107 地方特考三等 環保行政 環境科學 考古題詳解

核心觀念

本題測驗核心為全球氣候公約框架與環境法規下受管制之「人為溫室氣體」（Anthropogenic Greenhouse Gases, GHGs）種類及其人為污染來源。

1. 法規與公約範疇：

• 國際層面：1997 年《京都議定書》（Kyoto Protocol）原規範 6 種溫室氣體；2012 年杜哈修正案（Doha Amendment）正式將第 7 種氣體三氟化氮（$\text{NF}_3$）納入第二承諾期管制；2015 年通過之《巴黎協定》（Paris Agreement）延續此規範架構。
• 國內法規（以命題當年民國 107 年法規為準）：依民國 104 年公布施行之《溫室氣體減量及管理法》第 3 條規定，法定溫室氣體包含二氧化碳（$\text{CO}_2$）、甲烷（$\text{CH}_4$）、氧化亞氮（$\text{N}_2\text{O}$）、氫氟碳化物（$\text{HFCs}$）、全氟碳化物（$\text{PFCs}$）、六氟化硫（$\text{SF}_6$）及三氟化氮（$\text{NF}_3$）等 7 類。（現行法已修正為《氣候變遷因應法》）。

2. 科學機制：

• 地表受太陽短波輻射加熱後釋出長波輻射（紅外線），溫室氣體分子透過分子振動與轉動能階躍遷吸收該輻射並向四方再輻射，造成對流層保溫。
• 評估指標為全球暖化潛勢（Global Warming Potential, GWP），定義在特定時間範圍（通常為 100 年）內，質量為 1 公斤的某溫室氣體所累積吸收的紅外線輻射量，相當於 1 公斤 $\text{CO}_2$ 吸收量的倍數（$\text{CO}_2$ 之 $\text{GWP} = 1$）。

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解題方法

本題為標準申論題，答題應採**「先總括後條列」與「氣體屬性對應污染源」**之架構，確保答題具備系統性與邏輯性：

1. 定義界定：引言破題，點明聯合國氣候變化綱要公約（UNFCCC）與我國法規明定之 7 種主要人為溫室氣體。
2. 分類詳述：

• 將氣體分為「天然存在但受人為活動劇烈加劇之三大氣體」（$\text{CO}_2$、$\text{CH}_4$、$\text{N}_2\text{O}$）與「工業合成之高暖化潛勢含氟氣體（F-gases）」（$\text{HFCs}$、$\text{PFCs}$、$\text{SF}_6$、$\text{NF}_3$）。
• 針對每一種氣體，列出化學式、特性／作用途徑，並依據跨政府氣候變遷委員會（IPCC）之部門分類（能源、工業製程、農業、土地利用改變與林業、廢棄物）精確指出主要人為污染源。

3. 延伸論述：簡要提及受《蒙特婁議定書》列管之氟氯碳化物（CFCs/HCFCs）及對流層臭氧（$\text{O}_3$），補足環境科學的全面視野。

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選項分析

本題為非選擇題（申論題），無選項可供比對，答題關鍵在於論述完整度與分類準確性：

• 基本得分區：若僅寫出 $\text{CO}_2$、$\text{CH}_4$ 與 $\text{N}_2\text{O}$，僅能取得基礎分數（約 40%～50%），因缺少工業製程產生的含氟溫室氣體。
• 高分關鍵區：完整列舉 7 大法定溫室氣體，並將四種含氟氣體（$\text{HFCs}$、$\text{PFCs}$、$\text{SF}_6$、$\text{NF}_3$）之高科技產業製程（半導體、光電、電力絕緣、冷媒替代）明確對應，特別是能精確寫出杜哈修正案新增之 $\text{NF}_3$，方能取得頂標成績。

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解題技巧

1. 記憶口訣：「碳、烷、氮，加四氟」。

• 三大非氟氣體：二氧化碳（$\text{CO}_2$）、甲烷（$\text{CH}_4$）、氧化亞氮（$\text{N}_2\text{O}$）。
• 四大含氟氣體：氫氟碳化物（$\text{HFCs}$）、全氟碳化物（$\text{PFCs}$）、六氟化硫（$\text{SF}_6$）、三氟化氮（$\text{NF}_3$）。

