108 年 國立成功大學環境醫學研究所甲組《環境衛生》

此題主要在探討影響社區用水量的各種因素。這是一個涵蓋廣泛的環境衛生與公共衛生議題。

影響社區水消費量的因素可以從多個層面來分析，包括氣候、人口、經濟、生活習慣、水價、供水系統效率以及政策法規等。

1. 氣候與地理環境因素：

   • 氣溫與降雨量：高溫時期（如夏季）的用水量通常較高，因為人們需要更多水來飲用、烹調、清潔以及用於戶外活動（如澆灌花園、沖洗車輛）。降雨量少或乾旱時期，對水的需求也會增加，尤其是在農業灌溉方面。
   • 地理位置：位於乾旱地區或水資源匱乏的社區，其用水量可能受到限制，但也可能因節水措施的普及而有所不同。

2. 人口學因素：

   • 人口密度與總人口數：人口越多、密度越高的社區，總體用水量自然越大。
   • 年齡結構：不同年齡層的用水習慣可能不同，例如嬰幼兒或老年人可能比青壯年有不同的用水模式。
   • 家庭結構：單身、小家庭或大家庭的用水量也會有所差異。

3. 經濟與社會因素：

   • 經濟發展水平與所得：經濟較發達、居民所得較高的社區，通常擁有較高的用水量，因為他們可能擁有更多耗水家電（如洗碗機、洗衣機、空調）、較大的居住空間、以及更頻繁的園藝活動。
   • 產業結構：社區內是否有大量工業、商業或農業活動，會顯著影響總體用水量，特別是工業用水。
   • 教育程度與環保意識：居民的環保意識和對水資源保護的了解程度，會影響他們是否採取節水措施。

此題主要探討影響社區「都市固體廢棄物」（Municipal Solid Waste, MSW）的「量」與「成分」的各種因素。這是一個環境衛生學的核心課題，與資源回收、廢棄物處理、環境污染等息息相關。

影響都市固體廢棄物量與成分的因素，可以從產生源頭、社會經濟、政策法規等多個角度分析：

一、 影響廢棄物「量」的因素：

1. 人口因素：

   • 人口總數與密度：人口越多、密度越高的地區，產生的廢棄物總量通常越大。
   • 人口結構：如年齡、家庭結構等，可能影響消費模式進而影響廢棄物量。

2. 經濟發展水平與消費模式：

   • 所得水平：經濟越發達、居民所得越高的地區，通常消費水平也越高，產生的廢棄物量也越多，尤其是包裝廢棄物、一次性用品、電子廢棄物等。
   • 消費習慣：現代社會追求便利性，一次性產品（如外帶餐具、塑膠袋、紙杯）的使用量增加，直接導致廢棄物量上升。
   • 商業與服務業活動：商業區、餐飲業、觀光業等發達的地區，會產生大量的商業廢棄物，如包裝材料、廚餘、廣告傳單等。

3. 產業結構：

   • 工業活動：工業生產過程會產生工業廢棄物，但若題目聚焦於「Municipal Solid Waste」，則主要指一般家庭及商業活動產生的廢棄物。然而，一些特定工業（如食品加工）的廢棄物可能混入 MSW。
   • 農業活動：農村地區的農業廢棄物（如農作物殘渣、塑膠農膜）雖不完全屬於 MSW，但部分也可能進入一般垃圾處理系統。

4. 生活方式與文化：

   • 飲食習慣：外食比例高、偏好即食食品的社區，會產生較多廚餘與包裝廢棄物。
   • 環保意識與教育：居民的環保意識、對減量和回收的重視程度，會影響個人產生的廢棄物量。

5. 政策與法規：

   • 垃圾收費制度：如「隨袋徵收」制度，透過經濟誘因鼓勵民眾減少垃圾量。
   • 禁用或限用一次性產品的政策：例如禁止塑膠袋、限制使用一次性餐具等。

此題要求解釋「內分泌干擾物」（Endocrine Disruptor）的定義，以及「內分泌干擾物假說」（Endocrine Disruptor Hypothesis）。這是環境毒物學與環境流行病學的重要概念。

