115 年 國立中央大學應用地質研究所碩士班在職生《環境工程概論》

本題考查對環境工程中「非水相液體」名詞的理解。

非水相液體 (Non-Aqueous Phase Liquid, NAPL) 是指在水中溶解度極低，且密度與水不同（可能比水輕或比水重）的有機液體。NAPL 在環境中常以獨立的液相存在，例如石油洩漏形成的油污，或是工業溶劑。

本題考查對「健康風險評估」名詞的理解。

健康風險評估 (Health Risk Assessment, HRA) 是一個系統性的過程，用來評估暴露於特定污染物或危險因子下，對人類健康造成的潛在不良影響。其主要目的在於量化暴露與健康效應之間的關係，並提供決策者（如環保官員、政策制定者）作為風險管理與制定環境保護政策的依據。

本題考查對「溫室氣體」名詞的理解。

溫室氣體 (Greenhouse Gas, GHG) 是指大氣中能夠吸收並再輻射紅外線輻射的氣體。這些氣體允許太陽短波輻射通過大氣層到達地球表面，但會吸收地表釋放的長波輻射（熱輻射），並將部分熱能重新輻射回地表，從而產生類似溫室的保溫效應，使地球維持在相對溫暖的溫度。

本題考查對「水力坡頭」名詞的理解。

水力坡頭 (Hydraulic Head) 是指在多孔介質（如土壤、岩石）中，水體單位重量所具有的總能量，通常以水柱高度來表示。它包含了三個部分：靜水壓力水頭 (pressure head)、測壓管水頭 (elevation head) 和動水頭 (velocity head)。在大多數地下水流動的實際情況下，動水頭非常小，可以忽略不計。因此，水力坡頭通常被視為靜水壓力水頭與測壓管水頭之和。地下水的流動方向是由水力坡頭較高處流向水力坡頭較低處，其梯度（水力坡度）決定了地下水的流速。

$h = z + \frac{p}{\rho g} + \frac{v^2}{2g}$

本題考查對「氣候變遷調適」名詞的理解。

氣候變遷調適 (Climate Change Adaptation) 是指為了減少氣候變遷對人類社會和自然生態系統造成的負面衝擊，採取適當的措施來適應實際或預期的氣候變遷及其影響。調適措施的目標是降低脆弱性、增強韌性，並利用可能出現的氣候變遷相關機會。

本題考查對「吸附」名詞的理解。

吸附 (Sorption) 是一個廣泛的術語，用來描述物質（吸附質，adsorbate）附著在另一物質（吸附劑，adsorbent）表面或進入其孔隙的過程。它包含兩種主要機制：吸附 (adsorption) 和吸收 (absorption)。

• 吸附 (Adsorption)：指吸附質附著在吸附劑的表面。

本題考查對 Darcy 定律的理解及其應用。

Darcy 定律是描述多孔介質中穩定流動（如地下水流）的定律，由法國工程師 Henry Darcy 在 19 世紀提出。它指出，通過多孔介質的流體流量與介質的導水係數、水力坡度以及流動斷面積成正比，與流體黏滯度和介質長度成反比。

其數學表達式為：
$Q = -KA \frac{dh}{dl}$
其中：

• $Q$ 為流量 (flow rate)，單位為體積/時間 (例如 $m^3/s$)。
• $K$ 為水力傳導係數 (hydraulic conductivity)，單位為長度/時間 (例如 $m/s$)。它代表介質傳導水分子的能力，與介質的孔隙度、孔隙大小和連通性有關。
• $A$ 為垂直於流動方向的截面積 (cross-sectional area)，單位為面積 (例如 $m^2$)。

本題考查對台灣烏腳病成因與地理分布的理解。

烏腳病 (Blackfoot Disease) 是一種嚴重的周邊血管疾病，主要影響下肢，嚴重時可能導致組織壞死、潰爛，最終需要截肢。在台灣，烏腳病曾是地方性流行病，尤其在沿海地區。

可能原因：
科學研究普遍認為，台灣早期烏腳病的發生與地下水中的砷 (Arsenic, As) 嚴重超標有關。烏腳病的好發地區多位於沿海平原，過去這些地區的居民飲用水主要仰賴深井地下水。這些地下水中的砷濃度可能因地質條件（如含砷的岩石、沉積物）以及過度抽取導致地下水位下降，使得深層含砷地下水與表層水混合或更易被抽取。

