115 高普考普通考試 環境工程 空氣污染與噪音控制技術概要 考古題詳解

115 年・高普考・普通考試・環境工程
試題代碼 空氣污染與噪音控制技術概要

第 一 題20 分

依《空氣污染防制法》規定,固定污染源應符合中央主管機關公告之各項排放標準及相關管制規定。請說明固定污染源之空氣污染物排放控制,應符合哪些排放標準及規定?

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核心觀念

本題考查固定污染源排放管制的法規架構,核心在《空氣污染防制法》第 20 條:公私場所固定污染源排放空氣污染物,應符合中央主管機關依業別、設施、污染物項目或區域所訂的排放標準。排放管制不只看排氣管道的濃度限值,也包含防制區與總量管制、許可證、污染防制設施、監測申報及燃料使用等規定。

以下以命題當年(民國 115 年)法規為準。

解題方法

採「排放標準本身」與「確保符合標準的管制規定」兩層作答:先指出排放限值的訂定與適用方式,再整理固定污染源從設置、操作到監測申報所須遵守的要求。這樣能完整回答題目所問的「排放標準及相關管制規定」。

固定污染源應符合的標準及規定

一、符合中央公告的固定污染源排放標準

依《空氣污染防制法》第 20 條,固定污染源排放空氣污染物,應符合中央主管機關公告的適用排放標準。標準得依特定業別、設施、污染物項目或區域分別訂定,實際判定時須依污染源的製程與污染物種類,適用相應標準。

排放標準亦應納入有害空氣污染物;其標準值依健康風險評估結果及防制技術可行性訂定。地方主管機關因特殊需要擬訂較嚴格的個別排放標準時,須報中央主管機關會商核定。

二、符合防制區及總量管制要求

依同法第 6 條,污染源應遵守其所在防制區的管制要求。特定新設或變更固定污染源,除符合排放標準外,還須依污染物及污染源規模,符合模式模擬、容許增量限值,以及適用的最佳可行控制技術或最低可達成排放率控制技術等規定。

依第 8 條,位於總量管制區的固定污染源,應遵守總量管制計畫及相關排放量管制。符合空氣品質標準的總量管制區內,新設或變更且達一定排放規模的污染源,須以模式模擬證明不超過該區污染物容許增量限值;其他情形則依適用的增量抵換或削減規定辦理。

三、收集污染物並維持防制設施正常操作

依第 23 條,公私場所應有效收集空氣污染物,維持空氣污染防制設施及監測設施正常運作;固定污染源最大操作量不得超過防制設施最大處理容量。污染源、收集設施、防制設施及監測設施的規格、設置、操作、檢查、保養與紀錄,均須符合中央主管機關規定。

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第 二 題30 分

請詳述移動污染源之主要類型與污染物種類及其主要控制技術,並說明汽油車、柴油車、機車於行車型態之排氣管排放標準或排氣濃度差異。

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核心觀念

本題考查移動污染源的分類、各類引擎排放污染物與控制技術,以及新車法規測試和使用中車輛檢驗的差異。法規依據為《空氣污染防制法》第 36 條及其授權訂定的《移動污染源空氣污染物排放標準》;以下以命題當年(民國 115 年)法規為準。

移動污染源是會移動的交通工具及其引擎,包括道路車輛、船舶、火車、航空器等。車輛污染除了排氣管排放,也包括曲軸箱、油箱與燃油供給系統的蒸發排放,以及輪胎、煞車與道路揚塵等非排氣排放。

《移動污染源空氣污染物排放標準》第 2 條區分兩種重要測定方式:

  • 行車型態測定:以車體動力計模擬指定行車週期,測量車輛排氣管排放污染物的總重量;常見單位為 g/kmg/km。
  • 惰轉狀態測定:車輛保持惰轉,測量排氣污染物的濃度;常見單位為體積百分比(%)或百萬分率(ppm)。

因此,行車型態的排放量與惰轉排氣濃度代表不同物理量,不能直接比較大小。

解題方法

依序從「污染源類型 → 排放污染物 → 控制技術 → 標準測試及單位差異」作答。控制技術要對應污染物形成機制;標準比較則先說明測試方式,再指出各車種採行車型態測定或濃度檢驗,避免把兩種數值混為一談。

移動污染源類型、污染物與控制技術

主要類型主要污染物主要控制技術
汽油車一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、揮發性有機物(VOC)、粒狀污染物及二氧化碳(CO₂)三元觸媒轉化器同時降低 CO、HC、NOx;電子燃油噴射與空燃比控制;氧感知器回饋控制;蒸發排放控制系統,如活性碳罐;曲軸箱通風系統(PCV);妥善保養點火及供油系統。
柴油車NOx、粒狀污染物(PM,含黑煙及碳粒)、CO、HC、CO₂;部分車輛亦管制粒狀污染物數量(PN)柴油氧化觸媒(DOC)降低 CO、HC;柴油微粒濾清器(DPF)捕集 PM;選擇性觸媒還原(SCR)或廢氣再循環(EGR)降低 NOx;改善燃油噴射及燃燒控制,並定期維護後處理設備。
機車CO、HC、NOx、PM;另有油箱與燃油系統蒸發 HC電子燃油噴射、三元觸媒、蒸發排放控制;採用四行程引擎以降低未燃 HC 與油煙;老舊二行程機車則須加強汰舊及維修管理。
船舶NOx、SOx、PM、CO₂;另有燃料揮發性有機物使用低硫燃油或替代燃料;引擎燃燒及噴射控制、廢氣再循環或選擇性觸媒還原降低 NOx;港區岸電可減少靠港時輔助引擎排放。
火車及航空器NOx、CO、HC、PM、CO₂;航空器亦有高空排放影響改善燃燒與引擎效率、使用較潔淨燃料及排放後處理;鐵路電氣化可減少柴油排放;航空器則以引擎改良及地面作業減排為主。
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第 三 題30 分