2. 常見陷阱與扣分盲點：

• 陷阱一：寫入「水氣（$\text{H}_2\text{O}$）」。水氣雖為地球自然溫室效應貢獻最大之物質（約佔 60%～70%），但其在大氣中停留時間極短（約數天），且主要是水文循環受溫度調控的反饋結果，非國際公約管制的人為排放指標，切勿混為人為管制清單。
• 陷阱二：混淆 CFCs 與 HFCs 的管制法源。氟氯碳化物（CFCs）與氟氯烴（HCFCs）雖亦為強效溫室氣體，但國際上由保護臭氧層之《蒙特婁議定書》專責管制，氣候公約所管制的為其後續替代品氫氟碳化物（$\text{HFCs}$）。
• 陷阱三：污染源描述過度籠統。

核心觀念

本題旨在測驗環境科學中「人類人口學（Human Demography）」與「環境承載力（Carrying Capacity）」的核心理論——人口轉型模型（Demographic Transition Model, DTM）。

1. 核心定義：人口轉型係指一個國家或地區，伴隨工業化、都市化與經濟社會條件的現代化轉變，人口型態由**「高出生率、高死亡率」逐步演變為「低出生率、低死亡率」**的歷史性動態歷程。
2. 基本人口學公式：

• 粗出生率（Crude Birth Rate, $CBR$）：每千人中之年出生人數（$\text{‰}$）。
• 粗死亡率（Crude Death Rate, $CDR$）：每千人中之年死亡人數（$\text{‰}$）。
• 自然增加率（Natural Increase Rate, $NIR$）： $NIR = CBR - CDR$
• 總人口規模之變動取決於自然增加與社會增加（遷徙）；而在全球尺度下，全球人口成長僅由 $NIR$ 決定。

3. 環境科學關聯： 人口規模是環境衝擊評估公式 $I = P \times A \times T$ 中的基本乘數（$I$ 為環境衝擊、$P$ 為人口規模、$A$ 為富裕程度／人均消費、$T$ 為技術水準）。人口轉型過程中的快速擴張期，是引發資源耗竭、溫室氣體暴增與棲地破壞（J 曲線成長）的主因。

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解題方法

本題為標準的公職國家考試申論題，作答時宜採「定義破題 $\rightarrow$ 階段推展 $\rightarrow$ 機制剖析 $\rightarrow$ 環境意涵」的四層架構：

1. 破題界定：說明人口轉型由諾特思坦（Frank Notestein）等學者提出之背景，點出其核心為經濟社會發展驅動出生率與死亡率的結構性脫鉤與重新平衡。
2. 階段劃分：完整列出古典四階段（前工業期、早期擴張期、晚期擴張期、低平穩期），並補充現代人口學關注的「第五階段（衰退期）」。每一階段須明確交代：

• $CBR$ 與 $CDR$ 的高低走勢。
• 自然增加率 $NIR$ 與總人口數（$P$）的變化趨勢。
• 驅動該變化的社會、經濟、公共衛生及文化因素。

3. 環境反思：連結題目引言提及之「J 曲線」，點出轉型期造成的「人口陷阱（Demographic Trap）」與地球環境涵容能力之緊張關係。

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選項分析

本題為非選擇題之申論題，無選項之區分。答題時針對閱卷重點進行構面剖析：

• 概念完整性：若僅回答「出生率與死亡率變低」，未區分階段性時間差（死亡率先降、出生率後降），無法獲得及格分數。
• 機制正確性：必須點出「死亡率下降源於外在客觀技術（公衛、醫療、糧食）」，而「出生率下降源於內在社會價值觀（女性受教育、撫養成本、節育觀念）」，後者具有顯著的時間遞延性（Time Lag），這正是造成人口膨脹的關鍵機制。

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解題技巧

1. 閱卷得分竅門（圖文並茂）： 在正式考卷上，強烈建議隨文手繪「人口轉型模型座標圖」：

• 橫軸為「時間／經濟發展程度」，縱軸為「率（$\text{‰}$）與總人口數」。
• 繪出三條關鍵曲線：粗出生率線、粗死亡率線、總人口成長曲線。
• 標示出第二、三階段之間 $CBR$ 與 $CDR$ 兩線夾出之最大面積（即自然增加率最高、人口激增區間）。圖形清晰能大幅提高給分級距。

2. 常見陷阱與扣分點：

• 混淆第二階段與第三階段的主導特徵：第二階段是「死亡率急降、出生率仍高」；第三階段才是「出生率急降」。
• 誤以為所有開發中國家必然自然完成第四階段：部分低度開發國家常因資源匱乏與貧窮而落入「人口陷阱」，停滯於第二階段無法轉型，此點若能在申論中點出，屬高分亮點。

