112 年 國立中山大學環境工程研究所《環境工程概論（B）》

核心觀念

本題考查「植生復育法」（phytoremediation）去除污染物的主要機制。植生復育是利用植物本身及根圈環境，透過吸收、轉化、固定或促進微生物分解等方式，降低土壤、水體或地下水中的污染物濃度與毒性。

常見機制包括：

• 植物分解（phytodegradation）
• 植物吸取（phytoextraction）
• 植物揮發（phytovolatilization）
• 根部附近的微生物分解（rhizodegradation）
• 根部過濾或吸附（rhizofiltration）
• 植物固定（phytostabilization）

其中，「蒸散」是植物將水分由根部吸收後，主要經由葉片氣孔散失至大氣的生理過程，因此不能稱為「根部蒸散」。

解題方法

判斷各選項是否屬於植生復育的污染物去除機制即可。

植生復育的核心在於：

1. 植物吸收或累積污染物；
2. 植物體內的酵素將污染物分解或轉化；
3. 植物根系提供微生物繁殖與作用的環境；
4. 污染物經植物吸收後，部分轉化為較易揮發的形式，再由地上部散逸。

因此，選項若描述植物或根圈對污染物的吸收、分解、轉化或微生物作用，即屬於合理機制；若將植物生理作用錯置於根部，則不是標準的污染物去除機制。

選項分析

(A) 植物分解

正確。植物可透過代謝作用及酵素反應，將有機污染物分解或轉化為毒性較低的物質，此機制稱為植物分解。

核心觀念

本題考查「棲止地下水層（perched groundwater table）」的形成條件。

地下水向下滲流時，若在非飽和帶中遇到一層連續性較高、但水力傳導係數 $K$ 顯著較低的地層，水流會受到阻滯，低滲透層上方因排水不易而局部累積，形成局部飽和區，此局部地下水面即為棲止地下水層。

依達西定律：

$$q=-K\frac{dh}{dl}$$

其中 $q$ 為地下水通量，$K$ 為水力傳導係數，$\frac{dh}{dl}$ 為水力梯度。當下伏地層的 $K$ 值遠小於上覆地層時，在相同水力梯度下可通過的水量大幅降低，容易造成水分暫時蓄積。

解題方法

判斷棲止地下水層的重點，不是看地層的 $K$ 值是否單純偏大或偏小，而是看相鄰地層之間的 $K$ 值差異是否足夠明顯。

當低滲透層與上覆較高滲透性地層的水力傳導係數相差約兩個數量級以上時，低滲透層對下滲水流具有明顯阻滯作用：

$$\frac{K_{\text{上覆層}}}{K_{\text{低滲透層}}} \geq 10^2$$

也就是相差至少約 $100$ 倍，較容易在低滲透層上方形成局部飽和區與棲止地下水層。

因此，本題答案為 2 個數量級。

選項分析

此題考查廢棄物回收再利用體系中，各相關方的責任劃分，特別是針對公告應回收廢棄物的回收清除工作。

核心概念：
台灣的廢棄物管理體系，特別是資源回收部分，主要依循《廢棄物清理法》及相關子法（如「物品或其容器之回收再利用管理辦法」）。該法規明確劃分了不同主體的責任。

• 公告應回收廢棄物：指經環保署公告，具有回收再利用價值，並應由其來源或消費端回收、清除、處理之物品或其容器。
• 回收清除處理業：是指從事廢棄物回收、清除、處理之業者。
• 管理機構：對於特定應回收項目，環保署會指定或輔導成立「管理機構」（例如，過去的環保署委託的回收基金會，現多為各類物品的環保署指定或輔導的「管理機構」或「執行機構」），負責規劃、協調、執行回收、再利用的相關業務。
• 地方主管機關：負責轄區內的廢棄物清理執行、稽查、輔導等。
• 中央主管機關：通常指行政院環境保護署 (EPA)，負責制定政策、法規、監督全國的廢棄物管理。
• 販賣業者/使用者：指販賣或使用應回收物品的商家或個人。