某工廠(固定污染源)之煙道排放廢氣量為 50,000 Nm3/hr50{,}000\ \mathrm{Nm^3/hr}(乾基),排氣溫度為 160∘C160^\circ\mathrm{C},水氣含量為 15 vol.%15\ \mathrm{vol.}\%,煙道廢氣成分檢測結果為 SO2=40 ppm\mathrm{SO_2}=40\ \mathrm{ppm}、HCl=20 ppm\mathrm{HCl}=20\ \mathrm{ppm}、NOx=100 ppm\mathrm{NO_x}=100\ \mathrm{ppm}、O2=11 vol.%\mathrm{O_2}=11\ \mathrm{vol.}\%。請根據前述數據計算該工廠每年(運作 300 天)之空氣污染物排放量分別為多少(ton/year)?

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核心觀念

本題考查用乾基標準狀態排氣量與污染物濃度計算質量排放量,再換算成年排放量。1 ppm1\ \mathrm{ppm} 為每百萬體積單位中的一體積單位;理想氣體在標準狀態下,污染物質量可由莫耳體積及分子量換算。

題目已提供乾基排氣量 50,000 Nm3/hr50{,}000\ \mathrm{Nm^3/hr},因此不必再以水氣含量換算乾基流量。排氣溫度 160∘C160^\circ\mathrm{C} 不用於標準狀態流量換算;11%11\% 的氧氣濃度也不需校正,因為題目沒有指定參考含氧率或要求依排放標準校正濃度。

解題方法

標準狀態下,每莫耳氣體體積約為 22.4 L22.4\ \mathrm{L}。污染物每小時質量排放率為:

m˙=QN×C×10−6×MW22.4×10−3\dot m = Q_N \times C \times 10^{-6} \times \frac{MW}{22.4} \times 10^{-3}

其中 QNQ_N 為乾基標準排氣量(Nm3/hr\mathrm{Nm^3/hr}),CC 為濃度(ppm),MWMW 為分子量(g/mol\mathrm{g/mol});10−310^{-3} 用於將 g\mathrm{g} 換成 kg\mathrm{kg}。

每年運作時數為:

300 day/year×24 hr/day=7,200 hr/year300\ \mathrm{day/year}\times24\ \mathrm{hr/day}=7{,}200\ \mathrm{hr/year}

因此年排放量(ton/year)為:

E=m˙×7,2001,000=QN×C×MW×10−622.4×7,2001,000E = \dot m \times \frac{7{,}200}{1{,}000} = Q_N \times C \times MW \times \frac{10^{-6}}{22.4} \times\frac{7{,}200}{1{,}000}

採用分子量:SO2=64\mathrm{SO_2}=64、HCl=36.5\mathrm{HCl}=36.5、NOx\mathrm{NO_x} 以 NO2\mathrm{NO_2} 當量計為 46 g/mol46\ \mathrm{g/mol}。

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第 四 題20 分

噪音管制標準之噪音管制區劃定作業準則規定,第一類至第四類噪音管制區如何界定?不同管制區與不同時段之工廠(場)噪音管制標準值分別為何?

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核心觀念

本題考查《噪音管制區劃定作業準則》所定四類噪音管制區的意義,以及《噪音管制標準》第四條的工廠(場)噪音標準。依《噪音管制法》第七條及第九條授權訂定,以下以命題當年(民國 115 年)法規為準。

工廠(場)標準依管制區、日間/晚間/夜間,以及測量頻率範圍分別規定。音量單位為分貝;20 Hz 至 20 kHz 為全頻音量,20 Hz 至 200 Hz 為低頻音量。不得將兩個頻率範圍的數值混為一談。

解題方法

先依土地使用與環境安寧需求,辨明管制區類別;再查《噪音管制標準》第四條,分別列出兩個頻率範圍的三時段標準。類別由第一類至第四類,整體而言是從較重視安寧逐步轉為以工業或交通使用為主;各類標準值並非所有頻段、時段都以相同差距遞增,應依表查列。

第一類至第四類噪音管制區界定

依《噪音管制區劃定作業準則》第二條,噪音管制區係依土地使用現況、行政區域、地形地物及人口分布劃分:

  1. **第一類:**環境亟需安寧之地區。
  2. **第二類:**供住宅使用為主,且需要安寧之地區。
  3. **第三類:**以住宅使用為主,但混合商業或工業等使用,且需維護住宅安寧之地區。
  4. **第四類:**供工業或交通使用為主,且需防止噪音影響附近住宅安寧之地區。

工廠(場)噪音管制標準值

以下數值均為分貝;括號中 A 表示 A 權測量值。

管制區20 Hz 至 200 Hz:日間晚間夜間20 Hz 至 20 kHz:日間晚間夜間
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