传统能源的使用对环境的冲击

壹、 化石能源使用所造成之環境污染貳、 核能發電與放射性廢棄物、結話肆、考文獻人為追求工業與經濟發展，大使用煤、石油、天然氣等化石燃，僅產生溫室效應氣體，也造成空氣污染與酸雨，甚至改變地球原本的氣候型態，造成全球氣候變遷，影響生態環境及人體健康。如欲減緩全球暖化問題，給後代子孫一個合適的生活環境，短程的措施是藉節約能源及提昇能源的使用效，長期則應低含碳化石能源的使用，以減緩大氣中溫室氣體濃增加的趨勢。核能可以充分的提供經濟發展與現代化生活所必需的能源，而又會產生二氧化碳等溫室氣體。在考慮核安、環保、核廢與核子擴散等問題的情況下，核能發電具有相當的競爭優勢。惟台灣地狹人稠，核電廠的設置受到居民反對，核廢最終貯存地點亦缺乏適當場址。核能的使用雖可避免國際上溫室效應可能造成的衝擊，然而卻將面對另一個必須由台灣自解決的區域性核廢處問題。因此，如何兼顧經濟、能源與環境以達成永續發展，並積極開發新的替代能源，成為當前能源政策之重要課題。壹、化石能源使用所造成之環境污染-、溫室效應(GreenHouseEffect)能源是一活動的原動，人文明的發展史與其所能用的能源之間有著極密的關，人對能源的依賴程亦隨著文明的進展而日加深。最近一百餘，也就是十八世紀中工業革命以後，因為工業的進步帶動經濟的繁榮，改善人的生活水準，於是也加速能源的使用。由於地球資源有限，人為追求經濟的發展，得積極開發地球上各項天然資源。於是乃大開採煤、石油和天然氣等化石燃，以取得能源。由於大燃燒石化燃、木材，以及大砍伐森，導致地球大氣層中之二氧化碳濃增加，使二氧化碳的產生大於固定，無法維持碳素循環之平衡。二氧化碳等溫室氣體能吸收或反射陽光中的紫外線等短波長光線，而只吸收及反射地面的較長波長之紅外光，因此，陽光中的紫外線等短波長光線能自由的進入大氣層，又無法吸收地面的射熱，使氣溫逐上升，稱之為溫室效應（如圖1）。人活動造成的溫室氣體過排放主要自工業部門、其次是交通運輸。工業部門中如火發電廠、鋼廠、水廠、石化工業等是主要排放源。經由溫室氣體的排放，改變大氣中的化學組成，這些氣體主要為二氧化碳、甲烷、氮氧化物等（黃文譯，民92）。由於煤、石油等化石燃使用的增加，使大氣中之二氧化碳含增多；又因植被、森的破壞日嚴重，使植物光合作用消耗大氣中的二氧化碳大減小，由此而造成近二氧化碳的濃快速增加。這將使中緯地面平土均溫升高2〜3C，極地升高6~10C，出現全球性的氣」Mostradiationl^absoitiedbytheeartfi'&surfaceandwarin&A„TheGreenhouseEffectr^dLMicfiPAWttl■虫旳Httw；Cie>rtiniiphCfC」Mostradiationl^absoitiedbytheeartfi'&surfaceandwarin&A„TheGreenhouseEffectr^dLMicfiPAWttl■虫旳Httw；Cie>rtiniiphCfC&SomeEdarradiatKxibsreflectedbytheeartfiandthe\\XatmosphereJkHnaoftheInltaredradlabcnpassesthroughtheatmc&pibere,andsemeisabsertoedandK-emltledmaildiFec&onsbygreeridnusegasETKiecules.fiwsflectottfilstsIdlrarnithe翎iqvsBurlawandtrie-kiweratnici5piiere.