110 高普考普通考試 環保行政 環境科學概要 考古題詳解

核心觀念

本題考查紫外線的定義、波段分類，以及平流層臭氧吸收太陽紫外線、降低地表有害紫外線曝露的作用。紫外線是電磁輻射的一部分，波長比可見光短、比 X 射線長；不同波段的能量與穿透大氣的能力不同。

一、什麼是紫外線？

紫外線（ultraviolet radiation, UV）是波長約 **100 至 400 奈米（nm）**的電磁輻射，位於可見光紫端與 X 射線之間。依波長可分為：

• UVA：315–400 nm，波長較長，能穿透大氣並到達地表的大部分紫外線。
• UVB：280–315 nm，大部分被平流層臭氧吸收，仍有少部分抵達地表。
• UVC：100–280 nm，能量較高，幾乎完全被大氣中的氧氣與臭氧吸收，正常情況下不會到達地表。

紫外線波長越短，單一光子的能量越高；因此 UVB、UVC 對生物組織的傷害性通常高於 UVA。

二、平流層如何保護地球人類健康？

解題方法：從臭氧層吸收紫外線的機制，連結到人體健康效益。 平流層約位於地表上方 10 至 50 公里，其中約 15 至 35 公里的臭氧較為集中，形成俗稱的「臭氧層」。它藉由吸收太陽紫外線，減少有害輻射抵達地表。

1. 臭氧吸收紫外線的機制

平流層中的氧氣與臭氧會吸收高能紫外線。氧氣吸收短波紫外線後，可解離成氧原子；氧原子再與氧分子結合形成臭氧。臭氧吸收紫外線後則會分解成氧分子與氧原子，氧原子之後可再參與臭氧生成。

核心觀念

本題重點是分辨「負排放技術（NET）」與「碳捕集與封存（CCS）」的目的、適用對象及兩者關係。**CCS 是一套捕集、運輸並長期封存二氧化碳的技術流程；若捕集的 CO₂ 原本來自大氣，或來自生質碳，且能妥善封存，才可形成負排放。**因此，傳統化石燃料電廠或工業設施使用 CCS，主要是避免排放，並不等於從大氣移除 CO₂。

負排放是指在一定期間內，經人為活動自大氣移除並持久儲存的溫室氣體量，大於同期人為排放量。若聚焦 CO₂，可概念化表示為：

當此值小於零，即達成淨負排放。實際評估須採生命週期觀點，扣除能源使用、原料生產、運輸及施工等環節的排放，並考量封存的持久性與洩漏風險。

解題方法

採「定義與差異 → 技術分類 → CCS 流程 → 效益與限制」作答。這種架構能先說清楚 NET 和 CCS 的關係，再呈現代表性方法及工程步驟，最後補上環境風險與評估原則。

一、負排放技術（NET）

NET 通常指藉由人為活動移除大氣中的 CO₂，並將其儲存於陸地、生物質、海洋、地質層或耐久產品，使其在較長時間內不回到大氣的技術或方法。常見方式如下：

1. 造林與再造林：透過植物光合作用吸收 CO₂，將碳儲存於生物量與土壤中。須考量森林火災、病蟲害、砍伐及土地競爭造成的碳損失。
2. 土壤碳管理與生物炭：改良農地管理以增加土壤有機碳；或將生質材料熱裂解製成較穩定的生物炭，再施用於土壤。
3. 生質能搭配碳捕集與封存（BECCS）：植物生長時吸收大氣 CO₂；生質物用於能源生產後捕集其排放的 CO₂，並封存於地質層。其淨移除量須扣除栽培、加工、運輸與能源供應等生命週期排放，也要評估土地與水資源需求。
4. 直接空氣捕集與封存（DACCS）：以吸附劑或溶劑直接從環境空氣中分離 CO₂，再壓縮、運輸與封存。因大氣 CO₂ 濃度低，捕集及再生程序有能源需求。
5. 加速風化及海洋鹼化：利用矽酸鹽岩石風化或增加水體鹼度，促進 CO₂ 被吸收並轉為較穩定的溶解無機碳或碳酸鹽；須監測生態影響及碳移除量。

二、碳捕集與封存（CCS）

CCS 是將大型排放源產生的 CO₂ 分離捕集，經處理、壓縮與運輸後，注入適當地質構造並長期隔離的整體流程。典型流程分為：

核心觀念

綠色化學（Green Chemistry）又稱永續化學，核心在於從化學產品與製程的設計階段預防污染。其定義為：設計化學產品與製程，以減少或消除危害性物質的使用或產生，並考量產品從設計、製造、使用到最終處置的生命週期。

