天空不停地下著雨, 有一個小女孩和她的爸爸看著天空, 小女孩問她的爸爸: 最近一直下雨耶, 這樣子天上的水會不會下光光, 以後就不再下雨了呢? 同學們, 如果你是那個爸爸, 請問你會如何回答這個問題呢? 還記得國中時曾經學過: 蒸發只發生在液體表面, 原因是: 液體表面的水分子當中, 有一些動能特別大, 這些水分子就可能掙脫周圍水分子的束縛, 而變成水蒸氣。 液態水在任何溫度都會蒸發, 溫度愈高時, 動能較大的水分子變得更多, 所以水愈容易蒸發。 空氣中的水蒸氣也可能會凝結, 當滿足某些氣候環境時, 水蒸氣可能會凝結成小水滴, 進而發生降雨或降雪的現象, 所以雨或雪即為空氣中的水蒸氣凝結而來。 因此, 天上的雨不會下光, 降到地面的雨 會蒸發變為水蒸氣, 空中的水蒸氣多了, 又可能再次凝結降雨, 這就是水的循環。 那麼, 自然界除了水循環, 還有沒有其他的物質循環呢? 你都想到了嗎? 除了水循環, 還有在地球不同系統中產生循環的「碳循環」及「氮循環」。 動物將植物當作食物, 將碳水化合物轉化為動物組織。 動物的呼吸作用, 可產生二氧化碳。 而在動植物死亡後、 被微生物分解時, 會產生二氧化碳。 或者, 遺體埋藏在地底下, 經過長時間後變為化石燃料。 再經由人類的工業活動、 火力發電或交通工具燃燒化石燃料, 會把化石燃料變為二氧化碳, 再度排放到空氣中。 這就是「碳循環」的過程。 對生物而言, 氮循環也是維持生命的重要循環之一, 因為動物需要氮元素來合成胺基酸, 植物需要氮元素來合成葉綠素, 雖然空氣中含有大量的氮氣, 但絕大多數的生物並無法直接利用氮氣。 因此, 自然界的氮會由四種作用所構成的循環, 分別為: 固氮作用、氨化作用、硝化作用、脫氮作用, 進入生物體內。 固氮作用是將氮元素轉變為氮化合物的過程, 自然界的固氮作用主要由固氮細菌完成; 另外, 閃電附近的溫度很高, 也會使附近的氮氣和氧氣發生反應; 還有, 1909年, 德國科學家哈柏發明的製氨法, 是利用氮氣和氫氣為反應物, 鐵粉為催化劑, 在高溫高壓的環境, 可合成氨氣, 這是人類發明的固氮作用; 到了2019年, 全球工業大約生產了2.35億噸的氨氣, 其中大部分是用以 製造化學肥料, 供農業使用。 人體中的氮元素, 超過一半是源自於哈柏法製氨而來。 動植物死亡後的遺體, 或是動物的排泄物中 含氮的物質, 經由微生物分泌的 水解酶或蛋白酶作用, 轉變成氨, 此為氨化作用, 而氨化作用主要由細菌和真菌完成。 土壤中的銨離子或氨, 經由微生物作用, 氧化為亞硝酸根, 再氧化為硝酸根, 此變化稱為硝化作用。 硝酸根藉由微生物作用轉化為氮氣或一氧化氮回到大氣中, 此為脫硝作用, 亦稱為反硝化作用或脫氮作用。 自然界的物質雖具有循環作用, 但人類活動可能對這些循環造成巨大影響, 例如: 大量燃燒化石燃料, 又大量砍伐森林, 導致空氣中二氧化碳濃度過高。 農業使用過多含氮肥料, 畜牧業排放過多動物排泄物, 使土壤或水體含有過多的氨或硝酸根, 可能毒害水生動物或造成優養化問題。 人類在享受科技或生活便利的同時, 應該要考慮到如何能減少對環境的影響, 惟有好好愛護這個地球, 才能讓人類在地球永續生存下去。 如同, 1987年聯合國第四十二屆大會, 世界環境與發展委員會《我們共同的未來》報告中曾提到: 「永續發展是讓當代人類的需求和願望 能夠達到基本滿足的同時, 也能保有後代子孫發展機會的模式。」 2015年9月聯合國永續高峰會通過《2030永續發展議程》, 發布17項「永續發展目標」, 擘劃至西元2030年重要的永續藍圖, 透過設立全球共同的永續發展目標, 讓每一位的地球公民一同參與形塑我們理想中的未來。 我國行政院國家永續發展委員會 於西元2016年11月開始研訂臺灣SDGs, 訂定符合臺灣發展現況的西元2030年SDGs及指標, 並已於西元2019年公布。 最後, 讓我們來總結一下這支影片的學習內容。 物質的循環, 包含水循環、碳循環、氮循環。 水循環是利用水的三態, 在地球上進行循環。 碳循環的碳元素, 從二氧化碳經由光合作用 進入食物鏈, 並透過動物的呼吸作用或形成化石燃料後燃燒使用, 回到大氣中。 氮循環由四種作用構成, 分別為:固氮作用、氨化作用、硝化作用、脫氮作用。