一、 內分泌干擾物 (Endocrine Disruptor) 的定義

內分泌干擾物（Endocrine Disruptor，簡稱 ED）是指一類外源性化學物質，它能夠干擾生物體內分泌系統（內分泌系統負責產生和分泌荷爾蒙，調控身體的生長、發育、生殖、代謝、行為等生理功能）的正常運作。

這些化學物質可能透過多種機制影響內分泌系統，包括：

1. 模擬天然荷爾蒙：與體內的荷爾蒙（如雌激素、雄激素、甲狀腺素）結構相似，能與荷爾蒙受體結合，產生類似荷爾蒙的作用，但可能作用過強、過弱或在不適當的時間產生作用。
2. 阻斷天然荷爾蒙：與荷爾蒙受體結合，但本身不產生作用，反而阻止了天然荷爾蒙與受體結合，從而抑制了荷爾蒙的正常生理功能。
3. 影響荷爾蒙的合成、代謝或運輸：例如，干擾負責合成荷爾蒙的酶，或影響荷爾蒙在血液中的運輸蛋白，改變荷爾蒙的濃度或作用時間。
4. 影響荷爾蒙受體的表現：改變細胞表面或內部荷爾蒙受體的數量或敏感度。

許多內分泌干擾物在環境中具有持久性、生物累積性，並可能透過食物鏈傳遞。常見的內分泌干擾物包括某些殺蟲劑（如DDT及其代謝物）、塑化劑（如鄰苯二甲酸酯類）、雙酚A (BPA)、多氯聯苯 (PCBs)、戴奧辛 (Dioxins) 等。

二、 內分泌干擾物假說 (Endocrine Disruptor Hypothesis)

內分泌干擾物假說，又稱為「荷爾蒙干擾假說」或「內分泌干擾理論」，是指**「外源性化學物質的暴露，即使在極低的劑量下，也可能對生物體的內分泌系統造成不良影響，進而引發一系列健康問題，尤其是在關鍵的發育時期。」**

此題在探討為何「總稱菌群」（Coliform group）是飲用水良好的生物指標。這涉及到水質監測、微生物學與公共衛生學的知識。

總稱菌群（Coliform group）是指一群革蘭氏陰性、無芽孢、兼性厭氧的桿菌，它們在 37°C 的條件下，能在 48 小時內發酵乳糖產生酸和氣體。這群細菌本身通常不具有致病性，但它們的出現，特別是糞便總稱菌群（Fecal Coliform）和一種更具體的指標——大腸桿菌（Escherichia coli, E. coli），與人類和動物的糞便污染有著密切的關聯。

總稱菌群之所以是飲用水良好的生物指標，主要基於以下幾個原因：

1. 與糞便污染的關聯性 (Association with Fecal Contamination)：

   • 總稱菌群廣泛存在於溫血動物（包括人類）的腸道中。
   • 特別是糞便總稱菌群（如大腸桿菌）幾乎只存在於糞便中，其在水中出現強烈提示水源受到糞便污染。
   • 糞便污染是飲用水水源遭受病原體（如沙門氏菌、志賀氏菌、霍亂弧菌、病毒、寄生蟲等）污染的最常見途徑。

2. 易於檢測與量化 (Ease of Detection and Quantification)：

   • 總稱菌群具有較為統一的生化特性（如發酵乳糖），使得在實驗室中有標準化的檢測方法（如：最確徑法 MPN、濾膜過濾法 MF、或現代的分子生物學方法）能夠快速、可靠地檢測其存在與數量。
   • 檢測方法相對成熟、成本可接受，適合例行性的水質監測。

