111 年 國立中山大學環境工程研究所乙組《環境工程概論》

核心觀念

燃燒效率（Combustion Efficiency, CE）用來表示燃料中的碳有多少比例完全氧化成二氧化碳，而非以一氧化碳等不完全燃燒產物排出。

對煙道氣而言，常用公式為：

$$CE(\%)=\frac{CO_2}{CO_2+CO}\times 100\%$$

其中，$CO_2$ 與 $CO$ 必須採用相同濃度單位。

本題給出的氧氣濃度 $10\%$ 可用於判斷燃燒空氣量與過剩空氣狀況，但計算燃燒效率時，主要使用 $CO_2$ 與 $CO$ 的濃度。

解題方法

一氧化碳濃度為：

$$200\ \text{ppm}$$

因為：

$$1\%=10,000\ \text{ppm}$$

所以：

$$CO= \frac{200}{10,000}\%=0.02\%$$

代入燃燒效率公式：

$$CE=\frac{8}{8+0.02}\times 100\%$$ $$CE=\frac{8}{8.02}\times 100\%$$ $$CE\approx 99.75\%$$

四捨五入至小數點後一位：

$$CE\approx 99.8\%$$

選項分析

核心觀念

本題考查都市垃圾的發熱量估算，以及乾基發熱量轉換為含水垃圾的發熱量。

圖中實際可燃物比例為：

• 塑膠：$18.75\%$
• 廚餘：$33.7\%$
• 農業廢棄物：$0.25\%$
• 纖維類：$1.5\%$
• 紙類：$40.1\%$

其餘砂土、陶瓷、玻璃、金屬等屬於不可燃物，對發熱量貢獻很小。

乾基垃圾高位發熱量可依各成分熱值加權估算：

$$Q_{H,d}=\sum_i x_iq_i$$

其中，$x_i$ 為各成分乾基質量分率，$q_i$ 為該成分的代表性高位發熱量。

依環境工程常用垃圾組成熱值資料加權計算：

$$Q_{H,d}\approx 4642\ \text{kcal/kg-dry}$$

解題方法

垃圾含水率為 $50\%$，表示每 $1\ \text{kg}$ 濕垃圾中含有：

$$1-0.5=0.5\ \text{kg}$$

的乾基可燃物。因此，濕基高位發熱量為：

$$Q_{H,w}=Q_{H,d}(1-M)$$

代入：

$$Q_{H,w}=4642\times 0.5 =2321\ \text{kcal/kg}$$

低位發熱量需扣除水分蒸發所消耗的汽化潛熱。水的汽化潛熱約為 $600\ \text{kcal/kg}$，所以：

$$Q_{L,w}=Q_{H,w}-600M$$

此題考查對國際標準組織 (ISO) 環境管理系統標準的認識。

• ISO 9000 系列：主要為品質管理系統標準，旨在幫助組織確保其產品和服務能夠滿足客戶和法規的要求，並持續改進。
• ISO 14000 系列：主要為環境管理系統標準，旨在幫助組織系統地管理其環境事務，減少對環境的負面影響，並持續改進其環境績效。

此題考查對歐盟 RoHS (Restriction of Hazardous Substances) 指令管控物質數量的了解。

RoHS 指令最初（RoHS 1.0）旨在限制電子電氣設備中使用特定有害物質，以減少廢棄電子電氣設備 (WEEE) 對環境和人類健康的危害。最初的 RoHS 指令管控 6 種有害物質：

1. 鉛 (Lead, Pb)
2. 汞 (Mercury, Hg)
3. 鎘 (Cadmium, Cd)
4. 六價鉻 (Hexavalent chromium, Cr(VI))
5. 多溴聯苯 (Polybrominated biphenyls, PBBs)
6. 多溴聯苯醚 (Polybrominated diphenyl ethers, PBDEs)

然而，隨著時間的推移，RoHS 指令不斷更新和擴展。

• RoHS 2.0 (指令 2011/65/EU)：在原有的 6 種物質基礎上，增加了 4 種鄰苯二甲酸酯 (Phthalates) 的限制，使管控物質總數達到 10 種。這 4 種鄰苯二甲酸酯為：
  1. 鄰苯二甲酸二(2-乙基己基)酯 (DEHP)
  2. 鄰苯二甲酸二丁酯 (DBP)
  3. 鄰苯二甲酸丁基苯甲酯 (BBP)

此題考查對歐盟 WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment) 指令目的的理解。WEEE 指令是歐盟為解決日益嚴重的電子廢棄物問題而制定的重要環保法規。

WEEE 指令的主要目的是：

• 提高電子廢棄物的回收率和處理率：要求成員國建立收集系統，確保廢棄電子電機設備能被妥善收集。
• 鼓勵產品的環保設計：通過要求生產者對其產品的生命週期末端負責（延伸生產者責任，EPR），間接鼓勵生產者在產品設計階段就考慮到產品的可回收性、可維修性以及減少有害物質的使用。
• 減少有害物質對環境的影響：與 RoHS 指令相輔相成，確保回收和處理過程對環境的影響最小化。