圖1溫室效應產生之示意圖資源（/oar/globalwarming.nsf/content/climate.html）溫室效應會牽動地球正常之氣候變遷，已對地球環境產生可預之衝擊如下（氣候變化綱要公約資訊網）：（一） 極地冰原融化，海平面上升，淹沒較低窪之沿海地，衝擊低地國及多國家沿海華區。（二） 全球氣候變遷，導致正常雨及乾旱現象，衝擊水土資源環境衛生及人生命等。（三） 沙漠化現象擴大，生態體系改變，衝擊農漁牧、社經活動及全球生存環境等。二十世紀以，由於氣象觀測儀器的進步和普及，因此世界各地乃有確的記可供分析。根據觀測記 （圖2），全球平均地面溫在20世紀初上升相當快速，大約在1944達到最高溫。在 40之間（1904-1944）溫大約上昇 0.75°C，1950代溫明顯下，在1960左右稍為回升，但基本上低溫持續至 1980代初才又迅速上升。1980之後，其間仍有小幅起伏，但大致上維持上升趨勢，在1998達到最高溫。過基本而言，近百全球的氣溫是明顯的在上升，全球平均溫上升的幅為 0.6〜0.7C。目前氣候學家大同意，二十世紀以的氣溫上升是大氣溫室效應增強造成的結果。全球平均溫上升，未必表示地球上每一地區溫皆上升。有些地區溫上升明顯，有些明顯，甚至下，區域性氣候的變化顯然比全球性變化得複雜許多。圖2全球平均氣溫變化趨勢圖（資源： HadleyCentreforClimatePredictionandResearch）溫室氣體的排放引起全球氣候的變遷，為遏止全球氣候化，合國於19925月9日通過「氣候變化綱要公約」（U.N.FrameworkConventiononClimateChange），同6月在約的「地球高峰會議」，167個國家簽署此公約。氣候公約之目的為「控制二氧化碳及其他溫室氣體在2000以前保持穩定值（1990的水準）」。1997 12月，氣候變遷京議定書在日本訂定，目標於2010將已開發國家的溫室氣體排放減少到低於1990標準5%這個目標（黃文譯，民92）。此一公約因俄斯國會於2004 10月通過簽署，而將於2005元月生效。1988「合國環境規劃署（UNEP）」與「世界氣象組織（WM0）」共同成「政府間氣候變化專家委員會（IPCC）」。2001IPCC第三次評估報告指出：採取任何防制人排放溫室氣體措施，於2100時全球平均地面氣溫將比1990增加1.4—5.8C，而海平面將上升9—88公分,全球沿海低窪地區、島嶼等面海水上漲的威脅（山欽，民92）。在各種溫室氣體中，二氧化碳問題是最嚴重且目前科技水準最無法有效解決的一種，其生成過的主要原因係自於化石能源的燃燒與用。二氧化碳的排放主要自於燃燒，排放最多的就是能源部門（能源報導，民92），而目前全球能源的供給結構中有五分之四為化石能源。因此，一般認為應以管制化石能源的過使用防止溫室效應問題繼續化。而在各經濟部門中，工業與能源產業使用化石能源，以及排放二氧化碳的最多。在台灣方面，根據經濟部能源局的資顯示，2003台灣地區能源供給結構中，含碳高的能源如煤炭與石油的總耗用高達 50%，展望公元2020，煤炭與石油的消耗仍將占總能源供給的 46%（如圖3及表1）。此意味著台灣地區在未能源整體供給規劃上，勢將無法有效抑低二氧化碳的排放。在此情況下，如何調整能源別的結構，逐漸低高碳能源的比重，提升天然氣及無碳能源的比重，實為可忽視的問題。