本題考查對台灣環保署（現為環境部）河川污染指數 (RPI) 的組成參數的了解。

河川污染指數 (River Pollution Index, RPI) 是台灣環保署（現環境部）用來評估河川水質狀況的指標。它綜合了多項水質參數的測量結果，並將其轉換為一個分數，用以分類水質等級。RPI 的計算是基於以下四項主要的水質參數：

1. 溶氧量 (Dissolved Oxygen, DO)：衡量水中溶解氧的含量。高溶氧量表示水質較佳，有利於水生生物生存；低溶氧量則可能表示有機物污染嚴重。
2. 生化需氧量 (Biochemical Oxygen Demand, BOD)：指微生物在特定溫度和時間內，分解水中污染物（主要是有機物）所需的氧氣量。

本題考查對「受限含水層」與「非受限含水層」的定義與區別。

含水層 (Aquifer) 是指地下能夠儲存並傳導足夠水量以供開採的飽和岩層或地層。根據其上覆的含水層結構，含水層可分為兩種類型：

1. 非受限含水層 (Unconfined Aquifer)：
   • 定義： 這種含水層的上覆為不透水層或弱透水層，但其頂部並非由不透水層完全限制，而是直接與大氣壓力接觸。含水層的飽和區頂部邊界稱為潛水面 (water table)，其壓力等於大氣壓力。
   • 特徵： 潛水面會隨取水量或降雨量而升降。井的抽水水位會影響潛水面的形狀，形成錐形漏斗 (cone of depression)。
   • 補注： 主要由滲入作用 (recharge by infiltration) 補注。

本題考查對日常生活中常見地下水污染物的認知。

地下水是重要的飲用水源，但容易受到各種污染物的影響。日常生活中常見的地下水污染物種類繁多，以下列舉兩種：

1. 硝酸鹽 (Nitrate, $NO_3^-$)：
   • 來源： 主要來自農業活動（化學肥料、畜牧業廢水）、生活污水（化糞池、污水管滲漏）以及工業廢棄物。
   • 影響： 飲用高濃度硝酸鹽的水可能導致嬰兒藍血症 (methemoglobinemia)，對孕婦和成人也可能產生健康風險。

本題考查對 PFAS 名詞的定義與來源的理解。

PFAS 是「全氟及多氟烷基物質」 (Per- and Polyfluoroalkyl Substances) 的總稱。它是一類人工合成的化學物質，具有獨特的化學結構，其中碳原子與氟原子之間形成非常穩定的共價鍵，這使得 PFAS 具有耐熱、防水、防油、耐腐蝕等優異特性。

主要來源：
由於其獨特的性質，PFAS 被廣泛應用於各種工業和消費產品中，其主要來源包括：

1. 滅火泡沫： 特別是用於撲滅石油類火災的成膜泡沫 (Aqueous Film-Forming Foam, AFFF)，其中含有大量的 PFAS，常在機場、軍事基地、消防訓練場所造成嚴重污染。

本題考查對土壤孔隙率 (porosity) 和孔隙比 (void ratio) 的定義與計算。

核心觀念：

• 孔隙率 (Porosity, $n$)：定義為孔隙體積佔總體積的百分比。
• 孔隙比 (Void Ratio, $e$)：定義為孔隙體積與土壤顆粒體積之比。

已知條件：

• 孔隙體積 ($V_v$) = 0.35 $m^3$
• 土壤顆粒體積 ($V_s$) = 0.65 $m^3$

計算步驟：

1. 計算總體積 ($V_t$)：
   總體積是孔隙體積與土壤顆粒體積之和。
   $V_t = V_v + V_s$
   $V_t = 0.35 \, m^3 + 0.65 \, m^3 = 1.00 \, m^3$

2. 計算孔隙率 ($n$)：
   孔隙率定義為孔隙體積與總體積的比值。
   $n = \frac{V_v}{V_t}$
   $n = \frac{0.35 \, m^3}{1.00 \, m^3}$