109 地方特考三等 環保行政 空氣污染與噪音防制 考古題詳解

核心觀念

本題旨在測驗考生對於固定污染源管制作業中核心監測技術——**連續自動監測設施（Continuous Emission Monitoring System, CEMS）**之硬體架構、法規依據、數據品保以及數據於「行政管制」與「工程控制」層面之實務應用能力。

1. 法規依據（以命題當年民國 109 年法規為準）：

• 《空氣污染防制法》第 22 條：公私場所經主管機關指定公告應設置連續自動監測設施者，應依規定設置、連線傳輸並維持其正常運作。（現行法主管機關已由行政院環境保護署升格為環境部，法條核心授權架構維持不變）
• 《固定污染源空氣污染物連續自動監測設施管理辦法》：明確規範監測設施之安裝位置、項目、連線傳輸、數據採計及品保品管規範。

2. CEMS 之系統架構：

• 包含採樣與前處理系統（抽取式或現地式）、分析儀系統（氣狀污染物如 $SO_2$、$NO_x$、$CO$；粒狀物不透光率；參考氣體如 $O_2$、$CO_2$）、排氣物理條件監測系統（排氣流速/流率、溫度、水分）以及資料收集處理系統（DAHS）。

3. 數據特徵與品質管理：

• 經由零點／全幅偏移測試（Zero/Span Drift）及相對準確度測試查核（Relative Accuracy Test Audit, RATA）驗證後之高頻率、連續性、高公信力數據。

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解題方法

申論此題應採「硬體原理 $\to$ 品保前提 $\to$ 多維度資料應用」之層次開展：

1. 定義與組成破題：界定 CEMS 於排氣煙道之安裝目的，並條列四大子系統，展現工程背景知識。
2. 數據應用分流闡述：

• 政府端（環境行政與法規落實）：即時執法、超標裁罰、空污費核算、總量管制與空污防制策略擬定。
• 企業端（製程與防制設備回饋）：燃燒效率調控、空氣污染防制設備（APCD）加藥回饋、自主預警。
• 公眾與科研端（環境知情權與大氣模擬）：資訊公開、排放清冊校正（TEDS）與大氣擴散模式輸入。

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選項分析

本題為「申論題」（非選擇題），無單一選項辨析。答題時須針對題旨拆解為兩個關鍵答題軸線：「CEMS 之本質與結構」與「CEMS 資料之具體應用範疇」，缺一不可。

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解題技巧

1. 避免通篇僅寫名詞解釋：許多考生僅著重說明 CEMS 的儀器原理，而「資料之應用」僅草草帶過。本題配分重點在於「應用」，務必從行政、工程、科研三方向系統化條列。
2. 切入品保品管（QA/QC）之關鍵性：點出 CEMS 數據之所以具備法規執行力，是因為有嚴格的品保品管（如 RATA、每日校正偏移檢查）。
3. 熟記四字口訣「管、費、工、策」：

• 管：排放標準符合度與超標告警管制。
• 費：申報空氣污染防制費之實測排放量依據。
• 工：工廠製程優化與防制設備加藥回饋（工程面）。
• 策：空氣品質模擬、總量管制與環境政策研擬（政策面）。

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【答案】

一、CEMS（連續自動監測設施）之說明

（一）定義與法源基礎 連續自動監測設施（Continuous Emission Monitoring System, CEMS）係指設置於公私場所固定污染源排放管道（煙道）上，能長時間連續不間斷自動採樣、分析、記錄並將空氣污染物排放濃度、排放流率及排氣物理狀態透過電信線路即時傳輸至環保主管機關監控中心之整套自動化監測系統。 以命題當年（民國 109 年）法規為準，依據《空氣污染防制法》第 22 條及《固定污染源空氣污染物連續自動監測設施管理辦法》，政府指定公告之大型固定污染源（如電廠、煉鋼廠、焚化廠、石化廠等）皆負有裝設並連線 CEMS 之法定公法義務。（註：主管機關現已升格為環境部）

核心觀念

本題為大氣環境學與環境化學之核心申論題，測驗考生對大氣物質傳輸、生物地球化學循環（Biogeochemical Cycles）以及對流層二次光化學煙霧（Photochemical Smog）反應機制的掌握程度。