能源消費預測ForecastofEnergyConsumption單位：百萬公棗油當量UNIT:MILLIONKLOE 200380■202069.6圖3國內能源消費預測圖表1國內能源消費預測國內能源消費民國92 (2003 )民國109 (2020 )百萬公秉油當%百萬公秉油當%煤炭11.11111.18石油40.33956.238天然氣2.423.32電4&94769.647再生能源0.717.85卜2丄合計103.410014&0100（資源：中華民國能源簡介，經濟部能源委源會，民國 93）二、酸雨問題燃燒煤炭、石油等化石燃除會產生溫室效應外，另一個問題就是「酸雨」。大使用煤、石油等化石燃，燃燒後產生的氧化物（SOx）或氮氧化物（NOx），在大氧中經過複雜的化學反應，形成酸或硝酸氣懸膠，或為雲、雨雪、霧捕捉吸收，到地面成為酸雨。酸雨正確的名稱應為『酸性』，它可分為『濕』與『乾』大，前者指的是所有氣污染物或污染物，隨著雨、雪、霧或雹等水型態而到地面者，後者則是指在下雨的日子，從空中下的塵所帶的酸性物質而言。許多國家及科學家均以 pH值小於5.0作為酸雨之定義，我國目前亦以此作為判斷準則。目前台灣地區的酸雨分布大約是以嘉南平原作為分界，向南或向逐漸酸化，因而嘉南平原及東部地區可是台灣地區雨水尚未酸化的主要地區（圖4）。政院環保署依據八十八一月至十一月台灣地區雨水酸鹼值初步統計顯示，墾丁、太麻、宜、嘉義、澎湖、台南、阿山及花等測站其酸鹼值皆大於5.0以上（酸雨定義為PH值小於5.0），換言之就是沒有酸雨現象，而會區之台、中壢、台中及高雄站雨水均有酸化現象，此乃與會區中之汽機及工廠較多有關，因此造成雨水嚴重酸化的情形（台灣酸雨資訊網）。酸雨之成因一為自然物質，其二為人為物質。前者如：火山爆發噴出大之化物及懸浮固體物，自然水域表面釋放之化氫，動植物分解產生有機酸，土壤微生物及海藻釋放之化氫、二甲基及氮化物等，後者則為工業化後，燃之大使用，燃燒過程中產生 CO、HC、SO2、NOX及懸浮固體物，排放至大氣環境中，經光化學反應生成酸、硝酸等酸性物質，使得雨水之pH值低，形成酸雨（圖5）。圖4台灣地區1990〜1999酸雨平均圖（資源：台灣酸雨資訊網.tw/database/01.htm)圖5酸雨發生之結構圖（資源：探能源世界，國台灣師範大學工業教育研究所 ）酸雨對人及自然生態的影響如下（政院環境保護署網站）：>造成土壤、岩石中的有毒屬元素溶解，入河川或湖泊，嚴重時使得魚大死亡。> 河川酸化水質灌溉農作物因積有毒屬，將經由食物鏈進入人體，影響人的健康。AA造成礦物質大失，植物無法獲得充足的養分，將枯萎、死亡。AA湖泊酸化後，可能使生態系改變，甚至湖中生物死亡，生態系活動因而無法進，最後變成死湖。AA 腐蝕建築物、公共設施、古蹟和屬物質，造成人經濟、財物及文化遺產的損失。AA 激人眼睛和皮膚，對人體造成傷害。我國的電源主要由火、水及核能發電構成。1993時火發電佔總發電的63%，水發電僅佔12%，其餘為核能發電。至2003時，水發電仍為12%；火發電則佔74%，其中燃煤佔33%、燃油佔20%、燃氣佔21%；核能發電則低為14%（圖5）。由上述可知，台灣仍以火發電為主，燃煤仍佔總體發電的三分之一。近因為環境污染問題及燃能源有限等因素，燃油發電佔總發電有下的趨勢，整體發電的結構已有改變。□水力rn核能12%14□燃氣21□燃油12%20□燃煤2533330130112003年1993年2003年燃煤及燃油電廠，在燃燒過程中，可避免會產生大廢氣，從而污染空氣，燃煤電廠會產生大飛灰，對環境產生影響。這些廢氣通常夾雜著許多未完全燃燒物質或燃當中本身含有的伴隨物質，造成酸雨、溫室效應、臭氧層破等全球氣候變遷問題，影響生態環境及人體健康。圖5我國電裝置容配比貳、核能發電與放射性廢棄物、、前言目前全球最嚴重的環境議題，就是溫室氣體排放所造成的全球氣候變遷。