109 年 國立成功大學環境醫學研究所甲組《環境衛生》

此題考驗對毒性化學物質健康風險評估（Health Risk Assessment）四大步驟的理解。風險評估是環境衛生與毒理學中非常基礎且重要的概念，旨在量化特定暴露情境下，化學物質對人體健康造成的危害程度。

健康風險評估主要包含以下四個步驟：

1. 危害辨識 (Hazard Identification)：
   此步驟旨在確定某種化學物質是否會對人體健康造成不良影響，以及這些影響的性質。通常透過流行病學研究、動物實驗、體外試驗等來收集證據，判斷該物質是否具有致癌性、致突變性、生殖毒性、神經毒性、肝腎毒性等。

2. 劑量-反應評估 (Dose-Response Assessment)：
   此步驟旨在建立暴露劑量與不良健康效應發生機率或嚴重程度之間的關係。透過動物實驗數據外推至人類，或利用流行病學資料，建立劑量-反應曲線。

此題涵蓋了氣候變遷的核心議題，包括溫室氣體定義、氣候變遷對環境與健康的影響，以及減緩對策。

1. 溫室氣體 (Greenhouse gases) 是什麼？ (7%)

溫室氣體是指大氣中能夠吸收並再釋放紅外線輻射的氣體分子。這些氣體就像溫室的玻璃一樣，允許太陽短波輻射穿透至地表，但會阻擋地表反射的長波紅外線輻射向外太空散逸，從而使地球表面溫度升高，此現象稱為溫室效應 (Greenhouse Effect)。

主要的溫室氣體包括：

• 水蒸氣 ($H_2O$)：自然界含量最多，是主要的溫室氣體，但其濃度受溫度影響，形成一種回饋機制。
• 二氧化碳 ($CO_2$)：主要來自化石燃料燃燒、工業製程（如水泥生產）及土地利用變遷（如森林砍伐）。
• 甲烷 ($CH_4$)：來自天然氣洩漏、農業活動（如稻田、反芻動物）、垃圾掩埋場及生物質燃燒。
• 氧化亞氮 ($N_2O$)：來自農業活動（如化肥使用）、工業製程及化石燃料燃燒。
• 氟氯碳化物 (CFCs)：主要為人為產生，用於製冷劑、噴霧劑等，也破壞臭氧層。
• 臭氧 ($O_3$)：對流層中的臭氧是污染物，也是溫室氣體；平流層中的臭氧則能吸收紫外線。

2. 氣候變遷對環境與人類健康的主要問題是什麼？ (8%)

氣候變遷對環境與人類健康造成的影響是多方面且嚴重的：

對環境的主要問題：

• 全球平均溫度上升：導致極地冰川融化，海平面上升。
• 海平面上升：淹沒沿海地區、鹹水入侵淡水資源、破壞沿海生態系統（如濕地、紅樹林）。
• 極端天氣事件頻率與強度增加：如熱浪、乾旱、洪水、強風暴（颱風、颶風）等，造成災害。
• 水循環改變：部分地區乾旱加劇，部分地區洪水頻繁，影響水資源供應。
• 生態系統改變：物種棲息地改變、遷徙模式受影響、生物多樣性喪失、珊瑚礁白化。
• 海洋酸化：海水吸收過多 $CO_2$ 導致 pH 值下降，影響海洋生物（特別是鈣化生物）的生存。

對人類健康的不良影響：

• 熱相關疾病增加：高溫導致中暑、熱衰竭等疾病發病率和死亡率上升。
• 傳染病傳播範圍擴大：溫度和濕度的變化會影響蚊子、蜱蟲等病媒的地理分布和繁殖，導致登革熱、瘧疾、萊姆病等疾病的流行。
• 糧食安全與營養不良：乾旱、洪水、病蟲害等影響農作物產量，導致糧食短缺和營養不良。

此題要求定義三個重要的環境污染物類別及其相關理論，顯示出對環境化學與毒理學的掌握度。

1. 持續性有機污染物 (Persistent Organic Pollutants, POPs) (4%)

持續性有機污染物 (POPs) 是指在環境中不易分解、能夠長距離遷移、對生物體具有毒性，且容易在生物體脂肪組織中累積的有機化學物質。

其主要特性包括：

• 持久性 (Persistence)：在環境中（如土壤、水體、沉積物）不易被生物降解或化學降解，半衰期長，可達數年甚至數十年。
• 生物累積性 (Bioaccumulation)：在生物體內，特別是脂肪組織中，會隨著時間累積，濃度高於環境中的濃度。
• 生物放大性 (Biomagnification)：在食物鏈中，其濃度會隨著營養級的升高而顯著增加。
• 長距離遷移性 (Long-range environmental transport, LRAT)：能夠透過大氣、水流等媒介，從產生地遠距離遷移至其他地區，甚至到達極地。
• 毒性 (Toxicity)：對生物體具有多種不良健康影響，包括致癌、致畸、免疫抑制、內分泌干擾等。