題目問的是「負責回收、清除工作」。
根據《廢棄物清理法》的規定，對於公告應回收廢棄物，其回收、清除、處理的責任，通常是分階段的：

1. 源頭減量與回收：由「使用者」或「販賣業者」（作為生產者責任延伸的一環）負起部分回收責任，例如透過回收標誌的標示，消費者回收時可享優惠等。
2. 回收清除處理：這是核心部分。對於公告應回收的廢棄物，其回收、清除、處理的「主要」責任，是透過「管理機構」或「執行機構」來規劃與執行。這些管理機構通常是由環保署輔導或指定，並向「販賣業者」（或稱第一類業者、容器業者）收取回收清除處理費，再委託合格的回收清除處理業者來執行實際的回收、清除工作。

分析選項：
(A) 使用人：使用人（消費者）有將應回收物交付回收的責任，但不直接負責「回收、清除工作」的執行。
(B) 地方主管機關：地方政府負責稽查、輔導、執行、裁罰等，但實際的回收清除工作，通常是透過管理機構委託業者來執行，地方政府是監督者，而非執行者。
(C) 中央主管機關：中央主管機關（環保署）是制定政策、法規、監督的權責單位，並指定或輔導管理機構，但不是直接負責執行回收清除工作。

此題考查我國有害事業廢棄物焚化爐的運作規範，特別是燃燒室出口溫度要求。

核心概念：
有害事業廢棄物焚化是處理高濃度有害廢棄物的一種方法，目的是透過高溫燃燒，將有害物質分解成毒性較低的產物，並減少廢棄物的體積。為了確保有害物質能被有效分解，同時避免產生戴奧辛等二次污染物，對焚化爐的燃燒條件有嚴格的要求。

我國的「有害事業廢棄物處理」相關法規，主要是依據《廢棄物清理法》及其施行細則、以及相關的「有害事業廢棄物認定標準」和「有害事業廢棄物處理規範」。

在這些規範中，通常會對焚化爐的「一次燃燒室」和「二次燃燒室」的溫度、停留時間等操作條件有明確規定，以確保有害物質的完全分解。

• 一次燃燒室：主要進行廢棄物的燃燒。
• 二次燃燒室：主要用於處理一次燃燒室未能完全分解的揮發性有機物和氣體，並確保其完全氧化。

題目問的是「燃燒室的出口溫度」。這通常是指「二次燃燒室」的出口溫度，因為二次燃燒室的溫度要求更高，目的是徹底分解有害物質。

根據我國環保署的相關規定（例如「有害事業廢棄物處理場所處理許可管理辦法」或過去的「有害事業廢棄物焚化處理技術規範」），對於有害事業廢棄物焚化爐的二次燃燒室出口溫度，有嚴格的要求。

此題考查集塵灰（Fly ash）的成分以及從中回收金屬的應用。

核心概念：
集塵灰是工業鍋爐或焚化爐等燃燒設備，在燃燒過程中，煙氣經過集塵設備（如靜電集塵器、袋濾器）時，被捕捉下來的細小顆粒物。集塵灰的成分非常複雜，取決於燃燒的物料（如煤炭、垃圾、廢棄物）以及燃燒過程的條件。

煤炭燃燒產生的集塵灰（煤灰，coal fly ash）通常含有矽、鋁、鐵、鈣等元素，也可能含有少量重金屬，如鎘、鉛、汞、砷等，但通常不是作為主要回收的目標金屬。

然而，題目提到的是「集塵灰的金屬資源提煉」，這暗示集塵灰中含有有價值的金屬。
在某些特定的工業過程中，例如：

• 垃圾焚化爐的底渣和飛灰：垃圾焚化產生的飛灰（集塵灰）中，可能含有較高濃度的重金屬，如鋅、銅、鉛、鎘等。
• 某些特定工業鍋爐的集塵灰：例如，處理含銅、鎳、鉻等合金廢料的燃燒過程，其集塵灰中也可能富集這些金屬。

