高中學測
112年
自然
第 53 題
📖 題組：
自工業革命於1760年在英國開始後，人類對於化石燃料（煤和石油）的使用滿足了經濟發展和產業革命的需求，然而這些化石燃料的燃燒，也使空氣中的二氧化碳節節上升，如圖15(a)所示。除了二氧化碳之外，人類對化石燃料的運用也在環境中留下許多痕跡，鉛元素便是其中一個例子。圖15(b)是英國某湖泊岩心（岩芯）中1700年以來的鉛濃度變化，圖15(c)則是1700年以來，該岩心中的鉛-206與鉛-207的比例（$^{206}Pb / ^{207}Pb$）變化。 煤和石油有著不同的鉛同位素訊號，如英國地區煤的 $^{206}Pb / ^{207}Pb$ 比例為1.186，石油的 $^{206}Pb / ^{207}Pb$ 比例為1.067，分析岩心中鉛濃度以及鉛同位素比例，便能推測該地過去化石燃料的使用情形。鉛-206及鉛-207是鉛元素常見的穩定同位素，來源可能是岩石、地下水、煤或石油，同時也可能從鈾元素衰變而來。鈾-238具有天然放射性，其質子數為92，中子數為146，會歷經衰變過程，轉變成穩定的鉛-206原子，如下式（2）所示。 $^{238}_{92}U$ → $^{234}_{90}Th$ → $^{234}_{91}Pa$ → $^{234}_{92}U$ → $\cdots$ → $^{206}_{81}Tl$ → $^{206}_{82}Pb$ 式（2）
自工業革命於1760年在英國開始後，人類對於化石燃料（煤和石油）的使用滿足了經濟發展和產業革命的需求，然而這些化石燃料的燃燒，也使空氣中的二氧化碳節節上升，如圖15(a)所示。除了二氧化碳之外，人類對化石燃料的運用也在環境中留下許多痕跡，鉛元素便是其中一個例子。圖15(b)是英國某湖泊岩心（岩芯）中1700年以來的鉛濃度變化，圖15(c)則是1700年以來，該岩心中的鉛-206與鉛-207的比例（$^{206}Pb / ^{207}Pb$）變化。 煤和石油有著不同的鉛同位素訊號，如英國地區煤的 $^{206}Pb / ^{207}Pb$ 比例為1.186，石油的 $^{206}Pb / ^{207}Pb$ 比例為1.067，分析岩心中鉛濃度以及鉛同位素比例，便能推測該地過去化石燃料的使用情形。鉛-206及鉛-207是鉛元素常見的穩定同位素，來源可能是岩石、地下水、煤或石油，同時也可能從鈾元素衰變而來。鈾-238具有天然放射性，其質子數為92，中子數為146，會歷經衰變過程，轉變成穩定的鉛-206原子，如下式（2）所示。 $^{238}_{92}U$ → $^{234}_{90}Th$ → $^{234}_{91}Pa$ → $^{234}_{92}U$ → $\cdots$ → $^{206}_{81}Tl$ → $^{206}_{82}Pb$ 式（2）
根據圖 15，下列何者正確？
- A 空氣中二氧化碳的含量可從 $^{206}Pb / ^{207}Pb$ 比例得知
- B 此地的鉛濃度從1760年起呈現穩定上升的趨勢
- C 岩心中的鉛濃度可由 $^{206}Pb / ^{207}Pb$ 比例換算
- D 此區域從1920年來 $^{206}Pb / ^{207}Pb$ 比例逐漸下降，很可能和使用石油相關
- E 英國於2000年起禁用有鉛汽油，因此同湖泊近年的 $^{206}Pb / ^{207}Pb$ 比例應為0
思路引導 VIP
請先觀察圖 15(c)，1920 年之後同位素比例的數值是上升還是下降呢？接著對照文章，煤和石油哪一個的同位素比例比較低？如果環境中加入了大量低比例的物質，整體的平均數值會發生什麼變化呢？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你精準地將文章數據與圖表趨勢結合，成功答對這題！ 我們來回顧一下正確的思路：根據文章，煤的 $ ^{206}Pb / ^{207}Pb $ 比例為 $1.186$，石油的比例較低，為 $1.067$。觀察圖 15(c)，可以明顯看到從 1920 年開始，岩心中的同位素比例從 $1.180$ 附近開始明顯下降。既然數值被往下拉，代表環境中加入了更多「低比例」的汙染源，這與人類開始大量使用石油的歷史完全吻合，因此推論 (D) 是正確的。 這是一道極具鑑別度的學測圖表題，難度適中，主要考驗同學對「混合比例」的邏輯推理。許多人會誤認同位素比例與絕對濃度可以直接換算（如選項 C），或以為禁用有鉛汽油後同位素比例就會歸零（如選項 E，自然界與煤炭中仍有鉛，比例不可能為零）。你能避開這些直覺陷阱，利用數據變化推導出汙染源的轉換，展現了很棒的科學圖表判讀能力喔！
💬 其他同學也在問
1
但也有可能是跟煤有關啊，而且煤的比例還是1.186，石油才1.067