110 地方特考三等 環境檢驗 空氣污染物檢驗與噪音測定 考古題詳解

核心觀念

本題考「空氣品質監測站設置及監測準則」中，主管機關選定空氣品質監測站站址時的評估原則。重點不在於尋找污染最嚴重的地點，而在於使監測結果能代表特定區域的空氣品質，並符合監測目的。

以命題當年（民國110年）法規為準，選定站址時應綜合考量監測目的、區域環境特性、污染來源、人口暴露及測站運作條件等因素。

解題方法

作答時可依「為何設站、測到什麼、代表誰、能否正常運作」四個層次整理：

1. 先確認監測目的，例如掌握一般環境空氣品質、瞭解污染源影響、評估污染改善成效或進行特殊污染事件監測。
2. 再分析測站所在區域的污染來源、人口與土地使用情形。
3. 接著評估地形、氣象及周遭障礙物，確認污染物能正常傳輸至採樣口。
4. 最後確認站址具備代表性，且具有安全、電力、通訊及維護條件。

站址選定應考量之因素

一、監測目的

站址必須配合監測目的選定。若為一般空氣品質監測，應設於能代表一定區域平均暴露情形的位置；若為污染源影響監測，則須考量污染源位置、排放方向及下風處分布；若為特殊目的監測，則依其特定污染問題選擇適當地點。

二、監測區域的地形條件

應考量山谷、盆地、丘陵、海岸及都市高樓密集區等地形特性。地形會影響風向、風速、污染物擴散及累積，尤其盆地或封閉地形容易發生污染物滯留，測站位置必須能反映該區域的實際空氣品質。

三、氣象條件

應考量盛行風向、風速、溫度、降雨、逆溫及大氣穩定度等因素。污染物濃度與氣象條件密切相關，站址應能反映污染物在當地的傳輸與擴散特性，並避免因局部特殊風場造成監測結果失去代表性。

四、污染源分布及污染物傳輸情形

應調查工廠、電廠、焚化爐、營建工程、道路交通、港區及其他固定或移動污染源的位置、排放量與排放特性，並考量污染物由污染源傳輸至測站的路徑。

測站若設於污染源排氣口或單一污染源的直接影響範圍內，所得結果可能只代表局部污染，不一定能代表整個監測區域，因此必須依監測目的判斷是否適宜。

五、人口分布及暴露情形

應考量人口密度、住宅區、學校、醫院、老人及幼兒等敏感族群分布。空氣品質監測的目的之一，是掌握民眾實際暴露情形，因此測站位置應能反映人口集中地區或敏感受體所承受的污染程度。

六、土地使用及區域功能

應考量住宅區、商業區、工業區、農業區、交通繁忙地區及公園綠地等土地使用情形。不同土地使用型態具有不同污染來源與活動特性，測站設置時應使監測結果與該區域主要功能相符。

七、測站的區域代表性

站址應具有足夠的空間代表性，監測結果能代表一定範圍內的空氣品質，而非僅反映測站附近單一小範圍或偶發污染。

評估代表性時，應避免將測站設在下列位置：

核心觀念

本題考查光化學評估監測站（Photochemical Assessment Monitoring Stations, PAMS）之設置目的、測站分類及各類測站的空間配置原則。其核心在於掌握臭氧形成過程及其前驅物在「污染源—傳輸—反應—受體」鏈結中的變化。

光化學煙霧的主要前驅物包括：

• 揮發性有機物（VOC）
• 氮氧化物（NOx）
• 臭氧（O₃）
• 一氧化碳（CO）等相關污染物

在日照作用下，VOC與NOx經由複雜光化學反應生成臭氧及其他二次污染物。因此，PAMS並非單純測量臭氧濃度，而是藉由測量臭氧及其前驅物，分析污染物來源、傳輸方向、反應程度及臭氧生成潛勢。

以下內容以命題當年（民國110年）法規及空氣品質監測規範之分類原則為準。

---

解題方法

本題可依序回答三個層次：

1. 先說明設置PAMS的目的。
2. 再列出PAMS的四種類型。
3. 最後依污染物傳輸路徑，說明各類型測站的設站位置。

判斷各類型測站位置時，可依下列污染流向理解：

$$\text{上風處背景} \rightarrow \text{污染源附近} \rightarrow \text{臭氧最大濃度區} \rightarrow \text{下風處受體}$$