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【答案】

一、人口轉型之定義與理論意涵

人口轉型（Demographic Transition）係指一個社會在由傳統的前工業社會（Agrarian Society）邁向現代化工業與後工業社會（Industrialized Society）的發展過程中，其人口結構由「高出生率、高死亡率、低人口成長」，歷經死亡率率先下降帶動的**「人口急遽膨脹」，最終收斂為「低出生率、低死亡率、低人口成長（或負成長）」**的動態變遷歷程。

1945 年人口學家諾特思坦（Frank Notestein）等人歸納西歐各國工業革命以來的歷程，指出經濟成長、公衛進步與教育普及，會打破傳統高消耗、高補充的人口平衡，並在出生率與死亡率之間產生「時間遞延（Time Lag）」，形成階段性的人口動態轉變。

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二、人口轉型的演進階段與結構特徵

典型的人口轉型模型可細分為以下四個核心階段（及現代延伸之第五階段）：

核心觀念

本題測驗「水污染概論」中之基礎分類學。水體污染物依其物理狀態、化學性質及生物致病特徵，學理上劃分為「生物性」、「物理性」與「化學性」三大類別。考生須精確掌握各類別的核心定義、代表性污染物種類、主要環境來源（涵蓋點源如工業／生活污水，非點源如農業逕流／地表逕流），以及對水體環境與人體健康之危害機制（如優養化、水媒傳染病、溶氧消耗與生物濃縮作用）。

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解題方法

本題為標準的申論型分類題，作答應採取「架構分明、層次對稱」之體例，切忌僅簡短列舉名詞。

1. 破題與分類框架：直接依題目要求的「生物性」、「物理性」、「化學性」三大構面建立三級標題。
2. 內涵展開三要素：各類污染物項下，以「主要種類／代表物」、「主要來源」及「環境與健康衝擊」三要素依序鋪陳，化學性污染物更應進一步細分為「無機」與「有機」範疇，以展現答題深度。
3. 收束點題：將污染型態適度連結至前言提及之點源與非點源污染，使整體回答緊扣題意。

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選項分析

本題為申論題，非選擇題。在此進行閱卷評分點之「分類歸屬與易混淆項目分析」：

• 物理性 vs. 化學性之混淆：
• 「懸浮固體（SS）」為物理性污染物（影響透光度與水溫）；但若其富含有機質造成溶氧消耗，或吸附重金屬，則兼具化學污染之引發效應，答題時歸類為物理性。
• 「色度、臭度」屬物理性指標；但致色、致臭之溶存分子多為化學物質（如鐵錳離子、硫化氫、腐植質），答題時外觀與感官特性列於物理性，實質化合物列於化學性。
• 生物性 vs. 化學性之混淆：
• 「藍綠菌（藻類）」本身大量繁殖屬生物性現象；但其分泌之「微囊藻毒素（Microcystin）」在環境化學中常視為天然有機毒素（化學性），答題時兩者需適度區分定位。
• 化學性次分類遺漏：
• 考生最常僅回答重金屬與農藥，忽略「耗氧性有機物（BOD）」、「營養鹽（N、P）」及近代重大考點「新興污染物（PFAS、PPCPs）」，若未分類細化則難獲高分。

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解題技巧

1. 指標參數對應記憶法：

• 物理性聯想常規監測指標：水溫、濁度、懸浮固體（SS）、色度、電導度。
• 生物性聯想生物指標：總大腸菌群、糞便大腸菌群、腸球菌、水媒病原體。
• 化學性聯想水質檢驗項目：$\text{pH}$、溶氧（DO）、生化需氧量（$\text{BOD}_5$）、化學需氧量（$\text{COD}$）、氨氮、總磷、重金屬。

2. 版面配置技巧：

• 嚴格落實階層編號（一、 (一) 1. (1)），各點獨立成段。
• 每個分類至少給出 $3 \sim 4$ 個代表物，並加註對應危害（例如：水俁病、優養化、藍嬰症），有助於爭取滿分級分。

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【答案】

水污染依污染物的物理型態、化學組成及其生物致病特性，主要區分為生物性、物理性和化學性污染物三大類：

一、生物性污染物（Biological Pollutants）

主要指存在於水體中，能引起人類或水生動植物疾病之病原微生物，多源自未經妥善消毒之生活污水、畜牧廢水（點源）及受糞便污染之農業逕流（非點源）：

1. 致病性細菌（Pathogenic Bacteria）：

• 種類：霍亂弧菌（Vibrio cholerae）、傷寒沙門氏菌（Salmonella typhi）、志賀氏痢疾桿菌（Shigella spp.）及致病性大腸桿菌（如 E. coli O157:H7）。
• 危害：引起急性腸胃炎、霍亂、傷寒及細菌性痢疾等水媒傳染病。

