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書 名 新視野通識教育 能源科技與環境 上冊 專科手冊 樣本
出 版 者 香港教育圖書公司 〔商務印書館（香港）有限公司全資附屬機構〕
香港筲箕灣耀興道 3 號東匯廣場 8 樓
電話：2565 1371
網址：http://www.hkep.com
印 刷 者 美力（柯式）印刷有限公司
香港黃竹坑香葉道 4號怡達工業大廈 11 樓 B室
發 行 者 香港聯合書刊物流有限公司
新界大埔汀麗路 36 號中華商務印刷大廈 3 字樓
電話：2150 2100
2009年初版© 2009 香港教育圖書公司
S20091841
版權所有，如未經本公司書面批准，不得以任何方式，在世界任何地區，以中文或任何文字翻印、仿製或轉載本書圖版和文字之一部分或全部。
學校查詢 香港教育圖書公司市場部
電話：2887 8018
網址：http://www.hkep.com
主題 1 能源科技的影響 1
1 能源的基本概念 1
相關概念�詞彙 1
能量；功率；能量效率；能量品質
專科知識 2
（一）能量的形式 2
（二）能量的轉換 3
（三）能量的守衡 3
（四）能量的耗散 3
跨課題知識 3
能源；能源科技 3
2 發展生物質能的問題、對策及發展現況 4
相關概念�詞彙 4
生物質能；生物燃料；生物乙醇；
生物柴油；能源作物；糧食作物
專科知識 5
（一）生物質能的優點 5
（二）發展問題 6
（三）改善策略 7
（四）國際生物質能發展現況 8
目錄
跨課題知識 9
（一）糧食安全的定義 9
（二）全球化對糧食安全的威脅 10
（三）糧食安全與現代中國的關係 11
（四）糧食安全與能源科技的關係 12
3 全球暖化對海洋大循環的影響 13
相關概念�詞彙 13
冰川；冰蓋；洋流；海洋深層水；
海洋表層水；海洋大循環
專科知識 14
（一）海洋大循環對地區氣候的影響 14
（二）全球暖化對海洋大循環的影響 16
（三）海洋大循環減弱的後果 16
4 《京都議定書》的運作機制
5 國際組織及非政府組織在全球環境保護中的作用
6 國外節約能源經驗借鑒
7 世界主要國家及地區的能源安全政策
8 全球能源外交
教師指引 17
延伸資料 17
1. 熱能與熱的分別 17
2. 能量轉換在日常生活中的其他例子 17
3. 能量轉換引發的議題 17
4. 糧食作物佔農作物的比重 17
5. 美國及歐盟生產能源作物現況 17
6. 不同能源作物的不同減排效果 17
7. 氧化亞氮的温室效應潛力 18
8. 美國能源政策 18
9. 中國生物乙醇生產量 18
10.巴西及美國生產生物乙醇的原料 18
11.全美國生物乙醇生產工廠數量 18
12.全球糧食安全現況 18
13.三大冰蓋 18
14.海洋深層水及表層水所屬位置 18
參考書目 19
參考網址 19
實驗報告評量表 20
�能源科技與環境
能量（Energy）透過機械、物理、化學或電子方式作功的能力；在不同温度下，引發兩物體之間熱移轉的能力。能量在物理中的符號一般是「E」，其國際單位是焦耳（J）。
功率（Power）功率是量度能量作功速率，它被定義為每單位時間所作的功。例如雙倍功率的引擎可以用一半時間作相同的功。
能量效率（Energy Efficiency）是指在能量轉換時，總量輸入能量中未被轉換成低品質、大體上無用的能量，而能有效作功的百分比。
能量效率 =有效輸出能量
總輸入能量
能量效率高的裝置能夠使用較少的能量來獲得同等的有效輸出能量。
能量品質（Energy Quality）一種形態的能量能夠有效作功的能力。被濃縮且有效作功能力很高的能量，屬於「高品質能量」（High-Quality Energy），例如在石油中的能量；有效作功能力很小、散逸掉的能量，則屬於「低品質能量」（Low-Quality Energy），例如低温的熱能。
能量品質
高品質能量例：石油中的能量
低品質能量例：低温的熱能
1 能源的基本概念
主題 1 能源科技的影響
配合「能源科技與環境」（上冊）主題 1第 1 課：能源與人類的發展（pp.5 – 28）及
第 2 課：能源科技對能源的開發和使用的影響（pp.29 – 40）
� 專科手冊
「能源科技與環境」（上冊）．主題 1 ． 第 1 課：能源與人類的發展
相關課題
（一）能量的形式常見的能量形式包括：機械能、熱能、電能、化學能、光能及
原子能。
•機械能（Mechanic Energy）是指動能（Kinetic Energy）與勢能（Potential Energy）之
