114 年 國立臺灣大學地質科學系及海洋研究所聯合招生《環境科學概論（A )》

本題為名詞解釋題，旨在測試考生對環境科學基本概念的理解程度。

1. Net Zero (淨零)：
   淨零排放是指在特定時間範圍內，人為活動所產生的溫室氣體排放量，與透過自然碳匯（如森林、海洋）或人為碳移除技術所移除的量相互抵銷，達到淨排放量為零的狀態。這是一個全球性的氣候目標，旨在減緩全球暖化。

2. Carbon Sequestration (碳封存／碳捕捉與封存)：
   碳封存是指將二氧化碳（$CO_2$）或其他溫室氣體從大氣中分離出來，並將其長期儲存在地下或海洋等地方的過程。碳捕捉與封存（CCS）技術通常包含三個主要步驟：捕捉（從排放源或空氣中分離$CO_2$）、運輸（將$CO_2$輸送到儲存地點）以及封存（將$CO_2$注入地下儲層，如枯竭的油氣田、鹽水層等）。

本題主要考查生物復育法（Bioremediation）的原理、機制及其應用。

生物復育法於土壤與地下水污染整治方法中之原理及機制 (15分)：

生物復育法是一種利用生物（主要是微生物，但也包括植物或真菌）來降解、轉化或固定污染物，以修復受污染土壤與地下水的技術。其核心原理是利用生物體內的代謝過程，將有害的污染物轉化為無害或毒性較低的物質，或是將污染物固定在特定位置，使其不易擴散。

主要機制包括：

1. 微生物降解 (Microbial Degradation)：

   • 好氧降解：在有氧氣的環境下，好氧微生物利用污染物作為碳源或能量來源，透過氧化反應將污染物分解。例如，許多碳氫化合物（如石油）可以被好氧菌分解成二氧化碳和水。
   • 厭氧降解：在無氧環境下，厭氧微生物利用污染物作為電子接受者或電子供體，進行還原、氧化、水解、脫氯等反應，將污染物轉化。例如，某些氯代烴（如四氯乙烯）可以在厭氧條件下被脫氯菌還原脫氯，最終轉化為乙烯或乙烷。
   • 共生降解：有時污染物需要多種微生物協同作用才能有效降解，一種微生物可能對污染物進行初步轉化，產生另一種微生物可利用的中間產物。

2. 植物復育 (Phytoremediation)：
   利用植物吸收、轉化、穩定或揮發污染物。

   • 植物吸收 (Phytoextraction)：植物將土壤或水中的重金屬等污染物吸收並累積在植物體內。
   • 植物固化/穩定 (Phytostabilization)：植物透過根系分泌物或吸附作用，降低污染物的生物有效性，使其在土壤中移動性降低。

本題涵蓋了氣候變遷的基礎知識、我國相關法規的實施，以及減碳與負碳的具體策略與案例。

溫室氣體為何？ (5分)

溫室氣體（Greenhouse Gases, GHGs）是指大氣中能夠吸收並重新輻射紅外線輻射的氣體分子。這些氣體就像溫室的玻璃一樣，允許太陽短波輻射進入地球表面，但會吸收並向四面八方輻射地球表面發出的長波紅外線輻射。這個過程稱為「溫室效應」（Greenhouse Effect）。

地球本身會輻射出熱能（紅外線），若大氣中沒有溫室氣體，這些熱能大部分會散逸到太空中，地球的平均溫度將會非常寒冷（約 -18°C）。然而，大氣中的溫室氣體捕獲了部分地球輻射的熱能，並將其重新輻射回地表，使得地球的平均溫度升高至約 15°C，這對於生命的生存至關重要。

問題在於，人類活動（特別是燃燒化石燃料、工業生產、土地利用改變等）大幅增加了大氣中溫室氣體的濃度，導致溫室效應增強，引起全球暖化和氣候變遷。

主要的溫室氣體包括：

• 水蒸氣 ($H_2O$)：自然界含量最多，但其濃度受溫度影響，是氣候系統中的一個回饋因子，而非主要人為驅動因素。
• 二氧化碳 ($CO_2$)：主要來自燃燒化石燃料、工業製程、土地利用變化（如森林砍伐）。
• 甲烷 ($CH_4$)：來自天然氣洩漏、農業（如稻作、畜牧）、垃圾掩埋場、生物質燃燒。
• 氧化亞氮 ($N_2O$)：來自農業（肥料使用）、工業製程、燃料燃燒。
• 氟化氣體（如氫氟碳化物 HFCs, 全氟化碳 PFCs, 六氟化硫 $SF_6$）：人為製造，主要用於製冷、發泡劑、電子工業等，其暖化潛勢極高。

