107 高普考高考三級 環保行政 空氣污染與噪音防制 考古題詳解

核心觀念

本題旨在評量考生對國際氣候治理核心架構——聯合國氣候變化綱要公約（UNFCCC）第 21 屆締約方大會（COP21）所通過之《巴黎協定》（Paris Agreement）的掌握程度。命題涵蓋兩大核心：

1. 協定之崇高目的：依據《巴黎協定》第 2 條，規範減緩全球暖化、強化氣候適應韌性以及引導低碳資金流向之三大支柱。
2. 協定之執行架構：協定拋棄《京都議定書》過去「由上而下」（Top-down）的強制攤派模式，改採「由下而上」（Bottom-up）的自主承諾機制，並透過國家自主貢獻（NDC）、棘輪機制（Ratchet Mechanism）、透明度架構（ETF）、全球盤點（GST）與市場合作機制共同落實。

法規與時代背景提示：本題評析以命題當年（民國 107 年）法規與國際進程為準，當時我國應對氣候變遷之法源為《溫室氣體減量及管理法》（現行法已修正為《氣候變遷因應法》，並正式納入 2050 淨零排放目標）。

解題方法

本題為標準的雙核心名詞申論題，作答時宜採「總分總」架構，層次分明：

1. 引言破題：簡述《巴黎協定》通過時間（2015 年）與生效時間（2016 年），點出其由「由上而下」轉為「由下而上」的歷史轉折意義。
2. 第一子題（目的）：緊扣《巴黎協定》第 2 條條文，提煉出「長期升溫限制」、「適應能力與氣候韌性」、「低碳資金流動」三大要旨，不可僅寫「減碳」二字。
3. 第二子題（執行內容）：依據協定具體操作條款（第 3 至 14 條），分類為「減緩策略與承諾」、「適應與損失補償」、「支持機制（資金、技術、能力）」及「履約監督體系（透明度與盤點）」四個維度，條列展現厚度。

選項分析

本題為申論試題，非選擇題，故無個別選項之辨析。評分關鍵在於考生能否精準引用協定專用詞彙（如 NDC、Global Stocktake、Transparency Framework），並完整涵蓋「目的」與「執行機制」之各項法定內涵。

解題技巧

1. 數字與關鍵詞記憶法：目的部分務必寫出精確升溫數值「$2^\circ\text{C}$」與「$1.5^\circ\text{C}$」；執行機制部分務必掌握「由下而上」、「每 5 年更新（棘輪原則，只進不退）」、「全球盤點（GST）」三大命題眼。
2. 常見失誤與陷阱：

• 誤將《京都議定書》的減量責任（僅要求附件一國家承擔具法律拘束力的量化減量目標）套用於《巴黎協定》。《巴黎協定》要求「所有締約方」均須提出國家自主貢獻。
• 遺漏「資金、技術移轉與能力建構」以及「透明度架構」，導致執行內容篇幅失衡，僅有減碳而無整體治理體系。

【答案】

一、「巴黎協定」之目的（Purpose）

《巴黎協定》於 2015 年 12 月在 UNFCCC COP21 通過，並於 2016 年 11 月 4 日正式生效。其總體目標在於加強落實《聯合國氣候變化綱要公約》，提升全球應對氣候變遷威脅之能力，具體規定於協定第 2 條，包含三大核心目的：

1. 抑制全球升溫幅度（長期溫度目標）： 將全球平均氣溫升幅控制在較工業革命前水平高出 $2^\circ\text{C}$ 之內，並努力追求將氣溫升幅限制在 $1.5^\circ\text{C}$ 之內，以顯著降低氣候變遷帶來的風險與衝擊。
2. 增強氣候韌性與適應能力：

