111 地方特考三等 職業安全衛生 工業衛生概論 考古題詳解

核心觀念

本題評量職業安全衛生統計的核心量化指標與我國法定統計計算基準，法規依據以命題當年（民國 111 年）法規為準，主要規範於國家標準《CNS 14213 勞工作業傷害與疾病統計》、勞動部《職業安全衛生管理辦法》及《勞工保險條例》之職災失能認定基準。

1. 傷害率之描述性指標： 事業單位安全狀況無法單憑「災害發生次數」評估（因各廠規模與工時不同），須藉由標準化之指標反映危害發生的「頻率」與「嚴重度」：

• 失能傷害頻率（Frequency Rate, FR）：衡量失能事故發生的頻繁程度。
• 失能傷害嚴重率（Severity Rate, SR）：衡量事故造成勞工生命健康損失之嚴重程度。
• 綜合傷害指數（Frequency-Severity Indicator, FSI）：綜合評估頻率與嚴重度之單一指標。
• 千人率（Incidence Rate per Thousand Workers）：以勞工人數為母體之發病／受傷比率。

2. 我國主要計算基礎：

• 經歷工時基準：採用國際勞工組織（ILO）標準之「百萬經歷工時」（$10^6$ 工時），即以 500 位勞工全年正常工作之總工時（$500 \times 40 \text{ 小時/週} \times 50 \text{ 週} = 1,000,000 \text{ 小時}$）為基準化常數。
• 受僱人數基準：官方宏觀統計（如勞保給付統計）常以「每千名勞工」為基準。
• 失能損失日數換算標準：
• 死亡與永久全失能：法定固定損失日數一律計為 $6,000$ 日。
• 永久部分失能：按失能等級損失日數表折算固定損失日數。
• 暫時全失能：以實際無法工作之「日曆天數」計算（不扣除例假日，但受傷當日與復工當日不計）。

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解題方法

本題為申論題，採「定義與公式推導 $\to$ 實務指標意涵 $\to$ 計算基礎剖析 $\to$ 完整實例演算」之架構作答：

1. 第一小題（10 分）： 分別列出各指標之標準定義、數學公式及管理意義。務必明確寫出常數（如 $10^6$），並指出其能消除「不同規模廠場工時差異」之標準化特性。
2. 第二小題（15 分）：

• 闡釋我國計算之兩大母體基礎（總經歷工時、平均受僱人數）與損失日數加權方式。
• 自擬一組完整且合理的工程現場數值（包含事業單位人數、工時、死亡、失能與輕傷），依步驟代入公式，推導出 FR、SR、FSI 與千人率之具體數值。

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選項分析

本題為申論試題，無選擇題選項。各子題之評分關鍵與取分重點如下：

• 第一子題：指標不可僅寫名稱，必須附上標準 LaTeX 數學公式與分子、分母的明確定義；若僅寫出 FR、SR 而遺漏 FSI 或千人率，難以取得滿分 10 分。
• 第二子題：計算基礎必須點出「百萬工時制」之由來（500 人年工時），並說明死亡／全失能為何以 6,000 日計（以勞工平均餘命損失年數約 20 年、每年 300 工作天推估：$20 \times 300 = 6,000$）。舉例時必須交代清楚條件假設與計算步驟，不可只寫單一公式或直接套數字。

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解題技巧與常見陷阱

1. 常數混淆陷阱：

• 我國與 CNS 14213 採 百萬工時制（$10^6$）。
• 美國聯邦職業安全衛生署（OSHA）之紀錄傷害率（TRIR）採 二十萬工時制（$200,000$），代表 100 名員工一年的工時。切勿混用兩者常數。

2. 暫時全失能天數陷阱： 損失日數係採「日曆天（Calendar Days）」計算，而非僅算「工作日（Working Days）」。凡醫囑無法出勤之休養期間，逢週六、週日及國定假日皆須計入損失日數。
3. 快速檢驗關係式： 每次失能傷害之平均損失日數（Average Days Lost per Disabling Injury, ALDI）： $\text{平均損失日數} = \frac{\text{總損失日數}}{\text{失能傷害次數}} = \frac{SR}{FR} \times 1,000$ 計算完成後可利用此式檢查 $SR$ 與 $FR$ 的邏輯合理性。

