112 年 國立臺北大學自然資源與環境管理研究所《環境科學與工程概論》

本題主要在探討我國《再生水資源發展條例》的應用，特別是針對公共下水道系統放流水作為再生水之規劃。

核心觀念：再生水資源發展條例、公共下水道系統、水資源永續利用。

解題思路：

1. 釐清定義與範疇： 題目明確指出「再生水」的定義，並將情境設定為「公共下水道系統之放流水」。這意味著處理對象是經過污水處理廠二級處理（或更高級別）後排放的放流水。
2. 規劃措施與建設： 思考將此類放流水再利用於公共目的，需要哪些前置與後續的規劃。這包含從水源取用到最終使用的整個鏈條。
3. 配套事項： 為了確保再生水安全、有效、穩定地供應與使用，需要哪些支持性的措施或考量。

詳解：

政府部門若規劃利用公共下水道系統之放流水作為「再生水」，需進行以下規劃及注意配套事項：

一、 規劃措施與建設：

1. 水質標準與處理等級確認：

   • 法規遵循： 依據《再生水資源發展條例》及其子法，明確再生水之用途（如：澆灌、沖廁、工業冷卻、都市景觀、消防等）及其對應的水質標準。
   • 處理技術選擇： 根據目標用途，評估現有公共污水處理廠放流水的水質，並決定是否需要額外的再生水處理單元（如：過濾、消毒、薄膜處理等），以符合特定用途的水質要求。

2. 管線系統規劃與建置：

   • 分流管網： 考慮設置獨立的再生水管網，避免與飲用水管網混淆，確保飲用水安全。這可能涉及新建管線或對現有管線進行改造（如：加裝標示、顏色區隔）。
   • 取水與輸送系統： 設計從污水處理廠取水、儲存、加壓及輸送至各使用點的系統。

3. 使用端規劃與整合：

   • 需求評估： 盤點潛在的再生水使用者（如：公園綠地、公廁、工業區、消防栓等），評估其需求量與穩定性。
   • 使用許可與契約： 建立再生水使用者申請、審核、契約簽訂的機制。
   • 監測與回饋： 規劃使用端的用水量、水質監測，並建立使用狀況的回饋機制。

本題主要探討我國《氣候變遷因應法》中所定義的溫室氣體，以及特定高潛在溫室效應氣體（含氟氣體）的用途與處理技術。

核心觀念：溫室氣體、京都議定書、溫室氣體盤查、廢棄物處理技術、化學反應工程。

解題思路：

1. 辨識四大類溫室氣體： 根據《氣候變遷因應法》（或參考國際公約如京都議定書），列出除了題目中已提及的含氟氣體外，其他主要的溫室氣體類別。
2. 含氟氣體用途： 針對 PFCs、SF₆、NF₃ 這三種氣體，分別說明其在工業上的主要應用。
3. 破壞/去除技術： 介紹針對這類高溫室潛能（GWP）的含氟氣體，在工程上常用的處理或破壞方法。

詳解：

一、 《氣候變遷因應法》定義的溫室氣體（除 PFCs、SF₆、NF₃ 外的4類）：

根據《氣候變遷因應法》第二條及相關法規，我國定義的溫室氣體主要包含六大類，除了題目已提及的 全氟碳化物（PFCs）、六氟化硫（SF₆）、三氟化氮（NF₃） 外，另外四類是：

1. 二氧化碳（CO₂）： 最主要的溫室氣體，來自化石燃料燃燒、工業製程、土地利用變化等。
2. 甲烷（CH₄）： 來自農業活動（如稻作、畜牧）、天然氣洩漏、廢棄物掩埋場等。
3. 氧化亞氮（N₂O）： 主要來自農業活動（如施肥）、工業製程、燃料燃燒等。
4. 其他非甲基鹵化碳（Hydrofluorocarbons, HFCs）： 雖然題目中已列出 PFCs，但 HFCs 本身也是一類重要的溫室氣體，常作為冷媒、噴霧劑等。 （註：有時 HFCs 會被獨立列出，或與 PFCs 合併討論，但在此題脈絡下，若要湊足四類，通常會將 HFCs 單獨列出，或將「其他」一類更細緻化。若僅考慮京都議定書六大類，則為 CO₂, CH₄, N₂O, HFCs, PFCs, SF₆。題目問「除…外，還包括哪4類」，表示除了 PFCs, SF₆, NF₃ 這三種「特定」含氟氣體外，再加上「其他」三類，共計六類。但 NF₃ 雖常被視為 PFCs 的一種，在此題目中被獨立列出，因此需注意區分。若將 NF₃ 視為 PFCs 的一部分，則需再找一類。考量《氣候變遷因應法》的定義，通常是 CO₂, CH₄, N₂O, HFCs, PFCs, SF₆。若題目將 NF₃ 獨立出來，則需要再考慮。最常見的解釋是將 HFCs、CO₂、CH₄、N₂O 湊成四類。或者，若將 PFCs 視為一個大類，SF₆ 獨立，NF₃ 獨立，則還需要 HFCs, CO₂, CH₄, N₂O。因此，最穩妥的答案是 CO₂, CH₄, N₂O, HFCs。）