如此即可將四類測站分別與背景、污染源、最大臭氧區及下風處傳輸影響區連結。

---

一、設立PAMS之目的

設立光化學評估監測站，主要目的如下：

1. 監測臭氧及其前驅物濃度

連續或定期監測O₃、NOx、VOC、CO等污染物，建立臭氧及前驅物的時間與空間分布資料。

2. 瞭解臭氧生成及傳輸特性

比較上風處、污染源附近、下風處及臭氧高濃度區的測值，可以判斷污染物在大氣中的傳輸、稀釋及光化學反應情形。

3. 辨識臭氧前驅物來源

透過不同VOC物種及NOx濃度的變化，分析交通、工業、石化製程、溶劑使用等污染源對臭氧污染的貢獻。

4. 評估臭氧形成潛勢及控制策略

依監測資料判斷當地臭氧生成主要受VOC控制、NOx控制，或同時受兩者影響，作為污染管制、排放減量及空氣品質改善政策之依據。

5. 掌握區域性及跨境傳輸污染

在下風處及區域背景位置設站，可評估外來污染、長程傳輸及鄰近地區排放對本地臭氧濃度的影響。

6. 支援空氣品質模式與污染事件解析

PAMS資料可用於驗證光化學模式、解析臭氧污染事件，並作為空氣品質預報及污染警報的基礎資料。

---

二、PAMS之測站類型

光化學評估監測站依其在光化學污染傳輸路徑中所扮演的功能，可分為四種類型：

1. 第一類：上風處背景測站（Upwind／Background Site）
2. 第二類：污染源附近測站（Near-field／Source-oriented Site）
3. 第三類：最大臭氧濃度測站（Maximum Ozone Concentration Site）
4. 第四類：下風處受體或極端下風處測站（Downwind／Extreme Downwind Receptor Site）

不同資料或規範可能以「第一至第四類」或其功能名稱稱呼，但判斷重點均在於測站相對於污染源及主導風向的位置。

---

三、各類型測站之設站地點原則

第一類：上風處背景測站

設站原則：

• 設於都市或污染區的主導風向上風處。
• 應盡量遠離大型固定污染源、主要道路及局部排放源。
• 用以測量進入都市或污染區前的背景濃度。
• 位置應具有區域代表性，不宜受到單一污染源直接影響。

其功能是建立「污染尚未受到當地排放明顯影響」的基準值，供後續比較污染物在都市或工業區內增加的程度。

---

第二類：污染源附近測站

設站原則：

核心觀念

本題考查空氣污染物檢測中「品質控制（Quality Control, QC）」的實際執行內容。

品質保證（QA）是整體品質制度與管理架構，例如人員訓練、標準作業程序、儀器管理、紀錄保存、內外部稽核及實驗室認證等；品質控制則是檢測執行過程中，藉由具體測試、查核及統計判定，確認採樣、分析與結果是否符合品質要求。

空氣污染檢測的品質控制應涵蓋：

1. 採樣前與採樣中的控制。
2. 採樣設備與測定儀器的校正及查核。
3. 樣品運送、保存與交接控制。
4. 實驗室分析過程控制。
5. 檢測數據的精密度、準確度及有效性判定。
6. 異常結果的處理與矯正措施。

實際執行時，應依命題當年適用之各項空氣污染物檢測方法及環境檢驗測定品質保證相關規範辦理。以下以命題當年（民國110年）法規與技術要求為準。

解題方法

本題沒有指定單一污染物或單一檢測方法，因此應採「採樣階段、儀器階段、分析階段、數據判定階段」分層作答，完整列出各項QC作業，並說明其控制目的。

一、採樣作業的品質控制

1. 採樣器材與耗材查核

採樣前應確認採樣器、吸收瓶、濾紙、吸附管、導管、氣密接頭及保存容器均符合該檢測方法要求，並檢查：

• 器材是否清潔。
• 濾紙、吸附管及吸收液是否在有效使用期限內。
• 玻璃器皿是否破損。
• 採樣系統是否漏氣。
• 採樣裝置配置是否正確。
• 採樣器材是否受到污染。