題目問「以何種金屬為主要目標」。
這表示在常見的集塵灰處理回收中，某種金屬是最具經濟價值的回收對象。

我們來分析選項：
(A) 鋅 (Zn)：鋅是常見的重金屬，在許多工業廢棄物和飛灰中都有發現。鋅的回收具有經濟價值，例如用於生產鍍鋅鋼材或合金。
(B) 銅 (Cu)：銅也是一種重要的有色金屬，具有較高的回收價值。在電子廢棄物、電纜等產生的飛灰中，銅的含量可能較高。
(C) 鎳 (Ni)：鎳是重要的合金元素，用於不鏽鋼、高溫合金等。鎳的價格較高，具有回收價值。

此題考查溫室氣體（Greenhouse Gases, GHGs）計量的標準單位。

核心概念：
溫室氣體是指大氣中能夠吸收並重新輻射紅外線的氣體，它們會導致地球表面溫度升高，產生溫室效應。主要的溫室氣體包括二氧化碳 (CO2)、甲烷 (CH4)、氧化亞氮 (N2O)、氫氟碳化物 (HFCs)、全氟碳化物 (PFCs)、六氟化硫 (SF6) 等。

這些溫室氣體在大氣中的濃度和對溫室效應的貢獻程度不同。為了統一比較和量化它們對全球暖化的影響，通常會將各種溫室氣體的影響力，換算成一個共同的參考標準。

這個參考標準通常是二氧化碳 (CO2)，因為它是最主要的溫室氣體，且其對全球暖化的影響（全球暖化潛勢, Global Warming Potential, GWP）被設為 1。

全球暖化潛勢 (GWP)：是指某種溫室氣體在特定時間範圍內（通常是 100 年），相對於二氧化碳的暖化能力。例如，甲烷 (CH4) 的 100 年 GWP 大約是 25-28，表示同樣質量的甲烷，在 100 年內造成的暖化效應約為二氧化碳的 25-28 倍。

此題考查與溫室氣體管理相關的國際標準，要求辨識出非溫室氣體管理標準的項目。

核心概念：
國際標準化組織 (ISO) 制定了許多與環境管理、溫室氣體排放、產品生命週期等相關的標準。其中，ISO 14000 系列標準主要關注環境管理系統 (Environmental Management Systems, EMS)，而 ISO 14060 系列標準則專門針對溫室氣體盤查、量化、報告和驗證。

ISO 14000 系列：

• ISO 14001：是環境管理系統的標準，規定了組織如何建立、實施、維護和持續改進其環境管理系統。它是一個框架，幫助組織管理其環境衝擊，但不直接規定溫室氣體的量化或報告方法。

ISO 14060 系列：

• ISO 14064-1：溫室氣體盤查標準，規定了組織（公司、機構）層級的溫室氣體排放量和移除量的計算和報告的原則與框架。
• ISO 14064-2：溫室氣體減量標準，規定了項目（如特定項目、計畫、活動）層級的溫室氣體排放量和移除量的計算、監測、報告和驗證的原則與框架。
• ISO 14064-3：溫室氣體盤查與減量之驗證與確認標準，規定了對溫室氣體聲明的驗證與確認的原則與程序。

此題考查京都議定書 (Kyoto Protocol) 中，關於已開發國家和開發中國家（附件一國家與非附件一國家）在溫室氣體減量方面的機制。

核心概念：
京都議定書是聯合國氣候變化框架公約 (UNFCCC) 的一個重要議定書，於 1997 年簽署，旨在為已開發國家設定具有法律約束力的溫室氣體減量目標。議定書將締約方分為兩類：

• 附件一國家 (Annex I Parties)：主要是已開發國家和經濟轉軌國家，被要求承擔具有法律約束力的量化減排目標。
• 非附件一國家 (Non-Annex I Parties)：主要是開發中國家，不承擔具有法律約束力的量化減排目標，但被要求參與自願性的減排行動，並獲得資金和技術支持。

為了幫助附件一國家更靈活地實現減排目標，並促進全球減排，京都議定書設計了三種「京都機制」（Kyoto Mechanisms）：

1. 排放交易 (Emissions Trading, ET)：允許附件一國家之間，在達到各自減排目標的基礎上，進行排放許可證的交易。一個國家如果超額完成減排目標，可以將多餘的減排量賣給另一個未能完成目標的國家。
2. 聯合履行 (Joint Implementation, JI)：允許附件一國家之間，共同投資和實施減排項目。投資方國家可以獲得其在項目中產生的減排量（Emissions Reduction Units, ERUs），用於抵消其自身的減排義務。