二、 前述3類含氟溫室氣體的主要用途：

• 全氟碳化物（PFCs）：

  • 半導體產業： 在半導體製造過程中，用於蝕刻（etching）和清潔（cleaning）製程，如沉積腔室的清潔。
  • 金屬冶煉： 在鋁冶煉過程中，作為陽極反應的副產物產生。
  • 其他： 曾用於滅火劑、溶劑等，但因其高 GWP 已逐步被取代。

• 六氟化硫（SF₆）：

  • 電力產業： 作為高壓電氣設備（如斷路器、開關設備）的絕緣氣體，因其優異的絕緣性能和滅弧能力。

本題要求定義「生命週期評估 (LCA)」，並針對特定產品（紙杯 vs. 陶瓷杯）設計LCA的作業流程。

核心觀念：生命週期評估 (LCA)、環境管理、產品環境影響、永續消費。

解題思路：

1. 定義 LCA： 清楚解釋 LCA 的概念、目的與核心範疇。
2. 設計 LCA 作業流程： 運用 LCA 的標準步驟，套用在紙杯與陶瓷杯的比較情境中，說明具體的執行步驟。LCA 的標準流程包含：目標與範疇界定、盤查分析 (LCI)、影響評估 (LCIA)、解釋。

詳解：

一、 生命週期評估 (Life Cycle Assessment, LCA) 之定義：

生命週期評估 (LCA) 是一種用來評估產品（包括產品、服務或活動）在其整個生命週期中所產生的環境衝擊的系統性方法。此生命週期涵蓋從原物料的獲取、製造、運輸、使用、維護，直到產品生命週期結束後的廢棄處理（例如回收、再利用或掩埋）等所有階段。LCA 的目的是量化產品在其整個生命週期中對環境的潛在影響，例如溫室效應、優養化、酸雨、資源耗竭等，藉此找出環境衝擊最大的階段或製程，並提供決策者（如設計師、管理者、消費者、政府）作為改進產品環境表現、制定政策或選擇產品的依據。

二、 紙製熱飲杯與可重複使用陶瓷熱飲杯 (馬克杯) 之生命週期評估作業流程設計：

依據 LCA 的標準步驟，針對紙杯與陶瓷杯的比較，可設計如下作業流程：

步驟 1：目標與範疇界定 (Goal and Scope Definition)

• 目標： 比較一次性用紙製熱飲杯與可重複使用陶瓷熱飲杯在整個生命週期中的環境衝擊差異，以了解哪一種杯子在環境永續性上更具優勢，並指出主要的衝擊來源。
• 範疇：
  • 產品系統定義：
    • 紙杯系統： 包含紙漿製造（從木材砍伐、紙漿製成）、杯子製造（壓製、塑形、加上防水塗層如 PE）、運輸（至銷售點）、使用（盛裝飲料一次）、廢棄（回收或掩埋）。
    • 陶瓷杯系統： 包含原料開採（黏土、長石等）、陶瓷製程（成形、燒結）、杯子製造（加上釉料、二次燒製）、運輸（至銷售點）、使用（重複使用，需考量清洗過程的能源與水耗）、廢棄（掩埋或回收）。
  • 功能單位 (Functional Unit)： 這是評估的基準，必須相同才能進行公平比較。例如，定義為「盛裝 250 ml 熱飲 1000 次」。這意味著陶瓷杯需要被使用 1000 次，而紙杯則需要 1000 個。
  • 系統邊界 (System Boundary)： 界定哪些生命週期階段要納入計算。
    • 紙杯： 應包含從森林砍伐、紙漿生產、杯子製造、運輸、一次使用、廢棄處理。
    • 陶瓷杯： 應包含原料開採、陶瓷生產、杯子製造、運輸、重複使用（包含每次使用的清洗過程：能源、水、清潔劑）、最終廢棄處理。
    • 排除的階段（可能）： 如辦公室或家庭的照明、員工通勤等非直接相關的影響，需明確說明。
  • 資料品質要求： 數據的來源、年代、地理代表性、精確度等要求。
  • 評估方法學： 選擇標準的 LCA 方法論（如 ISO 14040/14044）。