可能的「減碳」與「負碳」的作法 (10分)：

• 減碳 (Mitigation)：指減少溫室氣體排放源的排放量，或提高能源效率，以降低大氣中溫室氣體的總體濃度。

  • 方法：
    • 能源轉型：發展及使用再生能源（太陽能、風力、水力、地熱），逐步淘汰化石燃料。
    • 提高能源效率：改善建築隔熱、使用節能電器、優化工業製程、發展高效率交通工具。
    • 工業減排：採用低碳製程、捕捉工業製程中的溫室氣體排放。
    • 交通運輸：發展電動車、公共運輸、自行車運輸，提高燃油效率。
    • 廢棄物管理：減少廢棄物產生、加強回收再利用、回收掩埋場的甲烷。
    • 行為改變：鼓勵低碳消費、減少肉類消費（因畜牧業產生大量甲烷）、節約能源。
    • 碳定價機制：如碳稅、碳費、總量管制與交易制度（ETS），透過經濟誘因促使企業和個人減少碳排放。

• 負碳 (Negative Emissions / Carbon Removal)：指從大氣中主動移除二氧化碳，使其淨含量減少。這通常是為了抵銷難以完全減排的「剩餘排放」（residual emissions），或達到更積極的減排目標。

  • 方法：
    • 自然解決方案 (Nature-based Solutions)：
      • 植樹造林與森林管理 (Afforestation/Reforestation, Forest Management)：增加森林覆蓋面積，利用光合作用將大氣中的$CO_2$轉化為生物質儲存。

本題主要考查考生對聯合國永續發展目標（SDGs）的理解，以及將其應用於台灣在地情境的能力。

17 項核心目標所代表之涵義 (17分)：

聯合國於2015年提出「2030永續發展目標」（Sustainable Development Goals, SDGs），包含17項核心目標（Goals）及169項細項目標（Targets），旨在解決全球面臨的貧困、飢餓、健康、教育、性別平等、水資源、能源、經濟、產業、不平等、永續城市、責任消費、氣候行動、海洋生態、陸域生態、和平正義、夥伴關係等全方位的挑戰。

以下簡述各項核心目標的涵義：

1. 目標 1：消除貧窮 (No Poverty)：在全世界消除一切形式的貧困。
2. 目標 2：消除飢餓 (Zero Hunger)：消除飢餓，實現糧食安全，改善營養，促進永續農業。
3. 目標 3：良好健康與福祉 (Good Health and Well-being)：確保健康的生活方式，促進各年齡層所有人的福祉。
4. 目標 4：優質教育 (Quality Education)：確保包容、公平的優質教育，讓所有人享有終身學習機會。
5. 目標 5：性別平等 (Gender Equality)：實現性別平等，賦予所有婦女和女童權力。
6. 目標 6：水與衛生 (Clean Water and Sanitation)：為所有人提供水和環境衛生，並對其進行永續管理。
7. 目標 7：經濟適用的清潔能源 (Affordable and Clean Energy)：確保所有人都能獲得負擔得起、可靠和永續的現代能源。
8. 目標 8：尊嚴工作與經濟成長 (Decent Work and Economic Growth)：促進包容和永續的經濟成長，實現充分的充分的生產性就業和人人獲得尊嚴工作。
9. 目標 9：產業、創新與基礎設施 (Industry, Innovation and Infrastructure)：建立具有韌性的基礎設施，促進包容和永續的產業化，並推動創新。
10. 目標 10：減少不平等 (Reduced Inequalities)：減少國家內部和國家之間的經濟、社會、政治和環境不平等。
11. 目標 11：永續城市與社區 (Sustainable Cities and Communities)：使城市和人類居住區具有包容性、安全、有韌性，且永續。
12. 目標 12：責任消費與生產 (Responsible Consumption and Production)：確保永續消費和生產模式。
13. 目標 13：氣候行動 (Climate Action)：採取緊急行動應對氣候變遷及其影響。
14. 目標 14：海洋生態 (Life Below Water)：保護和永續利用海洋和海洋資源，促進永續發展。