過去斷的使用化石燃，僅產生溫室效應氣體，也造成空氣污染與酸雨，因為人經濟發展產生如此結果，甚至改變地球原本的氣候型態，造成所謂的「氣候變遷」，進而影響地表上的生態平衡（山欽，民92）。如欲遏止全球暖化，並給後代子孫一個合適的生活環境，短程的措施是藉節約能源及提昇能源的使用效，以少用能源減低二氧化碳等溫室氣體的排放，長期看勢必須停用含碳的化石能源，並以無碳能源取而代之，得以減緩大氣中溫室氣體濃增加的趨勢。在無碳能源中，核能是一具潛的解決方案。核能可以充分的提供經濟發展與現代化生活所必需的能源，而又會產生二氧化碳等溫室氣體，無虞全球暖化的威脅。且近核能在醫、農業、工業等方面的應用發展迅速，為人生活帶極大貢獻。雖然由溫室效應的觀點看核能的應用，其優勢自然相當明確，但是否採核能發電，所涉及的因素還很多，尚須審慎評估，權衡各方弊得失，最後的決策得兼顧全民整體，並惠及後世子孫。二、核能發電的原核能發電的原和水、火發電廠有同樣的共通點，就是設法使渦機(turbine)轉動，以帶動發電機發電，將機械能轉變為電能。其中主要的同點在於推動渦機所用的動源。水電廠以大的急速動水(如由水壩或瀑布引出)直接推動渦機，而核能電廠與火電廠則用大高溫、高壓之水蒸氣推動渦機，其中核能電廠是靠核分所釋放出的能，用鈾燃進核分鎖反應時所產生的熱使水變成蒸汽，而火電廠則是靠燃燒煤炭、石油或天然氣等化石燃燃燒以產生水蒸汽。核能發電用鈾燃進核分鎖反應所產生的熱，將水加熱成高溫高壓，核反應所放出的熱較燃燒化石燃所放出的能要高很多，比較起所以需要的燃體積比火電廠少相當多。核能發電所使用的的鈾235純只約佔3%－4%，其餘皆為無法產生核分的鈾238。在同地區同國家的工程師各自努下，核能發電雖源自相同的物現象，卻有同的工程設計。目前世界上最多的是壓水式核電廠，其次是沸水式核電廠，而我國核一、二廠採用後者，核三廠則採用前者之設計，因此特別針對這電廠再詳加明其構造。圖 6為沸水式核反應器的示意圖，圖中與控制棒相間較粗的紅棒為燃棒，核分的主角—鈾 -235—即裝在其中。壓水式核反應器程如圖7所示，其分反應原，燃棒設計，緩和劑功能，壓槽與圍阻體之作用等與沸水式核反應器似；者間最大的差別是壓水式反應器在水加熱成蒸汽的過程中採用套迴，在壓水式反應器中的主迴裏水經過心加熱後只增加溫但變成蒸汽，熱水送至蒸汽產生器中把熱傳給次迴的水後變成水再送回心；而次迴的水則會被加熱成蒸汽去推動汽機，用過的蒸汽再經海水卻後重複使用，這種設計可以確保汽機使用的蒸汽絕無核分反應所產生的放射性物質，但因系統較為複雜，故運轉與維護也較沸水式反應器麻煩。

一-冷囱水番頊水S! /阳?M沸水式電廠流程一-冷囱水番頊水S! /阳?M沸水式電廠流程■阳It反盘肝乐髻KSC.S圖6沸水式核反應器的示意圖（資源：台灣電公司 .tw）宛揺制棒«»«壓水式電廠流程] 宛揺制棒«»«壓水式電廠流程] ■花级聘低iffilF氷弄〔河出」一- J-i二圾叫曲*3 ■\同1ftHH~3圖7壓水式核反應器的示意圖（資源：台灣電公司 .tw）三、核廢處核能電廠亦如其它一般工業，也會產生一些廢。同的是，一般工業產生的廢，可能是具有毒性的化學廢，而核電廠所產生的是具有放射性的廢。因此，一般傳統工業廢處則和核能工業同。放射性廢產生後，即被多重密封、嚴密的偵測，再裝入合格的容器後送往集中場所處置。我國法規依據產生廢棄物的放射性強弱，區分為低放射性廢棄物與高放射性廢棄物。高放射性廢棄物係指核能發電用過核燃及其再處所產生的廢棄物，除此之外的放射性廢棄物均屬低放射性廢棄物。