111 高普考普通考試 環保技術 環境科學概要 考古題詳解

核心觀念

本題評量考生對《環境科學概要》中四個跨領域基礎核心主題之掌握程度，涵蓋「能源資源」、「環境倫理與管理」、「大氣科學」及「水污染防治工程」：

1. 非再生能源（Nonrenewable energy）：涉及自然資源分類原則（資源補充速率 vs. 人類消耗速率）與地質年代時間尺度。
2. 永續性（Sustainability）：源自 1987 年聯合國布倫特蘭委員會（Brundtland Commission）《我們共同的未來》（Our Common Future）之定義，涵蓋環境、社會、經濟三大支柱（Triple Bottom Line）及生態承載力概念。
3. 對流層（Troposphere）：涉及大氣垂直分層依據（氣溫垂直梯度）、質量分布、熱對流運動與大氣污染擴散環境。
4. 二級生活廢水處理（Secondary sewage treatment）：考查都市污水處理廠典型三級處理程序架構，核心在於利用好氧微生物去除水中有機污染物（$\text{BOD}$、$\text{COD}$）及後續固液分離機制。

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解題方法

本題為公職考試標準之「名詞解釋」申論題型，每小題配分 6 分。此類題型之得分策略為「定義明確、機制清晰、列舉實例、帶出環境關聯」，切忌僅以一句話草草帶過。各小題解題切入點如下：

• (一) 非再生能源：採「成因與時間尺度 $\to$ 耗竭性定義 $\to$ 代表能源類別 $\to$ 環境衝擊」之邏輯作答。
• (二) 永續性：採「國際權威定義（滿足當代且不損及後代）$\to$ 三大支柱架構 $\to$ 環境科學意涵（承載力與自淨能力）」展開。
• (三) 對流層：採「空間範圍與氣溫垂直遞減率 $\to$ 物理/氣象特徵（水氣與質量占比）$\to$ 環境污染關聯性（光化學煙霧、逆溫）」闡述。
• (四) 二級生活廢水處理：採「處理定位（接續初沉池）$\to$ 主要去除標的（溶解性有機物）$\to$ 核心工法（活性污泥等生物法）$\to$ 處理效率」架構完整說明。

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選項分析

本題為申論名詞解釋題，無選擇題選項。各子題評分核心與作答要點剖析如下：

• 第 (一) 子題：評分關鍵在於「形成時間極為漫長（地質年代）」與「耗竭速率大於再生速率」。若僅列舉「石油、煤炭」而未點出生成速度無法趕上消耗速度之本質，將無法取得滿分。
• 第 (二) 子題：評分關鍵在於跨世代正義（當代 vs. 後代）以及環境、社會、經濟三者之平衡。不可僅泛泛解釋為「可以長久維持」，必須連結環境承載力。
• 第 (三) 子題：評分關鍵在於掌握「氣溫隨高度遞減（正常直減率約 $6.5^\circ\text{C}/\text{km}$）」與「主要天氣現象及污染物活動層」，若漏掉垂直溫度變化特徵則屬重大缺漏。
• 第 (四) 子題：評分關鍵在於必須明確指出是「生物處理」單元，標的為「溶解性有機物（$\text{BOD}$）」，並提及代表性單元（如曝氣槽、二沉池）。若誤答為過濾、沉砂或消毒，則屬層級混淆。

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解題技巧

1. 配分與字數拿捏：每小題 6 分，作答篇幅以 4～6 行（約 100～130 字）為最佳黃金比例，結構採「條列式小標」，閱卷老師能在 3 秒內擷取關鍵給分字眼。
2. 關鍵專業術語（Keywords）必背：

• 非再生能源：化石燃料、放射性礦物、地質時間尺度、資源耗竭。
• 永續性：布倫特蘭報告、世代正義、環境承載力、三大支柱。
• 對流層：正常溫度直減率（約 $6.5^\circ\text{C}/\text{km}$）、水氣對流、逆溫層。

核心觀念

本題評量環境經濟學與生態經濟學（Ecological Economics）之核心架構，主要涵蓋以下理論與定義：

1. 自然資本（Natural Capital）之定義與範疇：

• 區分「存量（Stock）」與「流量（Flow）」。自然資本是地球上自然資產的存量（包括地質、土壤、水體、大氣及生物多樣性），而其產生的流量即為「生態系統服務（Ecosystem Services）」。
• 與傳統經濟學資本型態（人造資本、人力資本、社會資本）之對比。

2. 環境永續性（Environmental Sustainability）理論：

• 強永續性（Strong Sustainability） vs. 弱永續性（Weak Sustainability）：弱永續性假設人造資本與自然資本具備完全替代性；強永續性則強調自然資本具有「關鍵自然資本（Critical Natural Capital）」性質，具不可替代性與不可逆性。
• 戴利原則（Daly's Operational Principles of Sustainable Development）：
• 再生資源採收率 $\le$ 資源再生率（Regeneration Rate）。
• 廢棄物排放率 $\le$ 環境同化容量（Assimilative Capacity）。
• 不可再生資源耗損率 $\le$ 可再生替代品之研發與開發率。