3. 對環境條件的敏感性 (Sensitivity to Environmental Conditions)：

此題包含兩個子題，分別詢問非洲豬瘟（African Swine Fever, ASF）在台灣的現況，以及使用廚餘餵豬時，為降低ASF傳播風險所需採取的行動。這兩個問題都與動物疫病防治、公共衛生及環境衛生緊密相關。

子題一：非洲豬瘟在台灣的現況 (5%)

非洲豬瘟（ASF）是一種對豬隻具有高度傳染性且致死率極高的病毒性疾病。該病毒對豬隻以外的其他動物或人類沒有傳染性。

• 台灣的現況：
  • 截至 2019 年（本考題年份），台灣在口蹄疫（Foot-and-Mouth Disease, FMD）疫情控制上有較好的成績，但非洲豬瘟（ASF）在亞洲地區（包括中國、越南、菲律賓、韓國等）已造成嚴重疫情。
  • 台灣在 2019 年 12 月 17 日，在金門縣烈嶼鄉的一處養豬場首次確診非洲豬瘟案例。 這是台灣本島及離島首次偵測到 ASF。
  • 此後，台灣政府加強了邊境檢疫、豬肉產品的查緝、養豬場的生物安全措施，以及對廚餘處理的監管，以防止疫情擴散。
  • （備註：此為 2019 年的考題，當時的重點是 ASF 首次入侵台灣，引發高度警戒。後續發展在此詳解中不贅述，但考生需了解當時的緊急應對狀態。）

子題二：使用廚餘餵豬，如何降低 ASF 傳播風險 (10%)

廚餘（Kitchen waste）是非洲豬瘟病毒潛在的重要傳播媒介之一，因為ASF病毒可以在豬的排泄物、血液、組織中存活，而廚餘可能含有受污染的豬肉製品或受到病毒污染的廚餘。若未經妥善處理就用來餵豬，極可能導致病毒傳播。

為降低使用廚餘餵豬時傳播非洲豬瘟的風險，必須採取嚴格的處理措施，主要包含：

1. 來源管制與追溯 (Source Control and Traceability)：

   • 嚴格禁止來源不明的廚餘：確保廚餘來源是可控管的，避免來自疫區或有疑慮的場所。
   • 建立廚餘來源追溯系統：記錄廚餘的收集、運輸、處理過程，以便發生疫情時能快速追查源頭。

2. 嚴格的處理與消毒程序 (Strict Treatment and Disinfection Procedures)：

   • 高溫蒸煮處理 (High-Temperature Cooking/Sterilization)：這是最關鍵的步驟。

此題包含三個子題，分別考驗空間計算、空氣清淨機效能評估及流體力學的基礎概念。

子題一：教室可容納的學生人數 (5%)

• 觀念：計算教室的總體積，然後根據每位學生所需的空間，計算最多可容納的學生人數。
• 已知條件：
  • 每位學生所需空間：$2\, \text{m}^2$ （注意：題目給的是「房間」空間，通常指地板面積。但空氣品質考量也可能包含體積，這裡假設是指「地板面積」需求，因為教室通常以地板面積來劃分座位。）
  • 教室尺寸：寬 $6\, \text{m}$，長 $10\, \text{m}$，高 $4\, \text{m}$。
• 計算：
  1. 計算教室的總地板面積：
     $\text{地板面積} = \text{寬} \times \text{長} = 6\, \text{m} \times 10\, \text{m} = 60\, \text{m}^2$
  2. 計算可容納的學生人數：
     $\text{學生人數} = \frac{\text{教室地板面積}}{\text{每位學生所需面積}} = \frac{60\, \text{m}^2}{2\, \text{m}^2/\text{學生}} = 30\, \text{學生}$
• 備註：題目給的「2 m² of room」是指「空間」，在教室環境通常指地板面積。若題目意指體積，則計算方式會不同。但根據常見教室規劃，以面積計算較為合理。

子題二：空氣清淨機清潔教室所需時間 (5%)

