114 地方特考三等 環保行政類科 環境科學 考古題詳解
第 一 題25 分
請說明長程跨界空氣污染物（如臭氧前驅物、細懸浮微粒前驅二次氣膠）在對流層中輸送的三個主要物理機制，並分析相對應的空氣污染物控制策略。
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核心觀念
本題考查污染物離開排放源後，如何在對流層中跨越行政區域或國境，以及控制策略如何對應污染物的輸送與生成。臭氧與細懸浮微粒常有「前驅物在一地排放、污染物在另一地形成或累積」的特性，因此須同時掌握大氣的水平與垂直運動，以及污染物在大氣中的轉化。
長程跨界輸送的三個主要物理機制為：平流、湍流擴散與對流／垂直混合。實際大氣中三者常同時作用。污染物抵達下風處後，也可能經光化學反應生成臭氧，或由氣態前驅物轉化為二次氣膠。
解題方法
作答時，先逐一說明三種機制如何移動或稀釋污染物，再將污染控制分成「源頭削減前驅物」與「跨區域協調管理」兩個層次。臭氧控制須聚焦氮氧化物（NOₓ）與揮發性有機物（VOCs）；二次細懸浮微粒控制則須依其組成，減少硫氧化物（SOₓ）、NOₓ、氨（NH₃）及相關一次粒狀物排放。
三個主要物理機制與控制策略
一、平流（advection）
平流是污染物隨大氣平均風場移動，主要造成污染物的水平輸送。例如盛行風、季風或鋒面系統，可將排放源附近的臭氧前驅物或氣膠前驅物帶往下風處。風速與風向決定輸送速度及路徑；污染物在途中也可能持續反應或沉降，因此受體地區量到的污染，不一定來自當地排放。
控制策略： 平流可將污染帶離原排放區，故單一地方政府只管轄區內排放，難以完整處理跨界污染。應依風場與輸送路徑進行區域或跨境合作，協調前驅物排放盤查、減量時程及污染事件應變。控制重點仍是排放源頭：臭氧以減少 NOₓ、VOCs 為主；二次氣膠則依組成控制 SOₓ、NOₓ、NH₃ 等前驅物。
二、湍流擴散（turbulent diffusion）
湍流是大氣中不規則的渦流運動，會使污染物由高濃度區向周圍混合，造成水平及垂直方向的擴散。湍流擴散能稀釋局部污染物濃度，但不等於污染物被消除；污染物仍可能隨氣流繼續輸送，並在擴散過程中發生化學轉化。
控制策略： 不能將污染治理寄託於稀釋。應降低排放量與排放強度，並採用區域性、累積性的排放管制；同時監測背景濃度及下風處濃度，以掌握污染物擴散後的影響。
第 二 題25 分
請從「全生命週期碳排放」角度，分別比較說明太陽光電、陸域風電、燃氣複循環及核能四種發電方式的主要碳排放源、關鍵不確定性、電網系統中的角色，及未來的發展關鍵配套措施。
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核心觀念
本題考查以全生命週期評估（Life Cycle Assessment, LCA）比較發電技術的溫室氣體排放，並把排放比較延伸到電網運轉與能源轉型配套。答題時要避免只比較電廠發電時的直接排放：太陽光電、風電與核能運轉時幾乎不直接排放二氧化碳，但設備製造、燃料供應或設施除役等階段仍有排放；燃氣複循環則除上游供氣外，發電時也會燃燒天然氣排放二氧化碳。
生命週期排放強度通常以每度電的二氧化碳當量表示：
比較時須使用相同的系統邊界、生命週期年限、容量因數、燃料與電力來源假設。不同研究的結果會因這些假設而異，故應重視排放來源與變動因素，不宜把單一數值當成普遍定值。
解題方法
依題意，逐一比較四種發電方式的四個面向：
- 主要碳排放源：辨識建造、燃料供應、運轉與除役各階段的排放。
- 關鍵不確定性：指出會明顯改變每度電排放量的參數或生命週期假設。
- 電網系統角色：說明出力是否隨天候變化、能否調度，以及在供電中可提供的功能。