核心觀念

本題評量考生對我國空氣品質管制體系雙核心法規之掌握程度，主要涵蓋以下法源與定義（本題以命題當年民國 107 年法規為準）：

1. 室外空氣品質標準：依《空氣污染防制法》第 5 條規定訂定，用以防護廣域大氣環境、維護生活環境及國民健康。民國 107 年適用之《空氣品質標準》共管制 8 項 污染物：總懸浮微粒（$\text{TSP}$）、懸浮微粒（$\text{PM}_{10}$）、細懸浮微粒（$\text{PM}_{2.5}$）、二氧化硫（$\text{SO}_2$）、二氧化氮（$\text{NO}_2$）、一氧化碳（$\text{CO}$）、臭氧（$\text{O}_3$）及鉛（$\text{Pb}$）。（現行法已修正：環境部於民國 109 年修正發布之標準中已刪除 $\text{TSP}$，但本題解題依民國 107 年法規為準）。
2. 室內空氣品質標準：依《室內空氣品質管理法》第 7 條第 2 項規定訂定，用以改善密閉或半密閉公眾使用空間之通風與人體暴露危害，預防「病態建築症候群（Sick Building Syndrome, SBS）」。依《室內空氣品質標準》第 2 條規定，共管制 9 項 污染物：二氧化碳（$\text{CO}_2$）、一氧化碳（$\text{CO}$）、甲醛（$\text{HCHO}$）、總揮發性有機化合物（$\text{TVOC}$）、細菌（$\text{Bacteria}$）、真菌（$\text{Fungi}$）、懸浮微粒（$\text{PM}_{10}$）、細懸浮微粒（$\text{PM}_{2.5}$）及臭氧（$\text{O}_3$）。

解題方法

本題為經典的法規比較題，應採取「先總述法意差異、再列舉共同項目、後深入差異成因」之比較分析法，並以對照表格輔助論述，展現條理：

1. 建立雙方管制清單：精確列出兩法於民國 107 年時的法定管制項目全稱與化學符號。
2. 交集分析（相同點）：提煉兩者共同管制的 4 項大氣常見污染物（$\text{CO}$、$\text{PM}_{10}$、$\text{PM}_{2.5}$、$\text{O}_3$），並說明其在室內外皆屬直接健康危害因子。
3. 差集分析（相異點）：

• 僅室外管制（4 項）：源自高溫燃燒、石化工業、汽柴油燃油之傳統點源與移動源。
• 僅室內管制（5 項）：源自人體代謝、建築裝潢材料、化學噴霧及生物性溫濕度孳生源。

4. 環境機制深化：點出室內外污染物的相互滲透（I/O 比值）與暴露特徵之本質不同，提升答案深度。

選項分析

本題為申論題，無選擇題選項；作答時應避免僅列條文名稱，須將管制項目歸納為「物理/粒狀物」、「化學氣態物」、「生物性氣膠」三大維度進行項項剖析。

解題技巧

1. 數字記憶口訣：

• 室外標準共 8 項（民國 107 年時）：記「三懸（$\text{TSP}$、$\text{PM}_{10}$、$\text{PM}_{2.5}$）＋ 四氣（$\text{SO}_2$、$\text{NO}_2$、$\text{CO}$、$\text{O}_3$）＋ 一重金屬（$\text{Pb}$）」。
• 室內標準共 9 項：記「雙微粒（$\text{PM}_{10}$、$\text{PM}_{2.5}$）＋ 雙碳（$\text{CO}$、$\text{CO}_2$）＋ 雙化學（$\text{HCHO}$、$\text{TVOC}$）＋ 雙生物（細菌、真菌）＋ 單臭氧（$\text{O}_3$）」。

2. 常見陷阱提防：

• 絕不可將 $\text{CO}_2$ 誤寫入室外空氣品質標準（大氣環境中 $\text{CO}_2$ 屬溫室氣體而非傳統空氣污染物項目；但在室內它是指標性換氣不良參數）。
• 勿漏列室內的「生物性氣膠」（細菌、真菌）與「建築逸散性有機物」（甲醛、$\text{TVOC}$）。

