115 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》

此題主要在考察溫室氣體盤查的三個範疇 (Scope 1, 2, 3) 的定義、特性，以及計算範疇二排放量的方式。

核心觀念：
溫室氣體盤查的範疇劃分是企業或組織進行碳排放管理的重要基礎，能夠幫助釐清不同排放源的責任歸屬與管理重點。

詳解：

1. 範疇一 (Scope 1) 溫室氣體排放特性：
範疇一指組織直接擁有或控制的排放源所產生的溫室氣體排放。這些排放源通常是組織內部可直接管理的，例如：

• 直接燃燒燃料： 鍋爐、發電機、交通工具（公司自有車輛）燃燒化石燃料（如天然氣、柴油、汽油）所產生的排放。
• 製程排放： 特定工業製程中直接釋放的溫室氣體，例如水泥製造過程中的二氧化碳排放。
• 逸散排放： 如冷媒洩漏、工業製程中的逸散。

2. 範疇三 (Scope 3) 溫室氣體排放特性：
範疇三指組織價值鏈中發生的所有其他間接排放，這些排放源並非組織直接擁有或控制，但與組織的活動相關。範疇三通常是最複雜且範圍最廣的排放類別，包含：

• 上游活動： 購買的商品和服務、資本財、燃料和能源相關活動（未包含在範疇一或二中）、運輸和配送（上游）、廢棄物處理、差旅、員工通勤等。
• 下游活動： 銷售產品的使用、銷售產品的廢棄處理、租賃資產、授權資產、投資等。

3. 「外購電力」以外的另一種「輸入能源」：
範疇二主要指組織購買的電力、蒸氣、熱或冷，在生產或使用過程中產生的間接排放。除了外購電力，另一種常見的「輸入能源」是外購蒸氣 (Purchased Steam)。當組織從外部供應商購買蒸氣來供熱或驅動設備時，該蒸氣在生產過程中產生的溫室氣體排放，對購買方而言屬於範疇二的間接排放。其他如外購熱能 (Purchased Heat) 或外購冷能 (Purchased Cooling) 也屬於此類。

4. 因使用外購電力衍生之「能源間接排放」計算式：
因使用外購電力產生的範疇二排放量，通常以以下公式計算：

此題主要在考察水體分類與分級的意義，以及不同水體使用目的（水域遊憩與游泳）在水質標準上的考量。

核心觀念：
水體分類是為了有效管理與保護水資源，依據水體的主要用途來制定不同的水質標準與保護對策。水體分級則是進一步細化管理，考量水體的敏感度與復原力。

詳解：

1. 主管機關進行水體分類之緣由：
主管機關（如環境部）進行水體分類的主要緣由如下：

• 保護水資源，確保水質安全： 不同水體有不同的用途，例如飲用水源、灌溉、工業用水、生態棲地、休閒遊憩等。分類能依據各用途對水質的嚴格要求，制定相應的水質標準，以保護人體健康、生態系統及經濟發展。
• 有效管理與分配水資源： 透過分類，可以了解各水體的水質現況與潛在污染源，進而制定更具體的管理策略，例如限制污染排放、規劃水質改善計畫、劃定保護區等。
• 提供明確的法規依據： 分類標準為水污染防治法規提供了執行的基礎，讓業者、民眾了解水體的使用限制與保護責任。
• 促進水資源永續利用： 透過科學的分類與分級，有助於平衡開發利用與環境保護的需求，實現水資源的永續利用。

2. 從水體用水分級角度，討論「水域遊憩」與「游泳」之差異：

「水體用水分級」是將水體依據其重要性、敏感性或復原力進行等級劃分，例如甲、乙、丙、丁類等。不同的等級適用不同的水質標準與管理措施。

• 甲類水體： 通常為最重要、最敏感的水體，例如飲用水水源水質。對水質的要求極高，任何可能影響飲用安全或生態的污染都需嚴格禁止。
• 乙類水體： 可能為重要的生態棲地、或對水質有較高要求的漁業用水等。
• 丙類水體： 通常為一般性用水，或對水質要求相對較低的用途，例如工業用水、農業灌溉，或是休閒活動。
• 丁類水體： 為水質較差，或僅具工業用途、排水功能的水體。

「水域遊憩」與「游泳」的差異考量：

• 游泳 (Swimming)：
  • 接觸方式： 游泳者身體會長時間且大面積地直接浸泡在水中，並可能意外吞入水體。

此題主要在考察廢棄物（垃圾）的熱值概念、高低位發熱量的區別，以及台灣地區近年垃圾熱值的變化趨勢。

核心觀念：
廢棄物熱值是影響焚化發電效率與操作的重要參數，理解其定義與計算方式，有助於優化焚化處理過程。

詳解：

1. 「垃圾熱值」之計量單位：
「垃圾熱值」的計量單位通常是能量/質量，最常見的單位為：

• kJ/kg (千焦耳/公斤)
• kcal/kg (千卡/公斤)
• MJ/kg (百萬焦耳/公斤)
• BTU/lb (英制單位：英熱單位/磅)