高放射性廢棄物殘存較高的放射性強與熱能，放射性核種半衰期亦較長；低放射性廢棄物以核能設施操作或發電以外之民生應用所產生之廢棄物為主，其放射性較低，核種半衰期亦較短。（一）放射性廢棄物特性放射性廢棄物在管方面有下特性 （政院原子能委員會核能研究所）：1、 1、 放射性廢棄物的（約佔1%）遠比有害化學廢棄物（約佔99%）少，其中高放射性的用過核燃佔放射性廢棄物中的比（4%），又遠小於低放射性廢棄物。因其少而於集中管。2、 2、 放射性廢棄物因具有放射性而於被監測管。3、 3、 放射性廢棄物對環境之影響會隨時間自然衰減。（二）低放射性廢棄物處與貯存低放射性廢棄物處原則，是依廢棄物的物型態與化學特性分處。氣體廢棄物通常以吸附、滯及過等方式處，合於安全規定後排放。液體及固體廢棄物則經處與安定化後，固化裝桶，以增加貯存的安全性（圖8）。圖8核電廠低放射性廢棄物處程（資源 :透視核廢，臺灣電公司 ）（三）放射性廢棄物處置處置的意思是將放射性廢棄物妥善安置，確保長期與人生活環境隔絕。目前世界各核能先進國家均認同以人為的工程設施，配合適當的地質與環境條件闢建最終處置場所以置放放射性廢棄物，是最安全而有效的方法。依低放射性廢

棄物與高放射性廢棄物射強的同，設計上就有淺地層與深地層處置的差。但其均是以「多重障壁」阻滯放射性核種的遷移，確保長期置放的過程中，致對環境品質與人生活安全造成之影響 （圖9）。—水测讷漿IE城—水测讷漿IE城-ZZJZ^~'——1_-低放射性廢棄物多重障壁處1_ I迎啊期曲佔地初馭倉辿而緘化柚•眩 奁■觀移总地蔺圖9（b）世界高放射性廢棄物多重障壁處置示意圖（資源：射與環境，政院原子能委員會核能研究所 ）1、 低放射性廢：核能電廠的低放射性廢經過處後，先貯存在廠內的倉庫使低放射性廢先有二、三的衰變時間，以低其放射性強，而後再送往貯存場。貯存場的設計是採鋼筋混凝土壕溝的方式，頂部覆蓋水板密封，嶼貯存場即是此方式。至於外國則採地表堆置或淺層穴、淺土掩埋等方式。2、 高放射性廢：

一般針對高放射性廢有三種處置方式：一種像美國、加拿大、瑞典等國，本身擁有豐富的資源，好地質條件或國家政策，準備將用過核燃直接處置，並考慮再處回收鈽、鈾。另一如英、法、日本等國，因自有能源多，且已擁有完整核燃循環之工業，自然會將用過核燃再處，並也進一步爭取海外市場，接受國外之委託，代為再處其用過核燃。第三如我國及其他核能使用國家，因本身自產能源足，但又無完整核能工業存在，加上直接處置與再處間各有優缺點，經濟性、環境安全、社會接受性、政治考慮等，因此均考慮先採取中期貯存方式，將用過核燃暫時貯存於屬或水容器內，未再做最終處置。3、核電廠除役後的處：一般核能發電廠的壽命約35~40，當核電廠停止運轉後，必須永久性關閉，拆除廠內設備，固化處含有射線的廢棄物，移去燃，送入貯存池中卻衰變，移去所有液態放射性物質，送至液體廢場處置……等，稱為除役(decommissioning)。此過程需配合非常嚴密的安全措施，並需用高科技拆除，由於拆解費用相當昂貴，故核電廠在每電中增加一點費用，作為後端營運基。但是，廠址所在之土地通常無法即再開發用，且需加以嚴密監控。酸雨、溫室效應、臭氧層破等現象是危害環境與生態的頭號手，一般認為與煤炭、石油、天然氣等化石燃之使用有關。核能發電雖無二氧化碳排放問題，單就抑制二氧化碳排放的此一觀點而言，在考慮核安、環保、核廢與核子擴散等問題的情況下，核能發電具有相當的競爭優勢。惟目前台灣尚未建本土化的核能工業，且由於台灣地狹人稠，核廢最終貯存地點缺乏適當場址，處處引起當地居民反對。以核能發電作為溫室效應的因應對策，則免發生溫室效應