1. 碳循環（Carbon Cycle）：碳在大氣圈（Atmosphere）、生物圈（Biosphere）、水圈（Hydrosphere）及岩石圈（Lithosphere）之間的質能通量平衡，著重大氣二氧化碳（$\text{CO}_2$）、甲烷（$\text{CH}_4$）與人為溫室氣體排放之關聯。
2. 氮循環（Nitrogen Cycle）：氮元素於不同價態（$-3$ 至 $+5$）間的氧化還原轉化途徑，包含固氮（Nitrogen Fixation）、硝化（Nitrification）、同化（Assimilation）、氨化（Ammonification）與脫硝（Denitrification），並扣合高溫燃燒生成之氮氧化物（$\text{NO}_x$）及酸雨前驅物循環。
3. 光化學循環（Photochemical Cycle with Hydrocarbons）：對流層光化學反應中，二氧化氮（$\text{NO}_2$）光解驅動的萊頓平穩狀態（Leighton Photostationary State），以及非甲烷碳氫化合物（NMHCs / VOCs）經氫氧自由基（$^\bullet\text{OH}$）氧化生成過氧自由基（$\text{RO}_2^\bullet$、$\text{HO}_2^\bullet$），搶先氧化一氧化氮（$\text{NO}$）並促使臭氧（$\text{O}_3$）與過氧乙醯硝酸酯（PAN）累積之鏈反應機理。

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解題方法

本題為標準三分法結構，答題切入點應兼顧「宏觀物質循環（質平衡）」與「微觀反應動力學（化學反應式）」，並緊扣環境空氣污染之脈絡：

1. 碳循環：以大氣庫（Atmospheric Reservoir）為樞紐，從自然碳通量（光合作用、呼吸作用、碳酸鹽平衡）出發，進而論及工業革命後化石燃料燃燒對動態平衡之擾動。
2. 氮循環：依循微生物生物化學路徑（五大步驟）書寫標準反應式，並特別補強空氣污染領域關注之「熱力型與燃料型 $\text{NO}_x$」排放至大氣後的沉降與轉化。
3. 有碳氫化合物參與之光化學循環：採「對比推導法」解題——先寫出「無碳氫化合物存在時」之 $\text{NO}_x-\text{O}_3$ 零和循環（無法蓄積高濃度 $\text{O}_3$）；再引入烷烴/烯烴（$\text{RH}$）與自由基反應，說明 $\text{RO}_2^\bullet$ 如何破壞原平穩狀態，完整推導臭氧生成淨反應。

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配分與答題結構分析（非選擇題重點解析）

本題為 20 至 25 分之申論題，評分標準分為三大核心區塊，各區塊之評分要點如下：

1. 碳循環分析點（約佔 30% 分數）：

• 須寫出光合作用與生物呼吸作用之化學平衡。
• 須交代大氣與海洋之溶解平衡：$\text{CO}_2\text{(g)} \rightleftharpoons \text{CO}_2\text{(aq)} \rightleftharpoons \text{H}_2\text{CO}_3 \rightleftharpoons \text{HCO}_3^- \rightleftharpoons \text{CO}_3^{2-}$。
• 須點出人為破壞（化石燃料開採燃燒、砍伐森林）造成「碳匯（Sink）」減少、「碳源（Source）」增加，導致大氣溫室效應。

2. 氮循環分析點（約佔 35% 分數）：

• 必須精確標示五大階段（固氮、硝化、同化、氨化、脫硝）之反應物、產物及主要菌種分類（如亞硝酸菌、硝酸菌）。
• 必須連結空氣污染防制：高溫燃燒促使大氣中惰性 $\text{N}_2$ 轉化為 $\text{NO}_x$，經大氣光化學氧化形成硝酸（$\text{HNO}_3$），為酸雨（Acid Deposition）的主要成因。

3. 光化學循環分析點（約佔 35% 分數）：

• 核心失分點為「未交代碳氫化合物如何介入」。若僅寫 $\text{NO}_2 + h\nu \rightarrow \text{NO} + \text{O}$，無法取得高分。
• 關鍵得分在於寫出過氧自由基（$\text{RO}_2^\bullet$ 與 $\text{HO}_2^\bullet$）扮演「將 $\text{NO}$ 氧化為 $\text{NO}_2$ 卻不消耗 $\text{O}_3$」的角色，從而解釋光化學煙霧事件中午後高濃度對流層臭氧之成因。

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解題技巧與常見陷阱

1. 化學方程式配平與標明條件： 光解反應務必標註吸收波長條件，例如 $\text{NO}_2$ 光解需吸收紫外光及可見光（$\lambda < 420\text{ nm}$），第三體分子（$\text{M} = \text{N}_2, \text{O}_2$）用於吸收反應多餘能量。
2. 避免生物學偏向： 環境行政類科考「氮循環」時，不可只默背生物學課本的根瘤菌，若未補充大氣中的 $\text{NO}_x \rightarrow \text{HNO}_3 \rightarrow \text{NO}_3^-$ 乾濕沉降途徑，會痛失專業鑑別度。
3. 自由基連鎖反應階層化： 說明光化學循環時，按「引發（Initiation）$\rightarrow$ 傳遞（Propagation）$\rightarrow$ 終止（Termination）」層次作答，邏輯條理最為清晰。