此題考查對地下水污染場址分類的理解。當地下水污染達到管制標準，但污染源尚未確定時，主管機關需要採取措施來管理和限制該區域的使用，以保護公眾健康和環境。

選項分析：

• (A) 控制場址 (Contaminated Site / Controlled Site)：通常指已經確認存在污染物，需要進行調查、評估和可能的整治的場址。污染源可能明確或不明確。
• (B) 整治場址 (Remediation Site)：指已經確定需要進行污染整治工作的場址。這通常是在調查和評估後做出的決定。

此題考查對不同土壤及地下水污染整治技術的適用性與效率的理解，特別是在「短期內完成整治」的要求下。題目中的污染物是碳氫化合物、苯、甲苯等，這些是典型的石油類污染物，通常對土壤和地下水造成污染。

各種技術的適用性與效率分析：

• (A) 熱脫附 (Thermal Desorption)：這是一種物理化學處理方法，將受污染的土壤加熱到一定溫度，使污染物揮發，然後收集並處理揮發氣體。對於揮發性有機物 (VOCs) 如苯、甲苯等，熱脫附是一種非常有效且快速的去除污染物的方法。通常可以在相對短的時間內處理大量土壤，達到較高的污染物去除率。
• (B) 水洗法 (Soil Washing)：利用水或含有洗滌劑的溶液，將土壤中的污染物沖洗出來。對於水溶性或可在水中分散的污染物（如某些石油類污染物）是有效的。其處理速度取決於污染物種類、土壤性質以及設備規模，但通常比植生復育快。

此題考查對環境經濟工具的分類。環境稅和總量管制與排放交易（即可交易排放權）都是政府用來管理環境污染的經濟手段。

• 環境稅 (Environmental Tax)：政府對污染行為或污染排放徵收稅費，旨在通過經濟手段提高污染者的成本，從而減少污染。
• 總量管制與排放交易 (Cap and Trade)：政府設定一個總的污染物排放總量上限（Cap），然後將這個總量分配給各個污染者，形成排放許可證。這些排放許可證可以在市場上進行交易（Trade），污染者可以通過購買或出售排放許可證來滿足其排放要求。

這兩種工具都屬於 環境經濟工具 (Environmental Economic Instruments) 的範疇。在選項中，我們需要選擇最貼切的分類。

核心觀念

本題考查「環境敏感地區」的分類。環境敏感地區是指具有重要生態、文化景觀、自然資源或環境保育價值，開發行為可能造成較大環境衝擊，因此需要特別管制或評估的區域。

常見分類包括：

• 生態敏感地區
• 海洋資源敏感地區
• 文化景觀敏感地區
• 災害敏感地區
• 資源利用敏感地區

判斷選項時，應確認名稱是否屬於正式分類，而不是將不同類別的詞語任意拼接。

解題方法

本題為分類辨識題。逐一比對各選項與環境敏感地區的正式名稱：

1. 「生態敏感地區」為正式分類。
2. 「海洋資源敏感地區」為環境敏感地區中的資源類型。
3. 「文化景觀敏感地區」為正式分類。
4. 「資源生態敏感地區」並非正式分類名稱，容易與「資源利用敏感地區」及「生態敏感地區」混淆。

因此，不屬於環境敏感地區分類的是「資源生態敏感地區」。

選項分析

(A) 生態敏感地區

正確。此類地區具有重要生態系統、生物多樣性或特殊自然環境價值，例如自然保留區、野生動物保護區、重要濕地及國家公園等。

此題考查對「碳中和」(Carbon Neutrality) 執行步驟的理解。碳中和是指透過各種方式，使人為排放的溫室氣體總量與從大氣中移除的溫室氣體總量相抵，達成淨零排放。

碳中和的執行步驟通常包括：

1. 排放量盤查 (Emissions Inventory/Measurement)：首先需要準確計算或盤查組織、產品或活動在一定時間內的溫室氣體排放量。這是了解排放現況、設定減量目標的基礎。
2. 制定減碳目標與策略 (Setting Reduction Targets and Strategies)：基於排放量盤查結果，設定具體的減排目標，並規劃如何實現這些目標。
3. 執行減碳措施 (Implementing Mitigation Measures)：採取各種措施來減少溫室氣體排放，例如提高能源效率、使用再生能源、改善生產流程、減少廢棄物等。
4. 抵消剩餘排放 (Offsetting Residual Emissions)：對於無法完全消除的剩餘排放，可以透過購買碳權（碳抵換）或參與碳交易來抵銷，或者透過植樹造林、碳捕捉與封存等方式從大氣中移除溫室氣體。

地下水監測基準 (Groundwater Monitoring Benchmark) 是指為了評估地下水水質是否受到污染或變化而設立的參考標準或閾值。這些基準可以基於以下幾種情況：

1. 背景值 (Background Value)：指在沒有人為污染影響下，特定區域地下水的自然水質狀況。監測基準可以設定為背景值加上一定的變異範圍，以區分自然變異與人為污染。
2. 參考值 (Reference Value)：根據該地區的地下水用途（如飲用水源、灌溉用水、工業用水等），參考相關的飲用水水質標準、灌溉水水質標準或其他行業標準來設定。