在台灣，較常使用的是 kJ/kg 或 kcal/kg。

2. 高位發熱量 (Higher Heating Value, HHV) 與低位發熱量 (Lower Heating Value, LHV) 之差異：

• 高位發熱量 (HHV)：

  • 定義： 指燃料完全燃燒後，產生的水蒸氣凝結成液態水時所釋放的總熱量。在計算中，假設燃燒產物中的水蒸氣冷卻至初始溫度，並完全凝結成液態水，其潛熱也被計算在內。
  • 適用情況： 較為理論上的計算，用於評估燃料的最大潛在能量。

• 低位發熱量 (LHV)：

  • 定義： 指燃料完全燃燒後，產生的水蒸氣保持氣態（未凝結）時所釋放的熱量。在計算中，不包含水蒸氣的凝結潛熱。
  • 適用情況： 更貼近實際的燃燒應用，因為在大多數燃燒設備中，燃燒產物中的水蒸氣並不會完全凝結。例如，在焚化爐的操作中，煙道氣溫度通常遠高於水的凝結點，因此水蒸氣保持氣態，其潛熱無法被回收利用。LHV 更能反映實際可利用的能量。

• 差異比較：

  • HHV 總是會大於 LHV，因為 HHV 包含水蒸氣的凝結潛熱，而 LHV 不包含。
  • 兩者之間的差值主要取決於燃料中氫的含量，因為氫燃燒後會產生水。

此題主要在考察鹵素族的定義、氣態鹵素元素的辨識，以及其化合物對環境的影響。

核心觀念：
鹵素族是元素週期表中一個特殊的族群，其元素具有相似的化學性質，且其化合物在環境中扮演著重要角色，有好有壞。

詳解：

1. 「鹵素族 (Halogen)」的定義：
鹵素族（Group 17 或 VIIA）是指元素週期表中第 17 族的元素。此族元素具有 7 個價電子，其原子最外層電子層有 7 個電子，非常容易獲得一個電子以達到穩定的電子組態（八隅體規則）。因此，鹵素元素都具有很強的氧化性，容易與金屬或非金屬形成離子化合物或共價化合物。

鹵素族元素共有五種：

• 氟 (Fluorine, F)
• 氯 (Chlorine, Cl)
• 溴 (Bromine, Br)
• 碘 (Iodine, I)
• 砹 (Astatine, At) - 砹是放射性元素，且極為稀有，通常不在此類討論範圍內。

2. 一般狀態下 (NTP) 為氣態的二種鹵素族元素：
在標準溫度與壓力 (Normal Temperature and Pressure, NTP，定義為 20°C 或 293.15 K，1 atm 或 101.325 kPa) 下，鹵素族中為氣態的元素有：

• 氟 (Fluorine, F)： 淡黃色氣體。
• 氯 (Chlorine, Cl)： 黃綠色氣體。

（註：溴 Br 在 NTP 下為液體，碘 I 在 NTP 下為固體，升華後呈紫色蒸氣。）

3. 該二元素（氟、氯）形成的化合物對環境的影響或衝擊，並各舉一例申論：

• 氯 (Chlorine, Cl) 及其化合物的環境影響：
  • 影響： 氯及其化合物在環境中影響廣泛，涵蓋空氣、水體、土壤及生態系統。
  • 正面影響： 氯的消毒能力使其成為淨化飲用水、游泳池水質的重要消毒劑，有效殺滅病原微生物，保障公眾健康。
  • 負面影響：
    • 有機氯化物污染： 許多含氯有機化合物（如滴滴涕 DDT、多氯聯苯 PCBs、戴奧辛 Dioxins）具有持久性、生物累積性與毒性，對生態環境和人體健康造成嚴重威脅。例如，DDT 曾被廣泛用作殺蟲劑，但因其對鳥類（特別是蛋殼變薄）和生態系統的長期破壞而被禁用。
    • 臭氧層破壞： 氟氯碳化物 (Chlorofluorocarbons, CFCs)，雖然主要含氟，但也常含氯。CFCs 曾廣泛用於冷媒、噴霧劑推進劑等，它們在大氣高層分解產生的氯自由基會催化臭氧分子 (O3) 的分解，導致臭氧層破壞，增加地表紫外線輻射。