圖解能源與環境

人類的文明與能源是息息相關的，自從工業革命之後，人類大量使用煤炭來驅動各種蒸汽機，加上石油的出現以及核能的應用，使得20世紀成為人類歷史中文明發展最迅速的階段。直到今天，化石燃料與核能仍然在人類生活中占有相當高的比重，這些能源的形式也帶來許多的污染與環境衝擊。為了使二氧化碳排放減量，生質能源、太陽能、地熱、潮汐、洋流與風力等潔淨能源逐漸重要，世界各國也紛紛投入相關的研究開發。
人類的文明與能源是一體兩面的事物，而環境的影響更是與能源的使用環環相扣，本書內容即針對能源與環境污染的基本知識進行廣泛且統整性地介紹，並以永續的概念充實讀者對於能源工程與環境保護的基本素養。本書適用於各大專院校之能源概論、環境污染概論等相關課程教材，也可作為高中職進階課程的參考用書。

吳志勇
現職：
高苑科技大學機械與自動化工程系副教授
先進潔淨節能引擎研發與測試服務中心主任
學歷：
國立成功大學航空太空工程博士
經歷：
國立成功大學博士後研究員
高苑科技大學助理研究員
高苑科技大學機械與自動化工程系助理教授
中華民國燃燒學會第12屆理事

楊授印
現職：
國立虎尾科技大學動力機械工程系副教授
學歷：
國立中央大學機械工程博士
經歷：
國立虎尾科技大學動力機械工程系助理教授
財團法人工業技術研究院能源與環境研究所研究員
普林斯頓大學機械太空工程系訪問研究學者
國立中央大學博士後研究員
中華民國燃燒學會第12屆理事

第一章 人類與環境
UNIT 1-1 環境
UNIT 1-2 人類與環境的關係（一）：人類活動的表面――地殼
UNIT 1-3 人類與環境的關係（二）：人類與環境的關係――太陽
UNIT 1-4 人類與環境的關係（三）：水與循環
UNIT 1-5 人類與環境的關係（四）：空氣
UNIT 1-6 人類與環境的關係（五）：食物鏈與人類營養
本章小結、問答題
第二章 人類文明與能源
UNIT 2-1 石器時代
UNIT 2-2 工業革命以前時代
UNIT 2-3 工業革命的濫觴
UNIT 2-4 20 世紀的科技進步
UNIT 2-5 台灣的能源現況
本章小結、問答題
第三章 傳統能源
UNIT 3-1 煤（一）：煤的來源與種類
UNIT 3-2 煤（二）：煤的應用
UNIT 3-3 煤（三）：台灣的煤炭使用狀況
UNIT 3-4 石油（一）：石油的來源與蘊藏
UNIT 3-5 石油（二）：石油的探勘與採挖
UNIT 3-6 石油（三）：石油的精煉與應用
UNIT 3-7 石油（四）：石油化學工業的重要性
UNIT 3-8 天然氣（一）：天然氣的來源與蘊藏
UNIT 3-9 天然氣（二）：天然氣的應用
本章小結、問答題
第四章 傳統能源
UNIT 4-1 原子能發展
UNIT 4-2 原子能在二十世紀的突飛猛進
UNIT 4-3 核分裂與連鎖反應
UNIT 4-4 核能電廠
UNIT 4-5 輕水反應爐與重水反應爐
UNIT 4-6 石墨反應爐與快中子滋生反應爐
UNIT 4-7 核融合
UNIT 4-8 原子能其他應用
本章小結、問答題
第五章 能源使用與環境污染
UNIT 5-1 空氣污染的定義與分類
UNIT 5-2 空氣污染的傳播
UNIT 5-3 空氣污染的種類（一）：粒狀污染物
UNIT 5-4 空氣污染的種類（二）：氣狀污染物
UNIT 5-5 空氣污染的種類（三）：氣狀污染物
UNIT 5-6 空氣污染的種類（四）：氣狀污染物
UNIT 5-7 空氣污染的延伸
UNIT 5-8 溫室效應
UNIT 5-9 水汙染與土壤污染（一）：生活汙水污染
UNIT 5-10 水汙染與土壤污染（二）：牧業與農業污染
UNIT 5-11 水汙染與土壤污染（三）：重金屬汙染與環境賀爾蒙污染
UNIT 5-12 放射性污染（一）：自然背景輻射
UNIT 5-13 放射性污染（二）：天然核種與人為放射性污染
UNIT 5-14 放射性污染（三）：輻射對人體之影響與核能事故
本章小結、問答題
第六章 再生潔淨能源
UNIT 6-1 太陽能（一）：太陽光電
UNIT 6-2 太陽能（二）：太陽能熱水器與太陽熱能發電
UNIT 6-3 風能
UNIT 6-4 水力能
UNIT 6-5 地熱
UNIT 6-6 地熱熱泵以及空調
UNIT 6-7 生質能（一）：生質酒精
UNIT 6-8 生質能（二）：生質柴油
UNIT 6-9 先進生質燃料技術
本章小結、問答題
第七章 永續概念
UNIT 7-1 環境保護的意義
UNIT 7-2 永續（一）：人口議題
UNIT 7-3 永續（二）：大氣與氣候議題
UNIT 7-4 永續（三）：海洋資源議題
UNIT 7-5 永續（四）：水資源議題
UNIT 7-6 永續（五）：生物滅絕、多樣性與生物入侵議題
UNIT 7-7 能源永續（一）：氫經與永續碳經濟―甲醇經濟
本章小結、問答題
衍生閱讀與參考資料

