107 高普考高考三級 環保行政 水污染與土壤污染防治 考古題詳解

核心觀念

本題評量考生對我國《土壤及地下水污染整治法》（以下簡稱土污法）第二章「防治措施」之體系架構、立法法理（預防原則與早期干預治理）及實務管制工具之掌握程度，並測驗考生的批判性思考與環境政策前瞻規劃能力。

• 法源依據：以命題當年（民國 107 年）法規為準（現行法之章節架構與核心條文內容亦維持一致），主要涉及土污法第 6 條至第 11 條。
• 「預防」之核心法理：土壤及地下水具有「隱蔽性」、「累積性」、「不可逆性」與「高整治成本」特性，一旦受污染極難復原。預防之核心在於「源頭禁止」、「背景常態監測」與「生命週期關鍵節點控管」（如土地交易與事業停歇業查核），阻絕污染發生並釐清產權與責任。
• 「治理」之核心法理：指污染剛發生或有污染之虞時之「早期介入控制」，在場址尚未正式進入繁複的調查評估與公告列管程序前，透過法定應變手段阻斷暴露途徑、控制污染擴散，減輕損害規模。

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解題方法

本題為標準的「法理分析＋條文盤點＋政策策進」三段式申論題，解題切入點如下：

1. 架構對稱切入：將第二章條文（第 6 條至第 11 條）依「預防」與「治理」之功能進行矩陣解構，論述其立法邏輯與法律工具的相互呼應。
2. 法益維護與制度脈絡：說明第二章如何落實「污染者負責原則」、「全面性背景監控」及「公法介入私法交易市場」，防止污染隱匿與責任推諉。
3. 實務缺口與前瞻建議：從「新興污染物」、「智慧監測科技」、「財務擔保機制」及「綠色永續治理」等前瞻面向，提出具法制與行政可行性的增修建議。

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選項分析

本題為申論題，非選擇題，無選項。配分通常為 20 至 25 分，答題須完整覆蓋「設計邏輯」、「訂定內容（各條功能）」與「加強項目」三大題旨，缺一不可。

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解題技巧

1. 條文記憶口訣： 第二章共 6 條（第 6 條至第 11 條），可記口訣「監、變、移、歇、定、禁」：

• 第 6 條：主管機關「監」測通報。
• 第 7 條：應「變」必要措施（治理核心）。
• 第 8 條：土地「移」轉前檢測。
• 第 9 條：設立停「歇」業檢測。
• 第 10 條：「定」期自行監測申報。
• 第 11 條：嚴「禁」污染行為。

2. 避免範圍越界： 切勿將第二章「防治措施」與第三章「調查評估（控制場址劃定）」或第四章「管制與整治（整治場址、計畫審查）」混淆。第二章是針對「日常預防」與「早期初動治理」，尚未進入正式公告列管的整治程序。
3. 拿高分關鍵： 加強項目不可僅寫空泛的「加強查緝、嚴格執法」，應提出具體政策工具（如物聯網連續監測、PFAS 等新興污染物納管、環境責任保險銜接）。

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【答案】

一、土污法第二章之設計邏輯（預防與治理之雙軌目的）

土壤與地下水環境具有水力流動緩慢、吸附降解不易、不易察覺且整治成本極高之特質。第二章「防治措施」之立法核心邏輯，係建構於「事前源頭阻截（預防）」與「事中即時應變（治理）」之雙軌機制上：

1. 預防邏輯（Prevention）：

• 絕對禁止與常態監控：自源頭杜絕高風險排入行為，並由政府與事業分別建立常態性監控，確保基線環境水質與土質維持在管制標準之下。
• 節點查核與公法介入：利用事業生命週期節點（設立、變更、停歇業）與私法產權移轉（土地買賣、讓與）作為管制關卡，要求提出土壤檢測數據備查，以釐清責任歸屬，徹底防堵「污染隱匿轉嫁」之道德風險。

2. 治理邏輯（Control & Early Remediation）：

• 即時干預阻斷：第二章之治理並非指後續冗長的大型整治工程，而是著重於「損害管制」。當監測發現異常或有污染之虞時，賦予主管機關立即命義務人採取緊急防堵措施之公權力，避免污染持續羽流擴散，切斷環境暴露途徑。

