人工合成之化學物質（如氟氯碳化合物）而使的臭氧層受到破壞。所謂氟氯碳化合物是指碳氫化合物中氫被氟或氯取代後產生之化合物，常用於冰箱及冷氣中都冷煤、坐墊的泡棉、噴霧劑等。氟氯碳化合物本身並無毒性，而且大部份的氟氯碳化合物在一般玩靜下也頗為穩定，不易 反應。但由於使量多，散佈至大氣中，而漸漸進入平流層，然後受到強烈的陽光照射後進行分解放出氯原子，氯會破壞臭氧放出養，大氣中存在的落單氧原子又具有高反應性，因此行程了連鎖反應，他們是循環的，不斷把臭氧分解掉，破壞了臭氧層。臭氧層破壞所造成傷害，最直接便是因子外線增強而使人類皮膚羅患機率提高同使也影響到動植物的生長及加速光化學煙霧現象的產生。此外，臭氧層的改變會影響大氣層的構造進而可能使地球的氣候產生變化。
六、空氣污染的變化
一. 對人物、動物健康的影響：
不論是氣體或顆粒狀的污染物，當濃度太高、量太多或毒性太強時，均足以使呼吸器官內正常功能失效或影響其他器官，使身體不適；即使其濃度或量沒有高到足以產生立即危害，但長期影響下能有可能產生慢性病變。例如空氣中的二氧化留級為例太多會使氣管炎、氣喘，氣腫等之病患增加、病情惡化，長期吸入二氧化流會影響體內黏膜或影響體內細胞的正常功用；微粒則易造成塵費並或其他肺部傷害；一氧化碳會使人病痛、疲倦、昏睡，嚴重時會使人窒息死亡；臭氧等高氧化物因為具有高刺激性及氧化性，會刺激眼睛鼻猴急呼吸道，並造成肺部傷害；多環芳香族之碳氫化合物及石綿等則有致癌之可能。至於微粒對人的影響，又因為粒子大小的不同而有不同的影響。空氣自鼻孔進入後即可把大於10μm (微米) 直徑的微粒過濾掉 (此人須在健康狀態下)，並在鼻腔中調整空氣的溼度、溫度後進入咽喉，最後到達肺部。在此過程中，可溶性的氣狀污染物幾乎全被呼吸道管壁的黏膜吸收除去，而直徑2μm到lO μm的微粒也因為碰撞或纖毛的攔截而停留在呼吸道或支氣管的管壁上，再慢慢藉纖毛的作用排出。小於2μm直徑的微粒可能到達肺泡，而固體微粒一旦到達肺部，它的停留時間就此較長，可能要以週、月或年來計算。也因此，呼吸系統功能不好的人，對空氣污染的效應此常人來得顯著。
二. 對植物的影響：
某些空氣污染物會影響果實的生長，造成植物葉子組織破壞而產生枯黃、掉落、捲葉等病態。對植物最具毒性的氣體如二氧化硫、臭氧、氟化氫、乙烯 、氯化氫、氯氣、氨氣等，對台灣的水稻、香蕉等均曾有傷害的報導。
三. 對金屬、建材等材料的影響：
某些空氣污染物可使金屬腐蝕生銹，其他如電線、鐵軌、橋樑、屋頂等亦會受到影響，產生褪色或變質現象，並減少使用壽命。比如說：二氧化碳會侵蝕石灰石，二氧化硫對許多金屬有腐蝕作用，臭氧會使橡膠脆化斷裂，氮氧化物則會使顏料褪色等。此外，氣態之二氧化硫會進入大理石建材之內部和大理石反應後，變成固態之硫酸鈣產生膨脹，而使建築物產生裂縫，這種現象加劇了文化古蹟之損壞，增加保養修護工作之困難。
四. 對氣候的影響：
譬如硫氧化物、氮氧化物造成了「酸雨」的現象，或二氧化碳造成大氣層散熱量減少，使地球表面溫度上升，形成「溫室效應」等，均是對氣候產生了影響。另外，空氣中的微粒會使太陽光散射，減少陽光到達地球之能量，會使地球之溫度降低。這種對氣候的影響會形成連鎖效應，因為氣候本身也影響了很多層面，舉「酸雨」為例： (一)酸雨會降低湖水的pH值，使湖底沈澱的有害金屬溶解，導致貝類死亡 ，破壞生態系 (二)降落在森林的酸雨，會造成土壤酸化，並且會妨害樹葉之新陳代謝，抑制樹木的生長，使樹木枯死。(三)酸雨會腐蝕大理石和金屬，所以住宅、橋樑和許多歷史遺跡等常因此 受到損害。 (四)酸雨使存在於土壤、岩石中的金屬元素溶出，流入河川或湖泊，影響魚、貝類、水生植物及以河川湖水灌溉的作物。由此看來，幾乎已涵蓋前面提及的影響範圍；也可以說空氣污染所導致的 是對整個生態系的影響。
五. 對生活的影響：
例如煙塵存在造成的能見度降低，臭味造成之不適感及心理影響。
七、空氣品質的測定