常見的 POPs 包括戴奧辛 (Dioxins)、呋喃 (Furans)、多氯聯苯 (PCBs)、滴滴涕 (DDT) 及其代謝物、多溴聯苯 (PBBs) 等。許多 POPs 已被國際公約（如《斯德哥爾摩公約》）列管或禁用。

2. 內分泌干擾化學物質 (Endocrine Disrupting Chemicals, EDCs) (4%)

內分泌干擾化學物質 (EDCs) 是指外源性化合物，能夠干擾生物體的內分泌系統 (Endocrine System) 的合成、分泌、運輸、結合、作用或清除，進而對單一生物體、其後代或種群的健康產生不利影響。這些干擾作用可能透過模仿、阻斷或改變天然荷爾蒙 (Hormones) 的作用來達成。

EDCs 的作用機制多樣，可能影響：

• 性荷爾蒙：如雌激素 (Estrogen)、雄激素 (Androgen)、孕激素 (Progesterone)，影響生殖發育與功能。
• 甲狀腺荷爾蒙：影響代謝、生長和發育。
• 腎上腺皮質荷爾蒙：影響壓力反應和代謝。

此題結合了全球健康地圖與環境衛生概念，要求分析環境疾病負擔的空間差異性，並提出減緩對策。

1. 環境疾病負擔在全球分布不均的原因 (10%)

環境疾病負擔 (Environmental Burden of Disease, EBD) 指的是由環境因素（如空氣污染、水污染、不安全飲水、缺乏衛生設施、有害化學物質暴露、氣候變遷等）所導致的疾病、傷害及早逝的總體影響。全球分布不均的原因，主要可歸結為以下幾點：

• 經濟發展水平與產業結構差異：
  • 低收入國家：通常面臨更嚴重的基礎環境問題，如飲用水安全、衛生設施缺乏、室內空氣污染（使用固體燃料烹飪）、缺乏廢棄物處理系統等，這些直接導致感染性疾病（如腹瀉病、呼吸道感染）的負擔較重。
  • 中高收入國家：隨著經濟發展，基礎環境問題有所改善，但逐漸面臨更複雜的環境問題，如室外空氣污染（交通、工業）、化學物質暴露（農藥、工業化學品）、慢性非傳染性疾病（如心血管疾病、癌症、呼吸系統疾病）的負擔上升，這些疾病與環境因素的關聯性更為複雜。
• 地理與氣候條件：
  • 某些地區更容易遭受極端天氣事件（如熱帶風暴、乾旱），這些事件會加劇環境污染和疾病傳播。
  • 地理位置影響傳染病媒介（如蚊子、蜱蟲）的分布與活動。
  • 氣候變遷對不同地區的影響程度不同，進而影響與氣候相關的疾病負擔。
• 人口密度與居住環境：
  • 高人口密度地區，特別是城市化地區，更容易面臨空氣污染、水污染、交通噪音等環境壓力。
  • 居住在工業區附近、交通幹道旁或貧民窟的人口，暴露於有害環境因素的風險更高。
• 環境政策與管理水平：
  • 政府在環境保護、污染控制、飲用水安全監管、廢棄物管理、職業健康保護等方面的投入和執行力度，直接影響該國的環境疾病負擔。
  • 缺乏有效的環境法規或執行不力，會導致環境污染問題長期存在。
• 健康行為與生活方式：
  • 雖然此題主要關注環境因素，但不良的健康行為（如吸煙、不健康飲食）與環境因素可能產生交互作用，影響整體疾病負擔。然而，環境因素本身對不同地區人群的暴露程度差異，是導致疾病負擔不均的主要原因。
• 數據可及性與監測系統：
  • 部分地區環境健康數據的收集和監測系統較為薄弱，可能影響對真實環境疾病負擔的評估。

此題考驗對醫療廢棄物分類與處理的認知，是環境衛生領域中常見的實務應用題。

1. 醫院使用過的針頭針筒屬於何種廢棄物？ (5%)

醫院使用過的針頭針筒屬於「醫療廢棄物」(Medical Waste)，更具體地說，它們屬於「感染性廢棄物」(Infectious Waste) 或「銳器性廢棄物」(Sharps Waste)。

• 感染性廢棄物：指可能含有病原體，對接觸者造成感染的廢棄物，例如被血液、體液或分泌物污染的物品。針頭針筒因可能接觸到病患血液或體液，具有傳播疾病（如 B 型肝炎、C 型肝炎、愛滋病）的風險，因此被歸類為感染性廢棄物。
• 銳器性廢棄物：指任何可能刺穿皮膚的物品，如針頭、針筒、手術刀、玻璃碎片等。這類廢棄物除了感染風險外，還可能造成物理性傷害（割傷、刺傷）。

在醫療廢棄物的分類標準中，針頭針筒通常被歸類為「感染性廢棄物」中的「銳器性廢棄物」，或單獨列為「銳器性廢棄物」類別，以強調其特殊的處理需求。

2. 該如何處理？ (5%)

