113 年 國立成功大學環境醫學研究所甲組在職生《環境衛生》

本題主要考驗考生對飲用水水質標準的定義，以及判斷特定污染物屬於何種標準。

核心觀念：
飲用水水質標準分為主要標準（Primary Standards）及次要標準（Secondary Standards）。主要標準是為了保護公眾健康，具有法律約束力；次要標準則是為了美觀、口感及經濟性等因素，不具法律約束力。

詳解：

第一部分：定義

• 主要標準 (Primary Standards)： 指的是對飲用水水質的最低要求，以保護公眾健康為目的。這些標準通常與已知對人體健康有害的污染物有關，例如致癌物、毒物或病原體。違反主要標準可能導致法律訴訟或強制性改善措施。
• 次要標準 (Secondary Standards)： 指的是對飲用水水質的建議性要求，旨在維護飲用水的外觀（如顏色、濁度）、氣味、口感以及避免對供水系統（如管道）造成損害。次要標準通常不直接與健康危害相關，但會影響民眾對飲用水的接受度。

第二部分：判斷項目

以下是各項目的歸屬判斷：

(a) Coliform group (總菌落數)： 主要標準。總菌落數（特別是糞便性大腸菌群）是重要的微生物指標，其存在表示水中可能含有致病菌，對人體健康構成威脅。
(b) Turbidity (濁度)： 次要標準。濁度影響水的清澈度，可能影響民眾接受度，但本身不直接危害健康，除非與特定污染物結合。
(c) Cadmium (鎘)： 主要標準。

本題主要探討環境毒理學中的兩大類重要污染物：「內分泌干擾物」與「持久性有機污染物」，並深入解釋內分泌干擾假說。

核心觀念：
理解內分泌干擾物與持久性有機污染物的定義、特性，以及內分泌干擾假說的內容，這對於評估環境污染物對生物體（尤其是內分泌系統）的長期影響至關重要。

詳解：

第一部分：定義

• 內分泌干擾物 (Endocrine Disruptors, EDs)： 指的是外源性化學物質，它們能夠改變內分泌系統的結構與功能，進而對生物體及其後代產生不良的健康影響。這些化學物質可以模擬或拮抗體內天然荷爾蒙的作用，干擾荷爾蒙的合成、分泌、運輸、結合、代謝或排除，導致生理功能失調。
• 持久性有機污染物 (Persistent Organic Pollutants, POPs)： 指的是在環境中不易分解、具有生物累積性、對人類健康和環境構成嚴重威脅的有機化學物質。根據《關於持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》(Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants)，POPs 通常具備以下特性：
  1. 持久性 (Persistence)： 在環境中不易被生物降解、化學降解或光化學降解，可以在環境中長期存在。
  2. 生物累積性 (Bioaccumulation/Biomagnification)： 能夠在生物體內積累，並隨著食物鏈的傳遞而濃度升高。
  3. 毒性 (Toxicity)： 對人類健康或生態系統具有不良影響。
  4. 遠程遷移性 (Long-range environmental transport)： 能夠通過大氣、水體或洋流等途徑，從污染源地遷移到遙遠的地區，包括極地。

第二部分：內分泌干擾假說 (Endocrine Disruptor Hypothesis) 及範例

內分泌干擾假說 (Endocrine Disruptor Hypothesis)：
此假說由 Theo Colborn 等人在 1996 年的著作《Our Stolen Future》中提出。

本題旨在探討為何總菌落數（Coliform group）是飲用水水質監測中的重要生物指標。

核心觀念：
生物指標的選擇需要具備特定條件，以有效反映水體受污染的程度和潛在的健康風險。總菌落數之所以成為飲用水的關鍵指標，在於其能間接指示水源可能受到的糞便污染，進而關聯到病原菌的存在。

詳解：

總菌落數 (Coliform group) 之所以是飲用水的良好生物指標，主要基於以下幾個原因：

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

   • 總菌落數包含一系列革蘭氏陰性、兼性厭氧、不產芽孢的桿菌，其中糞便性大腸菌群 (Fecal Coliforms)，特別是 Escherichia coli (E. coli)，主要存在於溫血動物（包括人類）的腸道中。
   • 因此，飲用水中檢測到高量的糞便性大腸菌群，強烈暗示水源可能受到了來自人類或動物糞便的污染。

2. 間接指示病原菌的存在 (Indirect Indicator of Pathogens)：

   • 雖然總菌落數本身不一定都是致病菌，但糞便污染同時也可能攜帶各種腸道病原菌，如沙門氏菌 (Salmonella)、志賀氏菌 (Shigella)、霍亂弧菌 (Vibrio cholerae) 以及病毒和寄生蟲。
   • 直接檢測所有可能的病原菌在技術上非常困難且成本高昂。總菌落數作為一個「指示菌」，其存在可以作為潛在病原菌存在的警示。