本題為申論題，第一部分說明定義（5分），第二部分從綠色化學十二項原則中選出三項，交代原則內涵（15分）。作答時宜選擇彼此容易區分、能說明具體做法的原則。

解題方法與三項原則

以下選用「預防廢棄物」、「原子經濟性」及「使用較安全的溶劑與助劑」三項，分別說明源頭減廢、反應物利用效率及製程介質的危害控制。

1. 預防廢棄物（Prevention） 化學製程應從源頭設計，避免或減少廢棄物的產生；比起廢棄物產生後再進行處理、回收或處置，預防更能減少污染與資源耗用。例如，改善反應流程或提高產率，使同樣的原料產生較少副產物。

2. 原子經濟性（Atom Economy） 設計合成方法時，應使反應物中的原子盡可能進入目標產物，而不是形成副產物。原子經濟性可用下式表示：

$\text{原子經濟性}=\frac{\text{目標產物的分子量}}{\text{依化學計量式計算的反應物總分子量}}\times 100\%$

核心觀念

本題考查臺灣海洋廢棄物治理的整體架構。海洋廢棄物是指遭人為處置、丟棄或遺棄，進入海岸或海洋環境的持久性、人造或加工固體；塑膠因分解緩慢，對海洋環境與生態的影響尤其深遠。

民國 110 年作答，應以當時的《臺灣海洋廢棄物治理行動方案》第一版架構為準。方案以公私協力為原則，提出四個面向：源頭減量、預防與移除、研究調查、擴大合作參與。本題未要求特定法條或公式，作答重點在於說明各面向的策略及其治理目的。

解題方法

先列出四大面向，再依各面向說明策略，並以具體措施補充。作答時應呈現治理鏈：從源頭減少廢棄物產生，到攔截、移除已逸散的垃圾，再以研究調查掌握污染情況，最後透過公私協力擴大參與，形成完整的治理架構。

四個面向及策略

一、源頭減量

目標是在廢棄物進入環境前減少其產生，尤以一次用塑膠製品及其包裝為重點。

1. 政策規範：以限制或減量政策降低塑膠袋、免洗餐具、外帶飲料杯等一次用產品的使用；推動旅宿業減少一次性盥洗用品，並提升公用飲水機的使用便利性。
2. 企業生產者延伸責任：鼓勵企業減少包裝、採用零廢棄設計，發展可重複使用或適當回收處理的產品與包材，並建立相關示範系統。
3. 教育及促進大眾參與：透過校園、商圈、旅遊地及社區等場域推動減塑行動，培養自備容器、拒用一次性用品等生活習慣。

二、預防與移除

此面向同時處理已經進入海岸、港口或海面的廢棄物，以及尚未入海的陸源垃圾。

1. 有效或於熱點移除廢棄物：由港口主管機關負責港區清潔，運用人力或機具清除海漂垃圾；推廣環保艦隊協助打撈海面垃圾，並培訓潛水志工以安全方式移除海下垃圾。
2. 防止垃圾進入海洋：掌握河川及大排垃圾量並設置或強化攔截、清除工作；提升塑膠容器回收率，檢查臨海及河岸垃圾處理設施；建立廢棄漁具、漁網回收機制，並要求船舶垃圾帶回岸上妥善處理。

核心觀念

臺灣空氣品質指標（Air Quality Index, AQI）是將測站當日空氣中各項污染物濃度，依其對人體健康的影響換算為各污染物的「副指標值」，再取其中最大值，作為該測站當日 AQI。AQI 用來簡明表示空氣品質及健康風險；數值愈高，代表空氣污染程度及健康影響風險愈高。

計算納入六種污染物：臭氧（O₃）、細懸浮微粒（PM₂.₅）、懸浮微粒（PM₁₀）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO₂）及二氧化氮（NO₂）。各污染物採用的平均時間及濃度級距不同；AQI 並非將六種污染物濃度相加或取平均。

解題方法

作答時先交代「各污染物濃度換算為副指標，取最大值」的定義，再列出六個分級及健康意義。副指標依污染物濃度所在級距，以線性內插計算：

其中，$I_p$ 為污染物 $p$ 的副指標值，$C_p$ 為其濃度；$C_{\mathrm{lo}}$、$C_{\mathrm{hi}}$ 是該濃度所落級距的下、上限，$I_{\mathrm{lo}}$、$I_{\mathrm{hi}}$ 是相應 AQI 級距的下、上限。六種副指標中最大者即為測站 AQI。

AQI 分級