此題考查聯合國於 2015 年宣布的「2030 年永續發展目標」(Sustainable Development Goals, SDGs) 的結構，特別是核心目標（Thematic Goals）的數量以及細項目標（Targets）的數量。

核心概念：
永續發展目標 (SDGs) 是聯合國於 2015 年 9 月通過的一項全球性議程，旨在解決全球面臨的經濟、社會和環境挑戰，以實現到 2030 年的永續發展。SDGs 包含 17 個相互關聯的目標 (Goals)，這些目標涵蓋了從消除貧困、飢餓、促進健康、優質教育，到實現性別平等、清潔飲水、可負擔能源、經濟增長、產業創新、減少不平等、永續城市、責任消費與生產、氣候行動、保育海洋、保育陸域生態、和平與正義，以及促進永續發展的夥伴關係。

SDGs 的結構如下：

• 17 個永續發展目標 (Goals)：這是 SDGs 的核心，是宏觀的願景。
• 169 項細項目標 (Targets)：每個目標之下，進一步細分為具體的、可衡量的細項目標，用來闡述如何達成該目標。

此題考查企業永續發展中，ESG 的概念解釋。

核心概念：
ESG 是環境 (Environmental)、社會 (Social) 和公司治理 (Governance) 的縮寫。它是一個評估企業在可持續發展和企業社會責任 (CSR) 方面表現的框架。ESG 投資近年來受到廣泛關注，因為投資者和消費者越來越重視企業的長期價值和對社會及環境的影響。

• E (Environmental)：環境。這部分關注企業如何管理其對環境的影響，包括氣候變遷、碳排放、能源效率、水資源管理、廢棄物管理、生物多樣性等。
• S (Social)：社會。這部分關注企業如何管理與員工、供應商、客戶及社區的關係。內容包括勞工標準、員工健康與安全、產品責任、人權、社區參與、數據安全等。
• G (Governance)：公司治理。這部分關注企業的領導層、高管薪酬、股東權利、董事會結構、內部控制、商業道德、透明度等。良好的公司治理是確保企業長期健康發展的基礎。

此題要求說明電漿熱解法處理廢棄物的原理與優點。

核心概念：
電漿 (Plasma) 是物質的第四態，由部分或全部電離的氣體組成，其中包含自由電子、離子、自由基等高能量粒子。電漿具有極高的溫度（可達數千至數萬攝氏度）和強烈的反應活性。

電漿熱解法 (Plasma Pyrolysis) 原理：
電漿熱解法是利用電漿的高溫和高反應活性，在缺氧或低氧的條件下，將有機廢棄物分解成較簡單的氣態產物（如合成氣，Syngas）和固態殘渣（如碳、無機物）。

具體過程如下：

1. 廢棄物預處理：廢棄物經過篩選、破碎等預處理，去除無法熱解的雜質（如金屬、玻璃）。
2. 進入電漿反應器：預處理後的廢棄物被送入電漿反應器。
3. 電漿產生：通過電極放電產生高溫電漿。
4. 廢棄物裂解：在高溫電漿的作用下，廢棄物的有機成分（碳氫化合物）發生熱裂解，斷裂化學鍵，分解成小分子氣體，主要成分是氫氣 (H2)、一氧化碳 (CO)、少量二氧化碳 (CO2)、甲烷 (CH4) 等，形成合成氣。
5. 無機物熔融/固化：廢棄物中的無機成分（如金屬氧化物、玻璃等）在高溫下熔融，冷卻後形成玻璃化的固態殘渣（slag）。
6. 產物收集：合成氣被收集起來，可以進一步處理或用於發電。固態殘渣作為惰性材料處理或用於建材。

此題要求針對油品污染場址，在「短時間內完成整治」的前提下，建議一種適合的整治工法並說明其原理。

核心概念：
油品污染場址的整治，目標是降低土壤或地下水中油品的濃度，使其符合環保法規的標準。油品（如汽油、柴油、原油等）主要成分為烴類化合物，具有揮發性、可燃性、毒性，並對環境和人體健康造成危害。