採樣管線及容器若清洗不完全，會造成背景污染或記憶效應，直接影響樣品濃度。

2. 採樣流量校正與查核

使用標準流量校正器，對採樣器的流量進行校正，並於採樣前、採樣後查核流量。採樣期間應記錄：

• 起始流量。
• 終止流量。
• 採樣時間。
• 採樣體積。
• 溫度、壓力及其他必要環境條件。

若流量隨時間變化，採樣體積通常依檢測方法規定，以平均流量乘以採樣時間計算：

$$V = Q_{\text{avg}} \times t$$

其中，$V$ 為採樣體積，$Q_{\text{avg}}$ 為平均流量，$t$ 為採樣時間。

採樣流量異常會使污染物濃度計算產生系統性偏差，因此流量校正是空氣採樣中最重要的QC項目之一。

3. 現場空白樣品

依檢測方法需要設置現場空白、運送空白或設備空白，以判斷污染是否來自：

• 採樣器材。
• 試劑或保存容器。
• 運送過程。
• 現場操作環境。
• 實驗室處理程序。

空白樣品應依方法規定進行處理，但不實際暴露於採樣氣流。若空白值過高，應查明污染來源，並依規定進行空白校正、重採樣或判定樣品無效。

4. 平行樣品或重複採樣

對同一採樣位置及相同條件執行平行採樣，以評估採樣與分析結果的精密度。常用相對差異百分比表示：

$$RPD = \frac{|C_1-C_2|}{(C_1+C_2)/2}\times 100\%$$

其中，$C_1$、$C_2$ 為平行樣品測定結果。

RPD越小，表示兩次測定的一致性越好；判定標準則依各檢測方法或品質計畫規定辦理。

5. 現場查核與採樣紀錄

應記錄採樣地點、採樣時間、氣象條件、儀器編號、流量、濾紙或吸附管編號、樣品編號及現場異常狀況。

採樣紀錄不完整時，即使分析數值正常，也難以證明結果具有可追溯性與代表性。

二、儀器設備的品質控制

1. 儀器校正

分析儀器及採樣設備均應依檢測方法及儀器特性進行校正，包括：

• 零點校正。
• 跨度校正。
• 單點校正。
• 多點校正。
• 流量校正。
• 溫度與壓力測量裝置校正。
• 氣體分析儀的標準氣體校正。

定量分析若採校正曲線，應以不同濃度標準品建立濃度與儀器訊號的關係，並確認線性、截距及適用範圍符合方法要求。

2. 校正曲線查核

校正完成後，應使用獨立來源的查核標準品，確認儀器仍維持正確響應。校正查核不宜只使用建立校正曲線的同一標準液，否則無法有效發現標準品配製或校正程序的共同錯誤。

若校正查核結果超出允收範圍，應停止報告相關分析結果，查明原因後重新校正，並評估受影響樣品是否需要重新分析。

3. 儀器性能查核

分析過程中應定期測定零點、跨度、基線、靈敏度、解析度、穩定性及漂移量等性能指標。

連續自動監測儀器尤其應注意：

• 零點漂移。
• 跨度漂移。
• 響應時間。
• 流量及抽氣系統穩定性。
• 溫度控制。
• 校正氣體濃度及有效期限。

三、實驗室分析作業的品質控制

1. 試劑空白

試劑空白係以分析流程處理空白試劑，用來確認試劑、玻璃器皿、分析容器及實驗室環境是否造成污染。

若試劑空白超過方法規定，應檢查試劑純度、器皿清洗狀況、分析環境及儀器污染情形，不得直接忽略空白異常。

2. 方法空白

方法空白係將空白基質依完整方法處理，包括前處理、萃取、濃縮及儀器分析，以評估整個檢測程序的背景污染。

方法空白的控制範圍比單純試劑空白更完整，特別適用於需要消化、吸收、萃取或濃縮的污染物分析。

3. 標準品與查核樣品

應使用經確認濃度的標準品，進行：

• 校正曲線建立。
• 校正曲線查核。
• 分析批次查核。
• 儀器漂移查核。
• 方法性能確認。

標準品應有來源、批號、濃度、配製日期、保存條件及有效期限等紀錄，以確保量測結果具可追溯性。

4. 添加回收率試驗

對樣品或空白基質添加已知量標準品，再依完整方法分析，藉以評估前處理及分析程序的回收情形。回收率計算如下：

核心觀念

本題考查「特殊性工業區緩衝地帶及空氣品質監測設施設置標準」對空氣品質監測設施之分類及監測項目。作答時應依監測類別分為：

1. 氣象監測。
2. 一般空氣污染物監測。
3. 其他空氣污染物監測。

其中，氣象資料用以判斷污染物擴散方向及氣象條件；一般空氣污染物為各類工業區均應掌握之基本污染指標；其他空氣污染物則依特殊性工業區之產業製程及可能排放污染物決定。

本題法規內容以命題當年（民國 110 年）法規為準；現行法規如有修正，仍不影響本題依命題時法規作答。

解題方法

依題目所列三種監測類別逐項回答。氣象及一般空氣污染物須完整列出全部監測項目；其他空氣污染物只須選擇一種特殊性工業類別，並說明其對應監測項目。

一、氣象監測項目

氣象監測項目包括：

• 風向
• 風速
• 溫度
• 相對濕度
• 雨量
• 日射量

其中風向、風速可用以研判污染物傳輸與擴散方向；溫度及相對濕度會影響大氣穩定度、污染物反應及懸浮微粒特性；雨量可反映濕沉降及降雨清除污染物之作用；日射量則與光化學反應及臭氧生成密切相關。

