114 地方特考三等 環境工程類科 空氣污染與噪音控制技術 考古題詳解
第 一 題25 分
汽油車與柴油車因為燃料種類與引擎設計不同，所產生的主要空氣污染物種類亦不盡相同。請分別試述汽油車與柴油車產生的主要污染物種類，以及目前針對此二類車種所對應產生的污染物可採取的污染防治技術。
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核心觀念
本題考查汽油車與柴油車因燃料特性、燃燒方式及空燃比不同，所產生的主要污染物，以及污染物與防制技術的配對。
汽油引擎多採火花點火、接近理論空燃比的燃燒方式；柴油引擎採壓縮點火，通常以過量空氣燃燒，缸內局部則容易形成高溫區或缺氧區。因此，汽油車較須注意一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）及氮氧化物（NOx）；柴油車則以粒狀污染物（PM，包括碳煙）、NOx及HC為主要管制對象，也會排放CO。
污染控制的基本原則是：減少污染物生成、改善燃燒與引擎操作，並以後處理設備去除尾氣污染物。
解題方法
先依引擎型式判斷污染物特性，再逐一配對防制技術：
- 汽油車：不完全燃燒會產生CO與HC；高溫燃燒會促進NOx生成；蒸發及曲軸箱逸散也會造成HC排放。
- 柴油車：燃料噴霧與空氣混合不均，局部缺氧燃燒易生成碳煙及PM；高溫過量空氣燃燒會生成NOx。
- 配對防制技術：汽油車以三元觸媒處理CO、HC、NOx；柴油車以柴油微粒過濾器處理PM，並以選擇性觸媒還原等技術處理NOx。
汽油車污染物與防制技術
主要污染物
- CO：燃料不完全氧化的產物，常見於混合氣過濃或燃燒不完全時。
- HC：未燃或部分燃燒的燃料，來源包括燃燒室內未燃燃料、燃油蒸發及曲軸箱竄氣。
- NOx：高溫燃燒時，空氣中的氮與氧反應生成，主要包含一氧化氮與二氧化氮。
- 另有少量粒狀物及燃油蒸發性有機物；使用含硫燃料時也會有硫氧化物排放。
防制技術
- 三元觸媒轉化器（TWC）：在接近理論空燃比的條件下，同時氧化CO與HC、還原NOx，是汽油車尾氣控制的核心設備。氧氣感知器與電子燃油噴射系統可協助維持適當空燃比。
- 蒸發排放控制系統：以活性碳罐吸附油箱及燃油系統逸散的油氣，再於引擎運轉時導入燃燒，降低HC排放。
- 曲軸箱通風系統（PCV）：將曲軸箱竄氣導回進氣系統燃燒，減少HC逸散。
- 引擎與燃燒控制：維持適當空燃比、點火正時與燃油霧化，並定期保養，可降低CO、HC及NOx生成。
- 降低NOx生成：廢氣再循環（EGR）可降低燃燒溫度，減少NOx形成；實際配置依車輛引擎與控制系統而定。
柴油車污染物與防制技術
主要污染物
第 二 題25 分
電袋複合式除塵器已經廣泛應用於去除粒狀污染物，對於小於 的顆粒亦可達到極佳的去除效率，其去除機制包括慣性衝擊、直接截取、布朗運動擴散、靜電作用等，請試述此四種作用機制的原理，與其對應的顆粒大小範圍。
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核心觀念
本題考查電袋複合式除塵器中，粒子如何由氣流中移除。袋式濾布提供纖維表面，使粒子可經由慣性衝擊、直接截取及布朗擴散被捕集；電場與帶電粒子間的作用則進一步提高捕集效率，尤其有助於捕集細小粒子。
各機制的主導粒徑範圍是工程上的概略分區，會受濾布纖維尺度、氣流速度、粒子密度與帶電狀態等因素影響，並非彼此截然分開。
解題方法與四種作用機制
作答時依序說明「粒子如何偏離氣流並到達捕集表面」，再指出主要作用粒徑即可。
| 機制 | 原理 | 主要作用粒徑 |
|---|---|---|
| 慣性衝擊 | 氣流繞過濾布纖維或障礙物時會改變流向；較大、質量較大的粒子慣性較大，無法完全隨氣流轉彎，因而偏離流線、直接撞上纖維並附著。粒子慣性可用斯托克斯數概念描述：，其中 為粒子鬆弛時間， 為特徵流速， 為障礙物特徵尺度； 越大，越不易隨流線轉彎。 | 以較粗粒子為主，約大於 時較顯著；實際分界隨流速與纖維尺度改變。 |
| 直接截取 | 粒子大致沿流線移動，即使不因慣性撞擊，粒子中心仍可能沿流線靠近纖維；當粒子半徑使其外緣碰到纖維表面時，即被截留。 | 約 至 的粒子常以直接截取為重要機制；較大粒子也會發生截取。 |
第 三 題25 分
