113 地方特考離島四等 環保技術 環境化學概要 考古題詳解

核心觀念

本題考查 SOx 與 NOx 的來源、空氣中轉化反應、污染型態及環境與健康影響。比較時應先掌握兩者的主要成分：

• SOx（硫氧化物）：主要包括二氧化硫 $SO_2$ 與三氧化硫 $SO_3$，環境空氣中以 $SO_2$ 最重要。
• NOx（氮氧化物）：空氣污染學通常指一氧化氮 $NO$ 與二氧化氮 $NO_2$；兩者會在大氣中互相轉化，$NO_2$ 也會進一步形成硝酸與硝酸鹽。

兩者都常由燃燒活動排放，會在大氣中氧化，形成酸性物質及二次粒狀污染物；主要差別是 SOx 的核心影響偏向硫酸鹽、酸沉降與呼吸道刺激，NOx 則還是光化學煙霧與臭氧形成的重要前驅物。

解題方法

可依「來源 → 大氣反應 → 污染與健康效應」的順序作答。先比較共同點，再凸顯各自特有的污染作用，能完整涵蓋題目所問的「異同」。

一、來源比較

SOx 的主要來源是含硫煤、重油等燃料燃燒，以及冶煉、煉油等工業製程。燃料中的硫在燃燒時主要氧化為 $SO_2$；部分 $SO_2$ 會繼續氧化成 $SO_3$。火山活動也會自然排放 $SO_2$。

NOx 的主要來源是高溫燃燒，例如汽車引擎、電廠鍋爐及工業燃燒設備。高溫可使空氣中的氮氣與氧氣反應形成熱力型 NOx；燃料本身含氮時，也會形成燃料型 NOx。雷擊等自然過程也能產生氮氧化物。

共同點：兩者都與燃燒及能源使用密切相關，也能由自然來源排放；人口密集區、交通繁忙區及工業區常是重要排放區域。

差異：SOx 排放量較受燃料含硫量與工業製程影響；NOx 則與燃燒溫度、空氣供應及交通活動密切相關。

二、大氣轉化與空氣污染

1. 共同作用：酸沉降與二次粒狀物

SOx 與 NOx 經大氣氧化後，會形成硫酸、硝酸及其鹽類。以簡化反應表示：

形成的硫酸、硝酸可隨雨、雪、霧等濕沉降落至地表，也可附著於粒子後以乾沉降移除，造成酸沉降。它們亦可與氨反應，形成硫酸銨或硝酸銨等二次粒狀物，增加細懸浮微粒 $PM_{2.5}$ 及能見度受損的問題。

2. NOx 特有的重要作用：光化學煙霧

核心觀念

BOD（生化需氧量）與 COD（化學需氧量）都以氧當量表示水中污染物的耗氧程度，但測定原理、反應條件與涵蓋的物質不同，因此同一廢水的兩項測值通常不相同。

• BOD：在規定的培養條件下，由微生物分解水中可生物分解的有機物所消耗的溶氧量，常用 $BOD_5$ 表示五日生化需氧量。
• COD：在規定的化學氧化條件下，以強氧化劑氧化水中可被氧化物質所需的氧當量；常見方法使用重鉻酸鉀。COD 可涵蓋許多不易被微生物分解、但能被化學氧化的物質。

解題方法

比較兩項試驗的「反應者」與「測定範圍」即可說明差異：

1. 反應者不同：BOD 靠微生物代謝；COD 靠化學氧化劑氧化。
2. 涵蓋物質不同：BOD 主要反映可生物分解有機物的耗氧量；COD 則反映試驗條件下可被氧化的物質，包含部分難分解或不可生物分解的有機物。

核心觀念

環境新興污染物（Emerging Contaminants, ECs；亦稱新興關注污染物）是指近年才受到重視，或因分析技術進步而新近被檢出於環境中的物質，其環境濃度、來源、遷移轉化、暴露途徑或健康與生態效應，仍未被充分掌握。部分物質尚未納入常規監測或法規管制；「新興」指的是受到注意與研究的程度增加，不一定代表物質本身是新合成的。

此題主要考查新興污染物的定義、典型特徵，以及能否舉例說明其來源與環境疑慮。新興污染物並無單一固定清單，也不等同於所有微量污染物或持久性有機污染物。

新興污染物的特徵

1. 檢測與關注增加：過去可能因濃度低或分析技術不足而未被發現；儀器與分析方法進步後，逐漸在水體、底泥、土壤或生物樣品中檢出。
2. 監測與管制不足：相較於傳統污染物，常缺乏完整的常規監測、排放標準或環境品質標準。
3. 濃度低但不代表無害：常以微量甚至痕量存在，長期暴露、持續排放或混合暴露仍可能造成生態或健康疑慮。
4. 來源與種類多元：可來自生活污水、醫療與畜牧排放、工業製程、農業使用，以及塑膠與消費性產品。
5. 環境行為與效應尚待釐清：物質可能持續存在、在生物體內累積，或轉化成其他產物；其慢性毒性、內分泌干擾、抗藥性等效應仍需進一步評估。並非每一種新興污染物都具備持久性或生物累積性。

解題方法

作答可先寫出「尚未充分監測或管制、但已被檢出或受關注，且可能具有不良環境或健康效應」的概括定義，再從檢測／管制、濃度與暴露、來源、環境行為與毒性四個面向整理特徵。最後選三種不同類型的例子，分別說明來源與主要疑慮，即能完整回應題目。

三種新興污染物舉例

核心觀念

本題考查難溶鹽的溶度積與離子濃度換算。氟化鈣的溶解平衡為：

其溶度積為：

在指定溫度下，若離子積 $Q=[Ca^{2+}][F^-]^2$ 大於 $K_{sp}$，溶液會析出 $CaF_2$；若 $Q\leq K_{sp}$，則可維持未達飽和。因此，判斷題目所給的鈣、氟濃度能否共存，須將兩者換算為 $\mathrm{mol/L}$ 後計算離子積。

解題方法

先換算鈣離子濃度。$200\,\mathrm{mg/L}=0.200\,\mathrm{g/L}$，鈣的莫耳質量為 $40\,\mathrm{g/mol}$：

再換算氟離子濃度。$1.0\,\mathrm{mg/L}=0.0010\,\mathrm{g/L}$，氟的原子量為 $19$：