二、一般空氣污染物監測項目

一般空氣污染物監測項目包括：

• 懸浮微粒（$\mathrm{PM}_{10}$）
• 細懸浮微粒（$\mathrm{PM}_{2.5}$）
• 二氧化硫（$\mathrm{SO}_{2}$）
• 二氧化氮（$\mathrm{NO}_{2}$）
• 一氧化碳（$\mathrm{CO}$）
• 臭氧（$\mathrm{O}_{3}$）

核心觀念

本題考查環保主管機關設置之一般空氣品質測站，其「主要監測污染物」及「自動連續分析方法」。以命題當年（民國110年）法規及監測制度為準，一般空氣品質測站主要掌握《空氣污染防制法》所關注之粒狀污染物及氣狀污染物，作為空氣品質指標及空氣品質預報之基礎。

一般測站的主要污染物包括：

1. 二氧化硫（$SO_2$）
2. 一氧化碳（$CO$）
3. 臭氧（$O_3$）
4. 氮氧化物，尤其二氧化氮（$NO_x$、$NO_2$）
5. 懸浮微粒（$PM_{10}$）
6. 細懸浮微粒（$PM_{2.5}$）

測站通常亦同步監測風速、風向、溫度、相對濕度、氣壓及降雨量等氣象資料，以判斷污染物的傳輸、擴散與累積情形。

---

解題方法：依污染物分類說明監測方法

答題時可採「污染物名稱—分析原理—常用儀器方法」的方式逐項說明，兼顧監測項目與方法原理。

一、二氧化硫（$SO_2$）

採用紫外光螢光法（UV fluorescence）。

$SO_2$分子吸收紫外光後形成激發態，當其回到基態時會放出特定波長的螢光。螢光強度在一定範圍內與$SO_2$濃度成正比，因此可藉由測量螢光強度換算空氣中的$SO_2$濃度：

$$I_{\mathrm{fluorescence}} \propto [SO_2]$$

此法適合連續自動監測，具有靈敏、反應快速等特點。

二、一氧化碳（$CO$）

採用非分散性紅外光吸收法（NDIR, Non-Dispersive Infrared）。

$CO$會吸收特定波長的紅外光。空氣樣品通過光學測量槽時，$CO$濃度越高，紅外光被吸收的程度越大。依比耳定律：

$$A=\varepsilon b c$$

其中$A$為吸光度、$\varepsilon$為吸光係數、$b$為光徑長度、$c$為$CO$濃度。儀器藉由紅外光衰減程度測定$CO$濃度。

三、臭氧（$O_3$）

採用紫外光吸收光度法（UV photometric method）。

臭氧對波長約254 nm的紫外光具有吸收作用，利用樣品氣體與不含臭氧之參考氣體的光強度差異，依比耳—蘭伯特定律計算臭氧濃度：

$$A=\ln\left(\frac{I_0}{I}\right)=\sigma L C$$

其中$I_0$為入射光強度、$I$為透射光強度、$\sigma$為吸收截面、$L$為光徑長度、$C$為臭氧濃度。

臭氧濃度越高，紫外光吸收越強，透射光強度越低。

四、氮氧化物（$NO_x$、$NO_2$）

主要採用化學發光法（chemiluminescence）。

一氧化氮與臭氧反應時會產生激發態二氧化氮，激發態二氧化氮回到基態時放出光：

$$NO+O_3\rightarrow NO_2^*+O_2$$ $$NO_2^*\rightarrow NO_2+h\nu$$

所放出的光強度與$NO$濃度成正比：

$$I_{\mathrm{light}}\propto [NO]$$

測定氮氧化物時，先直接測量$NO$；若欲測定$NO_x$，則先利用轉換器將$NO_2$轉換成$NO$，再測量總量。因此：

$$[NO_2]=[NO_x]-[NO]$$

此方法可連續測定$NO$、$NO_2$及$NO_x$，是環境空氣監測常用方法。

五、懸浮微粒（$PM_{10}$）

主要採用β射線吸收法（β-ray attenuation method），部分儀器亦可採用微量振盪天平法（TEOM）。