3. 易於檢測與定量 (Ease of Detection and Quantification)：

本題考驗考生對毒性化學物質健康風險評估 (Health Risk Assessment, HRA) 四個基本步驟的理解。

核心觀念：
健康風險評估是一個系統性的科學過程，用於確定化學物質對人群健康可能產生的不良影響及其發生的可能性。它通常包含四個關鍵步驟，從確定污染物到量化風險。

詳解：

毒性化學物質的健康風險評估（Health Risk Assessment, HRA）通常包含以下四個主要步驟：

1. 危害辨識 (Hazard Identification)：

   • 目的： 確定某種化學物質是否會引起不良健康效應，以及這些效應的性質。
   • 內容： 透過回顧現有的流行病學研究、動物實驗數據、體外試驗結果、結構-活性關係 (SAR) 分析等，來評估該化學物質是否對人體具有潛在的毒性。這一步驟關注的是「什麼樣的健康效應可能由該物質引起？」例如，致癌性、神經毒性、生殖毒性、器官毒性等。

2. 劑量-反應評估 (Dose-Response Assessment)：

   • 目的： 確定化學物質的暴露劑量與不良健康效應發生的機率或嚴重程度之間的關係。
   • 內容： 這是風險評估的量化階段。利用動物實驗數據或流行病學數據，建立劑量-反應曲線，以確定在不同劑量下，引起特定不良效應的機率。對於非致癌物，通常會尋找無明顯不良反應劑量 (No Observed Adverse Effect Level, NOAEL) 或最低明顯不良反應劑量 (Lowest Observed Adverse Effect Level, LOAEL)，並透過不確定因子 (Uncertainty Factors, UF) 推導出可容許暴露量 (Reference Dose, RfD) 或可容許吸入濃度 (Reference Concentration, RfC)。對於致癌物，則可能建立線性外推模型，預測極低劑量下的癌症風險。

核心觀念

本題考查氣體濃度單位的換算，以及理想氣體莫耳體積：

$$PV=nRT$$

在 $1\ \text{atm}$、$25^\circ\text{C}$ 下，氣體的莫耳體積約為 $24.45\ \text{L/mol}$。其中：

• ppm：parts per million，體積分率或莫耳分率為 $10^{-6}$
• ppt：parts per trillion，體積分率或莫耳分率為 $10^{-12}$
• 分子量以 $\text{g/mol}$ 表示
• $Y$ 的單位為 $\text{mg/m}^3$

---

解題方法與推導

a. 常數 $24.45$ 的由來

由理想氣體方程式：

$$V_m=\frac{RT}{P}$$

在 $25^\circ\text{C}=298.15\ \text{K}$、$P=1\ \text{atm}$ 時：

$$V_m =\frac{(0.082057\ \text{L·atm/mol·K})(298.15\ \text{K})}{1\ \text{atm}} \approx 24.45\ \text{L/mol}$$

因此，$1$ 莫耳理想氣體在此條件下占有約 $24.45$ L 的體積。

$1\ \text{ppm}$ 表示每 $10^6$ 份氣體中有 $1$ 份污染物。換算成 $1\ \text{m}^3$ 空氣中的污染物質量：

$$1\ \text{ppm} =10^{-6}\times \frac{1\ \text{mol}}{0.02445\ \text{m}^3}$$

污染物的質量濃度為：

$$1\ \text{ppm} =10^{-6}\times \frac{\text{MW}\ \text{g/mol}}{0.02445\ \text{m}^3/\text{mol}}$$

將 g 換成 mg：

$$1\ \text{ppm} =\frac{\text{MW}}{24.45}\ \text{mg/m}^3$$

因此：

$$X\ \text{(ppm)} = \frac{Y\ \text{(mg/m}^3)\times 24.45}{\text{molecular weight}}$$

本題要求考生總結一段關於電動車與傳統燃油車氣候影響的比較性段落。

核心觀念：
理解段落的主旨，辨識電動車與燃油車在生命週期中的氣候影響差異，特別是製造過程、燃料生產/電力來源以及運行效率的考量。

詳解：

這段文字由 Hiroko Tabuchi 和 Brad Plumer 於 2021 年撰寫，探討了不同車型（特別是電動車與傳統燃油車）的氣候影響。其核心觀點可以總結如下：