處理使用過的針頭針筒必須遵循嚴格的程序，以確保安全並防止疾病傳播和意外傷害。處理步驟包括：

• 源頭分類與收集：
  • 使用專用銳器盒 (Sharps Container)：所有針頭針筒在使用後，應立即、直接地投入標示清楚、堅固、防刺穿、不易滲漏的專用銳器盒中。嚴禁將針頭針筒插回針筒本體或套回針頭護套（除非是特定設計的自動回縮針頭）。

此題考查優養化的定義與氮循環中優養化的過程，結合了水域生態學與環境化學的概念。

1. 優養化 (Eutrophication) 是什麼？ (4%)

優養化是指水體（如湖泊、河流、沿海區域）中，由於過量的營養物質（特別是氮和磷）的輸入，導致藻類和水生植物過度生長，進而引起水體缺氧、水質惡化，並對水生生態系統造成負面影響的現象。

2. 根據圖示，請描述優養化的過程 (8%)

圖示描繪了氮循環的過程，其中「Eutrophication」標示的位置顯示了其與氮循環中特定階段的關聯。優養化主要涉及營養鹽（主要是氮和磷）的過度輸入，進而引發一系列連鎖反應：

圖示中與優養化相關的元素及其過程：

• 營養鹽輸入 (Nutrient Input)：

  • 化學肥料 (Fertilizers)：圖中顯示「Fertilizers」是營養鹽的來源之一。農業活動中使用的含氮、磷的化肥，若未被作物完全吸收，會透過「Leaching」（淋溶）或「Runoff」（地表逕流）進入水體。
  • 有機物 (Organic Matter)：圖中顯示「Organic Matter (R-NH2)」經過「Mineralization」（礦化）過程，可以釋放出氨（$NH_4^+$），進而轉化為硝酸鹽（$NO_3^-$），這些都是植物可吸收的營養鹽。若有機物（如未處理的污水、動物排泄物）直接進入水體，也會增加營養鹽濃度。
  • 化石燃料燃燒 (Fossil Fuel Emissions)：雖然主要產生 $N_2$ 和 $N_2O$，這些氣體在大氣中經過「Gaseous Atmospheric Nitrogen Store」和「Lightning Fixation」、「Bacteria Fixation」等過程，最終可能轉化為可溶性的含氮化合物，透過「Precipitation」（降水）進入水體。
  • 其他來源：未直接顯示，但城市污水、工業廢水等也是重要的營養鹽來源。

• 藻類與水生植物的過度生長 (Algal Blooms)：

  • 過量的氮、磷等營養鹽進入水體後，為藻類和浮游植物提供了充足的生長條件。
  • 這導致藻類數量急劇增加，形成「藻華」(Algal Bloom)。

此題結合了空氣污染的基礎計算與粒子來源/去處的知識，是環境工程與環境衛生中常見的題目。

1. 計算一天吸入的粒子總量 (6%)

首先，需要將所有單位統一。

• 呼吸量：6 升/分鐘
• 粒子濃度：5000 個粒子/立方公分 (#/cm³)
• 目標時間：一天 (24 小時)

步驟 1：將呼吸量單位轉換為立方公分/天

• 1 分鐘 = 6 升
• 1 小時 = 60 分鐘
• 1 天 = 24 小時

呼吸總量 (升/天) = 6 升/分鐘 × 60 分鐘/小時 × 24 小時/天 = 8640 升/天

• 將升轉換為立方公分：1 升 = 1000 毫升 = 1000 立方公分 ($cm^3$)
• 呼吸總量 (cm³/天) = 8640 升/天 × 1000 cm³/升 = 8,640,000 cm³/天

步驟 2：計算一天吸入的粒子總數

粒子總數 = 呼吸總量 (cm³/天) × 粒子濃度 (#/cm³)
粒子總數 = 8,640,000 cm³/天 × 5000 #/cm³
粒子總數 = 43,200,000,000 個粒子/天

換算成科學記號：$4.32 \times 10^{10}$ 個粒子/天

2. 粒子的三個來源和三個去處 (Sinks) (6%)

粒子的三個來源 (Sources)：

• 自然來源 (Natural Sources)：

  • 揚塵 (Dust/Soil)：風吹動土壤、沙塵暴，將地表的塵埃帶入大氣。
  • 火山爆發 (Volcanic Eruptions)：噴發出大量的火山灰和氣體。
  • 海鹽飛沫 (Sea Salt Spray)：海浪拍打產生細小的海鹽顆粒。
  • 花粉與孢子 (Pollen and Spores)：植物釋放的花粉，真菌產生的孢子。
  • 森林火災 (Wildfires)：燃燒產生煙塵和微粒。

• 人為來源 (Anthropogenic Sources)：

  • 燃燒過程 (Combustion Processes)：
    • 化石燃料燃燒：車輛引擎、發電廠、工業鍋爐燃燒煤、石油、天然氣產生的煙塵（如 PM2.5, PM10）。
    • 生物質燃燒：燃燒木材、農作物殘留物（尤其是在室內烹飪時）。