111 年 國立中正大學地球與環境科學系應用地球物理研究所《環境科學》

此題為名詞解釋題，旨在測試考生對環境科學基本概念的掌握程度。請依據各名詞的定義、成因、影響與相關應用進行闡述。

1. Photochemical smog (光化學煙霧)：

   • 定義：由太陽紫外線照射空氣中的氮氧化物 ($NO_x$) 與揮發性有機物 (VOCs) 反應所生成的一系列複合性污染物，主要是臭氧 ($O_3$)、過氧乙醯硝酸鹽 (PANs) 等二次污染物。
   • 成因：主要來自汽車廢氣、工業排放等。在陽光照射下，氮氧化物分解產生自由基，進而引發 VOCs 的氧化反應，生成臭氧等。
   • 影響：對人體呼吸系統造成刺激，引起咳嗽、喉嚨痛、肺功能下降；對植物造成傷害，影響生長；對材料也有腐蝕作用。
   • 【答案】 光化學煙霧是由氮氧化物與揮發性有機物在陽光作用下，經過複雜的光化學反應所生成的二次污染物，主要成分為臭氧，對人體健康、動植物及材料均有不利影響。

2. Nuclear fission (核分裂)：

   • 定義：指重原子核 (如鈾-235, $^{235}U$) 在吸收一個中子後，分裂成兩個或多個較輕的原子核，同時釋放出巨大的能量及數個新的中子。
   • 原理：釋放出的中子可引發連鎖反應，若控制得當，可作為核能發電的動力來源；若失控，則可能導致核武器爆炸。
   • 應用：核能發電廠、核武器。
   • 【答案】 核分裂是指重原子核在吸收中子後分裂成較輕原子核的過程，此過程會釋放出巨大的能量與中子，可應用於核能發電或核武器。

3. Organic agriculture (有機農業)：

   • 定義：一種強調永續性、生態平衡、生物多樣性，並避免使用合成化學物質 (如農藥、化學肥料、基因改造生物) 的農業生產系統。
   • 原則：注重土壤健康、資源循環利用、動物福利，以自然方式維持作物生產力與抵抗病蟲害。
   • 目的：生產對環境友善、對人體健康無害的農產品，並維護生態系統的平衡。
   • 【答案】 有機農業是一種不使用合成化學物質，強調生態平衡、生物多樣性與土壤健康的永續農業生產方式。

4. Solar energy (太陽能)：

   • 定義：來自太陽輻射的能量，主要形式為光能和熱能。
   • 利用方式：
     • 光電轉換 (Photovoltaic, PV)：利用太陽能電池將太陽光直接轉換為電能。
     • 太陽熱能 (Solar thermal)：利用集熱器收集太陽熱能，用於加熱水、發電或空間加熱。
   • 優點：清潔、可再生、取之不盡。
   • 缺點：受日照強度和時間影響，能量密度較低，初期建置成本較高。
   • 【答案】 太陽能是來自太陽輻射的能量，可透過光電轉換或太陽熱能方式加以利用，是一種清潔且可再生的能源。

5. Ozone depletion (臭氧層破壞)：

   • 定義：指平流層中的臭氧 ($O_3$) 含量減少的現象。
   • 主要原因：人為排放的氯氟碳化物 (CFCs)、海龍 (Halons) 等化學物質，在平流層中分解產生氯 (Cl) 或溴 (Br) 原子，這些原子能催化臭氧分解，造成臭氧層破壞。
   • 影響：臭氧層能吸收大部分的紫外線 (UV-B)，臭氧層破壞導致更多紫外線到達地表，增加皮膚癌、白內障的風險，損害生態系統，影響農作物生長。
   • 【答案】 臭氧層破壞是指平流層臭氧濃度降低的現象，主要由人造化學物質 (如 CFCs) 引起，導致到達地表的紫外線輻射增強，對生物及環境造成危害。

此題組為問答題，涵蓋空氣品質指標的定義與化石燃料的相關知識。

1. 空氣品質指標 (Air Quality Index, AQI)

• 核心觀念：AQI 是一種將多種空氣污染物濃度綜合起來，以單一數值表示空氣品質狀況的指標，方便民眾了解空氣品質對健康的影響。
• 說明：
  • 目的：為了讓民眾更清楚、簡易地了解空氣品質的狀況及其對健康的潛在影響，環保署將原有的空氣污染監測數據，整合為 AQI。
  • 計算方式：AQI 的計算是基於空氣中主要的污染物濃度，例如細懸浮微粒 ($PM_{2.5}$)、懸浮微粒 ($PM_{10}$)、臭氧 ($O_3$)、一氧化碳 (CO)、二氧化硫 ($SO_2$)、氮氧化物 ($NO_x$) 等。針對每一種污染物，根據其濃度計算出一個「次指標值」(Sub-index)。最終的 AQI 值為所有次指標值中的最大值。
  • 等級與顏色：AQI 數值被劃分為不同的等級，並對應不同的顏色，以直觀地傳達空氣品質狀況，例如：
    • 0-50：良好 (綠色)
    • 51-100：普通 (黃色)
    • 101-150：對敏感性族群不健康 (橘色)
    • 151-200：對所有族群不健康 (紅色)
    • 201-300：非常不健康 (紫色)
    • 301以上：有害 (紅色或深紫色)
  • 健康影響： AQI 值越高，代表空氣品質越差，對健康的潛在影響也越大，特別是對於兒童、老年人、患有呼吸道或心血管疾病的敏感族群。
• 【答案】 空氣品質指標 (AQI) 是一種將空氣中多種主要污染物濃度轉換為單一數值的指標，用以評估空氣品質的健康影響程度，並透過不同等級與顏色直觀呈現，方便民眾了解及採取應對措施。