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高中(學測,指考)◆自然題庫

【非選題】
53-56題 為 題 組
        塑 膠 的 問 世 增 進 了 人 類 生 活 的 便 利 , 但 以 化 石 燃 料 為 主 的 塑 膠 ( fossil fuelbased plastics)大 致 上 很 難 在 自 然 環 境 中 被 微 生 物 分 解,所 以 大 都 以 焚 化 或 掩 埋 的 方 式 處 理,這 會 造 成 環 境 污 染 及 溫 室 效 應。因 此 科 學 家 研 發 出 對環境 較 友 善 的 生 物 可 分 解 塑 膠( biodegradable plastics)。生 物 可 分 解 塑 膠 是 指 在 特 定 的 環 境 條 件 下,可 被 微 生 物 分 解( 或 部 分 分 解 )的 聚合物。生 物 可 分 解 塑 膠 種 類 很 多,有 的 成 分 是 源 自 石 油 的 原 料,有 的 是 完 全 為 生物基 質 的 塑 膠( bio-based plastics), 也有的 是 混 合 兩 者 的 材 料 。
        聚乳酸( polylactic acid, PLA) 是 一 種 以 乳 酸 為 單 元 的 聚 酯 , 可作為 生 物 基 質 塑 膠 的 材 料。植 物 經 由 光 合 作 用 把 水 和 大 氣 中 的 二 氧 化 碳 轉 化 成 葡 萄 糖,再 轉 變 成 為 澱 粉 和 纖 維 素 等,這 些 產 物 經 過 發 酵 與 加 工 處 理 得 到 乳 酸,再 經 縮 合 反 應 即 成 聚 乳 酸。聚 乳 酸 在 自 然 界 中 藉 由 微 生 物 分 解 後 的 最 終 殘 留 物 為 水、二 氧 化 碳、 生物基 質 等,比 較 不 會 造 成 環 境 的 額 外 負 擔。生 物 基 質 的 塑 膠 強 調 生 物 基 質 成 分 是 源自於 天 然,且 為 可 再 生 的 永 續 性 原 料,具 有 環 境 友 善 等 優 點;但 是,若 以 減 緩 溫 室 氣 體 的 觀 點 來 看,聚 乳 酸 頂 多 只 能 達 到 碳 中 和。此 外,此 類 塑 膠 在 缺 氧 的 掩埋場 中,厭 氧 分 解 會 讓 它 釋 出 甲 烷,而 甲 烷 的 全 球 暖 化 潛 勢( GWP)是 二 氧 化 碳 的 34~86 倍 。 所 以 新 塑 膠 材 料的開發,對於 環 境 仍 存 在 許 多 的 衝 擊 。
        在一篇 2019 年 發 表 的 期 刊 論 文 中 , 科 學 家 將 三 種 不 同 材質的塑膠袋,分別置於不同 的 場 所 進 行 測 試,場 所 包 括:控 制 組( 實 驗 室 的 暗 黑 箱 子 中 )、 學校花園的泥土中、泡在海水 裡以及戶外空間中。三種塑膠 袋包括:傳統高密度聚乙烯材 質、加了氧化裂解劑之生物可 分解材質以及不加氧化裂解劑 之生物可分解的塑膠袋。這些 樣 本 在 2015 年 放 置 於 測 試 場 所中,然後定期檢查是否有表 面 損 耗、破 洞 或 碎 裂 的 跡 象,並 測量樣本的抗拉應力(即受到 拉 扯 而 破 裂 的 難 易 程 度 )。經 過 27 個 月 的 時 間,此 測 試 的 實 驗 結果如圖 22 所 示 。 月份 不添加氧化裂解劑生物可分解的塑膠袋 抗 拉 應 力 抗 添加氧化裂解劑生物可分解的塑膠袋 拉 應 力 傳統高密度聚乙烯材質的塑膠袋 抗 拉 應 力 實驗前 控制組 泥土中 戶外空間 海水中 註:抗拉應力為 0 者是斷裂成碎片,無法進行抗拉 應力測試。
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【題組】

54.聚乳酸在不同的情境下,釋出二氧化碳與甲烷的比例不盡相同。請同時評估單一 種分子以及其在大氣中的佔有量(表6),二氧化碳與甲烷對於全球暖化的影響 何 者 較 為 顯 著 ? 並 說 明 之 。( 4 分 )
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