114 高普考普通考試 環保技術 環境污染防治技術概要 考古題詳解

核心觀念

本題考《空氣污染防制法施行細則》第 2 條的空氣污染物分類，以及揮發性有機物（VOCs）的常見末端控制技術。法條分類中，氣狀污染物之外共有五大類：粒狀污染物、衍生性污染物、有害空氣污染物、異味污染物及其他經中央主管機關公告之物質。

法規基準：以命題當年（民國 114 年）法規為準。

解題方法

第一小題依施行細則第 2 條逐項列出氣狀污染物以外的五類名稱；作答時宜使用法條用語，避免把「有害空氣污染物」簡寫成「毒性污染物」，或把「異味污染物」寫成舊稱「惡臭污染物」。

第二小題從 VOCs 控制原理切入：常用技術可分為回收分離及破壞分解兩類。題目只要求四種，列出具代表性的技術並簡述作用原理即可。

（一）氣狀污染物以外的五項分類

依《空氣污染防制法施行細則》第 2 條，五項為：

1. 粒狀污染物：包括總懸浮微粒、懸浮微粒、細懸浮微粒、落塵、金屬燻煙及其化合物、黑煙、酸霧及油煙。
2. 衍生性污染物：包括光化學煙霧及光化學性高氧化物；後者例如臭氧、過氧硝酸乙醯酯（PAN）。
3. 有害空氣污染物：包括氟化物、氯氣、氨氣、硫化氫、甲醛、含重金屬之氣體、石綿及含石綿物質等法定列舉物質。

核心觀念

本題考查兩種以熱能處理廢棄物的方式：玻璃化使廢棄物與成玻璃物質熔融後形成玻璃質固體；燒結化則讓粉末或顆粒在低於主要成分熔點的溫度下結合、緻密化。兩者都可降低污染物釋出，但形成固體的機制不同。

（一）以玻璃化方法處理廢棄物的原理（12 分）

玻璃化是將廢棄物加熱至足以熔融的高溫，使廢棄物中的無機成分與玻璃形成物質共同熔融；熔體經冷卻後形成穩定、緻密的玻璃質固體，藉此將污染物固定在玻璃基質中。

處理時可視廢棄物的成分，加入矽砂等玻璃形成物質，或加入助熔劑、穩定劑，以調整熔融溫度及玻璃組成。加熱可採電熱或燃燒加熱等方式。冷卻後形成的玻璃通常為非晶質或以玻璃相為主的固體。

玻璃化的穩定作用包括：

1. **物理包封：**緻密玻璃基質包覆污染物，降低水與污染物接觸及溶出的機會。
2. **化學固定：**部分金屬或其他無機污染物可進入玻璃網狀結構，或以較穩定的化學形態留在玻璃體內。
3. **有機物破壞：**高溫可使有機污染物熱分解或燃燒；此效果須配合廢氣收集與處理，避免污染物或燃燒副產物逸散。
4. **減容與穩定化：**水分及可燃性物質受熱去除或分解，無機殘留物熔融成塊，通常可減少廢棄物體積並提升長期穩定性。

玻璃化須控制爐內氣氛、溫度與熔體組成，並處理熔融及冷卻過程產生的廢氣。汞等高揮發性成分可能進入廢氣系統，部分元素也可能因揮發而不易固定；因此不能只依賴玻璃體包封，仍須配置適當的廢氣處理設備。

（二）廢棄物之燒結化原理（13 分）

燒結化是將粉狀或顆粒狀廢棄物，單獨或與黏土、頁岩等無機材料混合後成形，再加熱至低於主要固體成分熔點的溫度，使顆粒彼此結合並形成較緻密的固體。燒結時不必讓整體物料完全熔融。

核心觀念

本題考查厭氧生物處理中，有機物如何經微生物分解並轉化為沼氣。主要反應分為三階段：水解、產酸（酸化）及產甲烷。不同教材有時將產酸階段再細分為酸生成與乙酸生成，但依本題「三個階段」的問法，可按上述三階段作答。

解題方法與各階段特點

一、水解（Hydrolysis）

廢水中的複雜、不溶性有機物，如蛋白質、碳水化合物及脂質，分子量大，不易直接穿過微生物細胞膜。水解菌分泌胞外酵素，將其分解為可溶性小分子：

• 蛋白質分解為胺基酸；
• 碳水化合物分解為單醣；
• 脂質分解為脂肪酸及甘油。

水解是厭氧分解的前置步驟，讓後續微生物能利用有機物；對含懸浮固體或複雜高分子有機物的廢水，水解常是限制整體反應速率的步驟。

二、產酸（Acidogenesis）

產酸菌利用水解所得的小分子，進行發酵及厭氧分解，形成揮發性脂肪酸（如丙酸、丁酸）、醇類、乳酸，以及氫氣、二氧化碳和氨等產物。此階段將可溶性有機物轉為較簡單的中間產物，提供後續產甲烷階段使用。

產酸菌生長較快，對環境變動的耐受性通常較高；若產酸速率超過後續消耗速率，揮發性脂肪酸會累積、pH 下降，進而抑制產甲烷菌。

三、產甲烷（Methanogenesis）

核心觀念

重金屬不會像多數有機污染物一樣被微生物分解；整治的重點是阻止污染物繼續進入農地、降低其移動性與生物有效性，或將其從土壤中移除。臺灣農地重金屬污染的典型路徑，是含重金屬廢水進入灌溉水，經長期灌溉累積於土壤。

（一）造成臺灣農地土壤重金屬污染的主要原因（7 分）

臺灣農地重金屬污染以人為污染為主，主要原因如下：

1. 工業廢水污染灌溉水：電鍍、金屬表面處理、化工、染整及製紙等事業，製程廢水可能含鎘、鉻、銅、鎳、鉛、鋅等重金屬。未妥善處理或違規排放的廢水流入河川、灌溉渠道，再被引入農田，是臺灣農地受污染的主要途徑。

2. 灌排系統交錯或迴歸水再利用：部分地區灌溉與排水渠道未完全分流，或因灌溉水量不足而引灌水質不良的迴歸水，使污染物反覆進入農田。

3. 長期灌溉造成累積：即使灌溉水中的重金屬濃度不高，長期灌溉仍會使金屬逐年沉積、累積於土壤，並可能被作物吸收。

4. 工業廢棄物與污染底泥：含重金屬廢污泥、灰渣或其他工業廢棄物若遭非法棄置、回填或不當利用，可能直接污染農地；灌溉渠道受污染的底泥也可能經沖刷或清淤處置影響周邊土壤。

5. 空氣沉降及農業資材：工業排煙、燃燒廢五金等產生的含金屬粉塵可沉降至農地；含金屬的肥料、堆肥或其他農業資材若長期施用，也可能增加土壤重金屬負荷。相較之下，臺灣農地污染主要仍歸因於受污染灌溉水及工業活動。

作答切入：先點出「工業污染源—灌溉渠道—長期累積」這條主要因果鏈，再補充廢棄物、空氣沉降及農業資材等次要途徑，即可兼顧主因與完整性。

（二）三種重金屬污染土壤整治技術（18 分）

以下列舉土壤洗淨、固化／穩定化及植生復育三種技術。作答時宜分別說明其原理、適用特性與限制。

1. 土壤洗淨（Soil washing）

將污染土壤挖出，利用水、酸液或螯合劑等洗淨液，使土壤中的重金屬脫附、溶解並進入液相；再利用粒徑分選、沉澱、吸附或其他水處理程序，分離及處理含重金屬的洗液。由於重金屬常較集中於細粒土壤，洗淨時可配合篩分，將污染較重的細粒部分集中處理。