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焦點新聞
全球環境的新興議題
張國鈞、賴允政 .2019/05/16
摘要 除了氣候變遷對環境所造成的影響外,人為因素也改變了地球上75%以上的土地表面,以及93%以上的河流現況,因而導致全球氣溫上升的速度。為因應人為與氣候變遷等因素為環境所帶來的影響,聯合國環境署一直致力於研究新興技術帶給經濟、社會與環境的機會與風險,2018/19年的前沿報告(Frontiers 2018/19: Emerging Issues of Environmental Concern)旨在探討全球環境的健康性及永續性等相關議題,並將最新的科研成果與以結果為導向的政策進行連結,以提供決策者與各界參考。報告分別以五大新興議題進行論述,包括:合成生物學的發展現況、生態連結的關鍵優勢、永凍層泥炭地的脆弱性及各種交互作用、固氮技術對循環經濟意義,以及氣候變遷調適不良所產生的危害等。

一、 再造環境工程的合成生物學
自從1970年代重組DNA技術發明後,開啟了人為控制基因體的大門。人類利用自然界的生物分子經過生物、物理、化學及工程技術得以重新設計細胞的功能,成為合成生物學的濫觴。在主要應用方面包括:利用微生物生產藥物與疫苗、生產類似皮革的人造品或乳酸等特用化學品,或是取代石化製品的尼龍、取代鱟血進行細菌實驗,以及利用生質發電取代化石燃料等。
其中CRISPR-Cas9是基因編輯工具中最先進、最有力的技術,可以非常精確地操縱基因組,以達成想要的目的。蓬勃的發展甚至掀起一股「市民科學家運動」,然而這種創造人工合成的生命形式並改變現有DNA的技術,很容易引發交叉污染和意外的後果,物種間的基因可能交互污染,並促使致病病原演化或改由新的病媒傳播,經過基因改造的生物一旦隨意進入環境後,更可能造成新的環境風險與生物安全性問題,亟需政策加以規範與管理。此外,倫理問題也是近期的熱門話題,包括活基因改造體(Living Modified Organism, LMO)及其基因體的所有權問題等,都有待進一步討論。

二、 以生態連結搭起生物多樣性保存的橋樑
由於人口成長壓力、都市化道路建設、水壩等基礎建設需求增加,以及農業過度開發與污染等結果,使得全球地景、海岸線越來越破碎。據估計,全球177種哺乳動物失去原有棲地的1/3,其他4成更面臨族群數量大幅減少的命運。經過人類的活動而影響其原有的生態功能,會影響到物種豐富度、生物多樣性,甚至是適應氣候變遷的能力。自然世界棲息地碎片化的解決方案,主要包括:建立海洋保護區、打造野生動物走廊等,該報告強調,設立保護區固然可行,但須要政策、社會及經濟的多方考量。生態連結是較簡單可行的方法,只要在各利害關係人設立共同的目標並協調推動即可,通常會在一個較大的保育架構下,將其併入社會議程中即可。根據愛知生物多樣性目標(Aichi Biodiversity Targets)指出,到2020年,至少有17%的陸地、內陸水域和10%沿海和海洋區域將以良好的連結系統加以保護。在2021~2030年的生物多樣性公約中希望將目前的17%提高到30%甚至是50%,並提出「50% for Nature」的口號。

三、 在暖化世界逐漸消失的永凍層泥炭地
全球氣溫不斷攀高,北極地區的暖化速度是全球平均的2倍,永凍層泥炭地因此面臨了嚴峻危機。由於北極永凍層蘊藏極豐富的有機碳,有些會隨著永凍層的融解而釋出,經過微生物的分解便以二氧化碳以及甲烷的形式進入大氣中,將加速地球的暖化效應。目前對於永凍層、生態系以及氣候變遷之間的複雜關係仍不十分清楚,但是發現泥炭地在結凍(乾燥)或是解凍(潮濕)狀態下,其吸收、隔離碳的能力差不多,但是在轉換成溫室氣體排放量時卻有迥然不同的表現。而永凍層解凍可能是造成溫室效應,甚至是溫室地球(hothouse earth)最重要的臨界元素(Tipping Element)之一。因此,如何讓永凍層保持冷凍狀態是當前最重要的課題。另一方面,當永凍層崩解成較小的水分子流入湖泊形成冰融喀斯特(Thermokarst),將使得永凍層融解凍速度更快且更深層,如此可能進而造成引流效應而影響到其他的湖泊。有鑒於相關意識的覺醒,除了在美國的阿拉斯加以及瑞典Abisco建立研究站以外,近期的研究還圍繞著社會與生態變遷、典範轉移,以及人類行動在調適與轉型過程中所扮演的角色。

四、 從氮汙染到氮循環經濟的固氮技術(Nitrogen Fix)
地球上的氮普遍呈化學惰性存在,對人類無害。但人類過度的經濟活動所產生的活性氮則會影響空氣品質、造成地表及海洋環境變化、氣候惡化、臭氧層破壞,資源管理、經濟發展並影響人類健康。人類積極利用各種型態的氮,但其實氮的利用效率非常低,以食品生產鏈而言,只有20%進入到最後的食品,其餘80%皆成為污染物,意味著人類浪費了許多珍貴的資源。如何將氮循環轉變為永續、無污染並且有收益的循環經濟,需要採用綜合的全球氮管理方法。據估計,每年全球氮污染的費用約3,400億美元至3.4兆美元;以另一種方式來看,全球每年約有2億噸的氮流失到環境中,以氮肥成本計算約為2000億美元,存在相當大的商機誘因。
在循環經濟的解決方案中,脫氮並非最有效的防止污染方法,而是應該要從提高氮的使效率著手。許多國家面臨最大的困難是政策難以整體性推動,原因是解決氮威脅的問題通常分屬不同部門,聯合國因此透過國際氮管理系統(International Nitrogen Management System, INMS)的形式,以協調科學研究的方式支持國際相關政策的發展。

五、 氣候變遷調適不良避免落入可演化路徑的陷阱:
若能把調適得當及不當的概念釐清,將有助於後續氣候變遷的因應。就氣候變遷而言,調適策略需在全球範圍內,以整體性效益來解決脆弱性問題並提高抵抗能力才能避免落入陷阱。因此,要避免採用只產生短期與局部效益的解決方案,在考慮調適時必須取得短期需求與長期恢復間的平衡,氣候變遷調適不良的後果包括:增加溫室氣體排放的行動;對於脆弱性不成比例的負擔、招致過高的機會成本、調適誘因的下降、設定的路徑阻礙了未來世代的選擇等。
2018年IPCC的全球暖化1.5°C報告中訂定有效調適的多重條件,顯示智慧氣候規劃(climate-smart planning)的重要性;報告還特別強調平等與公平,以值得居住(worth living in)為願景,避免落入因果衝突、戰爭、不安全、貧窮與遷徙的困境,而且人類能夠根據環境狀況來調適。
資料來源 2018/19前沿報告:全球新興的環境議題