【答案】

室外「空氣品質標準」（民國 107 年適用之 8 項標準）與「室內空氣品質標準」（9 項標準）在管制空氣污染物項目之異同說明如下：

一、管制項目彙總對照表

核心觀念

1. 空氣品質指標（AQI）之定義與架構： 依命題當年（民國 107 年）行政院環境保護署（現已改制為環境部，現行法計算架構相同）規定，空氣品質指標（Air Quality Index, AQI）係將多種空氣污染物濃度透過非線性分段、線性轉換的方式，簡化為單一無因次之指標數值（0 至 500），以提供民眾即時且易於理解的健康指引。
2. 副指標計算公式（線性內插法，Linear Interpolation）： 針對單一污染物 $p$，其副指標值（Sub-index, $I_p$）之計算公式如下： $I_p = \frac{I_{hi} - I_{lo}}{BP_{hi} - BP_{lo}} \times (C_p - BP_{lo}) + I_{lo}$

• $C_p$：測得之污染物濃度。
• $BP_{hi}$：涵蓋 $C_p$ 濃度區間之分級上限值（Breakpoint High）。
• $BP_{lo}$：涵蓋 $C_p$ 濃度區間之分級下限值（Breakpoint Low）。
• $I_{hi}$：對應於 $BP_{hi}$ 之 AQI 上限值。
• $I_{lo}$：對應於 $BP_{lo}$ 之 AQI 下限值。
• $I_p$ 經線性內插計算後，依法規慣例四捨五入取至整數。

3. 測站綜合 AQI 判定（最大值原則，Maximum Principle）： 監測站測得之整體 AQI 值，取該站所測得之所有污染物副指標中的最大值（Max）： $\mathrm{AQI} = \max(I_{O_3}, I_{PM_{2.5}}, I_{NO_2})$ 該具有最大副指標值之污染物即為當下的「指標污染物」（Critical Pollutant）。

解題方法

1. 臭氧（$O_3$）副指標計算

• 測得數值：$C_{O_3} = 0.075\ \mathrm{ppm}$（8 小時平均值）。
• 查表判定區間： 落在 $0.071\sim 0.085\ \mathrm{ppm}$ 區間，對應之 AQI 區間為 $101\sim 150$。
• $BP_{lo} = 0.071\ \mathrm{ppm}$，$BP_{hi} = 0.085\ \mathrm{ppm}$
• $I_{lo} = 101$，$I_{hi} = 150$
• 代入公式計算： $I_{O_3} = \frac{150 - 101}{0.085 - 0.071} \times (0.075 - 0.071) + 101$ $I_{O_3} = \frac{49}{0.014} \times 0.004 + 101$ $I_{O_3} = 3500 \times 0.004 + 101 = 14 + 101 = 115$
• 臭氧副指標值 $I_{O_3} = 115$。

2. 細懸浮微粒（$PM_{2.5}$）副指標計算

• 測得數值：$C_{PM_{2.5}} = 30\ \mu\mathrm{g}/\mathrm{m^3}$（24 小時平均值）。
• 查表判定區間： 落在 $15.5\sim 35.4\ \mu\mathrm{g}/\mathrm{m^3}$ 區間，對應之 AQI 區間為 $51\sim 100$。
• $BP_{lo} = 15.5\ \mu\mathrm{g}/\mathrm{m^3}$，$BP_{hi} = 35.4\ \mu\mathrm{g}/\mathrm{m^3}$
• $I_{lo} = 51$，$I_{hi} = 100$
• 代入公式計算： $I_{PM_{2.5}} = \frac{100 - 51}{35.4 - 15.5} \times (30 - 15.5) + 51$ $I_{PM_{2.5}} = \frac{49}{19.9} \times 14.5 + 51$ $I_{PM_{2.5}} = \frac{710.5}{19.9} + 51 \approx 35.70 + 51 = 86.70$
• 四捨五入取整數，得細懸浮微粒副指標值 $I_{PM_{2.5}} = 87$。