「短時間內完成整治」是關鍵限制條件。這意味著需要採用快速、高效的整治技術，排除緩慢的自然衰減或傳統的長期處理方法。

適合的整治工法建議：
基於「短時間完成」的要求，以下幾種工法較為適合：

1. 土壤蒸氣抽離 (Soil Vapor Extraction, SVE)：

   • 原理：通過在污染區域設置抽氣井，並施加負壓，將土壤中的揮發性有機污染物（如汽油中的輕質烴類）以氣態形式抽離出來。抽出的蒸氣可以進行後續處理（如活性碳吸附、燃燒、或生物濾材處理）。
   • 適用性：特別適合處理土壤中揮發性較高的油品成分。整治速度相對較快，且對場址擾動較小。
   • 短時間考量：只要抽氣井佈設合理、抽氣參數設置得當，SVE 可以較快地降低土壤中的揮發性污染物濃度。

2. 抽出-處理 (Pump-and-Treat, P&T)：

   • 原理：通過設置抽水井，將受污染的地下水抽出，然後在地面進行處理（如氣提、活性碳吸附、生物處理、氧化還原處理等），處理達標後再回灌或排放。
   • 適用性：主要用於處理地下水污染。對於油品污染，可以有效移除溶解態和油水分離相 (DNAPL/LNAPL) 的部分污染物。
   • 短時間考量：P&T 的整治速度取決於地下水的流速、污染範圍以及處理效率。對於大範圍、低滲透性的場址，可能需要較長時間。但若污染物濃度高、滲透性好，則可較快見效。

3. 原位氧化/還原 (In-situ Oxidation/Reduction, ISCO/ISCR)：

   • 原理：將氧化劑（如過硫酸鹽、過錳酸鉀、臭氧、過氧化氫）或還原劑（如零價鐵，ZVI）注入受污染的土壤或地下水中。氧化劑通過化學反應將污染物氧化分解成較無害的物質；還原劑則通過還原反應將污染物轉化。
   • 適用性：對多種污染物有效，包括油品中的烴類。
   • 短時間考量：化學反應速度快，理論上可以快速降低污染物濃度。但需要確保氧化劑/還原劑能均勻分佈到污染區域，這對注入技術要求較高。

4. 熱處理 (Thermal Treatment)：

   • 原理：包括原位熱傳導 (In-situ Thermal Conduction, ISTC) 或原位熱氣提 (In-situ Thermal Extraction, ISTE)。通過注入加熱棒或蒸汽，將土壤加熱至足夠高的溫度，使污染物揮發，然後通過抽氣井將揮發的污染物抽離處理。
   • 適用性：對揮發性污染物（如汽油）非常有效，可以快速降低污染物濃度。
   • 短時間考量：這是最快速的整治技術之一，理論上可以在數週至數月內完成大範圍的整治。但成本較高。

建議工法選擇：
考慮到「油品污染」和「短時間完成」，原位熱處理 (In-situ Thermal Treatment) 或 土壤蒸氣抽離 (SVE) 結合抽出-處理 (P&T) 是較為推薦的選擇。

如果以「最快速」和「最徹底」來考量，原位熱處理 (ISTC/ISTE) 是首選。
如果考慮成本和靈活性，SVE 結合 P&T 也是不錯的選擇。

此題要求說明台灣在 2050 年實現淨零排放的四大策略及其對應的十二項關鍵戰略。

核心概念：
淨零排放（Net-zero emissions）是指在特定時間點，人為排放的溫室氣體量與透過自然或人為方式移除的溫室氣體量相抵銷，達到總排放量為零的狀態。台灣政府於 2022 年公布「2050 淨零排放路徑圖」，旨在引導國家朝向永續發展和氣候韌性社會轉型。

