本所發展方向與重點

在全球資源急遽耗竭及環境品質快速變遷的危機中，近年來，環境與健康相關的議題已從早年的「日趨嚴重、不容忽視」的層級，躍昇到現今的「兵臨城下、刻不容緩」的地步。甫於2016年5月23日舉辦的第二屆聯合國環境大會（United Nations Environment Assembly）邀集全球173個國家的部長、聯合國機構及非政府組織代表共同研討應對當今世界所面臨環境挑戰的方向，並通過《2030年永續發展議程》（2030 Agenda for Sustainable Development）的決議。本次會議中主要討論的議題包括提升全球環境永續發展，加強低碳經濟和永續發展議題的多方對話，為全球綠色經濟和永續發展繪製藍圖等，換言之，不論從學術或是國家社會發展的角度，以上環境議題將會成為主要努力的方向。

      根據以上論述，國立清華大學原子科學院期能成立一所植基於「分析化學」(Analytical Chemistry)，「生態與健康」(Ecology and Health)及「綠色科技」(Green Technology)三大主題的「分析與環境科學研究所」(Institute of Analytical and Environmental Sciences)，積極培養分析化學與環境科技專業人才、推動學校及社會之環境教育與學術研究，以下將針對上述三個發展方向進行說明。

一、分析化學

      環境化學是70年代後，才發展起來的一門內含化學科學和環境科學的學科， 它是化學領域中一個重要的分支，也是環境科學的核心。環境化學是一門研究環境中有害化學物質中的分布、宿命、效應（生態效應、人體健康效應以及其他環境效應）以及降低或消除其危害的科學。環境化學的主要研究內容包括：(1) 透過污染物的檢測，及其在環境中的毒害性和對環境的影響的鑒定，了解化學污染物在環境中的含量和污染程度；(2)研究化學污染物在環境中的遷移、轉化和歸宿機制，如污染物在環境中的積累、相互作用機制和生物效應等。綜而言之，環境化學的研究方法係以化學方法為基礎，再結合生物學、醫學、地質學等學科的知識與方法，並以解決環境污染問題及促進人類健康為目的的跨領域學科。

      基本上，環境化學主要的內容分別包括:環境分析化學，環境污染化學(大氣,水,土壤環境化學)及環境污染控制化學等。其中，環境分析化學是研究環境污染物質的組成、結構、狀態以及含量的分析化學技術。基本上，在＂No data＝No knowledge＂及＂Without knowledge, no development and without development , no future!＂的原則下，任何科學的發展均有賴分析化學的發展。

      因此，環境分析化學將會是本研究所未來研究與教學的主軸之一，主要在建立及培育探討環境及生物體中對人體健康有害物質之濃度分佈、影響因子及健康風險評估之微量及超微量分析技術與人才。目前著重的應用範圍為研究各種環境介質及生物體中有害成份之來源、濃度分佈、暴露途徑及健康風險評估。

二、生態與健康

      生態包涵環境中有生命與非生命組成之間的複雜關聯，其在環境科學中扮演的角色有如物理在工程科學中產生的影響。這些複雜的關聯起始於任何一個物種的單一個體，進而組成族群、物種、生物群聚、生態系，終至由各種不同生態系統共同組成龐大的地球生物圈。地球生物圈蘊含的繽紛生命是從幾十億年前演化至今，其間的複雜關聯早已密不可分，所構成的生態系由每一個成員相互提供服務。生態系的生物多樣性組成與環境多樣性之間層層相關，每一個環結之間緊緊相扣。這些複雜關聯所代表的生態服務，也就是健康環境所必須維繫的功能，生態系透過複雜的食物網供應每個物種所需要的食物及其他營養，透過不同層級之間的聯結進一步推動物質的分解與循環。生態系內的生物多樣性間接或直接影響其所生存的物理環境，短期影響水體及空氣，長期影響土壤的生成與維護，更大尺度則造成全球氣候的變遷。

