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空氣監測自己來

2016年10月16日
作者:簡志祥
※ 編按:《科學少年》是遠流出版社專為國中小學生設計的科學讀物,以淺顯易懂的方式啟發少年探索科學的興趣。其中「做環境的朋友」單元,從科學角度看待環境問題,一步一步推敲出問題背後的原因和解決方案。2015年11月起,環境資訊中心將每月刊出一篇「做環境的朋友」文章,與讀者一起關心環境長知識。

看得到的污染可以閃躲,但其實空氣中還有很多肉眼看不到的懸浮微粒飄散在你周圍,有什麼辦法可以監測空氣品質呢?

一談到空氣污染,大家第一個想到的就是臭味和煙霧吧!其實灰塵也是一種空氣污染喔!老師寫黑板或同學擦黑板的時候,講臺前方就會落下很多粉筆灰,而最容易看到一大群灰塵到處飛的時候,應該就是掃地時間吧!負責打板擦的值日生捨棄板擦機不用,總是拿根木棍在走廊上打板擦,或是在走廊上找個牆壁就開始對牆壁拍打板擦。原本應該是最乾淨的掃地時間,每每變成空氣污染最嚴重的時間。

板擦上拍下的粉塵也是一種空氣污染。圖片來源:科學少年

但你有沒有過這個念頭,那些飛來飛去的灰塵有沒有可能進到你的肺裡?然後就進到你的血液循環系統裡頭,跟著血球到處流動呢?這樣你是不是就變成了活生生的粉筆灰人了?

看不見的灰塵

我想同學應該沒有聯想到這種無聊的念頭,不過,那些灰塵到底有沒有可能進到身體裡面呢?

回答這問題之前,先問問你,你有沒有聽過PM?等等,你可別以為這是下午的意思啊!「PM」指的是懸浮微粒,英文叫做particulate matter,縮寫就叫做PM。懸浮微粒是指那些漂在空氣中浮游的固體物質。請你在掃地時間蹲在同學的掃把旁邊,仔細看那些被掃把揚起的輕飄飄灰塵,那些就是懸浮微粒。(欸,你記得要躲開掃把,還有衛生股長的監視喔!)
到了打鐘上課後,你會發現這些輕飄飄的懸浮微粒慢慢減少了,它們去哪了?其實是落在地面了。小學六年級的自然課裡使用的「落塵檢測器」,就是在看那些落下來的懸浮微粒,不過因為只是使用放大鏡看,所以看不見那些更微小的落塵。

懸浮微粒的尺寸有大有小,愈大愈容易落下,而愈小的就愈容易漂浮。懸浮微粒的來源很廣泛,從灰塵、不完全燃燒的物質,或是花粉都有可能,另外工業污染、工業的研磨或粉碎操作過程也都會產生懸浮微粒。

比血球小的PM2.5

科學家根據懸浮微粒的尺寸,幫它們取了不同的名字,一般所指的懸浮微粒是直徑10微米(μm)以下的粒子,又叫做PM10。而尺寸更小的則是細懸浮微粒,直徑在2.5微米以下,所以又叫做PM2.5。PM2.5是令人擔心的小東西,因為它太小了,甚至比紅血球還小(紅血球直徑是7.6微米)。請拔一根你的頭髮,2.5微米大約是頭髮直徑的1/28,尺寸小到可以穿透肺泡,直接進入你的血管中,然後跟著血液循環全身。這些細懸浮微粒有些可能會沉積在你的肺部支氣管或是肺泡,造成慢性支氣管炎、肺水腫等症狀。

清掃或是擦黑板時會揚起許多懸浮微粒,但那些產生的懸浮微粒比PM 2.5大得多,許多都是大於10微米。早在你吸進肺部之前,就卡在你鼻毛和鼻水,變成鼻屎的一部分了。而你所擔心的PM 2.5,來源包括了工業或車輛排放的廢氣或是燃燒石化燃料後的產物,甚至火山爆發。