核心觀念

本題旨在測驗考生對於環境噪音工程控制中​「吸音（Sound Absorption）」​之核心學理與微觀物理耗能機制的掌握程度：

1. 傳播途徑控制（吸音 vs. 隔音）：吸音工程主要用於降低室內封閉或半封閉空間內的「反射音（殘響音場）」，而非阻擋「直達音」。
2. 波動光學與聲學關聯（四分之一波長定律）：聲速、頻率與波長之基本關係式為 $c = f \cdot \lambda$。聲波在剛性表面反射形成駐波時，能量耗散與介質質點振動速度息息相關。
3. 多孔材料微觀耗能物理學：多孔質吸音材料（如玻璃棉、岩棉、發泡海綿）內部聲能衰減的微觀物理歷程（黏滯摩擦、熱傳導、結構阻尼）。

解題方法

1. 第 (一) 子題（適用頻率與學理推導）：

• 切入點：從工程常用之多孔吸音材料出發，指出其最佳適用範圍為​「中、高頻率」噪音（通常為 $500\text{ Hz}$ 以上，特別是 $1000\text{ Hz} \sim 4000\text{ Hz}$）。
• 學理依據：
• 利用波動方程式之駐波邊界條件推導：剛性壁面處聲壓最大（波腹），但空氣質點速度為零（波節）。距離壁面 $\frac{\lambda}{4}$ 處質點速度達到最大值。
• 吸音材料藉由摩擦消能，必須置於質點速度較大處；因此材料厚度 $t$ 通常須滿足 $t \ge \frac{\lambda}{4}$ 才能發揮最佳吸音效益。
• 結合波長公式 $\lambda = \frac{c}{f}$，論證高頻波長短、厚度需求薄（具工程可行性）；低頻波長極長、所需厚度過大（工程上不符經濟效益與空間限制）。

2. 第 (二) 子題（能量耗散微觀機制）：

• 切入點：將聲波視為機械波，當其進入多孔介質之微細孔隙與迂曲管道（Tortuous pores）時，分類剖析流體力學與熱力學之不可逆轉換過程。
• 三階段機制：

1. 流體黏滯摩擦損失（Viscous Dissipation）：質點運動受孔壁剪切黏滯阻力，動能轉為熱能。
2. 熱傳導不可逆損失（Thermal Conduction Loss）：微孔內絕熱／等溫過程轉換，溫度波動藉由極大比表面積與孔壁熱交換而衰減。
3. 材料結構機械阻尼損失（Structural Mechanical Damping）：彈性纖維骨架微振動之內部摩擦損耗。

選項分析

本題為高考三級申論題，非選擇題，故無個別選項；各小題之標準申論架構與評分論述已詳列於【答案】。

解題技巧

1. 避免混淆名詞：考場上切忌將「吸音（Absorption）」與「隔音（Insulation）」混為一談。吸音材料多為「多孔、輕質、透氣」；隔音材料多為「緻密、重質、不透氣」。
2. 數值實例佐證：論述 $\frac{\lambda}{4}$ 時，代入常溫常壓音速 $c \approx 340\text{ m/s}$ 舉例（例如 $1000\text{ Hz}$ 之 $\frac{\lambda}{4} \approx 8.5\text{ cm}$；$100\text{ Hz}$ 之 $\frac{\lambda}{4} \approx 85\text{ cm}$），能展現深厚的工程實務計算素養，是獲取滿分的關鍵。
3. 機制分類明確：說明能量耗散機制時，務必區分「黏滯流動（流體）」與「熱傳導（熱力學）」，切忌含糊籠統以一句「變成熱能」帶過。

【答案】

(一) 必須使用吸音工程控制之噪音頻率特性與依據學理

1. 適用之頻率特性：

• 噪音工程控制中，使用多孔吸音材料之控制技術主要適用於​「中頻至高頻」​之噪音（一般為 $500\text{ Hz}$ 以上，特別是 $1000\text{ Hz} \sim 4000\text{ Hz}$）。