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二、土污法第二章之具體訂定內容

以命題當年（民國 107 年）法規為準，第二章共計 6 條（第 6 條至第 11 條），各條內容與功能架構如下：

核心觀念

本題旨在測驗考生對於工業區／科學園區廢水管制從傳統「管末濃度管制」轉向「受納水體保護與生態風險管理」之政策規劃能力。核心涉及之法規、學理與定義如下：

1. 管制典範轉移（Paradigm Shift）：由傳統的單一污染源「放流水標準濃度管制」，轉向結合受納水體自淨與涵容能力的「總量管制」（《水污染防治法》第 9 條）及以保護受納生態系為目的之「受納水體水質標準／環境基準」。
2. 零排放（Zero Liquid Discharge, ZLD）與水資源循環利用：依《再生水資源發展條例》推動廢水製程內回用、全回收系統（薄膜生物反應器 MBR、逆滲透 RO、機械蒸氣再壓縮 MVR 等），使排入敏感水體的廢水量降至最低。
3. 灌排分離原則與專管排放：汲取過去電鍍及高科技產業放流水混入灌溉渠道造成農地鎘、銅、鉻、鎳污染之教訓，落實農業灌溉專用渠道與事業廢水搭排禁止，改採專管排放或專區離岸放流。
4. 全廢水急毒性（Whole Effluent Toxicity, WET）與新興污染物風險：針對科學園區特殊化學品（如四甲基氫氧化銨 TMAH、氟化物、鎵、銦、鉬等難分解或新興化學品），引進生物急毒性與慢性毒性測試，補充傳統理化指標（如 $BOD_5$、$COD$、$SS$）之不足。
5. 法規基準說明：本題評析以命題當年（民國 107 年）之法規體系為準（現行法規已陸續強化灌溉用水水質標準修正、事業放流水加嚴及新興微量化學物質列管）。

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解題方法

本題為政策申論題，解題切入點應建立於「階梯式防護機制」，依「源頭減量與綠色製程 $\to$ 園區水循環與準零排放 $\to$ 專管分流與避開敏感區 $\to$ 法令標準創新加嚴 $\to$ 生態與土壤聯動監測」之邏輯推進。

答題論述應具備下列層次：

1. 指出傳統管制的盲點：單純符合法定放流水濃度標準，若總排放水量極大，污染物累積總負荷仍會超過環境涵容能力；重金屬與持久性有機物排入土壤與沉積物中具生物累積性，終將使自然生態區與農地退化。
2. 制度面與法律授權之強化：運用法規工具（如劃定水污染管制總量管制區、加嚴特定晶圓與半導體放流水標準、明訂受納水體禁止排入條款）。
3. 工程與空間規劃之創新：推動高回收率近零排放、規劃深海或專管遠距離繞流排海，全面杜絕排入邊界自然生態水體或灌溉網絡。
4. 受納受體導向之風險管制：改以「土壤蓄積不超標」與「生態無效應濃度（PNEC）」反推放流水限制，引入全廢水生物毒性管制。

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選項分析

本題為申論研析題，非選擇題型。考生在構思評析時，應特別針對以下三項常見的「思考謬誤與答題盲點」進行鑑別與辨析：

1. 盲點一：誤以為「全面要求絕對零排放（Absolute ZLD）」即可解決一切

• 剖析：理論上零排放最理想，但工程上需要極高能耗（如熱蒸發結晶），會產生大量高鹽度廢鹵水及固體有害廢棄物，造成碳足跡劇增與廢棄物二次污染。因此，新思維方案應定位為「高比例回收（Near-ZLD）」結合「專管導流排除敏感生態區」，而非不顧技術經濟可行性的齊頭式絕對零排放。

2. 盲點二：僅主張「齊頭式加嚴放流水濃度標準」

• 剖析：若僅降低濃度限值（如重金屬濃度減半），當園區產能擴充、總水量 $Q$ 巨幅增加時，總污染負荷量 $W = C \times Q$ 依然上升，受納生態水體及土壤之累積速率未獲控制。必須引入「總量管制」及「排放總量許可核配」。

3. 盲點三：忽視「空間排水分流（灌排分離）」的法制強制力

• 剖析：若僅在園區內強化處理，但出流水依舊搭排灌溉渠道或排入區外低涵容野溪，一旦處理單元異常即直接毀滅性衝擊農地與生態。必須透過法制全面終止事業廢水搭排灌溉渠道，由空間阻隔阻斷暴露途徑。