步驟 2：生命週期盤查分析 (Life Cycle Inventory Analysis, LCI)

本題要求闡述 IPCC AR6 中提出的「氣候韌性發展 (Climate Resilient Development, CRD)」概念，並結合氣候變遷因應與永續發展的理念，論述其推動方式。

核心觀念：氣候變遷、永續發展、適應 (Adaptation)、減緩 (Mitigation)、氣候韌性、IPCC AR6。

解題思路：

1. 定義 CRD： 解釋 CRD 的核心意涵，它如何連結氣候變遷的適應與減緩，以及與永續發展目標的關係。
2. 連結氣候變遷與永續發展： 強調氣候變遷對永續發展的威脅，以及兩者密不可分的關係。
3. 論述推動方式： 提出具體的策略、方法、行動，說明如何實踐 CRD。這部分需要涵蓋政策、社會、經濟、科技等多個面向。

詳解：

一、 氣候韌性發展 (Climate Resilient Development, CRD) 之概念

「氣候韌性發展 (CRD)」是 IPCC 第六次評估報告 (AR6) 中，特別是第二工作小組 (WGII) 報告所強調的一個關鍵概念。它代表一種整合性的發展路徑，旨在同時達成以下目標：

1. 增強對氣候變遷影響的韌性 (Resilience)： 確保社會、經濟和生態系統能夠預見、承受、適應或從氣候變遷的衝擊（如極端天氣事件、海平面上升、溫度升高）中恢復。
2. 促進永續發展 (Sustainable Development)： 透過發展策略，實現經濟繁榮、社會公平、環境永續等聯合國永續發展目標 (SDGs)。
3. 同時進行氣候變遷的適應 (Adaptation) 與減緩 (Mitigation)： CRD 並非僅關注適應，而是將適應措施與減緩溫室氣體排放的行動結合，尋求協同效益 (co-benefits)，避免減緩措施對發展造成負面影響，或適應措施加劇氣候變遷。

簡單來說，CRD 是一種「以永續發展為導向，將氣候變遷的適應與減緩策略無縫整合」的發展模式，目標是建立一個能夠應對當前與未來氣候風險，同時能促進人類福祉與生態健康的社會。它強調發展的「同步性」與「協同性」，避免單純的適應或減緩策略所可能帶來的犧牲或衝突。

二、 氣候變遷因應與永續發展理念的連結

氣候變遷是當前人類社會面臨的最嚴峻挑戰之一，它對聯合國永續發展目標 (SDGs) 的實現構成了重大威脅。例如：

• 極端天氣事件威脅糧食安全 (SDG 2)、健康福祉 (SDG 3)、水資源 (SDG 6)。
• 海平面上升威脅沿海社區生計與生態系統 (SDG 11, 14)。
• 氣候變遷加劇貧富差距，影響消除貧窮與不平等 (SDG 1, 10)。

因此，單純的經濟發展或環境保護已不足以應對氣候變遷的挑戰。CRD 的理念正是試圖打破傳統發展模式與氣候行動之間的隔閡，強調：

• 氣候行動是永續發展的必要條件： 無法有效應對氣候變遷，永續發展目標將難以達成。
• 永續發展是氣候行動的基礎與目標： 發展模式的轉型（如能源系統、產業結構）本身就是氣候減緩的關鍵，而永續發展的目標（如公平、健康、生態）也為氣候適應提供了方向。
• 協同效益最大化： 尋求能夠同時帶來氣候適應、減緩、以及其他永續發展效益的解決方案。

三、 「氣候韌性發展 (CRD)」之推動方式

推動 CRD 需要跨領域、跨部門、跨層級的協調合作，並採取以下多面向的策略：