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【答案】

一、事業單位「傷害率」之主要描述性指標

依據我國《CNS 14213 勞工作業傷害與疾病統計》，衡量事業單位職業災害發生頻率與危害嚴重程度之主要描述性指標如下：

1. 失能傷害頻率（Disabling Injury Frequency Rate, FR）

• 意義：表示事業單位在特定期間內，每百萬經歷工時所發生之失能傷害次數，用以評估「事故發生次數之頻繁度」。
• 計算公式： $FR = \frac{\text{失能傷害次數}}{\text{總經歷工時}} \times 1,000,000$

核心觀念

本題評量工業通風（局部排氣系統）在粉塵與金屬燻煙控制的核心實務，涵蓋以下關鍵知識：

1. 流速量測儀器原理與選用限制：皮托管（Pitot Tube）、熱線式風速計（Hot-wire Anemometer）、葉輪式風速計（Vane Anemometer）與測煙管之物理機制及適用環境（高溫、含塵條件）。
2. 流體力學動壓與流速關係（白努力方程式）：動壓（Velocity Pressure, $VP$）轉換為流速之公式，以及高溫氣體密度（$\rho$）之理想氣體定律校正。
3. 連續方程式與排氣風量：風罩開口截面積與風速之乘積關係（$Q = A \cdot V$）。
4. 控制風速（Capture Velocity）與氣罩吸引評估：外裝式氣罩之風速衰減公式（DallaValle 公式）與法規（命題當年民國 111 年之《特定化學物質危害預防標準》、《勞工安全衛生設施規則》）及 ACGIH 對電銲燻煙控制風速（$0.5\sim 1.0\ \mathrm{m/s}$）之規範。

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解題方法

（一）市面可用之風速量測儀器及最佳儀器選用分析

1. 市面上可用之風速量測儀器原理與特性

• 皮托管配合微差壓計（Pitot Tube with Micromanometer）：
• 原理：利用雙層同心金屬套管分別感測氣流之全壓（Total Pressure, $TP$）與靜壓（Static Pressure, $SP$），差壓計讀取兩者差值即為動壓（$VP = TP - SP$），再依流體力學公式換算風速。
• 特性：耐高溫、耐粉塵腐蝕、構造堅固無可動零件、量測範圍廣（適用於中高風速）。
• 熱線式／熱球式風速計（Thermal / Hot-wire Anemometer）：
• 原理：利用微細電阻絲通電加熱，氣流流經帶走熱量，依散熱速率（電阻或電流變化）換算風速。
• 特性：靈敏度極高，特別適用於低風速與微風速量測（$0.05\sim 5\ \mathrm{m/s}$）；但金屬絲極為脆弱，不耐高溫，易受粉塵微粒衝擊損壞或顆粒附著造成散熱失真。
• 葉輪式風速計（Vane Anemometer）：
• 原理：氣流推動旋轉葉片，葉輪轉速與氣流速度成正比。
• 特性：適合測量大開口面積之面平均風速；但在低風速時受軸承機械摩擦阻力影響誤差較大，高溫環境易使葉片形變，且含塵氣流易阻塞軸承。
• 測煙管（Smoke Tube）：
• 原理：藉由化學發煙反應釋出可見煙霧，定性觀察流場方向、紊流渦流與氣罩吸引流線，亦可用於粗略估計氣流傳遞速度。

2. 本題量測風速的最佳測試儀器及原因

• 最佳測試儀器：皮托管配合微差壓計（如傾斜式液柱微壓計或數位微差壓計）。
• 原因：

1. 耐高溫特性：本題風罩入口氣體溫度高達 $85^\circ\mathrm{C}$。熱線式風速計之一般常溫型探頭耐溫上限通常為 $50^\circ\mathrm{C}$，葉輪式風速計之葉片與內部軸承亦難以耐受持續高溫；全金屬製之皮托管耐溫可達數百度，量測數據穩定不受熱損壞。
2. 耐受金屬燻煙顆粒：電銲作業會產生微細金屬微粒（金屬燻煙）。熱線式極易因金屬粉塵沉積於發熱絲而短路或大幅失準；葉輪式則易因金屬粉塵卡入軸承造成轉速下降；皮托管無活動元件，抗微粒磨損與髒污能力最強。
3. 可同時取得靜壓與動壓：題目明確要求「測量抽風罩口的風速和靜壓」，皮托管可單一測棒同時導出靜壓與全壓，搭配雙管微差壓計可直接讀取靜壓（$SP$）與動壓（$VP$），兼顧流速換算與系統壓損評估。