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解題技巧

核心觀念

1. 雙相抽除法（Dual-Phase Extraction, DPE）之定義與機制： DPE（亦常延伸稱為多相抽除法 MPE）係指利用高真空抽取設備（如液環式真空泵，施加約 $50 \sim 80\text{ kPa}$ 以上之負壓），透過單一口井或特定井管配置，同時將地下「氣相」（土壤氣體／揮發性有機物蒸氣）與「液相」（受污染地下水及／或漂浮於水表之自由相非水相液體 LNAPL）抽引至地面進行氣、水分離與後續處理之現地（in-situ）整治技術。
2. 核心控制機制：

• 負壓水力／氣壓梯度：藉由高真空誘發極高之壓降梯度，克服毛細孔隙之毛細管阻力，大幅加速流體向抽取井匯聚。
• 水位降深與曝露（Dewatering）：將毛細緣（capillary fringe）及地下水位下降，使原先浸潤於地下水之「塗抹區（smear zone）」轉化為不飽和帶，擴大氣相抽通之接觸面積。
• 生物通氣效應（Bioventing effect）：高真空抽氣同時帶動新鮮空氣進入地層，提供好氧微生物降解有機污染物所需之氧氣。

3. 主導物理化學與水文地質參數：

• 污染物特性：蒸氣壓（$P^v$）、亨利定律常數（$H$）、溶解度（$S$）、辛醇-水分配係數（$K_{ow}$）及黏度（$\mu$）。
• 地層特性：土壤透水係數／水力傳導係數（$K$）、氣體滲透度（$k_a$）、土壤孔隙率（$n$）、非均質性（heterogeneity）及地下水位動態。

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解題方法

本題為標準的環保行政專業科目申論題，評分著重於「原理定義」、「適用情境」與「影響因子因果論證」之層次邏輯。解題切入點如下：

1. 第一段：立論定義。清楚界定 DPE 運作機制，點出其相較於傳統 SVE（土壤氣體抽通）與 Pump & Treat（抽水處理）的相乘優勢（高真空、同井雙相抽除、加速塗抹區去除）。
2. 第二段：適用情境。依題目要求，精準拆解為「適用污染物」（揮發性、輕質油品）與「適用污染環境」（低至中滲透性地層、具塗抹區與毛細緣殘留之含水層）。
3. 第三段：地層環境條件差異分析。以「透氣與透水性」、「地層含水率與毛細作用」、「土壤非均質性」為論述軸心，論述其應用效率與原因。
4. 第四段：污染物物化性質差異分析。以「揮發度（$H$ 與 $P^v$）」、「黏度與流動性」、「水溶性與吸附性（$K_{oc}$）」為論述軸心，解析不同化合物在氣相／水相抽除效率之差異。

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選項分析

本題為申論題，非選擇題。以下針對本題三大評分構面之得分核心與答題完整度進行拆解：

• 構面一：技術定義完整性：若僅回答「抽水和抽氣」，得分偏低；必須點出「高真空（High Vacuum）」、「降低水位（Dewatering）」與「處理塗抹區（Smear Zone）」三項精髓。
• 構面二：污染情境界定明確度：污染物須指明揮發性／半揮發性有機物及 LNAPL（如汽油、柴油、苯系物 BTEX、含氯溶劑 TCE/PCE）；地質須指明「中低滲透性地層」與「地下水位起伏之受污染毛細帶」。
• 構面三：差異原因論述之物理機制深度：不可僅寫「砂土比黏土好」或「氣油比柴油好」，必須說明「為什麼」（例如：達西定律 $Q = -KiA$、氣體穿透阻力、毛細壓力對油滴之束縛力、亨利定律氣液分配比）。

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解題技巧

1. 架構對稱法：申論「環境條件」與「污染物種類」時，均採取「條件／性質類別 $\rightarrow$ 效率高低 $\rightarrow$ 物理化學原因」三部曲，段落結構清晰、閱卷老師能迅速抓到給分點。
2. 黃金關鍵詞：答題時務必寫出「塗抹區（Smear Zone）」、「自由相浮油（LNAPL）」、「高真空降壓脫水（Dewatering）」、「毛細緣（Capillary Fringe）」，此為判斷考生是否具備環保工程實務底子的核心關鍵詞。
3. 避免常見陷阱：