隨者人類科技文明在工業革命之後大尺度改變環境影響生態，尤其是都市及工業化造成的空氣及水的供應受到汙染，干擾生態系的正常運作，讓生物多樣性提供的生態服務品質逐漸降低，在進入21世紀之後，這樣的環境問題更加嚴峻，汙染導致的後果已經讓人類的生存幾近面臨完全無法預料的現實。如前所述，當環境污染物超過環境的承載，生態提供的自淨能力無法復原，接者就會對生態系統造成不良的影響，依賴生態系生存的人類當然會受到傷害，最直接的傷害就是健康受損。許多汙染物的危害並非立即而明顯，但是長時間的累積和化學變化，加上不同汙染物之間的綜合作用，最後的污染效應將遠大於人類的想像，如氮氧化物的排放，本身並具有立即的毒性，但在陽光催化下與自由基等物質作用會轉化成光化學煙霧，對生物造成致命危害。另外，如溫室效應、酸雨、和臭氧層破壞也會給生態系統和人類社會造成間接的影響，這種間接的環境效應，其危害程度甚而遠大於汙染發生當下所產生的直接效應。

      環境污染造成的環境品質下降，除了造成生物多樣性的嚴重損失之外，對人類而言最直接的影響就是危及人類的生存。特別是正處於開發中國家的台灣，環境物汙染造成民眾健康受損，嚴重經濟損失，更因為環境資本的分配不均造成社會動盪不安。宏觀來看，環境的崩壞讓全球任何一個國家都無法倖免，許多落後國家的人民製造極少的污染卻必須成受他人所製造的危害，因為缺乏應對的能力甚而成為環境難民。但是環境是無法分割的整體，環境並無國界，小區域的問題終有一天會造成全面性的影響。

預防是最低成本的治療，因為良好的防範措施讓錯誤不會發生，永遠不需付出補救的成本。21世紀環境科學應當有這樣積極的思想，從健康及生態的角度嚴格檢視人類的活動，預警環境惡化的程度。另一方面，積極了解汙染與生態之關聯，從中找到修復與治療的方法。因此本研究所未來研究與教學的主軸，將從環境生態與人體健康互動影響的角度切入，透過深入的環境分析，嚴格的模擬試驗，探討環境汙染物對人與生態系的影響。並從人類食物網的聯結網絡由金字塔頂端向下延伸，探討全國民眾最關心的食安問題，將生態及微環境對人類健康的影響進行深入解析，更希望能同時探究適當的對應方式，以期降低人類健康的危害程度，最終能達成環境與生態永續的目標。

三、綠色科技

      綠色科技在環境科學上的應用，旨在維護自然環境與資源以及減低人類活動帶來的負面影響，亦即可盡量滿足當代的需求，同時不損及後代滿足其需求的科技，因此，永續發展即是綠色科技發展的核心目標，換言之，在解決環境問題時，如何在符合社會公平、經濟允許和環境健全的準則下，尋求解決目前遭遇的環境問題，就成為目前綠色科技發展的關鍵議題。

      基本上，綠色科技可以說是「綠色科學」與「綠色技術」之總稱，亦即在減少能源與資源消耗及降低環境衝擊的需求下，發展全新應用方法或援引其他領域既存作法以改善或解決當前人類永續發展與生態環境問題。其中，綠色能源（綠能，Green Energy）又稱為潔淨能源（Clean Energy）即為一例，為達到對環境是零威脅及爲後代保留健康環境的目的，低碳清潔能源（Clean-and-Low-Carbon Energy）技術即是利用開發各種新型的清潔能源取代傳統能源，從高碳走向低碳，從低效率走向高效率，從不清潔走向清潔，換言之，即是開發對環境友善性的永續能源(Sustainable Energy)。另外，一般在分析過程中，因化學品的使用是不可避免的，其中不乏有害化學物質(Hazardous Chemicals)，若不謹慎使用及處理，很容易產生比原來樣品更大量且更具毒性的廢棄物。因此，綠色分析化學已經成為綠色科技中較新且重要的一環。為達到綠色分析化學的目的，近年來，綠色分析化學漸被重視，其中包括樣品體積減量、現場分析、乾式前處理製備、溶劑減量、使用氣密容器、連線技術(Hyphenated Techniques)、微型化與自動化分析技術等，主要係在致力達成開發對環境友好化學技術，減少或排除化學合成、分析過程中所使用與產生的有害物質，並加強回收與再利用，增加能源與物質使用效率等目標。基於上述永續發展的需求，本組未來研究與教學的主軸包括：綠色分析技術、環境復育（Remediation）和潔淨能源（Clean Energy）等。