114 地方特考四等 環境工程類科 空氣污染與噪音控制技術概要 考古題詳解

核心觀念

本題考「總量管制」如何設定區域排放上限，以及「排放交易」如何在此上限下，讓污染源透過交易安排減量。制度可用於傳統空氣污染物，也可用於溫室氣體；兩者都以排放量為管理核心，但管制範圍、污染物特性及法律制度依適用法規而異。

• 總量管制（cap）：主管機關依空氣品質目標、環境容量、污染物種類與地形氣象等條件，劃定管制區，設定一定期間內的排放總上限，並要求污染源遵守個別排放量限制或取得足夠排放額度。
• 排放交易（trade）：主管機關建立額度核發、登錄與查核機制，污染源可在規則允許範圍內買賣排放額度，或使用經認可的實際削減量進行抵換。額度代表可排放的數量，不等同於排放本身；交易改變額度的持有人，不會提高整體排放上限。
• 基本關係：若管制期間的總上限為 $C$，分配或核發的有效額度總數應受 $C$ 約束；各污染源實際排放量的合計須符合區域總量目標。以交易調配額度，可使減量先由邊際減量成本較低的污染源完成，降低達標總成本。

以命題當年（民國 114 年）法規為準，《空氣污染防制法》第 3 條定義總量管制為：在一定區域內，對該區空氣污染物總容許排放數量所作的限制措施；第 8 條至第 12 條規範總量管制區、計畫、污染物削減與執行制度等事項。第 12 條明定，相關總量管制規定應於建立污染源排放量查核系統及排放交易制度後，由中央主管機關會商經濟部，報請行政院分期分區核定公告實施。第 9 條則涉及經認可的實際削減量差額之保留、抵換或交易。

解題方法與執行方式

作答時依「設定上限 → 分配額度 → 監測與交易 → 查核履約 → 檢討調整」的制度流程說明，並指出減量目標由總量上限確保，交易只提供達標方式的彈性。

1. 界定管制目標與範圍 主管機關先決定管制污染物、地理範圍、管制對象及期間。空氣污染物須考慮區域空氣品質、環境容量、地形及氣象；溫室氣體制度則按其適用法規設定涵蓋部門與管制期程。

2. 設定總量上限與減量路徑 依空氣品質改善需求或排放減量目標，設定管制期間的總排放上限，必要時逐期降低上限。此上限是制度的環境成效保障：若排放資料可信且額度核發受到控制，區域總排放就不應超過設定總量。

3. 建立排放基線並分配額度 先盤查、認可污染源的基準排放量，再決定額度分配方式，例如免費分配、依歷史排放量核配，或以拍賣方式取得。

核心觀念

有效煙囪高度（effective stack height，亦稱有效排放高度）是污染物煙流中心線相對於地面的高度，通常表示為：

其中，$H_s$ 為煙囪出口離地的實際高度，$\Delta h$ 為煙流離開煙囪後因浮力與動量作用產生的抬升高度。煙流抬升到一定距離後會逐漸穩定；此時煙流中心線高度常以有效高度表示。

在高斯煙流模式中，有效高度是估算地面濃度的重要參數。以地面反射、連續點源的中心線濃度為例：

式中 $Q$ 為污染物排放率、$u$ 為風速、$\sigma_y$ 與 $\sigma_z$ 分別代表水平及垂直擴散尺度。此式顯示，在其他條件相同時，較高的有效煙囪高度通常會降低近地面的中心線濃度；不過，最大地面濃度及其出現位置仍會隨擴散條件改變。

有效高度受哪些參數影響

有效高度由實際煙囪高度及煙流抬升量共同決定：

煙流抬升量主要受下列因素影響：

• 排氣出口速度：出口速度愈高，煙流初始動量愈大，動量抬升通常愈明顯。
• 排氣溫度與周圍氣溫差：排氣比環境空氣熱時，密度較低、浮力較強，煙流較易上升。
• 排氣量與熱排放量：排氣流量及可提供的浮力會影響煙流抬升程度。
• 煙囪出口直徑及幾何條件：影響排氣動量與浮力通量。
• 煙囪高度：直接決定實際排放起點；此外，煙囪高度處的風速與大氣條件也會影響煙流抬升。
• 風速與風切：風速會改變煙流受水平輸送的速度與抬升發展；風切會使不同高度的煙流受到不同風速影響。
• 大氣穩定度及逆溫層：穩定空氣會抑制垂直運動，限制煙流抬升；不穩定空氣的垂直擾動較強，會使煙流更易擴散與混合。
• 建築物尾流與地形：建築物可能造成下洗，使煙流向下捲入尾流；地形也會改變局部風場與擴散。