• 觀念：根據空氣清淨機的潔淨空氣輸出率（Clean Air Delivery Rate, CADR）與教室的體積，計算清潔一次教室所需的時間。這裡假設「清潔」是指將教室內的空氣全部透過清淨機過濾一次。
• 已知條件：
  • 空氣清淨機潔淨空氣輸出率 (CADR)：$120\, \text{m}^3/\text{hr}$
  • 教室尺寸：寬 $6\, \text{m}$，長 $10\, \text{m}$，高 $4\, \text{m}$。
• 計算：
  1. 計算教室的總體積：
     $\text{教室體積} = \text{寬} \times \text{長} \times \text{高} = 6\, \text{m} \times 10\, \text{m} \times 4\, \text{m} = 240\, \text{m}^3$
  2. 計算清潔一次教室所需時間：
     $\text{時間} = \frac{\text{教室體積}}{\text{CADR}} = \frac{240\, \text{m}^3}{120\, \text{m}^3/\text{hr}} = 2\, \text{hr}$
  • 將單位轉換為較常用的分鐘：$2\, \text{hr} \times 60\, \text{min/hr} = 120\, \text{min}$。

子題三：空氣清淨機出風口的空氣速度 (5%)

• 觀念：根據空氣清淨機的 CADR（潔淨空氣輸出率）和出風口的開口面積，計算空氣從開口處流出的速度。CADR 本質上是體積流量。
• 已知條件：
  • 空氣清淨機潔淨空氣輸出率 (CADR)：$120\, \text{m}^3/\text{hr}$
  • 出風口開口面積：$60\, \text{cm}^2$
• 計算：
  1. 單位統一：需要將 CADR 和開口面積的單位統一。

此題要求考生閱讀一篇關於「Little cofe」治療咳嗽的研究報告，並就其結論表達同意或不同意，並提出理由。這是一個考驗科學研究方法、統計學概念（尤其是對研究設計的批判性思維）的題目，也是環境衛生領域中，評估健康風險與介入措施有效性的重要能力。

我的立場：我不同意該研究提出的結論。

理由（分析研究設計的缺陷）：

該研究雖然嘗試採用對照組設計，但存在多項重大缺陷，導致其結論的科學性不足，無法證明「Little cofe」確實有效。

1. 對照組的選擇與處理不當 (Inadequate Control Group)：

   • 未設安慰劑組 (Lack of Placebo Control)：研究將 Group 2 設定為「未服用任何藥物」（no medication）的對照組。然而，許多輕微的咳嗽症狀可能自行痊癒，或者受到安慰劑效應（placebo effect）的影響。僅僅不服用藥物，並不能排除這些因素對結果的干擾。
   • 理想的對照設計應包括安慰劑組：即 Group 2 應服用外觀、味道與「Little cofe」相似，但不含有效成分的安慰劑。這樣才能將「Little cofe」的真實療效與安慰劑效應、症狀自然緩解的效果區分開來。

2. 樣本數過小 (Small Sample Size)：

   • 研究總共只納入了 20 名志願者，每組僅 10 人。在醫學研究中，如此小的樣本量難以獲得具有統計學意義且能代表總體人群的結果。
   • 小的樣本量使得研究結果容易受到隨機變異的影響，偶然性較大。例如，Group 1 的 7/10 治癒率可能僅是偶然。

3. 觀察時間不足與癒合定義模糊 (Insufficient Observation Period and Vague Definition of Cure)：

   • 觀察期「一個星期」：雖然提到「After one week」，但對於「治癒」（cured）的定義不明確。咳嗽的恢復是一個過程，有些人可能在幾天內緩解，有些人則需要更長時間。僅僅觀察一週，可能無法完全評估藥物的長期效果或是否會復發。
   • 「治癒」標準不明：什麼情況下算「治癒」？是咳嗽完全消失？還是症狀顯著減輕？標準不清晰會導致評估的主觀性增加。

4. 志願者招募條件未明確 (Unclear Volunteer Recruitment Criteria)：