一般而言，空氣品質的測定可以分成三類： (一)排放源測定。又分為固定污染源(如煙囪)及移動污染源(如汽機車 排氣)兩種測定分析。(二)氣象測定。測定氣象條件是為了瞭解污染物自排放源排出後如何傳 送到鄰近區域。(三)環境空氣品質測定。這是我們生存的環境現況資料。要測定空氣品質，通常要依賴儀器來獲得數量化的資料，而儀器的發展也隨科技的進步愈趨精密，由最初時不需外加動力的落塵桶（收集落在地表的灰塵），發展到使用動力在短時間內抽取多量空氣以利分析的高速採樣器(High- volume Sampler)，然後進步到目前許多氣體污染物都可以利用連續自動監測的儀器測定。這裡提到的落塵桶和高速採樣器是用來測定固體塵粒的量。測定塵粒時較少使用連續自動監測設備，主要的原因是測定固體塵粒的原理是利用它們的重量，但很少有儀器能運續測定塵粒這麼小的重量，所以必須使用累積的方式，如落塵桶通常收集時間是一個月，高速採樣器的採樣時間通常為24小時，才能比較出重量的差別。 至於氣體的測定，目前已發展出許多測定不同氣體的連續自動監測儀器， 但早期的測量則是利用氣體對其他物質的破壞能力及反應能力。例如測定臭氧是利用它破壞橡膠的程度，來判斷大氣中臭氧的濃度：我們把一些稱過重量的橡膠片掛在室外，經過一段時間後，測定橡膠片破裂程度，再與我們原有的數據對照得到臭氧的濃度。目前我們在測定酸雨或空氣的情形時也是利用類似的方法：我們將一些金屬片曝放在室外，然後依照其腐蝕率來判斷雨水或空氣的腐蝕性。另一種使用抽氣動力的測定方式則是利用動力使氣體通過一個有液 體的瓶子(常用的是氣泡計)，氣體通過液體時會發生化學變化或溶解在液體中，然後我們就可以用化學分析的方法得知溶在液體中的氣體量，從而計算出氣 體的濃度。
八、空氣污染的預防與控制
空氣污染的預防與控制可以從三個方向著手，包括： (一)污染源的調查。(二)污染物在環境中的行為。 (三)影響程度的探討。了解污染源的目的，在於我們希望能從發生源來減少污染的發生。所謂「 預防重於治療」，如果能從起源使污染減少或免除，無疑是防制的最佳方法。在做法上，除了加強管制不必要的排放，亦可採用限制煤和燃油中的含硫量，管制露天燃燒等方式；最重要的，是要以「節約能源」的觀點來思考我們消費能源的方式，因為能源都是由燃燒石油或煤等化石燃料轉換而來的，而這些燃燒過程就是空氣污染的最大來源。其次，如不能免除污染的發生，則對所排出的污染物也要有認識，才能運用已知的工程技術從事污染控制的工作。最後，了解某類型空氣污染的影響程度，不但有助於政府管制，也可讓污染產生者了解及判斷防制空氣污染的迫切性，並採取適當的防制措施。針對已排放的污染物，目前有哪些方法可以加以控制或去除呢？大致分為以下三種：
(一)排氣通風 此指利用自然或人為方式，使室內或某些場所及其周圍的環境空氣保持較清潔之狀態，如使用抽風機，開窗(利用室內外溫差或風力) 等。這種方式簡單的說，就是利用大氣來稀釋，並非真正去除污染物。
(二)塵粒收集 為使空氣中的粒小能分離出來，通常利用粒子的特性，如它的重量 、慣性或其他物理性質等來設計除塵器，常用的有：重力沈降室、 衝擊式除塵器、離心式除塵器、濾布除塵器、洗滌塔、靜電集塵器 等。選用時最好是依粒子的性質來選用最經濟有效的設備，可以用 最少的成本達到最大的效果。
(三)廢氣處理 氣體的處理通常比較複雜，因為廢氣和空氣混合均勻，難以目視分辨之外，氣體問的物理性質、化學性質較近似，不像粒予與空氣間差異較大，可以用機械或物理方法去除，常須利用化學反應才能達到效果。常用的處理方武有：吸收（利用溶解度不同或產生化學反應）、吸附（利用附著力不同）、冷凝（利用沸點不同）、燃燒（ 焚化）、氧化等，必須依污染物性質及其存在的廢氣性質來決定使 用的方法與設備。下列有數種常見的空氣污染防制設備的型式，它們的原理簡單敘述如下：(a)機械式(離心式)除塵器: 藉由含塵粒氣體的旋轉，使其中的塵粒因離心力而撞擊塔壁掉落，可以去除較重的粒子。 (b)洗滌塔: 利用噴灑液體來去除氣流中的粒子或氣體等污染物。