請試述何謂連續自動監測設施（CEMS），並提出針對固定污染源，設置連續自動監測設施（CEMS）的主要原因與效益（提出至少兩點）、納管對象（提出至少三類）以及監測項目（提出至少四項）。
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核心觀念
本題考查固定污染源空氣污染物連續自動監測設施（Continuous Emission Monitoring System, CEMS）的定義、管制目的、適用對象及監測項目。作答時應分清楚三件事：CEMS 是什麼、為何要裝、哪些污染源要裝哪些監測項目。
以命題當年（民國 114 年）法規為準，法源包括《空氣污染防制法》第 22 條、第 23 條，以及依其訂定的《固定污染源空氣污染物連續自動監測設施管理辦法》和「公私場所應設置連續自動監測設施及與主管機關連線之固定污染源」公告。
依管理辦法，CEMS 是可連續自動採樣、分析、記錄與計算固定污染源空氣污染物、稀釋氣體排放濃度或排放流率的設施，包含採樣及分析設施與數據採擷及處理系統。實務上，監測數據並須依規定與主管機關連線。
解題方法
依題目要求分成四段作答：先下定義，再列設置原因與效益，接著舉出納管對象，最後列監測項目。納管對象與監測項目應說明為法規公告所列的類型和項目；不同污染源實際應監測的項目，仍依適用批次及管制條件判定。
設置 CEMS 的主要原因與效益
-
掌握排放變化，補足定期檢測的時間缺口 定期檢測只能代表特定採樣時段；連續監測則可掌握操作期間排放濃度與流率的變動，降低短期檢測無法反映異常排放的問題。
-
監督法規符合情形，及早發現異常 監測結果可與排放標準及核定條件比對，協助主管機關掌握超標或操作異常情形，也讓業者及早檢查製程或污染防制設備。
-
建立排放管理資料，提升管理透明度 持續累積的監測紀錄可用於排放量掌握、管制成效評估及污染源管理；透過資料傳輸與公開，也能強化社會監督。
納管對象
依民國 114 年公告，可列舉下列類型作答：
- 鍋爐等燃燒設備：燃燒排氣可能排放硫氧化物、氮氧化物及粒狀污染物。
- 廢棄物焚化程序：監測焚化排氣及相關污染物排放。
- 水泥業：包括水泥製程及相關排放管道。
第 四 題25 分
某一國民小學（屬文教區）全天噪音監測數據（每小時均能音量）如下表所示，請依此表之數據回答下列問題：
| 時間（24 小時制） | （dBA） | 時間（24 小時制） | （dBA） | 時間（24 小時制） | （dBA） |
|---|---|---|---|---|---|
| 0–1 | 52 | 8–9 | 80 | 16–17 | 85 |
| 1–2 | 48 | 9–10 | 85 | 17–18 | 84 |
| 2–3 | 46 | 10–11 | 83 | 18–19 | 82 |
| 3–4 | 42 | 11–12 | 83 | 19–20 | 78 |
| 4–5 | 43 | 12–13 | 81 | 20–21 | 76 |
| 5–6 | 47 | 13–14 | 78 | 21–22 | 70 |
| 6–7 | 60 | 14–15 | 79 | 22–23 | 65 |
| 7–8 | 74 | 15–16 | 80 | 23–24 | 55 |
（一）文教區屬於第幾類噪音管制區？
（二）請計算夜間均能音量。
（三）請說明求得之夜間均能音量，是否超過該類噪音管制區之夜間音量標準值？
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核心觀念與法規
本題考查噪音管制區分類、夜間時段，以及分貝值的能量平均。均能音量 以能量計算，不能直接將分貝值作算術平均。
以命題當年（民國 114 年）法規為準，依《噪音管制區劃定作業準則》第 4 條，都市計畫地區的文教區屬第二類噪音管制區。依同準則第 6 條，第一、二類管制區的夜間為 22 時至翌日 6 時；第二類一般地區夜間均能音量標準值為 50 dB(A)。
解題方法
先依夜間時段挑出 8 筆資料：22–23 時的 65、23–24 時的 55、0–1 時的 52、1–2 時的 48、2–3 時的 46、3–4 時的 42、4–5 時的 43、5–6 時的 47 dB(A)。各筆資料時間長度相同，均為 1 小時，因此以能量平均公式計算：
代入數值：