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【答案】

一、碳循環（Carbon Cycle）

碳循環係指碳元素在大氣圈、水圈、生物圈及岩石圈中以有機與無機形式進行的質量傳輸與化學轉化動態平衡。

1. 大氣圈與生物圈的交換：

• 光合作用（固定）：綠色植物吸收大氣中的 $\text{CO}_2$ 與水，利用日光能轉化為碳水化合物並釋出氧氣： $6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} + h\nu \longrightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$
• 呼吸與分解作用（釋放）：生物代謝或動植物殘體經異營微生物分解，將有機碳重新氧化為 $\text{CO}_2$ 返回大氣： $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \longrightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} + \text{能量}$ 在厭氧條件下，有機物經產甲烷菌分解則產生甲烷（$\text{CH}_4$）。

2. 大氣圈與水圈的溶解平衡： 大氣中的 $\text{CO}_2$ 溶於海水及地表水體，建立無機碳多級酸鹼平衡： $\text{CO}_2\text{(g)} \rightleftharpoons \text{CO}_2\text{(aq)} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_2\text{CO}_3 \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{HCO}_3^- \rightleftharpoons 2\text{H}^+ + \text{CO}_3^{2-}$ 水中的碳酸根與鈣離子結合成碳酸鈣（$\text{CaCO}_3$）沉積，構成海洋沉積物與石灰岩等岩石圈長期封存碳庫。

3. 人為活動之環境衝擊： 人類大量開採與燃燒化石燃料（煤、石油、天然氣）及砍伐森林，破壞自然固碳與釋碳平衡，使大氣中 $\text{CO}_2$ 濃度自工業革命前約 $280\text{ ppm}$ 持續攀升，強化溫室效應並造成全球暖化及海洋酸化。

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二、氮循環（Nitrogen Cycle）

核心觀念

1. 排放清冊（Emission Inventory）之定義： 指在特定地理範圍（如全國、空品區、縣市）與特定時間維度（如年、日、小時）內，系統性收集、整理並推估排入大氣中之各類空氣污染物種類、來源、空間位置及排放量的綜合資料庫。在台灣，國家級標準資料庫為「臺灣空氣污染物排放清冊」（Taiwan Emission Data System, TEDS）。

法源依據以命題當年（民國 109 年）《空氣污染防制法》第 12 條（總量管制區劃定及防制計畫）、第 16 條（空氣污染防制費徵收）為準（現行法規架構維持一致，TEDS 清冊版本已陸續更新至新版）。

2. 排放源四大分類架構：

• 點源（Point Sources）：具有明確單一排放管道、煙囪且排放量較大之固定源（如電廠、煉油廠、焚化爐、大型鋼鐵廠）。
• 線源（Line Sources）：呈線狀移動或分佈之移動污染源（如公路汽機車、火車、非道路移動機械、船舶航道）。
• 面源（Area Sources）：單一排放量小但分佈廣泛、難以個別單獨計量之集合性固定源或無組織逸散源（如家庭烹飪、餐飲油煙、加油站、乾洗店、農地露天燃燒、營建與道路揚塵）。
• 生物源／自然源（Biogenic / Natural Sources）：植被森林釋放之揮發性有機物（BVOCs，如異戊二烯 $\text{Isoprene}$、單萜烯 $\text{Monoterpenes}$）、土壤釋放之 $\text{NO}_x$、海水飛沫鹽類（Sea salt spray）及風蝕揚塵。

3. 基本排放量推估原理： 空氣污染物排放量計算之核心控制方程式為： $E = A \times EF \times (1 - \frac{\eta}{100})$ 其中：

• $E$：污染物排放量（Emission Rate, 如 $\text{ton/year}$ 或 $\text{kg/day}$）
• $A$：活動強度／活動量（Activity Level, 如燃料使用量、生產產量、行駛車公里數）
• $EF$：未加裝防制設備前之未控制排放係數（Uncontrolled Emission Factor）
• $\eta$：污染防制設施之整體去除效率（Overall Control Efficiency, $\%$）

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解題方法

本題為典型的申論題，命題核心為評估考生對環境規劃管理基礎工具之掌握度。解題切入點應分為兩大主軸：

1. 「是什麼（What & How）」：破題說明排放清冊的本質，條列點、線、面、生物源的界定標準，並輔以推估數學式，展現工程與科學的嚴謹度。
2. 「如何用（Applications）」：從微觀（許可查核、個案環評）跨越到宏觀（數值模擬、政策規劃、健康風險），分項列出 5 大實務應用領域，強化答案之廣度與深度。

