111 年 國立成功大學環境醫學研究所甲組《工業衛生》

本題主要考驗學生對氣體熱力學性質的理解，以及高壓氣體儲存相關法規的認知。

第一題考量氣體鋼瓶內氣體壓力增加時的溫度變化，這與氣體膨脹或壓縮時的熱力學過程有關。若將氣體視為理想氣體，且壓縮過程為絕熱過程，則壓力增加會導致溫度升高。反之，若氣體膨脹（例如從鋼瓶釋放氣體），則溫度會降低。在題幹的脈絡下，增加氣體鋼瓶的壓力，通常是指對鋼瓶充入更多氣體，這會導致鋼瓶內部氣體分子密度增加，壓力升高。在此過程中，氣體被壓縮，如果過程夠快，可以近似視為絕熱壓縮，根據絕熱過程的特性，壓力升高會伴隨溫度升高。

第二題則要求學生說明職業安全衛生設施規則中，關於高壓氣體貯存的規範。這部分屬於法規知識的範疇，需要學生記憶或查找相關法規條文。高壓氣體貯存的規範通常包含以下幾個方面：

本題為概念性題目，涵蓋了工業衛生、人因工程、物理學等不同領域的基礎知識。

(a) 抬舉指數 (Lifting Index, LI)
抬舉指數是人因工程中評估人體搬運作業風險的指標之一，特別是針對重複性或高強度搬運任務。它通常是根據 NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health) 的搬運負荷公式計算而來，用來量化搬運任務的相對負荷。
計算方式： LI = (實際搬運重量) / (推薦搬運重量，RWL)
意義：

• LI < 1：表示搬運任務的負荷低於推薦值，風險較低。
• LI = 1：表示搬運任務的負荷等於推薦值，風險可接受。
• LI > 1：表示搬運任務的負荷高於推薦值，存在較高的受傷風險，需要進行改善。

(b) 相似暴露族群 (Similar Exposure Group, SEG)
SEG 是一種在職業衛生監測和風險評估中常用的分類方法。它將工作場所中具有相似暴露特徵的工人分組。
定義： 相似暴露族群是指在工作場所中，一群工人從事相似的工作活動，暴露於相似的化學性、物理性、生物性或人因性危害，且暴露的時間、頻率和強度也相似。
應用：

• 監測效率提升： 透過將工人分組，可以減少監測點的數量，以較少的樣本代表整個群體的暴露水平。
• 風險評估： 針對每個 SEG 進行風險評估，可以更精確地識別和管理風險。
• 控制措施設計： 針對特定 SEG 的暴露特徵，設計更具針對性的控制措施。

(c) 勞動生理學 (Industrial Physiology / Occupational Physiology)
勞動生理學是一門研究人體在勞動過程中生理反應和適應的學科，是工業衛生的重要分支。
研究內容：

• 研究人體在不同工作環境（如高溫、低溫、高濕度、高噪音、缺氧等）下的生理負荷。
• 評估體力勞動、重複性動作、長時間站立或坐姿等對人體生理系統（如心血管系統、呼吸系統、肌肉骨骼系統）的影響。
• 研究人體對工作壓力、疲勞的生理反應。
• 探討人體如何從勞動中恢復，以及如何透過訓練來提升勞動能力和耐受性。
  目的： 旨在了解工作對人體的影響，進而設計更安全、健康、有效率的工作方法和環境，預防職業病和傷害。

(d) 社會、心理性危害 (Psychosocial Hazards)
社會、心理性危害是指工作環境中，與工作內容、組織方式、人際互動等相關的，可能對員工心理健康、情緒和行為產生負面影響的因素。
常見的社會、心理性危害包括：

• 工作壓力過大 (High Workload/Stress)：工作量過多、時間緊迫、要求過高。

本題考驗學生對新興材料石墨烯的認識，包括其基本性質、應用領域以及潛在的職業健康危害。

什麼是石墨烯？
石墨烯 (Graphene) 是一種由單層碳原子緊密排列成蜂巢狀晶格結構的二維材料。它是碳的一種同素異形體，可以被視為單層的石墨。石墨烯具有許多獨特的物理和化學性質，例如：

• 極高的強度：比鋼鐵強韌數百倍。
• 優異的導電性與導熱性：電導率和熱導率遠高於大多數材料。
• 極大的比表面積：理論上可達 2630 m²/g。
• 良好的光學穿透性：單層石墨烯幾乎是透明的。
• 柔韌性：可以彎曲。

