113 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

全球暖化是全球平均地表溫度長期上升的趨勢；極端氣候則是特定地區、特定期間內，氣候變數出現異常高或異常低值，或極端事件的頻率、強度、持續時間發生改變。題目要說明兩者的因果關係：人為溫室氣體排放增強溫室效應，造成暖化；暖化進一步改變極端高溫、強降雨、乾旱等事件發生的風險，但各地變化仍受大氣環流、地形與自然變異影響。

全球暖化的肇因

地球吸收太陽短波輻射後，以長波輻射釋出能量。大氣中的溫室氣體會吸收並再放射部分長波輻射，使地表與低層大氣保持溫暖，這是自然溫室效應。人類活動增加溫室氣體濃度後，更多長波輻射被滯留於氣候系統，形成增強的溫室效應，導致地球能量收支失衡及全球平均溫度上升。

主要人為來源包括：

1. 二氧化碳（CO₂）：燃燒煤、石油、天然氣等化石燃料，以及水泥製程，是主要來源；森林砍伐、土地利用變遷則減少碳吸存並釋出碳。
2. 甲烷（CH₄）：畜牧與稻作、垃圾掩埋、化石燃料開採及輸送等。
3. 氧化亞氮（N₂O）：農業施用氮肥、畜牧與部分工業製程等。
4. 含氟溫室氣體：如冷媒及特定工業用途所使用的氣體，雖排放量較小，部分氣體的單位暖化效應很強。
5. 其他人為因素：土地利用改變會影響地表反照率與碳循環；氣膠則會改變輻射收支，部分氣膠具有冷卻作用，但無法抵銷溫室氣體造成的整體暖化。

因此，全球暖化並非單由自然氣候變異造成。現有科學評估指出，人類活動，尤其溫室氣體排放，已明確使大氣、海洋與陸地暖化。

解題方法：由「能量收支」連到「極端事件」

作答先交代增強溫室效應的機制，再依暖化對不同氣候變數的影響，說明極端事件的變化。須避免把所有極端事件都簡化為「暖化直接造成」：暖化改變事件發生的機率與強度，區域環流和自然變異則會影響事件實際發生的地點與時間。

全球暖化與極端氣候的關聯性

核心觀念

燃燒過程中的氮氧化物（$NO_x$）主要包括一氧化氮（$NO$）與二氧化氮（$NO_2$）。依氮的來源及生成反應，可分為三種機制：

1. 熱力型氮氧化物（thermal NOx）：燃料與空氣中的氮氣在高溫下反應生成，主要反應可用 Zeldovich 機制表示： $N_2 + O \rightarrow NO + N$ $N + O_2 \rightarrow NO + O$ $N + OH \rightarrow NO + H$ 生成速率對火焰溫度特別敏感，通常在高溫區顯著增加。

2. 燃料型氮氧化物（fuel NOx）：燃料本身所含的含氮化合物，例如煤中的有機氮或重油中的含氮成分，在燃燒時轉化生成 $NO$、$NO_2$ 等。其生成量受燃料含氮量、燃燒區氧氣供應及燃燒方式影響。

3. 快速型氮氧化物（prompt NOx）：火焰前緣的碳氫自由基與空氣中的 $N_2$ 快速反應，先形成含氮中間物，再氧化生成 $NO_x$。例如烴類燃燒時，$CH$ 自由基可與 $N_2$ 反應形成 HCN 等中間物。此機制發生於火焰前緣，形成速度快，對燃燒器局部混合情形及碳氫自由基濃度有關。

解題方法

核心觀念

噴霧式洗滌塔以液滴捕集煙氣中的粒狀污染物。題目給定操作條件不變，可將除塵效率與有效液氣流量比的關係視為相同，並假設噴嘴堵塞比例會等比例降低有效噴霧量。

解題方法

原設計液氣流量比為 $3.0\ \mathrm{L/m^3}$，除塵效率為 $90\%$。40% 噴嘴堵塞後，僅有 60% 的噴嘴正常噴霧，因此有效液氣流量比為：

核心觀念

本題考查粒狀污染物的高斯煙流擴散，以及粒子重力沉降對煙流中心高度與地面濃度的影響。

粒子在下風向移動期間會向下沉降，使煙流中心高度由有效煙囪高度 $H$ 降為：

其中 $V_s$ 為終端沉降速度、$x$ 為下風距離、$u$ 為風速。地面中心線濃度採高斯煙流模式，並將地面反射項納入：

地面落塵量以粒子沉降速度乘上地面濃度估算：

解題方法

先統一單位。將粒子終端沉降速度由 $\mathrm{cm/sec}$ 換為 $\mathrm{m/sec}$：

已知 $x=3\ \mathrm{km}=3000\ \mathrm{m}$，風速 $u=3\ \mathrm{m/sec}$，故粒子到達下風 3 km 處所需時間為：

此期間粒子下沉距離為：

因此，下風 3 km 處的煙流中心高度為：

核心觀念

本題考兩套「分區」制度，須分開作答：

1. 航空噪音防制區依機場周圍的航空噪音日夜音量（DNL）等噪音線劃為三級，且一般飛機起降機場與主要供直昇機起降機場的門檻不同。
2. 噪音管制區依土地使用及環境需求分為四類；《噪音管制標準》再依管制區類別，規定日間、晚間、夜間的時段。

以下以命題當年（民國 113 年）法規為準。《機場周圍地區航空噪音防制辦法》及《噪音管制標準》當時相關規定如下。

解題方法

先列出航空噪音防制區三級的 DNL 界值，再分別說明一般飛機機場與主要供直昇機起降機場的差異。接著依《噪音管制區劃定作業準則》整理四類管制區的土地使用特性，最後依《噪音管制標準》列明各類管制區的時間區分。

一、航空噪音防制區分級及噪音標準

依《機場周圍地區航空噪音防制辦法》第 4 條，航空噪音防制區分為三級，以航空噪音日夜音量 DNL（單位：分貝）及等噪音線劃定：

「主要供直昇機起降」是指該航空站前二年直昇機起降架次，超過航空器總起降架次的 50%。等噪音線及各級防制區 DNL 的計算，依美國聯邦飛航規則第 150 號規定。

二、噪音管制區分類

依《噪音管制區劃定作業準則》第 2 條，噪音管制區依土地使用現況、行政區域、地形地物及人口分布劃分為四類：