解題方法：依序說明有效高度與穩定度的影響

本題可分成兩個層次作答：先定義有效煙囪高度並列出其影響參數，再以「垂直擴散、煙流中心高度、地面濃度」串起有效高度和大氣穩定度的影響。

核心觀念

戴奧辛是多氯二苯並對二噁英（PCDDs）與多氯二苯並呋喃（PCDFs）的合稱。題目要掌握兩個層次：戴奧辛如何在燃燒系統內生成，以及如何從燃燒操作與管末設備兩端抑制排放。

燃燒系統中的生成途徑可概分為：

1. 不完全燃燒與前驅物反應：燃料或廢棄物中的含氯芳香物質，以及不完全燃燒產生的氯酚、氯苯等前驅物，經熱裂解、分子重組或催化反應生成 PCDD/F。
2. 從頭合成（de novo synthesis）：飛灰或煙塵表面的未燃碳，在氯源與氧存在下，經銅、鐵等過渡金屬催化氧化、氯化及重組，形成 PCDD/F。
3. 冷卻區再生成：煙氣通過約 $200\text{–}400^\circ\mathrm{C}$ 的溫度區間時，前述反應容易在飛灰表面或氣相中進行；未充分燃燒的煙氣也可能夾帶原有戴奧辛或其前驅物。

以上途徑可同時發生。故控制重點包括完全燃燒、減少含氯原料與未燃碳、快速通過再生成溫度區，以及以吸附、集塵或觸媒處理煙氣。

解題方法

依題目指定的兩個階段作答：

• 燃燒階段：提出至少兩項燃燒與操作控制，說明其如何抑制不完全燃燒或前驅物生成。
• 管末煙氣控制：提出至少兩種處理技術，交代設備原理與戴奧辛去向。

這樣安排可分清「源頭減量」與「排放前去除／分解」，並直接回應題目括號中的數量要求。

作答詳解

（一）燃燒階段

1. 維持完全燃燒 控制適當的燃燒溫度、停留時間與混合程度，並確保足夠但不過量的供氧，使可燃物充分氧化，降低一氧化碳、未燃碳與氯酚、氯苯等不完全燃燒產物。操作上應避免爐溫不均、局部缺氧、投料過量及燃燒負荷劇烈變動。

2. 控制燃料與進料中的氯及戴奧辛前驅物 進料前分選或限制含氯物料，並避免將可能含高量氯酚、氯苯等芳香前驅物的物料直接送入燃燒系統，可降低反應所需的氯源與前驅物。

3. 控制飛灰與未燃碳 使燃燒穩定、降低煙氣中飛灰及飛灰所含未燃碳，減少從頭合成所需的碳質反應表面；並避免富含碳與催化金屬的飛灰長時間停留在適合反應的溫度範圍。

核心觀念

本題考查農業剩餘資材露天燃燒的源頭減量、資源化去化、行政管制及宣導輔導。露天燃燒會排放粒狀污染物、PM₂.₅、一氧化碳及有機污染物，也可能造成煙霧影響健康與道路能見度。作答時應同時說明「如何減少燃燒需求」與「如何管制違規燃燒」。

法規以命題當年（民國 114 年）為準。《空氣污染防制法》第 32 條規定，在各級空氣污染防制區及總量管制區內，不得從事致產生明顯粒狀污染物並散布於空氣或他人財物的燃燒等行為；違反者依同法第 67 條處罰。個人違規處新臺幣 1,200 元以上 10 萬元以下罰鍰；工商廠場違規處 10 萬元以上 500 萬元以下罰鍰，並得通知限期改善。現行法規條文與命題當年相同。

解題方法

以「減少產生、妥善去化、加強查處、建立誘因」分層作答。題目要求至少三種措施，宜列出彼此不同的作法，並簡述執行方式及效果。

管制或減量措施

1. 農業剩餘資材就地再利用 推廣稻草切碎翻耕、田間覆蓋，或施用稻草分解菌加速分解，使農業資材回歸土壤、增加有機質，減少農民以燃燒快速清除的需求。

2. 枝葉破碎與堆肥化 補助或提供農用碎枝機，將果樹枝條、作物殘體及落葉就地破碎，後續堆肥或作為土壤改良資材；無法就地處理者，可設置集中收集、清運及堆肥處理管道。

核心觀念

音壓位準是以基準音壓為比較基準，表示待測音壓大小的對數值，單位為分貝（dB）。空氣中的基準音壓為 $p_0=20\,\mu\text{Pa}$，公式為：

其中 $p_{\mathrm{rms}}$ 為音壓均方根值。因為分貝採對數表示，數個聲源的音壓位準不能直接相加或相減，須先換算成與聲能成正比的量再運算。

解題方法

設工廠其他噪音源的合成位準為 $80$ dB，馬達單獨運轉位準為 $L_m$。聲源能量相加的關係為：

因此：

所以，該馬達單獨運轉時的音壓位準約為 86.03 dB。

增加一台同型馬達的判斷

原工廠總位準為 $87$ dB；再增加一台與前述馬達同型、且運轉聲級相同的馬達，新的總位準為：