石墨烯可應用在哪些產業？
由於其優異的性質，石墨烯的應用前景廣泛，已在多個產業領域展現潛力或已開始應用，包括：

• 電子產業：用於製造更快速、更節能的電子元件（如電晶體、感測器）、透明導電薄膜（用於觸控螢幕、太陽能電池）、高頻電子設備。
• 能源產業：用於製造更高效的電池（鋰電池、超級電容器）、燃料電池、太陽能電池。
• 複合材料：添加到塑膠、金屬、陶瓷等材料中，以增強其強度、導電性、導熱性，應用於航空航太、汽車、運動器材等。
• 生物醫學：用於藥物輸送系統、生物感測器、組織工程、抗菌材料。
• 塗料與薄膜：用於防腐蝕塗料、導電塗料、防靜電材料。
• 過濾與分離：用於海水淡化、空氣淨化。

石墨烯使用與加工過程中對人體可能有哪些危害？
石墨烯及其衍生物的潛在健康危害是目前研究的重點之一。雖然其生物相容性在某些應用中被認為是良好的，但在生產、加工和使用過程中，若處理不當，可能對人體造成危害，主要與其奈米尺寸和物理化學性質有關：

• 吸入性危害：

本題考驗學生對通風系統在防疫中的重要性，以及如何對防疫旅館的通風設備進行檢測與改善。

防疫旅館通風的重要性
防疫旅館的主要功能是隔離來自境外帶有傳染病（尤其是呼吸道傳染病，如 COVID-19）的旅客。良好的通風系統是防止病毒在旅館內傳播的關鍵防線之一，其作用包括：

1. 稀釋室內空氣中的病毒濃度：透過引入新鮮空氣，將室內受污染的空氣稀釋，降低病毒的傳播風險。
2. 將污染物排出室外：將旅客房間、公共區域的空氣有效排出，避免病毒在建築物內積聚。
3. 維持空氣交換率：確保足夠的空氣交換次數 (ACH, Air Changes per Hour)，以達到有效的空氣淨化。
4. 維持正負壓差：在特定區域（如檢疫房間）維持負壓，確保污染物不外洩至走廊或外部區域。

如何檢測防疫旅館的通風設備？
檢測通風設備的目的在於評估其是否能有效達到防疫需求，主要可從以下幾個方面進行：

1. 量測通風參數：

   • 空氣交換率 (ACH)：使用儀器（如 CO2 偵測器、示蹤氣體法）測量各房間及公共區域的每小時空氣交換次數。建議值通常高於一般建築物，例如 6-12 ACH 或更高。
   • 風速與風量：測量通風口（如進風口、排風口）的風速，並計算風量，確保其符合設計要求。
   • 壓力差：使用壓差計測量不同區域（如房間與走廊、房間與外部）之間的壓力差，確保隔離房間維持負壓。
   • 室內空氣品質 (IAQ)：監測室內 CO2 濃度（作為新風量的指標）、PM2.5、揮發性有機物 (VOCs) 等，間接評估通風效果。

2. 檢查通風系統配置：

   • 新風與排風系統：確認新風系統能有效引入足夠的新鮮空氣，且排風系統能有效將室內空氣排出。
   • 空氣過濾：檢查進、排風口的濾網（如 HEPA 濾網）是否定期清潔或更換，以捕捉病原體。
   • 管道連接：檢查通風管道是否有破損、洩漏，確保氣流方向正確，避免交叉污染。

本題考驗學生對核能產業勞工議題的認識，特別是派遣工的職業安全衛生與管理問題。

核能發電廠派遣工的問題

核能發電廠由於其特殊性，需要高度專業化和安全標準化的操作與維護。派遣工（或稱外包人員、臨時工）在核能電廠的運營中扮演一定角色，但同時也帶來許多潛在問題，主要體現在以下幾個方面：

1. 職業安全衛生風險 (Occupational Safety and Health Risks)：

   • 缺乏長期培訓與經驗：派遣工可能沒有經過核能電廠嚴格、長期的安全培訓，對核能安全規程、輻射防護、緊急應變等不熟悉，容易發生操作失誤。
   • 暴露於高風險環境：許多維護、檢修工作需要在輻射區域或高風險環境下進行，派遣工可能暴露於較高的輻射劑量，或面臨其他物理性（如高溫、高壓、噪音）或化學性危害。
   • 安全文化差異：派遣工可能來自不同的企業，其原有的安全文化與核電廠嚴格的安全文化可能存在差異，影響安全規程的執行。
   • 事故處理能力不足：在緊急情況下，派遣工的應變能力和協調能力可能不如正式員工。