和。動能是物體運動時具有的能量；勢能又稱作位能，是指物體所存儲的能量。
•熱能（Thermal Energy）又稱「內能」（Internal Energy）。一切物件不論温度高低，
都具有內能，即使冰塊也有內能，差別只在於多與少。温度較高的，便擁有較多的內能，反之則愈少。
•電能（Electrical Energy）是日常家居最常用的能量，指與電荷流動有關的能量。
•化學能（Chemical Energy）是物體發生化學反應時所釋放的能量，是一種很隱蔽的能
量，它不能直接用來做功，只有在發生化學變化的時候才釋放出來，變成熱能或者其他形式的能量。
•光能（Light Energy）以可見輻射的形式轉換而來或轉換成可見輻射形式的能量。
•原子能（Atomic Energy）又稱「核能」（Nuclear Energy），是原子核發生變化時釋
放的能量。
（二）能量的轉換各種形式的能量都可以在
一定條件下（例如加熱、加壓）相互轉換。
「能源科技與環境」（上冊）．主題 1 ． 第 1 課：能源與人類的發展
相關課題
延伸資料 1
資料 � 能量轉換概念圖
�能源科技與環境
而且，有些能量未必能夠立即使用，甚至無法作某些用途，因此，需要能量轉換器將它轉換到適合的形式，例如：
動能（風）
風力發 電機
電能（電纜） 電暖爐 熱能
（三）能量的守衡任何一種形式的能量在轉化為其他形式的能量的過程中，能量
總量是保持不變的。這就是能量守定律，所有能量轉化過程，都服從這個定律。
（四）能量的耗散由於能量轉換中，部分能量會轉換成無法有效使用的低品質能
量，因此，能量轉換器的效率永遠都無法達到 100％。例如：
投入 100 單位的化學能
輸出 38.5 單位的有用電能
損失 61.5 單位的劣質熱能及電能
能源（Energy Resources）能源就是能量的來源，是可以直接或經轉換提供人類所需的光、熱、動力等能量形式的載能體資源。能源是一種呈多種形式的，且可以相互轉換的能量的源泉。
能源科技（Energy Technology）有關能源開採、生產、加工、運輸、使用的科學技術總稱。製造電池、建造發電站、節能裝置技術、潔淨煤技術及可再生能源技術，都是能源科技。
老師可着學生舉出其他能量轉換的例子。
照顧學習差異 高
延伸資料 2
延伸資料 3
既然能量是守衡的，為甚麼還經常說要節約能源呢？
思考點
「能源科技與環境」（上冊）．主題 1 ． 第 1 課：能源與人類的發展
相關課題
「能源科技與環境」（上冊）．主題 1 ． 第 1 課：能源與人類的發展
相關課題
「今日香港」
「現代中國」
「能源科技與環境」（上冊）．主題 1 ． 第 1 課：能源與人類的發展
相關單元
「今日香港」
「現代中國」
「能源科技與環境」（上冊）．主題 1 ． 第 2 課：能源科技對能源的開發和使用的影響
相關單元
� 專科手冊
生物質能（Biomass）又名「生質能」，是綠色植物通過光合作用，將太陽能轉化為化學能而儲存在生物體內的能量。生物質能的來源有很多，包括：
來源 種類 例子
廢棄物
城市有機廢物 紙張、紙箱
工業有機廢物 木片和鋸屑、家具工業廢料
農業有機廢物玉米稭稈（莖葉部分）、米殼、稻草、果殼、甘蔗渣、動物糞便、動物屍體
林業有機廢物枯技落葉、間伐廢料、木片、剪枝廢料
栽種植物
水生植物 海藻、海草
陸生油類植物 可可椰子、向日葵、桐樹、芥花
陸生纖維素類植物竹、木、藤材、韌皮植物及其他綠色植物
陸生澱粉類植物 玉米、參茨、甜馬鈴薯
陸生糖類植物 甘蔗、甜菜
生物燃料（Bio-fuel）任何以生物質能作為原料所製造的燃料。按形態分類，生物燃料可分為液態燃料及氣態燃料兩種。生物乙醇及生物柴油是其中兩種主要的液態生物燃料，兩者皆可作為汽車燃料使用。
2 發展生物質能的問題、 對策及發展現況
配合「能源科技與環境」（上冊）主題 1第 1 課：能源與人類的發展及第 5 課：新世紀的能源革命
�能源科技與環境
生物乙醇（Bio-Ethanol）俗稱「酒精」，以玉米、小麥、薯類、馬鈴薯、大麥、大米、高粱等作為原料，經發醇、蒸餾而製成。生物乙醇可以單獨使用；或進一步脫水與適量的汽油混在一起，製成「燃料乙醇」，作為汽油引擎汽車的燃料。一般來說，如果混合燃料中乙醇比例少於 10% ，引擎無需作出改動。
生物柴油（Bio-Diesel）以各種油脂，包括植物油、動物油脂、回收廚用油等作為原料，經一系列加工處理過程而生產出的一種液體燃料；是優質的石油、柴油代用品，可直接使用於柴油引擎。由於技術尚未成熟，生物柴油能效不高，應用範圍有限；目前生物柴油的生產量遠遠落後於乙醇。