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（二）抽風罩之風速與風量計算

1. 基本物理量與空氣密度計算

• 氣罩直徑 $D = 0.3\ \mathrm{m}$，開口截面積 $A$ 為： $A = \frac{\pi}{4} D^2 = \frac{\pi}{4} \times (0.3)^2 \approx 0.070686\ \mathrm{m^2}$
• 入口溫度 $T = 85^\circ\mathrm{C}$，絕對溫度 $T_{\text{abs}} = 273.15 + 85 = 358.15\ \mathrm{K}$。
• 設大氣壓力為標準大氣壓 $1\ \mathrm{atm} \approx 101,325\ \mathrm{Pa}$（靜壓 $-8.2\ \mathrm{mm\ H_2O} \approx -80.4\ \mathrm{Pa}$，相對於一大氣壓之變化小於 $0.1\%$，實務計算予以忽略）。
• 標準狀態（$20^\circ\mathrm{C}$，一大氣壓）下乾燥空氣密度 $\rho_0 \approx 1.204\ \mathrm{kg/m^3}$（通風工程常用基準 $\rho_{20} = 1.20\ \mathrm{kg/m^3}$）。
• 依理想氣體方程式計算 $85^\circ\mathrm{C}$ 時之空氣密度 $\rho$： $\rho = \rho_{20} \times \left(\frac{273.15 + 20}{273.15 + 85}\right) = 1.204 \times \frac{293.15}{358.15} \approx 0.9855\ \mathrm{kg/m^3}$

2. 風罩風速（$V$）計算

• 動壓 $VP = 1.2\ \mathrm{mm\ H_2O}$，轉換為國際標準單位（$\mathrm{Pa}$）： $1\ \mathrm{mm\ H_2O} = 9.80665\ \mathrm{Pa}$ $VP = 1.2 \times 9.80665 \approx 11.768\ \mathrm{Pa}\ (\mathrm{N/m^2})$
• 由動壓理論公式 $VP = \frac{1}{2} \rho V^2$ 求中心點流速 $V$： $V = \sqrt{\frac{2 \cdot VP}{\rho}} = \sqrt{\frac{2 \times 11.768}{0.9855}} = \sqrt{23.882} \approx 4.887\ \mathrm{m/s}$
• 以通風工程經驗公式驗證（取標準空氣密度係數 $4.04$ 與密度比 $d = \frac{294}{358} = 0.821$）： $V = 4.04 \sqrt{\frac{VP}{d}} = 4.04 \sqrt{\frac{1.2}{0.821}} \approx 4.884\ \mathrm{m/s}$
• 取三位有效數字，風罩中心風速為 $4.89\ \mathrm{m/s}$。

3. 抽風風量（$Q$）計算

• 由風量定義公式 $Q = A \cdot V$ 計算： $Q = 0.070686\ \mathrm{m^2} \times 4.887\ \mathrm{m/s} \approx 0.3454\ \mathrm{m^3/s}$
• 換算為每分鐘風量（$\mathrm{m^3/min}$）： $Q = 0.3454 \times 60 \approx 20.72\ \mathrm{m^3/min}$

核心觀念

本題評量工業衛生中極為核心且事故率極高的「侷限空間作業危害預防」知識體系，主要涵蓋下列法規、學理定義與工程管制架構：

1. 法規與學理定義：以命題當年（民國 111 年）之《職業安全衛生設施規則》第 19 條之 1 為核心，界定「侷限空間」之法律要件與工程物理特性。
2. 危險等級分類標準：美國國家職業安全衛生研究所（NIOSH）之「A、B、C 級危害度分類法」，以及美國職業安全衛生署（OSHA 29 CFR 1910.146）之「許可管制侷限空間（PRCS）」與「非許可管制侷限空間（Non-PRCS）」學理。
3. 作業風險管制生命週期：落實《職業安全衛生設施規則》局限空間專章（第 29 條之 1 至 29 條之 7）與《缺氧症預防規則》，依「作業前（施工前）$\rightarrow$ 作業中（施工中）$\rightarrow$ 作業後（施工後）」三大階段建構完整的危害阻絕、氣體監測、強制通風、個人防護與緊急應變機制。