2. 輻射防護管理難度增加 (Increased Radiation Protection Management Difficulty)：

   • 劑量監測與管理：派遣工的輻射劑量監測、記錄和總量管理較為複雜，需要與派遣公司協調，確保劑量在法定限值內。
   • 個人防護裝備 (PPE)：確保派遣工正確使用和維護個人防護裝備，並提供合適的裝備。
   • 輻射作業指導：對派遣工進行輻射作業的指導和監督，確保其符合防護要求。

3. 勞動權益與管理問題 (Labor Rights and Management Issues)：

   • 工資與福利差異：派遣工的工資、福利、保險等可能不如正式員工，存在勞動權益差異。
   • 缺乏歸屬感與責任感：派遣工可能認為自己是「外人」，對電廠的安全生產缺乏長期的歸屬感和責任感。
   • 人員流動率高：派遣工流動率可能較高，導致知識和經驗的流失，也增加培訓和管理成本。
   • 責任劃分不清：在發生事故時，責任劃分可能變得複雜，涉及派遣公司和核電廠業主。

核能發電廠派遣工的管理辦法

為了有效管理核能發電廠的派遣工，確保其安全、健康並符合相關法規，應採取以下管理辦法：

1. 嚴格的篩選與准入機制：
   • 派遣公司資格審核：核電廠應審核派遣公司的資質、安全管理體系、勞動保障能力。

本題考驗學生對噪音控制兩種主要方法的理解，包括其原理、優點及缺點。

主動式噪音控制法 (Active Noise Control, ANC)

• 原理：利用聲波的干涉原理。主動式噪音控制器會偵測環境噪音，然後產生一個與噪音聲波振幅相同、相位相反（180 度差）的「反向聲波」（anti-noise），兩者疊加後會相互抵消，從而降低噪音。
• 應用：常見於高品質耳機（降噪耳機）、汽車內部降噪、特定工業設備降噪等。

優點：

1. 對低頻噪音效果顯著：被動式方法在處理低頻噪音時效率較差，但主動式方法對低頻噪音（如引擎聲、空調聲）的消除效果尤為突出。
2. 體積小、重量輕（特定應用）：在耳機等個人設備中，主動式降噪模組可以做得相對小巧。
3. 可調控性強：可以根據噪音特性和需求，調整反向聲波的參數，實現精確的噪音控制。
4. 適用於封閉空間：在相對封閉的空間內，如耳機內部或車廂內，反向聲波的產生和傳播路徑較易控制，效果較好。

缺點：

1. 對高頻噪音效果較差：高頻聲波的波長短、變化快，產生精確相位相反的反向聲波較困難，因此對高頻噪音的消除效果不如低頻。
2. 需要電源：主動式降噪系統需要電力供應才能運作。
3. 成本較高：通常需要電子元件、感測器、處理器等，製造成本相對較高。
4. 可能產生額外噪音：如果系統設計不良或運作異常，可能會產生新的、令人不悅的噪音。
5. 對突發性、不規則噪音效果有限：對於變化迅速、難以預測的噪音，反向聲波的產生可能跟不上噪音的變化，效果打折。

被動式噪音控制法 (Passive Noise Control, PNC)

• 原理：透過物理屏障或材料的特性，來阻隔、吸收或反射聲波，以降低噪音的傳播。
• 應用：包括隔音牆、隔音罩、吸音材料（如吸音棉、吸音板）、隔音窗、耳塞、耳罩等。

優點：

1. 適用範圍廣：無論是低頻、中頻還是高頻噪音，被動式方法都能提供一定的衰減效果。
2. 技術成熟、成本相對較低：許多被動式降噪材料和結構已發展成熟，成本相對較低，易於大規模應用。

本題考驗學生對綜合溫度熱指數 (WBGT) 的理解與應用，以及乾濕球溫度差的影響因素。

第一部分：計算具有相同 WBGT 的溫度組合

首先，我們需要計算給定的條件下的 WBGT 值。
已知：
自然濕球溫度 (Natural Wet Bulb Temperature, $T_{nwb}$) = $26^\circ\text{C}$
黑球溫度 (Black Globe Temperature, $T_g$) = $40^\circ\text{C}$
乾球溫度 (Dry Bulb Temperature, $T_{db}$) = $32^\circ\text{C}$