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選項分析

本題為申論題，無選擇題選項。依典試委員閱卷標準，作答得分之關鍵維度解析如下：

• 概念完整性：若僅寫出人為污染源而遺漏「生物源／自然源」，或未列出「活動強度 $\times$ 排放係數」之基本推估原理，將被扣除基礎分。
• 分類精確度：必須精確區分點源、線源、面源之界定標準與典型範例，不可混淆（例如餐飲業或施工揚塵屬面源，而非點源）。
• 應用層次性：應用不可僅回答籠統的「改善空氣品質」，必須精確對應到「空氣品質模式模擬（如 CMAQ、AERMOD）」、「總量管制與空污費收費」、「健康風險與暴露評估」等專有名詞與管理制度。

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解題技巧

1. 記憶口訣：

• 清冊架構記**「點、線、面、生」**（四大排放源分類）。
• 應用範疇記**「模、政、費、評、險」（空氣品質模式輸入、防制政策研擬與總量管制、空污費與許可管制、環境影響評估、健康風險**分析）。

2. 答題陷阱：

• 誤將排放清冊等同於「連續自動監測系統（CEMS）」或「環境品質監測站測值」。CEMS 僅為點源即時監控工具之一，環境測站量測的是「受體濃度（Ambient Concentration）」，而排放清冊彙整的是「排放端總通量（Emission Flux）」。
• 忽略時空解析度（Spatial and Temporal Allocation）。

核心觀念

本題評量考生對我國噪音防制法規與機動車輛噪音管制實務的熟稔度，核心依據為命題當年（民國 109 年）施行之《噪音管制法》及其授權子法《機動車輛噪音管制標準》與相關檢驗測定方法（如 CNS 5799、NIEA P201）。

1. 原地噪音（Stationary Noise）：主要用於路邊稽查、使用中車輛定檢與排氣管改裝取締。相較於新車型審驗所量測之「加速噪音（Accelerating Noise）」，原地噪音量測條件受道路環境干擾較小，具備現場量測簡便、再現性高之特性。
2. 機動車輛噪音防制設備：涵蓋抑制車輛排氣脈動、進氣脈衝、引擎震動及機械輻射聲能之各項組件。 （註：本題以命題當年民國 109 年法規為準；現行法規後續針對聲音照相取締與改裝排氣管認證制度雖有增修強化，但原地噪音核心定義與防制設備之基本範疇維持一致。）

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解題方法

本題為標準之法規與專業名詞申論題，切入策略應兼顧「法規定義之精準度」與「工程控制原理之完整性」：

1. 原地噪音之定義：

• 點出車輛運動狀態（靜止）。
• 點出量測條件（變速箱檔位、指定之引擎轉速）。
• 點出量測標的與物理位置（排氣管尾端一定距離及角度處所產生之排氣與引擎噪音）。
• 簡述其法規管制目的（作為使用中車輛路邊檢驗與取締改裝車之基準）。

2. 機動車輛噪音防制設備之分類與說明：

• 依「排氣系統」、「進氣系統」、「引擎本體與機械傳動系統」三大主要聲源展開。
• 逐一列舉排氣消音器、進氣消音箱（空氣濾清器一體式構造）、隔音包覆材料及減振組件，並說明各組件之消音機制（膨脹、共振、吸音、隔音）。

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選項分析（申論題各子題得分要點剖析）

本題為申論題型，無選擇題選項，考生答題時應掌握閱卷評分之兩大核心配分區塊：

1. 子題一：原地噪音之定義（約佔 40%～50% 分數）

• 必備給分關鍵詞：「車輛靜止狀態」、「指定引擎轉速（或特定測試轉速）」、「空檔或特定檔位」、「排氣管端之噪音量測」。
• 失分盲點：若僅回答「車子停著時發出的聲音」，未提及轉速設定與排氣管測量位置，將大幅失分。

2. 子題二：噪音防制設備的範疇與列舉（約佔 50%～60% 分數）

• 必備給分關鍵詞：「排氣消音器（Muffler）」、「進氣消音設備（Intake Silencer）」、「隔音遮音組件（隔音罩、吸音襯墊）」、「抗震或抑振元件」。
• 失分盲點：若只寫出「排氣管消音器」單一項目，忽視進氣與引擎室包覆隔音結構，內容過於單薄，無法取得完整分數。

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解題技巧

1. 比對聯想法（加速噪音 vs. 原地噪音）：

• 加速噪音：模擬行駛動態，需於特定測試場地（需有規範之瀝青路面與長度）進行全力加速行駛量測，專用於新車審驗。
• 原地噪音：車身靜止，於車後 0.5 公尺、與排氣管夾角 $45^\circ$ 處量測，專用於路邊攔檢與改裝查緝。