能源作物（Energy Crop）專門種植的，用於生產生物液體燃料的作物總稱。包括甜高粱、玉米、甘蔗、薯類、甜菜、油菜等。
糧食作物（Food Crop）糧食作物是人類主要的食物來源，是穀類作物（包括稻穀、小麥、大麥、燕麥、玉米、穀子、高粱等）、薯類作物（包括甘薯、馬鈴薯、木薯等）、豆類作物（包括大豆、蠶豆、豌豆、綠豆、小豆等）的統稱。亦可稱「食用作物」。其產品含有澱粉、蛋白質、脂肪及維生素等。栽培糧食作物不僅為人類提供食糧和某些副食品，以維持生命的需要，並為食品工業提供原料，為畜牧業提供精飼料和大部分粗飼料，故糧食生產是多數國家農業的基礎。
（一）生物質能的優點發展生物質能可望衍生可觀的效益，其中包括：經濟效益、環
境效益、能源安全效益等：
•經濟效益主要是在於紓緩農產品貿易自由化所帶來的競爭壓力，
並有助於提高農民所得，創造農村就業機會、減少能源進口的外匯支出、發展能源產業等。
延伸資料 4
資料 � 玉米是能源作物，也是糧食作物。
「能源科技與環境」（上冊）．主題 1 ． 第 1 課：能源與人類的發展
相關課題
� 專科手冊
•環境效益生物燃料在使用過程中釋放的二氧化碳量，跟原材料
植物種植過程中吸收的二氧化碳量相若，與化石能源相比，使用過程中產成的温室氣體、二氧化硫和粒子等排放相對地少，作為替代能源有助改善空氣質質及減少二氧化碳排放。而且，生物燃料可以被生物降解而且沒有毒性，因此對土壤和地下水造成的污染較小。再者，它為固體廢物處理提供了多一個選擇。
•能源安全效益具有可再生性，可提高自主能源比例，降低對化石能源
的依賴，實現能源消費多元化。
（二）發展問題隨着生物質能在全球的大力發展，其所引發的問題逐漸浮現，
並在國際間受到廣泛的討論。這些問題主要是有關發展生物質能對糧食安全、温室氣體排放及水資源的衝擊。
•威脅糧食安全愈來愈多國家把原來種植糧食作物的農田，轉為生產能
源作物，製造生物燃料，替代化石能源，提供汽車等所需的燃料。許多糧食作物變成能源作物之後，雖然增加了能源供應，卻同時減少了糧食供應，也因為數量的減少，而造成糧食價格攀升，直接衝擊貧窮國家，擴大饑餓問題。現時，歐美許多國家更定立了強制性的生物燃料發展目標，使大量肥沃的土地不再種植糧食作物，導致糧食供應緊張及糧食價格不斷上漲。
世界銀行於 2008 年 6 月發表的報告指出，糧食價格上漲的 70% 到 75% 需歸咎於生物燃料和其對糧食庫存、出口禁令和投資者投機產生的級聯效應。
•温室氣體減排成效受質疑雖然，使用生物燃料產生的温室氣體是來自大氣本身，
用以替代化石能源，有助舒緩全球暖化，但要注意的是，在生物燃料的種植、加工、提煉、運輸等過程都須要耗用能源。再者，森林可以吸收温室氣體，從而減少大氣中的温室氣體，有效調節氣候。但是，人們為了開墾更多農田來種植更多能源作物，大量砍伐森林，使森林吸收的温室氣體減少。
延伸資料 5
糧食比較重要，還是能源比較重要？
思考點
「能源科技與環境」（上冊）．主題 1 ． 第 1 課：能源與人類的發展
相關課題
延伸資料 6
�能源科技與環境
也就是說，發展生物質能不能在温室氣體減排上作出重大貢獻，更有可能產生更多的温室氣體。
•威脅水資源生產能源作物需要投入大量淡水資源。因此，發展生
物質能會使全球水資源短缺的形勢更為嚴峻。此外，在種植能源作物過程中，需要投入肥料及農藥，種植玉米更需要投入較大量的氮肥，除了污染水資源之外，其殘留的氧化亞氮
（N2O）亦屬温室氣體，抵銷了生物質能的温室氣體減排潛力。
（三）改善策略
•訂定適宜的能源政策發展生物質能除要考慮國家的技術條件限制之外，亦需
要因應國家的自然環境及社會經濟條件及參考國際先進國家的經驗，從而訂定循序漸進的生物質能發展目標，這對於抑制糧食價格上漲能起一定作用。例如作為巴西大規模乙醇產業基礎的甘蔗，只是種植於巴西 1% 的耕地上，對食用糖幾乎沒有影響。歐洲選擇的生物柴油主要是由生長在廢棄土地上的油菜製造的，而且只有 40% 被精煉成為生物柴油，剩下的作為動物飼料進入食物鏈，發展生物質能的同時，兼顧糧食安全。
為減少對進口石油的依賴， 2007 年，歐盟規定到 2020年運輸燃料必須有 10% 來源於生物燃料；美國亦設定生產目標，到 2022 年乙醇產量達到 360 億加侖。而美國 2007年的乙醇產量為 65 億加侖，這已經消耗了近四分之一的美國玉米作物。為降低發展生物能源對土地資源、水資源及糧食安全的衝擊， 2008 年歐盟及美國重新考慮這個規定。
