114 地方特考離島四等 環保行政類科 環境科學概要 考古題詳解

核心觀念

本題考查碳循環中大氣、植物與土壤之間的碳交換，以及人類活動如何改變碳的儲存量與流動速率。大氣中的碳主要以二氧化碳（$CO_2$）存在；植物透過光合作用固定大氣中的$CO_2$，碳再經植物呼吸、分解與燃燒等過程返回大氣，或進入土壤有機質中儲存。

解題方法

依「大氣碳進入植物—植物碳進入土壤—碳返回大氣」的順序說明基本流動，再整理人類活動如何增加碳排放、減少碳吸收或改變土壤儲碳。

1. 大氣進入植物：光合作用固定碳 植物利用陽光，將大氣中的二氧化碳與水轉化為有機物並釋出氧氣：

$6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{\text{光能、葉綠素}} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$

固定的碳會成為植物的葉、莖、根等生物量。

2. 植物碳返回大氣：呼吸與燃燒 植物進行呼吸作用，分解有機物取得能量，並釋出二氧化碳。植物死亡或遭砍伐後，若被燃燒，所含碳也會迅速以二氧化碳等形式回到大氣。

3. 植物碳進入土壤：凋落物與根系殘體 枯葉、枝條、死亡根系及動植物遺體進入土壤，成為土壤有機物的來源。土壤中的微生物會分解這些物質；其中一部分碳經微生物呼吸以二氧化碳釋出，另一部分則轉化為較穩定的土壤有機碳，暫存於土壤中。

4. 土壤碳返回大氣：分解與微生物呼吸 土壤有機物在微生物作用下分解，碳可經呼吸作用以二氧化碳釋回大氣。若土壤長期缺氧，部分分解過程可能產生甲烷（$CH_4$）。因此，土壤既是碳的儲存庫，也是碳返回大氣的來源。

核心觀念

本題考查人口、資源消耗型態與淡水資源壓力的關係，須分別從「可利用水量」與「用水需求」分析。淡水壓力不只取決於水資源總量，也受降雨分布、水質、地下水補注、調蓄能力及生態基流需求影響。

可用簡化關係表示：

若以人口數 $P$、人均用水量 $q$ 表示，總需求可概略寫成：

人口成長會增加用水人口；資源消耗率提高，則常反映為人均用水量上升，以及生產與生活型態帶動的間接用水需求增加。

解題方法

依題目指定的供給面與需求面分段說明因果，再提出兩項管理策略。作答時須說明人口與消耗率如何影響用水需求，以及供給為何無法同步增加。

供給面：可利用水量受限

1. 淡水分布不均且總量有限。降雨受季節與地域影響，人口快速成長地區若降雨較少或變異較大，可利用水量未必隨人口同步增加。
2. 水源可能受到污染或過度取用。都市、工業及農業活動增加，可能造成河川與地下水污染；地下水抽取超過補注量，也會降低可持續供水能力。
3. 生態與水質限制可取用水量。

核心觀念

本題考查能源依「是否能在短期內自然補充」所作的分類，以及不同能源在使用與生命週期中的碳排放特徵。

• 再生能源：可由自然作用持續補充，或在人類使用時間尺度內反覆取得的能源，例如太陽能、風力、水力、生質能及地熱。
• 非再生能源：存量有限，形成所需時間遠長於人類消耗速度，短期內無法補回的能源，主要包括煤、石油、天然氣等化石燃料，以及核能所使用的鈾燃料。

「再生」指資源可補充，不代表發電完全沒有排放；碳排放應區分直接燃燒排放與生命週期排放，後者還包含設備製造、燃料開採與運輸、設施興建及除役等過程。

解題方法

依序比較兩類能源的資源補充性、供應特性、使用時的排放來源，再各舉兩例說明碳排放。以化石燃料為代表的非再生能源，燃燒會直接排放二氧化碳；太陽能與風力等再生能源，發電時通常沒有燃料燃燒造成的直接碳排，但設備製造與設施建置仍有生命週期排放。

代表例與碳排放特徵

再生能源

核心觀念

平流層臭氧層是地球生物的重要天然屏障，主要吸收太陽紫外線中的 UV-B，並吸收幾乎全部 UV-C，使到達地表的高能紫外線大幅減少。UV-B 若過量，會造成生物細胞 DNA 與其他生理機制受損，影響生長、繁殖與存活。

本題核心是說明一條因果鏈：**臭氧減損 → 地表 UV-B 增加 → 生產者與其他生物受影響 → 食物網結構與能量傳遞改變。**臭氧層不是食物鏈中的物質來源，而是透過調節紫外線曝曬，維持生態系生產力與穩定性。

解題方法

作答可先交代臭氧的「防護功能」，再分別說明陸域與水域生態的影響，最後沿著食物鏈由生產者向消費者推演：

1. **陸域生產者：**UV-B 增加可能傷害植物組織，干擾光合作用、生長、葉片發育及繁殖，使植物生產力或作物產量下降。
2. **水域初級生產者：**浮游植物與藻類是水域食物網的重要基礎。UV-B 增加可能抑制其光合作用、生長與繁殖，並改變物種組成及初級生產力。
3. **高營養階層：**初級生產者減少或群聚組成改變，會影響浮游動物等初級消費者的食物供應；其後再傳遞至魚類及其他高階消費者，造成生長、繁殖或族群量變化。
4. **其他直接與間接影響：**UV-B 也可能直接傷害浮游動物、魚類卵與幼生等生命階段，並改變生物的行為與棲息分布。這些變化會與食物供應改變共同影響食物網。

食物鏈影響的說明

以水域食物鏈為例：