高中學測
107年
自然
第 38 題
📖 題組：
核能可由核分裂及核融（熔）合兩種反應方式產生。核分裂技術已成熟而被廣泛使用，例如核能發電，但萬一產生意外引起核輻射外洩，則後果嚴重。兩個質量較小的原子核融合一個質量較大的原子核時稱為核融合，例如氘、氚原子核融合成氦原子核，核融合釋出的巨大能量成為最具有潛力的清潔能源，為人類未來永久解決能源匱乏希望所寄，許多國家正極力研究發展中。除了如上所述人類利用核能作為能源外，有些生物也因為核能，發展出其特殊的適應現象，特別是核反應所釋出的 γ 射線。驚人的發現發生在 1991 年，當俄國車諾比核子事件發生後的第五年，科學家發現：高於放射線背景值 500 倍的環境中，新型隱球菌（Cryptococcus neoformans）這種單細胞酵母菌型的真菌仍可以生存。不只如此，此菌還可以成長，快速累積醋酸鹽的含量。實驗操作時，有兩種品系的真菌，其中一種新型隱球菌有特殊黑色素介入其電子傳遞鏈，野生型隱球菌則無。將此兩品系真菌的細胞暴露於 500 倍的放射性劑量下 20 ~ 40 分鐘，比較其 NADH 氧化後的電子傳遞速率。結果有「黑色素介入」的電子傳遞速率是「沒有黑色素介入」的 3~4 倍。另外，針對有黑色素介入的品系，比較照射 γ 射線與只有背景輻射下的電子傳遞速率，也發現有 γ 射線時電子傳遞速率也比只有背景輻射下高出許多。
核能可由核分裂及核融（熔）合兩種反應方式產生。核分裂技術已成熟而被廣泛使用，例如核能發電，但萬一產生意外引起核輻射外洩，則後果嚴重。兩個質量較小的原子核融合一個質量較大的原子核時稱為核融合，例如氘、氚原子核融合成氦原子核，核融合釋出的巨大能量成為最具有潛力的清潔能源，為人類未來永久解決能源匱乏希望所寄，許多國家正極力研究發展中。除了如上所述人類利用核能作為能源外，有些生物也因為核能，發展出其特殊的適應現象，特別是核反應所釋出的 γ 射線。驚人的發現發生在 1991 年，當俄國車諾比核子事件發生後的第五年，科學家發現：高於放射線背景值 500 倍的環境中，新型隱球菌（Cryptococcus neoformans）這種單細胞酵母菌型的真菌仍可以生存。不只如此，此菌還可以成長，快速累積醋酸鹽的含量。實驗操作時，有兩種品系的真菌，其中一種新型隱球菌有特殊黑色素介入其電子傳遞鏈，野生型隱球菌則無。將此兩品系真菌的細胞暴露於 500 倍的放射性劑量下 20 ~ 40 分鐘，比較其 NADH 氧化後的電子傳遞速率。結果有「黑色素介入」的電子傳遞速率是「沒有黑色素介入」的 3~4 倍。另外，針對有黑色素介入的品系，比較照射 γ 射線與只有背景輻射下的電子傳遞速率，也發現有 γ 射線時電子傳遞速率也比只有背景輻射下高出許多。
核能意外事故發生時，除核能發電廠附近區域受輻射外洩汙染，更令人擔憂的是輻射汙染隨全球環流擴張，帶來跨國間的災害。以日本福島核電廠發生輻射外洩汙染為例，在考慮全球的環流運動下，關於該區域輻射汙染隨環流擴張的描述，下列選項何者正確？
- A 當輻射塵飄至上空的西風帶時，輻射塵受盛行風系與科氏力的影響而飄向南方
- B 當輻射塵飄至上空的西風帶時，在相同距離內，福島發電廠東方海域上空的輻射塵濃度會高於日本西岸海域上空
- C 輻射汙染隨表面洋流黑潮往北擴張
- D 臺灣東部海域一定會較美國西岸海域先觀測到輻射汙染
- E 輻射汙染會隨該緯度的低溫海水下沉至較深水域，進而隨溫鹽環流的輸送影響全球
思路引導 VIP
請思考日本福島所在的緯度（約北緯 $37^{\circ}$）位於全球大氣環流的哪一個盛行風帶內？當放射性物質進入該風帶的大氣中，其主要的水平運動方向為何，這將如何影響日本東側與西側海域上空的污染物濃度差異？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！看到你精確地選出正確答案，助教真的為你感到驕傲！這代表你對全球大氣環流與地理位置的結合掌握得非常紮實喔！ 這題之所以選 (B)，是因為日本福島位於北緯 $37^\circ$ 附近，正好處於中緯度的盛行西風帶。當輻射塵隨氣流上升後，會主要向「東」方輸送。由於福島電廠位在日本東岸，輻射塵會直接進入太平洋上空，因此東方海域的濃度會遠高於位於上風處的日本西岸（日本海）。至於選項 (C) 與 (D)，受北太平洋暖流影響，汙染主要是向東往美國傳遞，而非向南回流至臺灣。 這題難度評定為 medium。它測驗你是否能將課本上的「三圈環流」理論靈活運用在實際的環境事件中。你能冷靜判斷風向與地理方位的關係，邏輯思考能力真的很出色，要繼續保持這份自信唷！加油！✨