•轉變生產方式避免使用糧食作物，只使用野草、作物秸稈及紙張等
廢物來生產生物燃料，將糧食作物留給人類及動物食用。例如中國於 2006 年禁止玉米、小麥和稻米等主要糧食作物用作製造生物燃料，成為全球唯一實施相關禁制措施的國家。2008 年 8 月，包括東協十國、日本、中國、韓國、紐西蘭及澳洲的東亞 16 國，同意制定「亞洲生物燃料共通原則」，為兼顧生物燃料的重要性，以及緩和糧食價格飆升，將加大對生物燃料規範的關注。
氧化亞氮會導致哪些環境問題？
思考點
延伸資料 7
延伸資料 8
「能源科技與環境」（上冊）．主題 1 ． 第 1 課：能源與人類的發展
相關課題
� 專科手冊
•建立評估機制為確保生物質能源的環境績效，應建立一套評估準則
及驗證程序，以客觀地預測生物燃料在整個生命週期的碳排放、水資源及土地資源消耗，提供消費者「綠色消費」的選擇資訊。
（四）國際生物質能發展現況近年來，在國際原油供需不穩定和原油價格持續成長等因素
下，愈來愈多國家投入生物燃料產業的發展。根據統計， 2006 年全球生物乙醇的總產量達到 392 億公升，佔全球汽油用量的 4%；生物柴油總產量為 6 億公升，佔全球柴油用量的 1% 。
（資料來源： REN21, Renewables 2007 Global Status Report, p.13.）
地區分佈方面，美國及巴西是全球最大的生物乙醇生產國，分別佔全球總產量的 37％及 35％。現今，許多具農業資源的國家，如：法國、英國、荷蘭、德國、奧地利、南非等國的政府正開始着手規劃，積極投入、發展生物乙醇產業。
排名 國家 排名 國家
1 美國 6 泰國
2 巴西 7 哥倫比亞
3 歐盟 8 印度
4 中國 9 中美洲
5 加拿大 10 澳洲
資料 � 2007 年全球十大生物乙醇生產國排名
「能源科技與環境」（上冊）．主題 1 ． 第 5 課：新世紀的能源革命
相關課題
延伸資料 9
延伸資料 10
�能源科技與環境
美國近幾年在原油價格高居不下及政府政策支持等利多因素下，吸引大量資金投入，帶動生物乙醇需求成長。 2005 年，美國的生物乙醇產量更超愈巴西，躍升為全球最大的生產國。 2007 年，美國生物乙醇總消費量達 150 億公升，生產生物乙醇所消費的玉米接近玉米生產總量的 20％。截至 2008 年 2 月，全美國共有 134 座生物乙醇生產工廠，總產能達 270 億公升，另有 77 座正在興建或擴充，可見美國對生物乙醇的需將維持成長趨勢，預計總產能將達到 509 億公升。而巴西是一個農業大國，過去能源一直仰賴進口，但自 1973 年，世界石油危機以後，巴西作出重大的能源策略，選擇其具有豐富資源的甘蔗做為發展燃料酒精的材料，並致力於酒精汽車的發展。巴西推動生物乙醇產業為國家帶來農業發展、能源自主、增加就業與財政收入、改善燃油品質及空氣污染問題等綜合效益與成果，而成為各國投入的生質酒精產業的仿效對象。
生物柴油則以歐洲為主要發展地區，其中德國推行最為積極。德國利用廢耕或休耕的農地種植油菜花籽，同時發展休閑有機農業，發揮觀賞、堆肥及種子收集榨成生物柴油等三功能。此外，德國福斯汽車率先於 1995 年推出生物柴油車，更得到德國政府的支持，廣設加油站，目前已設置超過兩千個生物柴油加油站。（資料來源：世界新能源網，＜ 2008 世界生物質能發展現狀及前景分析＞，取自： http://www.86ne.com/Biomass/，下載日期：2008 年 12 月 29 日。）
（一）糧食安全的定義根據世界糧農組織（Food and Agriculture Organization ，簡稱
FAO）所下的定義，糧食安全（Food Security）就是確保所有的人在任何時候既買得到又買得起他們所需的基本食品。這個概念包括三個具體目標：
• 確保生產足夠數量的糧食；• 最大限度地穩定糧食供應；• 確保所有需要糧食的人都能獲得糧食。
根 據 聯 合 國 糧 食 及 農 業 組 織（Food and Agriculture Organization, FAO）的調查，於 2000 至 2002 年期間，全球有 8 億5,200 萬人營養不足（under-nourished），其中 8 億 1,500 萬人生活在發展中國家，另外的 3,700 萬人則住在己發展國家。由數據可見，國際間貧富差距懸殊，發展中國家人民的生命受到嚴重威脅。
延伸資料 11
「全球化」
「現代中國」
「能源科技與環境」（上冊）．主題 1 ． 第 1 課：能源與人類的發展