核心觀念

1. 均能音量（Equivalent Continuous Sound Level, $L_{\mathrm{eq}}$）： 在指定時間 $T$ 內，將變動之噪音能量進行積分後除以時間所得之等效連續音量。若量測時間切割為 $n$ 個等長（$T_i$）或不等長之時段，其綜合計畫公式為： $L_{\mathrm{eq}, T} = 10 \log_{10} \left( \frac{1}{T} \sum_{i=1}^{n} T_i \cdot 10^{L_i / 10} \right)$ 本題全天 24 小時劃分為 12 個區間，每區間皆為 $T_i = 2$ 小時，故各時段權重均為 $T_i / T = 2 / 24 = 1/12$。

2. 日夜音量（Day-Night Average Sound Level, $L_{\mathrm{dn}}$）： 評估全天環境噪音對人體干擾之指標。因夜間環境安靜且民眾處於休息睡眠狀態，對噪音敏感度提高，故定義上將夜間時段之噪音音量加計 $10\text{ dBA}$ 的加權懲罰（penalty）後再進行 24 小時能量平均： $L_{\mathrm{dn}} = 10 \log_{10} \left[ \frac{1}{24} \left( \sum_{i \in \text{日間}} T_i \cdot 10^{L_i / 10} + \sum_{j \in \text{夜間}} T_j \cdot 10^{(L_j + 10) / 10} \right) \right]$

3. 管制區時段劃分標準（以命題當年民國 107 年法規為準）： 題幹特別指明「第二類噪音管制區（住宅區）」，依《環境音量標準》第 2 條規定，第一、二類管制區之時段劃分為：

• 日間：06:00 至 20:00
• 晚間：20:00 至 22:00
• 夜間：22:00 至翌日 06:00 在評估 $L_{\mathrm{dn}}$ 時，時段採二分法：夜間為 22:00 至翌日 06:00（共 8 小時）；06:00 至 22:00 則合併視為廣義日間時段（共 16 小時）。此法規劃分恰與題表每 2 小時整點量測之區間完全吻合。（現行《環境音量標準》之時段定義亦維持相同規定）。

解題方法

(一) 計算當日的 24 小時均能音量 ($L_{\mathrm{eq}, 24\mathrm{h}}$)

1. 整理各音量數值與出現頻率： 全天 24 小時由 12 組 2 小時區間構成，統計各音量出現次數：

• $75\text{ dBA}$：3 組（10:00–12:00、16:00–18:00、18:00–20:00）
• $70\text{ dBA}$：4 組（08:00–10:00、12:00–14:00、14:00–16:00、20:00–22:00）
• $65\text{ dBA}$：1 組（06:00–08:00）
• $60\text{ dBA}$：1 組（22:00–24:00）
• $55\text{ dBA}$：1 組（04:00–06:00）
• $50\text{ dBA}$：2 組（00:00–02:00、02:00–04:00） 總組數合計 12 組。

2. 計算各組相對能量總和： 以 $10^7$ 為基準提出公因數，展開 $\sum_{i=1}^{12} 10^{L_i / 10}$：

• $3 \times 10^{7.5} \approx 3 \times 3.1623 \times 10^7 = 9.4868 \times 10^7$
• $4 \times 10^{7.0} = 4.0000 \times 10^7$
• $1 \times 10^{6.5} \approx 0.3162 \times 10^7$
• $1 \times 10^{6.0} = 0.1000 \times 10^7$
• $1 \times 10^{5.5} \approx 0.0316 \times 10^7$
• $2 \times 10^{5.0} = 0.0200 \times 10^7$

加總全天能量： $\sum_{i=1}^{12} 10^{L_i / 10} \approx (9.4868 + 4.0000 + 0.3162 + 0.1000 + 0.0316 + 0.0200) \times 10^7 = 13.9547 \times 10^7$

3. 求 24 小時均能音量：