UNIT5-13
放射性污染(二)：天然核種與人為放射性污染
天然核種
目前已知的天然放射性核種（natural radioactivw nuclide）共計有65 個，其中比較重要的放射性核種共計有存在於地殼的釷-232 系列、鈾-238 系列、鈾-235 系列，鉀-40、銣-87 等長半衰期放射性核種。
由於其半衰期都在數億年以上，因此自地球誕生至今，已經存在地殼之中。
宇宙射線與大氣層作用所產生的粒子輻射與放射核種也有 20 幾種，比較重要的有碳-14、氚、鈹-7、鈉-22等放射性核種。
有些核種會對人體造成較大的劑量暴露，但是有些放射性核種則可忽略。人類在 20 世紀進行許多次核子試爆，大量生成之核分裂產物注入大氣對流層及平流層之中。
這些核分裂產物經過長時間沉降而蓄積於地球表面，成為放射性落塵而廣泛分布於自然環境中，比較有代表性的放射性核種有鍶-90、銫-137，
鈽-239、碳-14、氚等。人類無論是呼吸以及取食，均有機會將放射性核種吸入體內，例如飲食中含有鉀40、碳-14、銣-87 等元素攝入體內。鉀-40 在自然界分佈很廣，半衰期 1.3×109 年，是透過食品進入
人體量最大的天然放射性核種。
在呼吸方面來說，最主要是以氡為主，氡的已知同位素有 27 種，從氡-200 到氡-226，最穩定的同位素是氡-222，它是鐳-226的衰變物，會放出α粒子衰變，其半衰期是 3.823日。
天然存在的放射性核種也普遍分布於土壤、岩石或地殼之內，例如天然花崗岩即具有較高的放射性，因為在其成分中含有鋯英石礦物，其內含有鈾-238 系列、釷-232 系列和鉀-40 的天然放射性核種。
人為放射性污染
人為放射性污染主要是來自於二次大戰核武的使用、核子試爆、核能反應爐洩漏等，造成放射性物質暴露於大氣環境中。
核分裂反應的產物中可以區分成兩類：
1. 第一類是放射性強但其半衰期均短於百年，最長的強放射性元素為釤-151，它的半衰期為 90 年。
2. 第二類則是放射性較弱，甚至比原始核分裂材料還要來得弱，但是半衰期非常長，例如：碘-129、
鎝-99 和銫-135，它們的半衰期都長達一百萬年以上，一旦透過核分裂形成之後幾乎是造成永久性的放射性污染。