1. 綜合性評估方法： 麻省理工學院的研究人員開發了一個互動式線上工具，用於比較不同車型的氣候影響。該工具納入了所有相關因素，不僅僅是運行時的排放，還包括：
   • 汽車製造過程中的排放。
   • 汽油和柴油燃料的生產過程中的排放。
   • 傳統燃油車燃燒的汽油量。
   • 電動車充電所需的電力來源。

本題考驗考生對飲用水中常見污染物種類、來源的認知，以及特定環境疾病與其對應污染物的關聯。

核心觀念：
飲用水的污染來源多樣，可分為有機和無機兩大類。了解這些污染物的來源有助於預防和控制。同時，某些地區性的嚴重疾病與特定的重金屬或化學物質污染直接相關。

詳解：

第一部分：飲用水中有機污染物與無機污染物的來源

• 有機污染物 (Organic Pollutants)：
  指含有碳氫鍵或碳-碳鍵的化合物，通常來源於生物體或有機合成。

  • 來源：
    1. 農業活動： 農藥（殺蟲劑、除草劑、殺菌劑）、化學肥料（雖然主要是無機，但其分解產物或生產過程可能涉及有機物）、動物糞便（含大量有機物，可能引入病原菌和有機氮）。
    2. 工業排放： 工業製程中的副產物、溶劑、塑化劑、染料、清潔劑、石油產品洩漏、藥物殘留等。
    3. 生活污水： 家庭生活污水（洗滌劑、清潔劑、藥物、化妝品、食物殘渣、人類排泄物）未經妥善處理而排入水體。
    4. 自然來源： 植物分解產生的腐植酸、有機質。
    5. 消毒副產物 (Disinfection Byproducts, DBPs)： 飲用水處理過程中，水中原有的有機物與消毒劑（如氯）反應生成的鹵代烴類（如三鹵甲烷）。

• 無機污染物 (Inorganic Pollutants)：
  指不含碳氫鍵的化合物，主要包括金屬離子、酸、鹼、鹽類、放射性物質等。

  • 來源：
    1. 地質與土壤： 岩石和土壤風化作用釋放出礦物質，如重金屬（砷、鉛、鎘、汞、鉻、銅、鋅等）、氟化物、硝酸鹽、硫化物等。

本題考驗考生對事業廢棄物分類、來源以及處理方法的理解。

核心觀念：
事業廢棄物是指在生產、製造、加工、運送、貯存、醫療、商業活動等過程中產生的廢棄物，其處理需要遵循特定的法規和技術。

詳解：

第一部分：事業廢棄物之兩種事業種類

事業廢棄物 (Industrial Waste / Business Waste) 的來源非常廣泛，依據台灣《廢棄物清理法》的定義，其產生事業種類繁多。以下舉出兩種常見的事業種類：

1. 製造業 (Manufacturing Industry)：

   • 這是事業廢棄物最主要的產生者之一。
   • 廢棄物類型範例： 生產過程中的金屬屑、塑膠碎片、玻璃廢料、化學反應殘渣、油泥、濾塵、包裝材料、不良品、報廢設備等。
   • 例如： 電子零組件製造業、金屬製品製造業、塑膠製品製造業、紡織業、食品加工業等。

2. 醫療照護業 (Healthcare Industry)：

   • 醫院、診所、護理之家等醫療機構在提供醫療服務的過程中，會產生大量的感染性、生物性或化學性廢棄物。
   • 廢棄物類型範例： 使用過的針頭、注射器、紗布、棉墊、病人血液或體液污染的物品、藥品殘渣、化學試劑、放射性藥物、手術廢棄物等。
   • 這些廢棄物通常被歸類為「有害事業廢棄物」，需要特別處理。

其他常見的事業種類還包括：

• 營造業 (Construction Industry)
• 批發零售業 (Wholesale and Retail Trade)
• 資訊及通訊傳播業 (Information and Communication Services)
• 運輸及倉儲業 (Transportation and Storage)
• 住宿及餐飲業 (Accommodation and Food Services)
• 公共行政、國防及社會強制性社會安全業 (Public Administration, Defence, and Compulsory Social Security)
• 教育業 (Education)
• 專業、科學及技術服務業 (Professional, Scientific and Technical Services)

第二部分：如何處理事業廢棄物？

事業廢棄物的處理原則是「源頭減量、回收再利用、妥善處理」。具體的處理方式取決於廢棄物的種類（一般廢棄物或有害廢棄物）和特性，通常包括以下幾個環節：

1. 源頭減量 (Source Reduction)：
   • 企業應盡量從生產設計、製程改善、材料選擇等方面著手，減少廢棄物的產生量。