液體和污染物間發生的作用可能是吸收、溶解或是發生化學反應。 (c)靜電集塵器: 利用電力使氣流中的塵粒帶電，然後再依「異性電相吸」的原理將塵粒收集到帶相反電性的電極上。 (d)濾布除塵器: 利用過濾的原理，使氣流通過濾布，而將塵粒留在濾袋上。 (e)焚化爐: 將含有機物質的氣流利用燃燒的方式將它們轉化成二氧化碳和水。至於某些不適用以上方式處理的氣體污染物，就必須使用其他的處理方式，如化學吸收法是利用酸、鹼等化學藥品將污染物加以吸收，發生反應而後去除。最常見的例子是去除硫氧化物時使用鹼性化合物來吸收酸性的硫氧化物。其他可以使用吸收法去除的氣體包括：硫化氫、氯化氫、氯氣、氨氣、氮氧化物等。 硫氧化物和氮氧化物也可以用吸附的方式來去除。吸附的方式是利用一表 面具有小孔或空隙的固體來和氣體間發生作用，而使氣體附著，吸附設備的特色在於它可以因為操作條件的改變而使氣體自固體表面脫離，我們就可以把這些本來是污染物的氣體回收，再過其他的程序(如濃縮、純化等)使其變成有用的物質；另一方面，那些固體(應該稱它為「吸附劑」)就可以拿來再使用（我們稱這些吸附劑被「再生」了）。比較適合吸附的物質多半是有機性的物質。另一種可以將污染物回收再利用的處理方式就是冷凝。對於一些沸點相對 較高的蒸氣物質(如揮發於空氣中的有機溶劑)，冷凝是一種相當好的處理方式 ，因為冷凝完全是利用溫度的變化，亦即是環境條件的變化，而使污染物和空 氣分離，既不需使用液體吸收(廢棄的液體形成水污染)，也不需使用固體吸附 (廢棄的吸附劑變成廢棄物一即俗稱的垃圾)，沒有這種污染形式轉換的「二次公害」的問題。另外一種可以用來處理有機性污染物的方法是焚化。焚化就是把空氣污染物中的可燃成份，利用燃燒程序使其氧化成水和二氧化碳。或者使空氣污染物 氧化成較易處理的氣體（如硫化氫經燃燒後氧化成二氧化硫和水，二氧化硫可以用吸收法處理或導入製程中回收製成硫酸）。有時為了降低燃燒溫度或其他考慮因素，曾往焚化時使用觸媒來加強氧化作用。 採用空氣污染防制設備時，要考慮的問題除了適用性、二次公害的處理外 ，也須考慮操作和成本等條件。此外，對於移動性污染源(如汽車)之控制與上述固定性污染源的控制不太 相同。內燃汽車引擎排氣的控制技術包括有：適當調整助燃空氣與燃料之比例 使燃燒較完全、加裝觸媒轉化器使一氧化碳和碳氫化合物氧化成二氧化碳和水 、改良汽車引擎(如分段點火)等。
九、努力的方向
綜上所述，控制空氣污染的策略大致分為：
(一)替代。替代的方法很多，舉例來說如 (1)我們可以改變生活型態，使用較少能源； (2)我們可以使用較少污染的科技達到我們想要的生活水準； (3)我們可以使用其他較少污染的能源等等。
(二)減量。我們可以維持現有的生活型態，但減少從事活動的次數或規模 。譬如說開較小的車(省油)、利用大眾捷運系統(減少耗油)、利用科 技的進步使能源的消耗更有效率等。
(三)去除燃料中會產生污染的物質。如減少煤中的含硫量或汽油中約含鉛 量等。
(四)不要使污染物進入空氣中。譬如在汽車內加裝觸媒轉化器或在煙囪前 加裝洗滌塔等。
(五)去除空氣中的污染物。這個工作比較困難，因為空氣的範圍很大，要 將其收集起來，再利用如洗滌塔的設備來去除污染物，需要投入許多 成本。最好是在污染物還沒有進入大氣前先去除掉：較為經濟可行。
(六)保護受體。所謂受體，就是指前面所提到會受到空氣污染影響的物體 ，可能是人、動植物，也可能是建築物、河川湖水等。保護受體的方 式如：在建築物或雕像等的外層塗上保護膜、培育具抵抗力的植物種 類、加石灰到湖水中、以避免酸化、在空氣污染情況嚴重時通知人們 減少戶外活動並命令污染源減少排放等。 在這些項目中，有些是一般人可以從事的，有些工作則是必須由工程師、 專家或政府來進行。想想看，我們在生活中可以做些什麼？
資料來源：【教育部高中高職環境教育課外讀物叢書 8】
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