地下水管制標準 (Groundwater Control Standard / Groundwater Quality Standard) 是指由政府主管機關為保護地下水水質、維護其預期用途（如飲用水源、灌溉、工業用水等）以及保障人體健康和生態環境，所制定的一系列強制性標準值。

這些標準通常針對地下水中可能存在的各種污染物，包括：

• 重金屬：如鉛 (Pb)、汞 (Hg)、鎘 (Cd)、砷 (As) 等。

污染控制場址 (Contaminated Site / Controlled Site) 是指經過初步調查或監測，已確認存在污染物，且其濃度可能對人體健康或環境構成潛在風險的土地或水體區域。

「控制」在此處的含義是：

1. 確認污染存在：通過採樣分析，證實該場址的土壤、地下水或地表水中含有污染物。
2. 潛在風險評估：初步評估這些污染物是否可能對周圍環境、生態系統或人類健康產生不利影響。
3. 納入監管範圍：該場址將被納入環境主管機關的監管名單，以便後續進行更詳細的調查（如污染範圍、污染物種類、濃度分佈、傳輸途徑、暴露評估等）和風險評估。

污染整治場址 (Remediation Site / Remedial Site) 是指經過詳細的污染調查 (Site Investigation) 和風險評估 (Risk Assessment)，確認場址內的污染物濃度已達到對人體健康或環境構成不可接受風險的程度，因此必須採取積極的污染移除、轉化或控制措施，使其恢復到可接受的狀態。

「整治」在此處的含義是：

1. 確定整治目標：根據風險評估結果和相關法規標準，確定場址需要達到的污染物濃度或環境品質目標。

這是一道綜合題，結合了永續發展的定義、能源開發與環境衝擊的關係，以及如何實現永續能源。

一、 永續發展的兩個關鍵要素與其意涵

題目中定義了永續發展的兩個核心要素：

1. 當代福祉與未來福祉的平衡：強調發展不能以犧牲後代人獲得福祉的能力為代價。這意味著我們在追求經濟增長、社會進步的同時，必須考慮到這種發展對後代人可用的資源、環境品質和社會機會的影響。
2. 自然資源的善用與環境基本存量的維持：強調對自然資源的利用應當是可持續的，即利用速度不能超過其再生速度，並且不能以消耗或破壞環境的「基本存量」（如生物多樣性、生態系統的承載能力、氣候穩定性等）為代價。

二、 能源開發與環境衝擊的相互牽制

• 能源開發對環境的衝擊：傳統的化石能源（煤、石油、天然氣）在開發、運輸和使用過程中，會產生大量的溫室氣體排放（導致氣候變遷）、空氣污染（影響人體健康）、水污染（影響水生生態）、土地破壞（採礦、鑽探、管線鋪設）等。核能雖然不產生溫室氣體，但存在核廢料處理和核事故風險。
• 環境衝擊對能源開發的牽制：日益嚴重的氣候變遷（極端天氣、海平面上升）和環境污染，不僅威脅人類生存，也可能影響能源基礎設施的穩定運行（如水力發電受水資源影響，風力發電受氣候模式影響）。對環境保護的日益重視，也促使各國政府和社會對高污染、高碳排放的能源項目施加限制和壓力。

三、 以資源永續發展的角度探討如何實現永續能源 (Sustainable Energy)

永續能源是指能夠滿足當代能源需求的同時，不損害後代人滿足其自身能源需求能力的能源。實現永續能源，必須圍繞永續發展的兩個關鍵要素進行：

(1) 提升與創造當代的福祉，同時不以犧牲後代福祉為代價：

• 發展低碳或零碳能源技術：這是最核心的策略。
  • 再生能源的推廣：太陽能 (Solar Energy)、風力 (Wind Energy)、水力 (Hydro Energy)、地熱 (Geothermal Energy)、生質能 (Biomass Energy) 等，這些能源的碳排放量極低或為零，且資源可再生。
    • 舉例： 台灣發展離岸風電，不僅能提供大量電力，減少對進口化石燃料的依賴，還能帶動相關產業發展，創造就業機會，提升國家能源自主性，這是在提升當代福祉。同時，由於其低碳特性，不會對後代造成氣候變遷的長期負擔。
  • 提高能源效率 (Energy Efficiency)：通過技術改進和管理優化，在相同服務水平下，消耗更少的能源。這直接減少了對能源的需求，也就減輕了能源開發的環境壓力。
    • 舉例： 推廣 LED 照明、節能家電、高效率工業設備、智慧電網。這能降低家庭和企業的能源開支（提升當代福祉），同時減少對化石燃料的消耗，減緩資源枯竭和環境污染（不損害後代福祉）。
  • 發展儲能技術 (Energy Storage)：由於再生能源（如太陽能、風能）具有間歇性，發展高效、低成本的儲能技術（如電池儲能、抽水蓄能、氫能儲能）是穩定供電、提高再生能源利用率的關鍵。