• 陷阱 1：誤以為 DPE 只能用在砂質等高透水地層。事實上，高滲透地層用傳統 SVE 或重力抽水即可；DPE 最具競爭力與無可取代的優勢是在「中、低滲透性土壤（粉土、粉質黏土）」，高真空可強行拉動微細孔隙水與被毛細力吸附之污染物。
• 陷阱 2：忽略半揮發性有機物（如柴油）抽氣不易，但 DPE 藉由引進大量氣流可誘發現地好氧生物降解（Bioventing 效應）。

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【答案】

一、雙相抽除法（Dual-Phase Extraction, DPE）之技術定義

雙相抽除法（DPE，亦稱高真空雙相抽除法 HVDPE）係一種結合「土壤氣體抽通（Soil Vapor Extraction, SVE）」與「地下水抽水處理（Pump and Treat, P&T）」之現地土壤與地下水污染整治技術。

核心觀念

本題評量環境工程中「水體水質管理」與「進階生物／物化廢水處理程序」的核心學理，包含以下要點：

1. 水體生態與水質保護指標：

• 營養鹽（Nutrients）引發之受納水體優養化（Eutrophication）。
• 含氮物質的生物需氧特性（氮游離需氧量, NBOD）對河川溶氧（DO）的消耗。
• 游離未解離氨（$\text{NH}_3$）對魚類與水生生物之急性毒性。
• 硝酸鹽氮（$\text{NO}_3^-\text{-N}$）對人體飲用水安全之危害（嬰兒變性血紅素血症，Methemoglobinemia）。

2. 法規依據：

• 以命題當年（民國 107 年）法規為準，環保署於民國 106 年底修正發布「放流水標準」，針對公共污水下水道系統、社區專用污水下水道系統及特定事業製程，分階段增訂與加嚴氨氮（$\text{NH}_3\text{-N}$）、總氮（TN）及總磷（TP）管制標準（註：現行法主管機關已改制為環境部，標準亦歷經滾動修正）。

3. 污染物處理工法原理：

• 生物脫氮：自營硝化反應（$\text{NH}_4^+ \rightarrow \text{NO}_2^- \rightarrow \text{NO}_3^-$）與異營脫硝反應（$\text{NO}_3^- \rightarrow \text{N}_2$）。
• 生物除磷（EBPR）：聚磷菌（PAOs）於厭氧段釋磷、好氧段超額吸磷之生化機制。
• 化學除磷：金屬多價鹽類（鐵鹽、鋁鹽、石灰）之沉澱平衡與溶度積（$K_{sp}$）。
• 物理化學脫氮：折點加氯法（Breakpoint chlorination）、氨吹脫法（Air stripping）及離子交換法。

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解題方法

本題為經典申論題型，答題結構採兩大層次切入：

1. 第一部分（管制原因論述）：

• 分別就「氨氮」、「硝酸鹽氮」、「磷酸鹽」三種物質，從水體生態（優養化、溶氧枯竭）、水生毒性、公共衛生（飲用水安全）以及自來水淨水處理干擾等四大面向精準剖析管制的必要性。

2. 第二部分（工程處理工法）：

• 採分類條列說明：先闡述「氮的去除工法」（以生物硝化／脫硝為主，搭配物化法為輔），再闡述「磷的去除工法」（化學沉除與生物除磷 EBPR），最後說明整合型「同步脫氮除磷程序」（如 $\text{A}^2/\text{O}$ 或 Bardenpho 工法），寫出完整的生化反應機制與工程控制條件。

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選項分析

本題為申論題，無選擇題選項。此處將試題所涉三種物質於「管制原因」與「主流工法」之對應關係彙整如下：

物質名稱	水質管制主要原因	污水工程主流移除工法
氨氮（$\text{NH}_3\text{-N}$）	1. 消耗水體溶氧（高 NBOD）。<br>2. 分子態氨對魚類具急毒性。<br>3. 消耗自來水淨水加氯量，生成氯胺。	生物硝化反應、折點加氯法、氨吹脫法、離子交換法。
硝酸鹽氮（$\text{NO}_3^-\text{-N}$）	1. 誘發水體優養化。<br>2. 飲用水源超標引發嬰兒藍嬰症。<br>3. 體內代謝轉化具潛在致癌風險。	生物脫硝（反硝化）反應、逆滲透（RO）、離子交換。
磷酸鹽（$\text{PO}_4^{3-}\text{-P}$）	1. 淡水水體優養化之最主要「限制營養因子」。<br>2. 促發藻華導致淨水濾池阻塞與異味。	化學混凝沉澱（投加明礬、鐵鹽、石灰）、增強型生物除磷（EBPR）。