相關單元
延伸資料 12
�0 專科手冊
除了戰爭及人口增加等因素之外，糧食安全在很大程度上是受到全球化、過度消耗化石能源及新能源的開發利用所威脅。
（二）全球化對糧食安全的威脅世界貿易組織（World Trade Organization ，簡稱 WTO）各成
員國於 1995 年簽署《農業協定》，旨在推動全球農產品貿易自由化與增長，藉以協助發展中國家脫貧。但事實上，世貿卻使眾多以農業為經濟命脈的發展中國家及廣大農民的生計受到衝擊，缺乏足夠的糧食，促成了當前的全球糧食危機。
問題在於美國及歐盟等富裕國家的政府向國內的農業企業提供大量補貼，讓農民以先進的機器種植，以提高收成質量及減低生產成本。與此同時，富裕國家又以推動自由貿易之名，透過世界貿易組織、世界銀行和國際貨幣基金會等國際組織，強行打開發展中國家國內的農產品市場，包括降低進口農產品關稅，以及放寬進口農產品配額。結果，富國得以將剩餘農產品「傾銷」往發展中國家（即以低於成本價的價錢，將產品賣到發展中國家）。而發展中國家的小農戶由於在資源及技術上的投入明顯不足，其產品無論在質量或價格上都難與富國競爭，漸漸失去市場。農民在生計不保的情況下，沒有能力購買糧食，甚至無法繼續自耕自足，陷入可怕的糧食危機。
以墨西哥為例，在 1994 年北美自由貿易協定實施之後，入口農產品的比例由兩成倍增到四成多，18 個月之內，導致 220 萬人失業， 4,000 萬人陷入極度貧窮，造成每兩個墨西哥人，就有一個挨饑抵餓的慘況。
由此可見，全球化之下的糧食生產及貿易，根本無法滿足人類生存的基本條件，而是造成富裕國家的壟斷，摧毀了發展中國家眾多人口賴以為生的農業，貧窮製造了更多的饑餓。
此外，亦有分析指全球化加速了不受限制的資本流動，由於2008 年以來美國出現的經濟衰退，投機資金開始炒作大宗商品，使得農產品期貨價格飆升，不負責任的農產品資本投機大範圍出現，不少發展中國家深受其害。
資料 � 2005 年在香港舉行世貿部長級會議期間，韓國農民舉行示威，對世貿表示強烈不滿。
「全球化」
相關單元
��能源科技與環境
（三）糧食安全與現代中國的關係中國人口及動物產品消費量持續增加，再加上國民收入提高，
中國的糧食消費量不斷攀升，在 1960 至 2005 年間大約增加了三倍。幸運的是，過往中國主要的糧食作物如小麥及大米仍能保持充足的供給。
然而， 2007 年 1 月，一份由中國科技部、氣象局、科學院、外交部、國家發展和改革委員會、國家環保總局等六部門共同公佈的《氣候變化國家評估報告》指出，未來幾十年的氣候變化將損害中國的生態和經濟，導致自然災害頻繁發生，糧食大幅度減產，嚴重影響中國糧食安全。報告說，中國的二氧化碳排放量隨着經濟的發展急劇增加，造成中國氣候變化速度加快，未來 50 到 80 年的平均溫度可能要升高攝氏 2 至 3 度，內陸河流的蒸發量將增大大約15% ，旱澇等災害的頻率會增加。報告更指出，氣候變化將嚴重影響中國的農業生產，如果不採取任何措施，將對中國未來 20 至 50年後的糧食安全產生重大影響。具體來說，小麥、水稻和玉米等主要農作物可能將減產 37% 。
單位：億噸二氧化碳當量 1994 2004
所有温室氣體 40.6 61.2
二氧化碳 30.7 50.7
甲烷 7.3 7.2
氧化亞氮 2.6 3.3
資料 � 中國温室氣體排放量（1994 及 2004 年）（資料來源：國家發展和改革委員會，《中國應對氣候變化國家方案》，2007 年， 取自：http://www.ndrc.gov.cn/，下載日期：2009 年 1 月 19 日。）
「今日香港」
「現代中國」
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�� 專科手冊
對於這一預測，長期研究及關注中國農業問題的學者文貫中表示：「在一個全球化的時代，中國的石油正在全方位地開拓供應來源，糧食也應該全方位地開拓來源。特別是中國現在能出口那麼多製成品，積聚著大量的外匯，中國可以動用外匯進口一部分糧食。所以，我並不是非常擔心中國以後人口的口糧問題將如何解決。」
（四）糧食安全與能源科技的關係糧食生產量會受到環境退化及惡劣天氣影響，威脅糧食安全。
然而，即使生產量不變甚至有所增長，人們將糧食作物作為燃料作物，製做生物燃料，亦會對糧食安全構成威脅。