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解題方法

本題為標準申論題（兩小題各占 12 分，合計 24 分）。作答切入點如下：

1. 第 (一) 小題（自然資本之定義與內涵）：

• 起點：先破題點出自然資本的起源（生態經濟學家如 Herman Daly、Robert Costanza 所提出）與核心概念。
• 展開：運用「存量與流量」模型將自然資本分類（生物資源、非生物資源、環境吸收匯/調節機能），並對比傳統經濟學將環境視為「外部財/免費財」之謬誤。

2. 第 (二) 小題（自然資本與環境永續性的關聯性）：

• 核心論點：永續性的本質即為「維持總資本存量不衰退，且不侵蝕關鍵自然資本」。
• 推導論述：借用金融學概念——自然資本是「本金」，生態系服務是「利息」。環境永續性代表人類生活應仰賴「利息」維生，而非「耗損本金」。
• 機制銜接：引入「強永續性」及「戴利原則」之量化限制條件，說明維護自然資本如何作為綠色經濟（如自然資本核算、生態足跡）的實踐基礎。

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選項分析

本題為申論題，非選擇題，無個別選項。作答時須依閱卷評分重點分層次剖析關鍵要件：

• 子題 (一) 得分要件：必須明確寫出「資源存量（Stock）」與「生態系服務流量（Flow）」之對應關係，缺此概念則難以獲得 10 分以上之高標分數。
• 子題 (二) 得分要件：必須論及「強永續性原則」與「不可替代性／不可逆性臨界點（Thresholds/Tipping points）」，若僅空泛敘述環境保護之重要性，未與資本存量連結，分數將落在及格線邊緣。

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解題技巧

1. 活用「銀行資本與利息」比喻：在申論作答時，將自然資本比喻為「存款本金」，生態系服務比喻為「利息收入」，永續性即「只花利息、不動老本」，能使論述簡練且極具說服力。
2. 避開常見陷阱：

• 切忌把「自然資本」狹隘理解為「地下採礦或原木等原物料」。大氣的碳匯能力、濕地的水質淨化力、土壤的微生物循環皆屬於自然資本的一環。
• 避免純文字口號式回答，導入生態經濟學名詞（如同化容量、臨界負荷、生態系服務四大範疇）可大幅提升專業度。

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【答案】

(一) 自然資本（Natural capital）之意涵與範疇說明

核心觀念

本題測驗大氣環境化學中臭氧（$\text{O}_3$）在不同高度大氣層的垂直分布特性、光化學反應機制及其環境效應。核心包含：

1. 平流層臭氧（約 15～35 公里，臭氧層）：查普曼循環（Chapman Cycle）、太陽紫外線吸收光譜（UV-C、UV-B）、平流層逆溫機制與大氣輻射平衡。
2. 對流層臭氧（地表至對流層頂）：二次污染物特性（由 $\text{NO}_x$ 與揮發性有機物 VOCs 經光化學反應生成）、強氧化劑之毒理與材料破壞性、溫室氣體效應，以及其光解生成氫氧自由基（$\cdot\text{OH}$）維持大氣氧化力（自淨作用）之正面角色。
3. 跨層傳輸現象：平流層頂摺疊（Tropopause Fold）所導致的平流層臭氧侵入地表事件。

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解題方法

本題為典型的大氣科學「比較與申論題」。作答宜建立 $2 \times 2$ 矩陣結構，分別論述「平流層（正面／負面）」與「對流層（正面／負面）」，再以大氣化學反應式補強科學論述：

• 切入點一（平流層）：正面以「屏蔽短波紫外線保護地表生物」及「吸收能量維持平流層熱力結構」為主；負面則深入論述「逆溫層阻礙垂直對流促使長壽命污染物滯留」與「極端平流層入侵（Stratospheric Intrusion）對地表空氣品質之負面干擾」。
• 切入點二（對流層）：正面指出多數考生容易忽略的「大氣清潔劑（$\cdot\text{OH}$ 自由基）前驅物」地位；負面則列舉「光化學煙霧主成分」、「呼吸道與植被危害」及「增強對流層溫室效應」。

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命題面向剖析

本題評分標準與要點配置如下：

1. 平流層正面面向：能否精準說明吸收 UV-B（280～315 nm）與 UV-C（$< 280\text{ nm}$）對 DNA 損傷、白內障與皮膚癌的阻絕功能，並說明放出熱能形成平流層逆溫（溫度隨高度上升）。
2. 平流層負面／限制面向：平流層臭氧本身並非人為有害物質，其「負面」意涵在環境科學中多指其熱力結構對質傳的阻絕效應，以及當大氣環流擾動導致「平流層侵入對流層」時，使無污染源之偏遠地面背景臭氧超標。
3. 對流層正面面向：此為得分關鍵鑑別點。地表臭氧絕大多數為有害污染物，但若無低層微量臭氧的光解反應，大氣將失去最重要的自淨氧化劑（$\cdot\text{OH}$）。
4. 對流層負面面向：論述二次光化反應機制、對肺部與呼吸道刺激、對農作物氣孔破壞與氣候暖化貢獻。