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解題技巧

1. 數字與反應量關係記憶：

• 硝化需氧量：每氧化 $1\text{ g }\text{NH}_4^+\text{-N}$ 理論上消耗約 $4.57\text{ g }\text{O}_2$，並消耗約 $7.14\text{ g }\text{CaCO}_3$ 之鹼度。
• 脫硝產鹼量：每還原 $1\text{ g }\text{NO}_3^-\text{-N}$ 為氮氣可產生約 $3.57\text{ g }\text{CaCO}_3$ 之鹼度，需補充適量外加碳源（如甲醇、醋酸鈉）。

2. 答題結構化原則：

• 寫工法時務必交代「環境條件」（好氧／缺氧／厭氧）、「微生物群落」（自營菌／異營菌／聚磷菌）及「反應產物」。
• 提及除磷工法時，不可遺漏「最終必須藉由排出富磷剩餘污泥，磷才真正離開水相系統」的核心觀念。

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【答案】

一、管制水中氨氮、硝酸鹽氮與磷酸鹽之原因

氨氮、硝酸鹽氮與磷酸鹽雖為自然界生物生長所需之基本營養元素（非傳統重金屬或劇毒化學品），但大量排入水體會對水環境保護與水資源利用造成嚴重衝擊，管制原因分述如下：

(一) 氨氮（$\text{NH}_3\text{-N}$）之管制原因

1. 消耗水體溶氧（耗氧量高）：氨氮在受納水體中經自營性硝化細菌作用氧化為亞硝酸鹽及硝酸鹽，此過程產生大量氮游離需氧量（NBOD）。每氧化 $1\text{ g}$ 的氨氮理論上需消耗高達 $4.57\text{ g}$ 的溶解氧（$\text{DO}$），易造成河川缺氧甚至黑臭。
2. 水生生態急毒性：氨氮於水中存在解離態銨離子（$\text{NH}_4^+$）與未解離分子態氨（$\text{NH}_3$）之酸鹼平衡。當水體 $\text{pH}$ 或水溫升高時，未解離分子態氨比例劇增，對魚類及底棲無脊椎動物具強烈神經毒性，會破壞魚鰓組織阻礙呼吸。
3. 增加自來水處理成本與阻礙水資源回收：取用含氨氮水體作為飲用水源時，自來水場加氯消毒會優先與氨氮反應生成氯胺（結合餘氯），大量消耗消毒劑劑量，降低消毒效率，並產生異味與消毒副產物。

(二) 硝酸鹽氮（$\text{NO}_3^-\text{-N}$）之管制原因

1. 人體健康危害（藍嬰症）：若地下水或自來水水源中硝酸鹽氮濃度過高，嬰幼兒攝入後在胃腸道被還原為亞硝酸鹽，與血紅素結合形成變性血紅素（Methemoglobin），喪失攜氧能力，導致組織缺氧而引發「變性血紅素血症」（俗稱藍嬰症），嚴重者可致死。
2. 潛在致癌風險：硝酸鹽在人體消化道內可進一步轉化並與二級胺反應，生成具高致癌性之亞硝胺類（Nitrosamines）化合物。
3. 助長藻類滋生：作為有效氮源，直接提供水生植物與藻類生長利用，是導致感潮河段、湖泊與河口海域水質惡化的推手。

(三) 磷酸鹽（$\text{PO}_4^{3-}\text{-P}$）之管制原因

核心觀念

本題的核心在於考查水化學平衡（Aquatic Chemistry）​中之「氫氧化物化學沉澱」與「金屬羥基錯合反應（Hydroxo Complexation）」，涉及以下基礎定義與原理：