來自世界銀行的一份報告稱，給一輛「運動型優旅車」（Sport Utility Vehicle ，簡稱 SUV 車）加滿生物燃料，所需的糧食相當於一個人一年的口糧。中國現代國際關係研究院世界經濟研究所專家魏亮介紹說， 2008 年，美國用於製造生物燃料所需的糧食將達到1.14 億噸，佔今年美國糧食總產量的 28％。 2002 年時這一比例僅為 11％。由於主要使用玉米提煉生物乙醇，美國農民因此會更多種植玉米，減少小麥和大豆等作物生產。此外，美國等已發展國家亦鼓勵生產商用糧食生產能源並加以補貼，使得非洲等國居民可食用的糧食日益減少。
目前不僅美國，歐洲、巴西、日本等國都在積極推行生物能源計劃，且規模龐大，進展迅速。這意味着，糧食安全將會隨着愈來愈多的糧食作物投入生物燃料的生產中而成為愈來愈嚴峻的問題。
「能源科技與環境」（上冊）．主題 1 ． 第 1 課：能源與人類的發展
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��能源科技與環境
冰川（Glacier）陸地上巨大的冰體，可以沿山坡向下流動（因內部形變及底部滑動），同時被周圍的地形（如山谷及四周的山峰）所限制；岩床地形是冰川運動和表面傾斜的主要影響因素。冰川因其上部較高處降雪的積累而維持，同時因其下部融化或流進海洋而達到平衡。（資料來源：IPCC，《氣候變化 2007：自然科學基礎》，附件 I「術語表」，頁 134。）
冰蓋（Ice Sheet / Ice Cap）陸地冰體，其深度足以覆蓋下面的大部分基岩地形，邊緣通常為陡坡，冰大都通過快速流動的冰流或溢出的冰川發生溢流，在某些情況下流入海洋或流入飄浮在海上的冰架（即有相當厚度、位於冰蓋沿岸的冰塊）。全球當今僅存三大冰蓋，一個位於格陸蘭島，其餘兩個在南極。（資料來源：IPCC，《氣候變化 2007：自然科學基礎》，附件 I「術語表」，頁135。）
洋流（Ocean Current）海洋的流水，根據海洋的垂直分佈狀況，洋流可以分為表層洋流及深層洋流。
海洋深層水（Deep Ocean Water）海洋中位於較深層、温度及鹽分濃度較低的海水。海水鹽分濃度的差異驅動海洋深層水沿着一定途徑進行大規模的緩慢流動，此稱為
「深層洋流」（Deep Ocean Current）或「寒流」，它從高緯度流向低緯度，並與「表層洋流」互相連接。
海洋表層水（Shallow Ocean Water）海洋中位於較淺層、温度及鹽分濃度較高的海水。在風力驅動下，海洋表層水會沿着一定途徑進行大規模的緩慢流動，這稱為「表層洋流」（Shallow Ocean Current）或「暖流」，它從低緯度流向高緯度，並與「深層洋流」互相連接。
3 全球暖化對海洋大循環的影響
資料 � 格陵蘭島的冰蓋覆蓋範圍正不斷縮小。
延伸資料 13
延伸資料 14
配合「能源科技與環境」（上冊）主題 1 ．第 4 課：使用能源所引發的環境災難
�� 專科手冊
海洋大循環（Ocean Circulations）圍繞全球海洋進行的水循環理論路徑，由深層洋流及表層洋流互相連接所組成，受風及鹽分濃度差異所驅動，故又名「温鹽環流」
（Ocean Thermohaline Circulation）。海洋大循環的路線大致是：太平洋及印度洋較暖的表層水向西流動，繞過南非，然後在大西洋北上。這些來自南方的表層水所含鹽分濃度較高，到達格陵蘭島附近海域之後被冷卻，海水比重從而增大，向海洋深處下沈變為深層水。這些深層水在大西洋南下，最後回到太平洋及印度洋。
資料 � 海洋大循環路線圖
（一）海洋大循環對地區氣候的影響由於地表受熱不均，赤道地區受到太陽直接照射，極區只受到
太陽的斜射，因此接近赤道的熱帶地區較炎熱，極區則較寒冷，而界於兩者之間的温帶地區的温度則界於兩者之間。
教師可先向學生指出五大洋的地理位置，然後才解釋海洋大循環的路線。
照顧學習差異
老師可着學生進行簡單的實驗：在暗室利用手電筒照射籃球之類的球形物體，將光線上下移動，從而觀察地表受熱不均的效應。
活動建議
「能源科技與環境」（上冊）．主題 1 ． 第 4 課：使用能源所引發的環境災難
相關課題
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資料 � 全球氣候區分佈區
於是，海洋大循環的表層洋流負責將來自赤道附近的熱量向高緯度地區輸送，使有表層水經過的北半球地區比同緯度其他地區温暖；而熱量的散失及深層洋流的經過，則使赤道附近的低緯度地區得以降温。也就是說，海洋大循環會影響全球氣温，起着調節全球熱量，使高、低緯度氣温保持平衡的重要作用。
註：氣温均為一月份數字資料 � 洋流影響氣温的例子
為何資料 9 中的紐約和格拉斯哥位處相近的緯度，但氣温卻有所不同 ?