- 發展配套：提出能降低排放、協助整合電網或處理環境與安全問題的措施。
全生命週期比較的典型量級可作概念參照：陸域風電與核能通常是低個位數至十餘 g CO₂e/kWh；太陽光電依技術、日照、製造能源及容量因數而有較寬的範圍；燃氣複循環通常為數百 g CO₂e/kWh。實際數值依研究方法與個案而異，作答重點在於排放高低的主因及系統功能。
四種發電方式比較
| 發電方式 | 主要碳排放源 | 關鍵不確定性 | 電網系統中的角色 | 未來發展關鍵配套 |
|---|---|---|---|---|
| 太陽光電 | 矽料純化、晶片與模組製造、鋁框與玻璃等材料生產、運輸、支架與逆變器製造、施工及除役回收所需能源。發電時無燃燒排放。 | 製造地區的電力碳強度、模組轉換效率與壽命、日照條件及容量因數、材料使用量、土地型態、回收率，以及納入儲能或電網設施後的系統邊界。 | 變動型再生能源，白天供電；高滲透率時可能出現中午餘電、尖峰時段轉移及輸電壅塞。 | 擴建輸配電並改善併網管理；搭配電池或抽蓄、需求面管理與跨區調度；採屋頂型及低衝突土地配置；提升模組耐久、製造效率與回收再利用。 |
| 陸域風電 | 鋼材、水泥、塔架、葉片、機艙與基礎製造；施工運輸、維護及除役。運轉時無燃燒排放。 | 風場風況、容量因數與設備壽命；材料生產碳強度；機組大型化與基礎設計；維修頻率、退役葉片處理方式，以及風場與電網距離。 |
第 三 題25 分
許多國家面臨氨氮排放過高，造成承受水體優養化問題。常見的改善策略包括：
- 點源污染控制（如都市／工業污水處理廠加強二級／三級處理、脫氮脫磷設施升級）。
- 流域生態系統服務增強（如河岸緩衝帶、透水設計、濕地復育等）。
請針對上述兩類改善策略，比較說明兩者在「降低氨氮排放」方面的成本效益、見效速度、維運需求、適用情境與優勢等差異，並提出組合式策略的搭配原則。
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核心觀念
本題比較兩類降低河川氨氮負荷的策略：點源污染控制與流域生態系統服務增強。氨氮（ 與 ）是水中無機氮的重要型態；排入承受水體後，會增加藻類可利用的氮源，並在硝化作用中消耗溶氧，惡化水質。評估策略時，應同時看污染削減量、成本、見效時間、維運能力與場址條件。
本題屬政策與工程措施比較題，未要求引用特定法條或計算公式。
解題方法
先區分兩種措施的作用位置與污染來源：污水處理設施主要在排放端直接處理已收集的污水；河岸緩衝帶、透水設計與濕地則在流域中攔截、滯留或轉化污染物。再依題目指定的成本效益、見效速度、維運需求、適用情境與優勢逐項比較，最後依污染來源與地方條件提出搭配原則。
策略比較
| 比較面向 | 點源污染控制 | 流域生態系統服務增強 |
|---|---|---|
| 降低氨氮的方式 | 污水處理廠透過硝化將氨氮轉為硝酸鹽，再以反硝化將硝酸鹽轉為氮氣；配合污泥處理與操作管理，直接降低放流水氮負荷。 | 河岸緩衝帶、濕地與滯留設施透過植物吸收、微生物硝化與反硝化、土壤吸附及水流滯留等作用，降低進入水體的氮負荷。透水設計可減少逕流、增加入滲，但氨氮削減效果視土壤、地下水流向及設計而定。 |
| 成本效益 | 升級設備、擴建處理單元及能源、藥劑、人力成本較高；若排放源集中且負荷大，處理量可掌握、削減效果較明確，單位污染削減成本較容易評估。 | 可利用土地與自然過程，部分措施兼具滯洪、棲地改善與景觀效益；但需土地、規劃與長期監測，削減量受水文、季節、土壤及維護狀況影響，單位氨氮削減效益較難精確預測。 |
| 見效速度 | 設施完工並穩定操作後，可較快反映在放流水水質與排放負荷；既有廠升級仍需設計、施工及試運轉時間。 | 通常需較長時間建立植被、土壤與濕地功能，效果也隨季節和流量變動；部分工程措施可較快改善逕流，但整體效益多屬漸進形成。 |
