114 地方特考三等 環保行政類科 空氣污染與噪音防制 考古題詳解

核心觀念

$PM_{2.5}$ 是空氣動力學直徑小於或等於 $2.5\,\mu\mathrm{m}$ 的懸浮微粒。這類粒子在大氣中停留時間較長，濃度會同時受到排放量、擴散條件、沉降清除及大氣化學反應影響。

本題提供的低風速、無降雨、冬季及交通與工業活動資訊，主要用來判斷污染物為何不易散逸、清除，以及污染來源如何持續補充。題目未提供垂直溫度、混合層高度、前驅物濃度與源解析資料，無法據此確認各來源的實際貢獻比例；以下依都市冬季的一般情況分析。

解題方法

將題目線索分成兩類：一是使已排放粒子累積的氣象與擴散條件，二是持續增加粒子或其前驅物的排放與生成過程。依此可整理出三項持續偏高的原因：

1. 低風速使污染物不易擴散稀釋 風速低於 $1.5\,\mathrm{m/s}$，水平輸送與稀釋能力較弱，交通及工業排放容易滯留在市區附近並累積，使日平均濃度持續偏高。

2. 無降雨，濕沉降清除作用減少 降雨可使懸浮微粒被雨滴捕集並帶至地面，稱為濕沉降。連續一週無降雨，這項清除途徑減弱，細粒子得以在大氣中停留較久。

3. 冬季大氣擴散條件不佳，加上排放及二次生成持續補充 冬季常見日照加熱較弱、近地層混合較差；若同時有逆溫或混合層偏低，污染物更容易集中於近地面。

核心觀念

本題考查空氣品質指標（AQI）的副指標換算與指標污染物判定。依命題當年（民國 114 年）適用的 AQI 標準，各污染物濃度分別換算成副指標，其中最大值就是測站 AQI。

副指標採分段線性內插：

其中，$C_p$ 是測得濃度；$C_{LO}$、$C_{HI}$ 是該濃度所在區間的上下限；$I_{LO}$、$I_{HI}$ 是對應的 AQI 上下限。臭氧濃度須先將 ppb 換成 ppm，因為 $1\,\mathrm{ppm}=1000\,\mathrm{ppb}$。

解題方法

依序找出 PM₂.₅、臭氧及 NO₂ 所屬的濃度區間，分別計算副指標，再取最大值。

一、PM₂.₅ 副指標

PM₂.₅ 濃度 $15\,\mu\mathrm{g/m^3}$ 落在 $12.5$ 至 $30.4\,\mu\mathrm{g/m^3}$，對應 AQI $51$ 至 $100$：

取整數為 58。

二、臭氧副指標

先換算單位：

臭氧 8 小時平均值 $0.080\,\mathrm{ppm}$ 落在 $0.071$ 至 $0.085\,\mathrm{ppm}$，對應 AQI $101$ 至 $150$：

取整數為 133。

核心觀念

本題考臭氧（$O_3$）在不同大氣層中的形成機制，以及「有益於高空、近地面有害」的環境與健康效應。臭氧是同一種化學物質，但因生成位置、生成前驅物與暴露情境不同，作用也不同。

本題為機制與影響的比較題，不涉及計算或特定法條。

解題方法

先依臭氧所在位置分成對流層臭氧與平流層臭氧，再分別交代「前驅物與能量來源 → 反應機制 → 影響」。作答時要指出兩者形成機制的核心差異：近地面臭氧主要是污染物在陽光下經光化學反應生成；平流層臭氧則由氧分子吸收紫外線後解離，再與氧原子結合形成。

對流層臭氧：光化學煙霧的二次污染物

對流層臭氧不是主要由污染源直接排放，而是氮氧化物（$NO_x$）與揮發性有機物（VOCs）等前驅物，在日照下反應生成的二次污染物。汽機車、工業燃燒及溶劑使用等均可能提供前驅物。

簡化反應機制如下：

其中 $h\nu$ 代表光能，$M$ 是協助反應但本身不被消耗的第三體分子。若只有 $NO$ 與 $NO_2$ 的循環，生成的臭氧會被 $NO$ 消耗：

VOCs 氧化產生的過氧自由基可將 $NO$ 轉化為 $NO_2$，而不消耗臭氧，使反應循環持續，造成臭氧累積。這也是為何對流層臭氧濃度常在日照強、氣溫高且污染物累積時升高，並成為光化學煙霧的重要成分。

平流層臭氧：紫外線驅動的自然生成與分解循環

平流層臭氧主要由氧分子受紫外線照射而形成，基本反應可用 Chapman 循環表示：

臭氧也會吸收紫外線而分解：

核心觀念

本題考查低頻噪音的頻率範圍、常見音源，以及低頻噪音的改善方式。低頻聲波波長較長，較不易被一般牆面、門窗阻隔；因此即使整體音量不高，仍可能傳入室內並干擾睡眠。

**法規依據以命題當年（民國 114 年）法規為準。**依《噪音管制標準》，低頻噪音是指頻率介於 $20\text{ Hz}$ 至 $200\text{ Hz}$ 範圍內各主音頻音量的總和。題目所稱 $40\,\mathrm{dB}$ 不宜視為所有營業及娛樂場所一律適用的夜間上限；標準值須依噪音管制區類別、時段及適用的量測項目判定。

解題方法

作答分成三部分：先寫出低頻噪音的法規定義，再列舉其他常見低頻音源，最後提出一項能保留重低頻喇叭、又能降低其低頻輸出的改善措施。

一般環境中的低頻噪音來源，可舉冷卻水塔、冷氣機、抽風機、發電機、電冰箱、洗衣機或加壓馬達等。這些設備運轉時的機械振動或氣流聲，可能含有 $20$ 至 $200\text{ Hz}$ 的低頻成分。