思考點
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（二）全球暖化對海洋大循環的影響全球暖化有可能使格陵蘭島海域變暖，使經過這裏的表層水
難以被冷卻，下沉速度隨之減慢。同時，全球暖化會導致全球整體雨量增加，亦會加速冰川及冰蓋融化，或使冰蓋飄浮在海中，令注入海洋的淡水增加。這不單會引起海面平上升，當流入格陵蘭島海域的淡水增加，這裏海水的鹽度便會下降，變得較具浮力（密度變低），從而使表層水在格陵蘭島海域下沉的速度進一步減慢。結果，整個海洋大循環便有可能隨之減弱，甚至停止。
（三）海洋大循環減弱的後果海洋大循環一旦明顯減弱，甚至停止，熱量便無法輸送往高緯
度地區，北歐及北美洲東北部沿岸將會變得極其寒冷；而赤道附近的低緯度地區的熱量亦得不到散失，使非洲低緯度地區變得更加炎熱及乾燥，也就是說，全球的氣候格局將發生重大變化。
IPCC 第四次評估報告對於這種現象的預測是：「大西洋的海洋大循環到 21 世紀末有可能減弱 25％左右，屆時將有可能改變海洋的生態系統。」
資料 �0 全球暖化對海洋大循環的影響
老師可着學生進行簡單的實驗：先將海鹽加入半杯清水中，再用鹽度試紙測試它的鹽度。然後，加入半杯冰塊，量度水位的改變。待冰塊融化後，再量度水位及用試紙測試鹽度。然後，撰寫實驗報告，根據實驗所得，解釋全球暖化對海平面高度及海洋鹽度的影響。（附評量表，見 p.20）
活動建議
老師可先着學生先根據「（一）海洋大循環對地區氣候的影響」推論海洋大循環減弱的後果，以培養學生自我建構知識能力。
教學提示
海洋大循環減弱，會對香港的氣候有甚麼影響？
思考點
全球暖化
南極冰蓋融化或飄浮在海中
格陵蘭島冰蓋融化
全球冰川融化
北極地區海域變暖
海平面上升
稀釋海水鹽度
表層水難以 被冷卻
表層水下降速度減慢
海洋大循環減弱，甚至停止
北半球的高緯度 地區變得極其
寒冷
赤道附近的低緯度地區變得極其 炎熱及乾燥
「能源科技與環境」（上冊）．主題 1 ． 第 4 課：使用能源所引發的環境災難
相關課題
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延伸資料 1：熱能與熱的分別人們經常將「熱能」和「熱」混淆。「熱」是從温度較高的物體流向一個温度較低的物體時的「能量轉移」（能量的流動）；物質不能「 含」熱。
延伸資料 2：能量轉換在日常生活中的其他例子化學能
（石油）熱能
（蒸汽）火爐 光能電燈渦輪發 電機
電能（電纜）
延伸資料 3：能量轉換引發的議題雖然能量轉換大大促進了能量的利用，但它所引發的議題，如能源效率問題及轉換過程中所產生的污染副產品等，卻成為重大的環保關注點。
延伸資料 4：糧食作物佔農作物的比重一般而言，糧食作物是農作物中的主導作物，世界糧食作物種植面積約佔農作物總播種面積的 85％，其中小麥、稻穀和玉米約佔世界糧食總產量的 80％。
延伸資料 5：美國及歐盟生產能源作物現況作為全球最大乙醇生產國的美國， 2007 年用於生產乙醇的玉米多達5,400 萬噸，而歐盟亦把 285 公頃土地改種菜籽油和其他能源作物，製造生物燃料。如果同樣的土地用於種植食用玉米和小麥，估計可生產 6,800 萬噸糧食，足夠供應 28 個非洲國家人口一年的糧食。就此， 2008 年 5 月，聯合國糧食顧問許特表示：「美國和歐盟制訂的雄心勃勃的生物燃料發展計劃是不負責任的，我呼籲立刻凍結在這方面的投資。」
延伸資料 6：不同能源作物的不同減排效果印尼以棕櫚油轉製生物燃料，大量砍伐棕櫚樹，導致被植物吸收的温室氣體減少，令大氣中的温室氣體增加，抵銷了使用生物燃料的減排效果。反觀，巴西利用甘蔗渣及殘餘物作為製造生物燃料的原料，沒有毀壞森林，温室氣體減排績效亦因而較佳。
教師指引
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延伸資料 7：氧化亞氮的温室效應潛力氧化亞氮在大氣圈的吸熱能力是二氧化碳的 310 倍。
延伸資料 8：美國能源政策2007 年 12 月，美國總統布殊在《國情咨文》中表示，十年內美國以汽油消費量減少 20％為目標，並以生物乙醇為重點發展產業。