註：本題依命題當年（民國 111 年）之勞安法規為準。現行法於後續雖有局部條文微調，但侷限空間作業安全防護體系之核心架構與判定原則維持一致。

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解題方法

1. 第（一）小題切入點：

• 定義：準確寫出法規標準文字（非常態作業、進出口受限、自然通風不充分）。
• 特性：分點歸納物理受限性、大氣環境不可預測性、逃生與救援困難性等本質特徵。
• 危害類別：採用工衛界最權威之 NIOSH 三級分類標準（Class A: 立即危害生命健康 IDLH；Class B: 具危險性但非立即危害；Class C: 危害潛勢極低），並輔以 OSHA 許可管制概念，層次分明。

2. 第（二）小題切入點：

• 選取具代表性實例：挑選最典型且事故率最高的實例——「污水下水道人孔/污水收集槽清淤作業」，明確定性其屬於 NIOSH Class A（立即危害生命健康等級 / OSHA 許可管制侷限空間）。
• 依作業流程結構化展開：
• 施工前：著重在「隔離（LOTO/盲封）」、「清空置換」、「氣體測定（依 $O_2 \rightarrow$ 可燃性氣體 $\rightarrow$ 有毒氣體 順序）」、「強制換氣」、「動火/進入許可發證」。
• 施工中：著重在「持續強制通風」、「連續氣體偵測」、「槽外專人監視（嚴禁擅離）」、「通訊聯絡」與「個人防護設備佩戴」。
• 施工後：著重在「人員/裝備清點」、「出入口復原與封閉（防誤入）」、「管線復原」、「許可證簽結歸檔」。

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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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解題技巧與常見陷阱

1. 氣體測試順序不能顛倒：檢測必須依序為「氧氣濃度（$18\% \sim 23\%$）」$\rightarrow$「可燃性氣體（爆炸下限 LEL 之下）」$\rightarrow$「毒性氣體（如 $H_2S$、$CO$ 等低於容許暴露標準 PEL）」。若氧氣不足，多數可燃性氣體感測器（如觸媒燃燒型）會產生失真讀數，此為工衛專用評分盲點。
2. 切忌通風與氧氣混淆：強制通風必須使用「新鮮空氣」，嚴禁用純氧進行通風（易引發劇烈火災爆炸），此為申論給分關鍵亮點。
3. 救援裝備的配置：Class A 空間必須強調「非進入式救援（Non-entry rescue）」設備（防墜三腳架、捲揚機、背負式安全帶），不可僅寫進去救人，否則會落入歷年侷限空間「盲目入內救人導致傷亡擴大」的重大違規陷阱。

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【答案】

（一）侷限空間之定義、特性與主要類別說明

1. 定義： 依民國 111 年《職業安全衛生設施規則》第 19 條之 1 規定，侷限空間係指「非供勞工常態作業，且進出口受限制，無法以自然通風維持充分、清潔空氣之空間」。

2. 特性：

• 空間結構受限：進出口通道狹窄、梯架陡峭或出入孔道單一，人員進出不易，發生緊急事故時逃生與救援難度極高。
• 自然通風不良：氣流交換不足，極易蓄積比空氣重（如硫化氫 $H_2S$、二氧化碳 $CO_2$）或比空氣輕（如甲烷 $CH_4$）之有害氣體與可燃性氣體。
• 空氣品質瞬變且不可預知：常因有機物厭氧發酵、金屬氧化銹蝕或殘留化學品揮發，在短時間內迅速演變為缺氧（$O_2 < 18\%$）或劇毒大氣。
• 非連續作業場所：多用於儲存、管線傳輸或特殊製程，設計初衷非供人員常態進駐工作，常伴隨機械夾捲、感電或吞沒（如物料崩塌、積水吞沒）等複合性危害。

核心觀念

本題考查工業衛生中「化學性因子作業環境監測數據評估」的核心基礎，包含時量平均濃度（TWA）計算、容許暴露標準（PEL）符合性判定、混合暴露（Mixed Exposure）相加效應，以及作業環境測定策略之進一步測試規劃。

法源依據以命題當年（民國 111 年）法規為準（現行法規標準亦同）：

1. 時量平均濃度（Time-Weighted Average, TWA）： 依據《勞工作業場所容許暴露標準》第 2 條定義，八小時日時量平均濃度為一個工作日內，各時段採樣測定之有害物濃度與該時段採樣時間乘積之總和，除以總採樣時間（或總工作時數 8 小時）： $\text{TWA} = \frac{\sum_{i=1}^{n} (C_i \times T_i)}{\sum_{i=1}^{n} T_i}$ 其中 $C_i$ 為第 $i$ 時段之測定濃度，$T_i$ 為該時段之採樣時間。