根據提示的公式：
$\text{WBGT} = 0.7 \times T_{nwb} + 0.2 \times T_g + 0.1 \times T_{db}$
$\text{WBGT} = 0.7 \times 26^\circ\text{C} + 0.2 \times 40^\circ\text{C} + 0.1 \times 32^\circ\text{C}$
$\text{WBGT} = 18.2 + 8.0 + 3.2$
$\text{WBGT} = 29.4^\circ\text{C}$

現在，我們需要找出兩組「合理的」戶外有日曬情形的溫度組合（自然濕球溫度 $T'_{nwb}$、黑球溫度 $T'_g$、乾球溫度 $T'_{db}$），使得新的 WBGT 值也為 $29.4^\circ\text{C}$。

「合理」的戶外有日曬情形意味著：

1. 乾球溫度 ($T'_{db}$) 通常是實際的環境空氣溫度，通常在 $15^\circ\text{C}$ 到 $40^\circ\text{C}$ 之間較常見，但也可以更高。
2. 黑球溫度 ($T'_g$) 會受到日曬強度、輻射熱的影響，通常會顯著高於乾球溫度。在有日曬的戶外，黑球溫度一般會比乾球溫度高 $5^\circ\text{C}$ 至 $20^\circ\text{C}$ 或更多。
3. 自然濕球溫度 ($T'_{nwb}$) 反映了空氣的濕度與溫度結合的效應，它通常介於乾球溫度和露點溫度之間。在相同的乾球溫度下，濕度越高，$T'_{nwb}$ 越接近 $T'_{db}$；濕度越低，$T'_{nwb}$ 越接近空氣絕熱飽和溫度（通常低於 $T'_{db}$）。在戶外有日曬的情形下，濕球溫度可能與乾球溫度接近，也可能略低。

我們需要找到滿足以下條件的兩組 $(T'_{nwb}, T'_g, T'_{db})$：
$0.7 \times T'_{nwb} + 0.2 \times T'_g + 0.1 \times T'_{db} = 29.4$
並且 $T'_{db}$、 $T'_g$、 $T'_{nwb}$ 組合是「合理」的。

方法： 由於有三個未知數和一個方程式，我們可以固定其中一到兩個變數，然後求解其他變數，並檢查其合理性。

組合 1：
假設我們希望找到一組與原條件「類似」但略有不同的組合。
考慮乾球溫度 $T'_{db}$ 稍微改變，例如 $T'_{db} = 30^\circ\text{C}$ (比原來的 $32^\circ\text{C}$ 低)。
那麼 $0.1 \times T'_{db} = 0.1 \times 30 = 3.0$。
所以，$0.7 \times T'_{nwb} + 0.2 \times T'_g = 29.4 - 3.0 = 26.4$。

現在我們需要找一組 $(T'_{nwb}, T'_g)$ 使得 $0.7 \times T'_{nwb} + 0.2 \times T'_g = 26.4$ 且組合合理。
我們可以嘗試設定 $T'_g$ 略高於 $T'_{db}$。例如，假設 $T'_g = 35^\circ\text{C}$ (比 $T'_{db}$ 高 $5^\circ\text{C}$)。
那麼 $0.2 \times T'_g = 0.2 \times 35 = 7.0$。
所以，$0.7 \times T'_{nwb} = 26.4 - 7.0 = 19.4$。
$T'_{nwb} = 19.4 / 0.7 \approx 27.7^\circ\text{C}$。

檢查組合 1：
$T'_{nwb} = 27.7^\circ\text{C}$, $T'_g = 35^\circ\text{C}$, $T'_{db} = 30^\circ\text{C}$。

• $T'_{db} = 30^\circ\text{C}$ 是一個合理的空氣溫度。
• $T'_g = 35^\circ\text{C}$，比 $T'_{db}$ 高 $5^\circ\text{C}$，在有日曬的情況下是合理的。
• $T'_{nwb} = 27.7^\circ\text{C}$，介於 $T'_{db}$ ($30^\circ\text{C}$) 和露點溫度（假設比 $T'_{db}$ 低）之間，且濕球溫度通常略低於或接近乾球溫度，這個值是合理的。
  計算 WBGT：$0.7 \times 27.7 + 0.2 \times 35 + 0.1 \times 30 = 19.39 + 7.0 + 3.0 = 29.39 \approx 29.4^\circ\text{C}$。