2. 水媒病毒（Waterborne Viruses）：

• 種類：腸病毒（Enterovirus）、諾羅病毒（Norovirus）、輪狀病毒（Rotavirus）及 A 型肝炎病毒（Hepatitis A Virus）。
• 危害：引發病毒性腸胃炎、小兒麻痺及傳染性肝炎，且病毒對環境耐受力高於一般細菌。

3. 原蟲與寄生蟲卵（Protozoa and Parasites）：

• 種類：隱孢子蟲（Cryptosporidium parvum）、梨形鞭毛蟲（Giardia lamblia）及血吸蟲卵。
• 危害：隱孢子蟲與鞭毛蟲卵囊具耐氯特性，常突破常規自來水消毒程序，引發嚴重腹瀉。

4. 產毒藻類與微囊藻（Toxic Microalgae and Cyanobacteria）：

• 種類：銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）等藍綠菌。

核心觀念

本題評量重點為大氣環境學與環境衛生學中懸浮微粒（Particulate Matter, $PM$）的來源分類與成因機轉。核心概念包含：

1. 懸浮微粒分類機制：依粒徑區分總懸浮微粒（$TSP$）、懸浮微粒（$PM_{10}$，空氣動力學直徑 $d_{ae} \le 10\ \mu\text{m}$）與細懸浮微粒（$PM_{2.5}$，$d_{ae} \le 2.5\ \mu\text{m}$）。
2. 生成途徑分類：

• 原生性懸浮微粒（Primary $PM$）：直接自污染源以顆粒形態排放者。
• 衍生性懸浮微粒（Secondary $PM$）：氣態前驅物在大氣中透過光化學或氣-粒轉化反應（Gas-to-Particle Conversion）生成者。

3. 法規背景：以命題當年（民國 107 年）法規為準，本題對應當時《空氣污染防制法》之各類固定、移動、逸散污染源分類，以及《室內空氣品質管理法》所列管之室內空氣污染物管制範疇（註：現行法規陸續有子法標準微調，但基礎分類體系一致）。

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解題方法

本題為標準的申論型成因分析題，切忌雜亂條列。最佳解題策略為建立「空間維度 $\times$ 排放型態」的系統化矩陣架構：

1. 大氣污染源：採用「自然源 vs. 人為源」為第一層分流；在人為源中，進一步依物理特性細分為「原生性（固定源、移動源、逸散源）」與「衍生性（二次氣膠成因及前驅氣體）」，以展現深厚的環境化學理論底子。
2. 室內污染源：依「室內自生源」與「外源滲透」兩大面向切入，室內自生源再拆解為燃燒行為、設備與日常活動、生物性與材料釋出，展現全面的室內環境衛生知識。

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選項分析

本題為申論題，非選擇題，故無個別選項分析。

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解題技巧

1. 掌握得分亮點——「衍生性微粒」：多數考生僅列出發電廠、汽機車等原生排放，若能明確指出硫酸鹽（$\text{SO}_4^{2-}$）、硝酸鹽（$\text{NO}_3^-$）、銨鹽（$\text{NH}_4^+$）與二次有機氣膠（$SOA$），並點名前驅物（$\text{SO}_x$、$\text{NO}_x$、$\text{NH}_3$、$\text{VOCs}$），即為奪取高分的核心關鍵。
2. 室內環境不可忽視「外來滲漏」與「非燃燒源」：除了烹飪與抽菸，務必補足「辦波/事務機器（碳粉超細微粒）」、「生物氣膠（塵蟎、黴菌）」以及「室外空氣經通風與建築滲漏（$I/O$ 比值）」等面向，架構才算完整無死角。

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【答案】

懸浮微粒（$PM$）於大氣環境與室內環境之主要污染源說明如下：

一、大氣中懸浮微粒之主要污染源

大氣中的懸浮微粒依成因可區分為「自然源」與「人為源」，其中人為源又分為直接排放之「原生性微粒」與化學轉化生成之「衍生性微粒」：

(一) 自然源（Natural Sources）

1. 地表風蝕揚塵與沙塵暴：強風吹襲乾旱裸露地表所捲起之礦物顆粒（主要貢獻粗懸浮微粒 $PM_{2.5\text{-}10}$）。
2. 海鹽飛沫（Sea Salt Spray）：海洋浪花蒸發後殘留之氯化鈉等鹽類結晶。
3. 火山活動與森林野火：火山噴發之火山灰與二氧化硫，以及林火未完全燃燒產生之煙塵與黑碳（Black Carbon）。
4. 生物氣膠（Bioaerosols）：植物花粉、真菌胞子、微生物及其碎屑。