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解題技巧

1. 口訣引導：大氣科學界通稱「Good up high, bad nearby」（高空是益友，地面是毒物）。以此為主線，但切忌只答「平流層全好、對流層全壞」，必須對兩層皆分別剖析正反雙向，才符合題旨「兩個不同層的正面與負面角色」。
2. 化學式佐證：在平流層寫出 Chapman 機制；在對流層寫出光解生成 $\cdot\text{OH}$ 自由基之兩步驟反應，能展現環境化學之專業深度。
3. 表格化彙整：各點論述完畢後，於結尾以簡表綜合整理，利於閱卷委員在短時間內掌握要點。

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【答案】

一、平流層臭氧（Stratospheric Ozone）的角色與重要性

(一) 正面角色與重要性

1. 阻隔有害紫外線，保護地表生物圈： 平流層集中了全球約 90% 的臭氧，由氧分子吸收短波紫外線後經查普曼循環（Chapman Cycle）動態維持： $O_2 + h\nu (\lambda < 242\text{ nm}) \rightarrow 2O$ $O + O_2 + M \rightarrow O_3 + M$ $O_3 + h\nu (200\text{ nm} < \lambda < 315\text{ nm}) \rightarrow O_2 + O$ 臭氧強烈吸收對生物最具破壞力的 UV-C（$< 280\text{ nm}$）與絕大部分 UV-B（280～315 nm），防止紫外線引發動植物 DNA 突變、皮膚癌、白內障及抑制海洋浮游植物光合作用，是地表生命的天然屏障。
2. 塑造平流層熱力結構，穩定全球大氣環流： 臭氧吸收紫外線並將輻射能轉換為熱能，使平流層氣溫「隨高度增加而上升」（逆溫現象）。此一結構確立了平流層的穩定分層，抑制強烈垂直對流，對維持全球大氣環流與氣候模式具決定性重要性。

核心觀念

1. 法規依據與主管體系： 依《國家公園法》第 1 條立法意旨：「為保護國家特有之自然風景、野生動物及史蹟，並供國民之育樂及研究，特制定本法。」（註：以命題當年民國 111 年法規為準，主管機關為內政部營建署轄下各國家公園管理處；現行法內政部已於民國 112 年 9 月組織改造升格成立專責之「國家公園署」統籌管轄）。
2. 國際保護區分類體系： 世界自然保護聯盟（IUCN）將保護區分為六級，國家公園屬於「第 II 類保護區」（Category II: National Park），其核心特徵在於同時肩負「大尺度生態系之就地保育（In-situ Conservation）」與「兼顧精神、科學、教育及遊憩之公眾使用」。
3. 生態經營管理原理： 涉及島嶼生物地理學（棲地破碎化與生態廊道）、遊憩承載量（Recreational Carrying Capacity）、分區管制理論、人與生物圈（MAB）共管機制及永續發展。

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解題方法

本題為標準的制度與政策型申論題，作答時採「雙層次對應法」開展：

1. 第 (一) 子題（目標與功能，16 分）： 先以《國家公園法》第 1 條提綱挈領，再引申出國際保護區標準的四大核心面向（資源保育、學術研究、環境育樂、文化維護與永續發展），層次清晰且呼應配分。
2. 第 (二) 子題（困境與對策，12 分）： 採「問題診斷」與「對策強化」一對一呼應的結構，從「保育與遊憩衝突」、「土地權屬與在地原民共管」、「外部威脅與棲地孤島化」、「組織事權與法制落差」四大維度展開，展現政策宏觀度與實務深度。

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選項分析

本題為申論題，無選擇題選項。

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解題技巧

1. 抓住根本矛盾——「雙重使命（Dual Mandate）」：國家公園天生具備「嚴格保護資源」與「提供大眾遊憩」的內在張力，這是申論所有管理問題與解決方案的核心思維。
2. 關鍵字精準命中閱卷給分點：作答時必須出現「就地保育」、「分區管制」、「遊憩承載量」、「原住民共管機制」、「國土生態綠網」、「氣候變遷調適」等專業術語。
3. 版面配置原則：第 (一) 子題占 16 分，建議答題篇幅約占 60%；第 (二) 子題占 12 分，篇幅約占 40%。善用標題層次（一、(一)、1.），利於閱卷委員快速採分。

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【答案】

(一) 設立國家公園的主要目標與功能

依據《國家公園法》第 1 條之規定及世界自然保護聯盟（IUCN）之定義，國家公園的設立宗旨係以保護國家代表性之自然生態與人文資源為前提，並兼顧科學研究與國民育樂。其具體目標與功能涵蓋以下四項：

1. 生態保育與地景維護功能（主要目標）

• 就地保育生物多樣性：保護完整的大尺度生態系統，維護珍貴稀有野生動植物之棲地與基因庫，確保自然演替不受人為不當干擾。