1. 固液相沉澱平衡與溶解度積（$K_{sp}$）： 金屬氫氧化物沉澱物在水溶液中之解離平衡，由溶度積常數決定游離金屬離子濃度： $M(OH)_{2(s)} \rightleftharpoons M^{2+} + 2OH^-, \quad K_{sp} = [M^{2+}][OH^-]^2$
2. 水解與配位錯合平衡（累積形成常數 $\beta_n$）： 水溶液中之金屬離子會與水中之配位基（如 $OH^-$）結合，形成一系列可溶性羥基錯合物（如 $M(OH)^+$、$M(OH)_2^0$、$M(OH)_3^-$、$M(OH)_4^{2-}$）： $M^{2+} + nOH^- \rightleftharpoons M(OH)_n^{2-n}, \quad \beta_n = \frac{[M(OH)_n^{2-n}]}{[M^{2+}][OH^-]^n}$
3. 物質平衡（Mass Balance）： 水中「總溶解性金屬濃度」（$C_{T,M}$）為未沉澱之游離離子與各階可溶性錯合物濃度之總和。
4. 兩性特徵（Amphoteric Behavior）與極值求法： 當 pH 過高時，高階羥基配位陰離子（如 $M(OH)_3^-$、$M(OH)_4^{2-}$）濃度急遽上升，導致固體再溶解（Redissolution）。透過一階導數尋找極值，即可求得最佳沉澱 pH 值與最低總溶解度。

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解題方法

步驟一：列出沉澱解離平衡與溶度積關係式

二價重金屬離子 $M^{2+}$ 加鹼產生氫氧化物沉澱 $M(OH)_{2(s)}$，於固液共存達到飽和平衡時： $M(OH)_{2(s)} \rightleftharpoons M^{2+} + 2OH^- \quad (K_{sp})$ $[M^{2+}] = \frac{K_{sp}}{[OH^-]^2} = \frac{K_{sp}[H^+]^2}{K_w^2}$ 其中 $K_w = [H^+][OH^-]$ 為水之解離常數。

步驟二：列出可能形成之可溶性羥基錯合反應

隨廢水加鹼，系統中 $OH^-$ 濃度升高，$M^{2+}$ 與 $OH^-$ 會逐步錯合形成下列溶解態物種：

1. $M^{2+} + OH^- \rightleftharpoons M(OH)^+ \quad (\beta_1 = \frac{[M(OH)^+]}{[M^{2+}][OH^-]})$
2. $M^{2+} + 2OH^- \rightleftharpoons M(OH)_2^0 \quad (\beta_2 = \frac{[M(OH)_2^0]}{[M^{2+}][OH^-]^2})$
3. $M^{2+} + 3OH^- \rightleftharpoons M(OH)_3^- \quad (\beta_3 = \frac{[M(OH)_3^-]}{[M^{2+}][OH^-]^3})$
4. $M^{2+} + 4OH^- \rightleftharpoons M(OH)_4^{2-} \quad (\beta_4 = \frac{[M(OH)_4^{2-}]}{[M^{2+}][OH^-]^4})$ （註：$M(OH)_2^0$ 為溶解態之電中性分子錯合物，與固態沉澱 $M(OH)_{2(s)}$ 性質不同）

步驟三：建立總溶解性金屬濃度（$C_{T,M}$）方程式

總溶解性金屬濃度 $C_{T,M}$ 為所有水相中溶解物種之和： $C_{T,M} = [M^{2+}] + [M(OH)^+] + [M(OH)_2^0] + [M(OH)_3^-] + [M(OH)_4^{2-}]$

將步驟一之 $[M^{2+}]$ 及步驟二之錯合常數代入，使各物種皆表示為 $[OH^-]$ 的函數： $[M(OH)^+] = \beta_1 [M^{2+}][OH^-] = \beta_1 \frac{K_{sp}}{[OH^-]}$ $[M(OH)_2^0] = \beta_2 [M^{2+}][OH^-]^2 = \beta_2 K_{sp} \quad (\text{定值，與 pH 無關})$ $[M(OH)_3^-] = \beta_3 [M^{2+}][OH^-]^3 = \beta_3 K_{sp} [OH^-]$ $[M(OH)_4^{2-}] = \beta_4 [M^{2+}][OH^-]^4 = \beta_4 K_{sp} [OH^-]^2$

合併可得 $C_{T,M}$ 對 $[OH^-]$ 的完整函數式： $C_{T,M} = K_{sp} \left( [OH^-]^{-2} + \beta_1 [OH^-]^{-1} + \beta_2 + \beta_3 [OH^-] + \beta_4 [OH^-]^2 \right)$