| 維運需求 | 需持續監測溶氧、污泥齡、負荷及放流水；硝化菌對低溫、毒性物質與操作條件敏感，設備、能源、人力及污泥處理均需穩定支援。 | 需定期巡檢植被、清除淤積與垃圾、維護水路及控制外來種；若維護不足，滯留、入滲或生物處理功能會下降。 |
第 四 題25 分
請比較說明灰氫、藍氫、綠氫的異同、基礎設施相容性、優缺點、發展的不確定性及適用情況。
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核心觀念
本題考查以製氫原料與製程、能源來源及碳排放處理方式區分灰氫、藍氫與綠氫，並比較其生命週期排放、成本、基礎設施、發展不確定性與適用情境。
「灰、藍、綠」是能源產業常用的氫氣分類，並非單靠氫氣的化學性質區分。三者的主要產品都是氫氣，差別在製氫過程使用的原料、能源，以及二氧化碳是否被捕集與封存。判斷環境效益時，應看全生命週期，而非只看使用端；氫氣在燃料電池中使用時主要產物為水，但製氫、能源供應與運輸仍可能產生排放。
解題方法
作答時可依序比較四個面向：
- 製程與能源來源：灰氫通常由化石燃料製造；藍氫在化石燃料製氫流程中增加碳捕集與封存；綠氫以再生能源電解水製造。
- 排放與成本：說明直接與生命週期排放的差異，並比較技術成熟度、能源需求及成本。
- 基礎設施與不確定性：檢視既有設備能否沿用，以及碳捕集、封存、再生電力、輸儲運等條件是否具備。
- 適用情況：依減碳需求、資源條件、供應穩定性與產業用途作判斷，不將任一色氫一概視為最佳選擇。
三種氫的比較
| 比較項目 | 灰氫 | 藍氫 | 綠氫 |
|---|---|---|---|
| 主要製程 | 常以天然氣蒸汽甲烷重組製氫，也可由煤氣化製氫 | 以天然氣或煤等化石燃料製氫，並搭配碳捕集、利用與封存（CCUS） | 以再生能源電力電解水製氫 |
| 碳排放特性 | 製程排放通常未捕集，生命週期碳排較高 | 捕集部分製程二氧化碳，排放低於未捕集的灰氫；實際減排幅度取決於捕集率、能源來源及甲烷逸散等 | 若電力確實來自低碳再生能源，生命週期排放通常較低；仍須計入設備製造、電力與運輸等排放 |
| 技術與供應 | 製程成熟、供應鏈既有 | 製氫技術成熟度較高，額外依賴捕集、運輸及封存鏈 | 電解技術已可商用，規模化與低成本再生電力供應仍是關鍵 |
| 主要優點 | 成本相對低、可依靠既有化石燃料與製氫設備穩定供應 | 可利用部分既有化石燃料製氫產能，較灰氫減排，適合過渡期或短期供應需求 | 碳排潛力低，可與風力、太陽能等再生能源結合，降低對化石燃料依賴 |
| 主要缺點 | 碳排高，與長期深度減碳目標衝突 | 仍使用化石燃料；CCUS 未捕集的排放、上游甲烷逸散及封存安全性均影響實際減碳效果 | 需要大量低碳電力與水，轉換效率與設備成本影響經濟性；再生能源間歇性會增加供應與調度需求 |
| 發展不確定性 | 未來碳費、排放標準及減碳政策可能削弱其競爭力 | 捕集率與全鏈排放、封存容量和永久性、基礎設施建置、甲烷逸散與成本 | 再生能源供應量、電解設備成本與效率、土地及水資源、儲能與輸運建設，以及市場需求與認證制度 |
灰氫
灰氫是以天然氣、煤等化石燃料製得，但通常未將製程產生的二氧化碳有效捕集並封存。天然氣蒸汽重組是常見方式，製程排放之外，天然氣開採與輸送中的甲烷逸散也會增加氣候影響。
其優點是技術成熟、供應穩定，現有化工、煉油等產業已有製氫設備與使用經驗。缺點是排放量較高；若排放受到嚴格管制，單靠灰氫難以符合深度減碳需求。短期而言，可作為既有產業的供氫來源；長期仍須降低排放或轉換至低碳製氫。