空氣品質監測網

環保署在全臺各地都架設了空氣品質測站,隨時監測PM10和PM2.5的濃度。你可以從「空氣品質監測網」的網站中看到你家附近現在的空氣品質狀況。

除了即時資料以外,你也可以透過測站的歷史資料做一些有意思的研究,像是懸浮微粒的濃度變化和時間有沒有關係?白天和晚上什麼時候污染比較嚴重?懸浮微粒濃度和天氣變化有沒有關係?甚至你也可以看看某些特定節日的懸浮微粒和細懸浮微粒的資料,比方說中秋節那幾天,許多人都喜歡在住家附近烤肉,你可以看看歷史資料中,那幾天PM10、PM2.5和一氧化碳濃度是不是有顯著的改變?如果有,那會是什麼原因造成?

如果你知道是什麼原因造成的了,那麼你有沒有能力,用自己或家庭的力量去減少PM10和PM2.5的濃度?

從松葉看空污

除了靠環保署的測站資料外,你也可以自己做空氣污染檢測喔!像是你在小學時用膠帶蒐集落塵的活動,就可以讓你比較不同地點的落塵量。除了這個方式以外,我還要告訴你一個用生物來做污染檢測的活動──只要找到松樹就可以!

松樹的氣孔長得很特別,是個下陷的洞,很容易卡住污染物,而且松樹的葉子上有好幾排的氣孔排列成線,排得還很整齊呢!當然這用肉眼看不到,即使用上放大鏡也是看不到,你得用上顯微鏡才行。由於氣孔的這些特徵,因此松樹成了一種很適合用來研究當地空氣污染的植物喔!請找一棵在馬路邊的松樹,還有一棵離馬路比較遠的松樹來做研究看看。用美工刀或是刀片把松葉切一小段下來,然後再把松葉從中間縱切一片下來,放在載玻片上,不用滴水,也不用蓋玻片,就這麼放上複式顯微鏡的載物臺上。

這時候我想你當然會迫不及待的想從顯微鏡的目鏡看看發生什麼事情,不過稍等一下,你必須再找一個光源,像是LED手電筒或是檯燈,從載物臺的斜上方打光,讓光線能夠直接照射到松葉的表面。

因為我們要觀察的是松葉表面的氣孔,但是我們又沒有把葉子表皮撕下來,所以放上載物臺的葉子其實是厚厚一片,如果從下而上照射光源,那麼我們看到的就會是一片漆黑,因此我們要另外找光源直接照射氣孔表面,這樣才能清楚看到氣孔的狀況。

在大馬路上看到的松葉氣孔,常常會有污染物堵著氣孔,而離馬路比較遠的地方,就不容易看到有堵住的氣孔了。這樣的觀測研究其實可以更深入,把氣孔堵住的比率計算出來,進行「定量」的研究。

先觀察靠近馬路的松樹葉子,把視野中的氣孔數量都算出來,把這數字當做A(假設算出100個氣孔),然後再計算被塞住的氣孔有多少個,無論是全塞住或塞住一半,通通都算進去,這數字當做B(假設塞住了10個)。接下來把B除以A,再乘上100,就能夠得到這個視野下氣孔的阻塞率。接著看四個不同視野下的氣孔,重複上面的步驟,你可以得到另外四個阻塞率,最後連同第一個數字加在一起算平均,那麼你就會得到靠馬路的松樹氣孔平均阻塞率。
接下來你知道要做什麼了嗎?當然就是針對離馬路比較遠的松樹做一樣的研究囉!把兩區域的氣孔平均阻塞率放在一起相比,你應該就會發現靠近馬路的松樹,氣孔比較容易被污染物阻塞。

如果你能蒐集更多地區的松樹葉子,結合上地圖資料,你就能做更廣泛的在地空氣污染研究了。

※ 本文轉載自科學少年