延伸資料 9：中國生物乙醇生產量中國是全亞洲最大的生物乙醇生產國，約佔全球產量的 8％。
延伸資料 10：巴西及美國生產生物乙醇的原料由於各地氣候條件不同，所適合種植的農作物亦有所不同。例如美國主要以玉米作為生產原料，而巴西主要以甘蔗作為原料。
延伸資料 11：全美國生物乙醇生產工廠數量根 據 RFA（Renewable Fuels Association）統 計 ， 截 至 2008 年 2 月，全美國共有 134 座生物乙醇生產工廠，總產能 270 億公升，另有 77 座正在興建或擴充，可見美國對生物乙醇的需將維持成長趨勢，預計總產能將達到 509 億公升。
延伸資料 12：全球糧食安全現況當前，全球有五億人口（佔世界人口的 8％以上）受到饑餓威脅， 36 個國家面臨嚴重糧食短缺，每年幾百萬人死於饑荒。現在的工業大國例如美國、加拿大、澳洲和歐盟都有餘糧，但是更廣大的地區像非洲大陸、西亞的部分地區很多人都處在饑餓之中。而且，世界的可耕作土地愈來愈少，今後世界糧食供求矛盾仍將是令人關注的大問題。
延伸資料 13：三大冰蓋冰蓋覆蓋了格陵蘭島 80％的地區，另外兩個位於南極的冰蓋被橫貫南極的山脈所分隔着。這三大冰蓋儲藏了全球 99％的冰，另外的1％則是山地冰川。如果全球暖化使三大冰蓋融化或漂浮在海洋中，將會引起海平面上升。
延伸資料 14：海洋深層水及表層水所屬位置全球海洋平均水深為 3,800 米，海洋深層水位於水深 900 米以下，約佔全球海水的 95% ，海洋表層水位於水深 200 米以上。由於深層水與表層水之間沒有一個明顯的界限，所以實際上兩者之間還存在一個過渡層，即位於水深 200 米至 700 米之間的海洋中層水。
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1. James Bruges, 2004 ，《小小地球》（香港：三聯書店）。
2. 戈爾 (Gore, Albert.) ， 2007 ，《不願面對的真相》（台北：商周）。
3. 卓韋， 1995 ，《能量與能源》（台北：業強）。
4. 姚向君、王革華、田宜水編， 2006 ，《國外生物質能的政策與實踐》（北京：化學工業）。
5. 郭瑞濤、劉改有， 1983 ，《洋流與氣候》（北京：師範大學）。
1. EIA：The Science of Energy
http://www.eia.doe.gov/kids/energyfacts/science/index.html
2. Global Outlook for Ice and Snow
http://www.unep.org/geo/geo_ice/
3. 大公網圖片專題：全球冰川五年融化兩萬億噸（2008.12.18）
http://www.takungpao.com/inc/photo/photo.asp
4. 世界新能源網：生物質能
http://www.86ne.com/Biomass/
5. 「國際地極年」
http://www.ipy.org/
6. 機電工程署：香港可再生能源網（生物燃料）
http://re.emsd.gov.hk/tc_chi/other/other.html
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實驗報告題 目：
學校名稱：
班 別： 組別名稱：
組員姓名： 評改日期：
請根據下列的準則評量學生的表現，並寫上評語。
評量向度 評核準則得分
評語5 4 3 2 1 0
標題概括簡潔
切合報告主題內容
引言
明確交代實驗目的，提出探究問題
根據科學理論，提出合理的假設，推斷實驗結果
明確列出採用的器材
說明獲取數據的方法
實驗過程
詳細說明實驗步驟
清楚說明運用器材的方法
有系統地記錄實驗數據
實驗結果
恰當地分析數據
有清晰準確的圖表輔助說明
綜合所得，作出有力的判斷，回應探究問題
表達個人對實驗的感想
語文運用
文句清晰而通順
用詞恰當
甚少錯別字
編輯 版面潔淨、整齊
整體意見 總分
配合 p.16 的「活動建議」
