科學人 發行日期:2010/11 刊號:105
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無所不在的氣膠

楊嘉慧;審稿/中央大學環工所教授 李崇德

改變亞洲氣候的「褐雲」
氣膠也會改變區域性的氣候,其對氣候的影響分為直接與間接作用。直接作用是氣膠散射或吸收太陽輻射,若空氣中含有較多黑色的碳粒子,其吸收陽光的能力強,會使當地氣溫升高;若含較多硫酸鹽、硝酸鹽等,則會散射掉較多的陽光,使當地降溫。

間接作用是影響雲雨的形成。雲的形成除了要具備充足水氣與低溫外,還必須有微小的凝結核,把氣態水分子拉近。凝結核通常為吸水性佳的氣膠,如海鹽、硫酸鹽、硝酸鹽等。當水分子吸附在氣膠上,氣膠表面的鹽類就會潮解凝結成小雲滴;水份持續增加,小雲滴變成中雲滴,再彼此碰撞形成大雲滴,之後越變越大,就會形成雨滴。李崇德表示,適當濃度的氣膠,有助於雲雨的形成,但濃度若太高,在一定的水氣下,每顆微粒吸收的水氣變少,不易凝結成雨滴,反而會使雲停留在空中的時間增長,導致降雨率下降。含高濃度氣膠的雲通常呈黑褐色,又被稱為「褐雲」(atmospheric brown cloud)。

在亞洲,褐雲問題相當嚴重,主要是燃燒大量煤炭和木材,以及為開墾而燃燒森林等,使得亞洲褐雲組成的成份含有不少會吸收陽光輻射的碳粒子,造成大氣層溫度上升,使部份山區的冰川融化,例如喜馬拉雅山就出現雨季縮短、冰川加速萎縮的現象。亞洲褐雲的厚度可達數公里,該區地表能見度會因此下降,影響作物產量。

由此可知,小至個人健康,大至區域性氣候,氣膠所帶來的影響不可小覷,唯有調整人類的生活方式,例如減少燃燒煤碳、石油或紙錢,並且多搭乘大眾捷運系統以降低汽機車排放污染物等,將來才可能保有純淨的環境。

來自中南半島的氣膠
根據中央大學環工所教授李崇德的研究,自 2003 年開始的每年 3~4 月,台灣高空大氣氣膠硫酸鹽、鉀鹽、硝酸鹽、碳粒子等異常增多,尤以硫酸鹽最為嚴重。這些污染主要來自中南半島的生質燃燒,包含燃燒煤炭、為開墾農地而燃燒森林,以及焚燒農作物的殘枝與稻糠等。然而生質燃燒的過程不會產生硫化物,硫酸鹽是怎麼來的?

李崇德表示,中南半島燃燒生質時,會形成一股上升氣流,將鉀鹽、硝酸鹽、碳粒子等氣膠抬升到數千公尺的高空,而由盛行西風把氣膠傳向台灣。在傳送途中,氣膠可能吸附工廠排放的二氧化硫,後者經光照成激發態,或遇錳、鐵離子進行催化後,與氧氣、水會形成固態硫酸鹽,這些硫酸鹽就這樣被帶進了台灣。

延伸閱讀
《空氣污染防制實驗》,黃富昌、陳慶和、王宇傑、邱英嘉等著,新文京出版
〈野馬與塵埃--大氣懸浮粒子〉,王寶貫撰文,《科學發展》2003年10月號
〈變暗的地球〉,艾培爾撰文,《科學人》2004年9月號
《別讓孩子在毒物中長大》,韓柏檉著,原水出版
高中課本《地球科學》
高中課本《基礎化學》

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