「2050 淨零排放路徑圖」主要包含四大策略，並細分為十二項關鍵戰略。

台灣 2050 淨零排放的四大策略：

1. 發展再生能源，達成 2050 淨零發電

   • 目標：逐步降低化石燃料發電比例，提高再生能源發電佔比，最終實現 100% 潔淨發電。
   • 關鍵戰略 (共 4 項)：
     • 離岸風力發電：大力發展離岸風電，目標是成為主力再生能源。
     • 太陽光電：持續擴大地面及屋頂太陽光電設置量。
     • 其他再生能源：包括水力、地熱、生質能等，並輔以儲能系統。
     • 強化電網韌性與儲能：確保電網穩定供電，並配合再生能源的間歇性，發展儲能技術。

2. 發展綠色運輸，達成 2050 淨零運輸

   • 目標：減少運輸部門的碳排放，推動運具電動化與燃料轉型。
   • 關鍵戰略 (共 3 項)：
     • 運具電動化：加速推動電動機車、電動汽車、電動公車等全面電動化。
     • 推動綠色運輸燃料：發展生質燃料、氫能等替代燃料，用於重型車輛、航空、海運。
     • 提升公共運輸使用率：鼓勵民眾多利用公共運輸系統，減少私人運具使用。

3. 推動產業低碳化，達成 2050 淨零排放

   • 目標：降低工業製程的碳排放，提升能源效率，發展低碳技術。
   • 關鍵戰略 (共 3 項)：

此題要求解釋「負排放技術」(Negative Emission Technologies, NETs) 和「碳匯」(Carbon Sink) 的概念。

核心概念：
在氣候變遷的討論中，為了達成淨零排放甚至負排放的目標，需要同時減少溫室氣體的排放，並移除大氣中已存在的溫室氣體。負排放技術和碳匯就是實現後者（移除溫室氣體）的兩種途徑。

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一、 負排放技術 (Negative Emission Technologies, NETs)

定義：
負排放技術是指任何從大氣中移除二氧化碳 (CO2) 或其他溫室氣體的技術或過程，其淨效果是從大氣中「抽取」溫室氣體，而不是僅僅減少排放。 NETs 的目標是實現「二氧化碳移除」(Carbon Dioxide Removal, CDR)。

原理與類型：
NETs 可以分為基於自然過程的（Nature-based Solutions）和基於工程技術的（Technology-based Solutions）。

1. 基於自然的 NETs：

   • 植樹造林與森林管理 (Afforestation and Reforestation)：種植新森林或恢復退化的森林，植物通過光合作用吸收大氣中的 CO2，並將碳儲存在生物質（樹幹、枝葉、根系）和土壤中。
   • 土壤碳封存 (Soil Carbon Sequestration)：透過改良農業耕作方式（如免耕、覆蓋作物、增加有機質投入），增加土壤中有機碳的含量，將碳儲存在土壤中。
   • 生物能源與碳捕捉、利用及封存 (Bioenergy with Carbon Capture and Storage, BECCS)：種植生物質（如農作物、樹木），燃燒生物質產生能源，並將燃燒過程中產生的 CO2 捕捉下來，然後封存到地下地質構造中。由於生物質在生長過程中已吸收 CO2，BECCS 的淨效果是從大氣中移除 CO2。
   • 海洋基質強化 (Enhanced Ocean Alkalinity or Fertilization)：通過增加海洋的鹼度（例如添加礦物質）或向海洋施肥（增加營養鹽），刺激海洋生物（如浮游植物）的光合作用，吸收 CO2。這種方法有潛在的生態風險，仍在研究階段。

2. 基於工程技術的 NETs：

   • 直接空氣碳捕捉 (Direct Air Capture, DAC)：使用化學吸收劑或吸附劑，直接從大氣空氣中捕捉 CO2。捕捉到的 CO2 可以用於工業應用（如強化石油採集，EOR）或長期封存。
   • 強化風化 (Enhanced Weathering)：將富含矽酸鹽的礦物（如玄武岩）粉碎後散佈到土地或海洋中，這些礦物與大氣中的 CO2 發生化學反應，生成碳酸鹽，從而將碳封存。

重要性：
為了實現《巴黎協定》將全球升溫控制在 1.5℃ 或 2℃ 的目標，科學家普遍認為，除了大幅減排外，還需要大規模部署 NETs 來移除大氣中已經存在的 CO2，以抵銷難以完全消除的剩餘排放。

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二、 碳匯 (Carbon Sink)