2. 混合物暴露相加效應（Additive Effect）： 依據《勞工作業場所容許暴露標準》第 8 條規定，作業場所中存在兩種以上有害物時，除有特別相反之毒理證據外，應視為具有相加作用。混合物暴露指數（Exposure Index, $I$ 或 $E_m$）定義如下： $I = \sum_{i=1}^{n} \frac{C_i}{\text{PEL}_i} = \frac{C_{\text{A}}}{\text{PEL}_{\text{A}}} + \frac{C_{\text{B}}}{\text{PEL}_{\text{B}}} + \frac{C_{\text{C}}}{\text{PEL}_{\text{C}}} + \frac{C_{\text{D}}}{\text{PEL}_{\text{D}}}$

• 若 $I \le 1$，判定為符合容許暴露標準。
• 若 $I > 1$，判定為超出容許暴露標準（不合格）。
• 此外，任何單一有害物之實測濃度不得超過其個別之容許暴露標準（即若有任何單一物質 $\frac{C_i}{\text{PEL}_i} > 1$，該物質本身即已超標不合格）。

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解題方法

（一）計算各化合物之時量平均濃度（TWA）

採樣時段與採樣時間（時數）分析：

• 8–10 am：採樣時間 $T_1 = 2\ \text{小時}$
• 10–12 am：採樣時間 $T_2 = 2\ \text{小時}$
• 1–2 pm：採樣時間 $T_3 = 1\ \text{小時}$
• 2–5 pm：採樣時間 $T_4 = 3\ \text{小時}$
• 總採樣時數：$T_{\text{total}} = 2 + 2 + 1 + 3 = 8\ \text{小時}$

1. 化合物 A 之時量平均濃度 $\text{TWA}_{\text{A}}$： $\sum (C_{\text{A}} \times T) = (3.6 \times 2) + (4.8 \times 2) + (6.2 \times 1) + (3.3 \times 3) = 7.2 + 9.6 + 6.2 + 9.9 = 32.9\ \text{ppm}\cdot\text{hr}$ $\text{TWA}_{\text{A}} = \frac{32.9}{8} = 4.1125\ \text{ppm} \approx 4.11\ \text{ppm}$

2. 化合物 B 之時量平均濃度 $\text{TWA}_{\text{B}}$： $\sum (C_{\text{B}} \times T) = (0.56 \times 2) + (0.87 \times 2) + (0.42 \times 1) + (0.15 \times 3) = 1.12 + 1.74 + 0.42 + 0.45 = 3.73\ \text{ppm}\cdot\text{hr}$ $\text{TWA}_{\text{B}} = \frac{3.73}{8} = 0.46625\ \text{ppm} \approx 0.47\ \text{ppm}$

3. 化合物 C 之時量平均濃度 $\text{TWA}_{\text{C}}$： $\sum (C_{\text{C}} \times T) = (32 \times 2) + (26 \times 2) + (10 \times 1) + (16 \times 3) = 64 + 52 + 10 + 48 = 174\ \text{ppm}\cdot\text{hr}$ $\text{TWA}_{\text{C}} = \frac{174}{8} = 21.75\ \text{ppm}$

4. 化合物 D 之時量平均濃度 $\text{TWA}_{\text{D}}$： $\sum (C_{\text{D}} \times T) = (2.5 \times 2) + (6.2 \times 2) + (4.3 \times 1) + (4.4 \times 3) = 5.0 + 12.4 + 4.3 + 13.2 = 34.9\ \text{ppm}\cdot\text{hr}$ $\text{TWA}_{\text{D}} = \frac{34.9}{8} = 4.3625\ \text{ppm} \approx 4.36\ \text{ppm}$

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（二）評估工廠環境暴露濃度是否合格

1. 個別化合物暴露濃度比值檢視：

• 化合物 A：$\frac{\text{TWA}_{\text{A}}}{\text{PEL}_{\text{A}}} = \frac{4.1125}{4.5} \approx 0.914 \le 1$（單獨檢視未超標）
• 化合物 B：$\frac{\text{TWA}_{\text{B}}}{\text{PEL}_{\text{B}}} = \frac{0.46625}{0.6} \approx 0.777 \le 1$（單獨檢視未超標）