110 高普考高考三級 環境工程 空氣污染與噪音控制技術（包括相關法規） 考古題詳解

核心觀念

本題考查臭氧的污染特性、近地面臭氧的光化學生成機制，以及如何依臭氧與其前驅物的關係選擇控制策略。作答時要先區分近地面臭氧與平流層臭氧：前者是空氣污染物，後者則吸收紫外線、保護地表生物。

以命題當年（民國 110 年）法規為準，相關法規包括《空氣污染防制法》及《空氣品質標準》。依當年《空氣品質標準》，臭氧標準包括小時值及八小時值；臭氧屬二次污染物，管制重點在減少氮氧化物（$NO_x$）與揮發性有機物（VOCs）等前驅物排放，而非只處理已生成的臭氧。

解題方法

依「污染特性 → 形成反應 → 前驅物控制」的順序作答。形成機制需說明日照如何啟動反應，並指出 VOCs 參與後如何使臭氧累積；控制方法則須交代 $NO_x$ 與 VOCs 的排放來源及控制措施，並說明兩者的比例會影響控制成效。

一、臭氧的污染特性

1. 二次污染物：近地面臭氧通常不是直接由煙囪或車輛大量排放，而是由 $NO_x$、VOCs 在日照下經光化學反應生成。
2. 具強氧化性：會刺激眼睛及呼吸道、降低肺功能；也會傷害植物葉片、影響作物生長，並加速橡膠等材料老化。
3. 具日變化與季節性：日照強、氣溫高且前驅物充足時，臭氧生成較旺盛，濃度常於午後升高；夜間缺少光化學反應，濃度通常下降。
4. 污染可能發生在下風處：前驅物可隨風輸送，在排放源下風處反應並累積，因此臭氧高值區不一定緊鄰排放源。
5. 與其他污染物有複雜關係：臭氧與 $NO_x$、VOCs 及日照共同影響，不能單以某一種前驅物的排放量，直接推定臭氧濃度會按比例變化。

二、形成機制

臭氧生成的基本光化學循環如下：

其中 $h\nu$ 代表光能，$M$ 為協助反應進行且本身不被消耗的第三體分子。新生成的臭氧可與一氧化氮反應：

若只有上述反應，臭氧主要在 $O_3$ 與 $NO$ 間轉換，難以持續淨累積。VOCs 的光化學氧化會產生有機過氧自由基，例如 $RO_2\cdot$，使 $NO$ 氧化成 $NO_2$，但不消耗臭氧：

生成的 $NO_2$ 再受日照光解，進一步生成臭氧。VOCs 氧化也可產生 $HO_2\cdot$，促進類似的 $NO \rightarrow NO_2$ 轉換。當這類反應持續進行，且臭氧的生成速率高於消耗速率時，近地面臭氧便會累積。

核心觀念

本題考查環評噪音評估的兩個步驟：先將開發計畫噪音與背景噪音以聲能方式合成，再依背景音量及未來合成音量是否符合環境音量標準，選擇適用的噪音增量定義與影響分級。

噪音級以分貝表示，是對數尺度，不能直接把分貝值相加。環評中常用的「噪音影響等級評估流程」依環境音量標準、現況／施工／營運背景音量，以及開發後的未來合成音量判定。法規依據包括《噪音管制法》及《噪音管制標準》；環評影響等級則依環境影響評估實務所採流程判斷。

**法規及評估基準以命題當年（民國 110 年）為準。**噪音管制法規後續曾有修正，實際案件應核對適用時點的現行規定。

解題方法

一、以聲能合成背景音量與開發噪音

設背景音量為 $L_b$，開發計畫在受體位置產生的噪音為 $L_p$，則未來合成音量 $L_f$ 為：

若有多個獨立噪音源，應先將各音源換算為聲能後加總：

噪音增量以音量差表示。當背景音量符合環境音量標準時，通常以未來合成音量減背景音量：

若未來合成音量仍符合環境音量標準，增量反映開發計畫相對於既有背景造成的變化；若未來合成音量超過環境音量標準，還須比較其與環境音量標準的差值：

其中 $L_s$ 為適用的環境音量標準。當背景本身已不符合標準時，仍以未來合成音量與背景音量之差評估計畫帶來的增量，但須採用背景已超標情況所對應的分級。

二、依評估流程選擇分支

1. **確認環境音量標準：**依受體位置、土地使用及時段，選定適用的環境音量標準。
2. **取得背景音量：**以現況調查或適當的預測資料建立背景音量，施工期與營運期分別評估。
3. **預測開發噪音：**推估計畫噪音在各敏感受體的音量。
4. **計算未來合成音量：**將計畫噪音與背景噪音按聲能合成。
5. **比對標準並計算增量：**先判定背景音量及未來合成音量是否符合環境音量標準，再依流程採用背景音量差或標準音量差。

核心觀念

本題考查氮氧化物（$NO_x$）的三類控制方法，以及 SCR 的化學計量計算。常見作法可分為：

1. 燃燒控制法：在燃燒過程中抑制 $NO_x$ 生成，例如低氮氧化物燃燒器、分段燃燒、燃料再燃及煙氣再循環。此法主要藉降低火焰峰值溫度、控制局部氧氣濃度或改變燃燒區域，減少熱氮氧化物與燃料氮氧化物生成；優點是可在源頭減量，缺點是去除效果受燃燒設備與操作條件限制。

2. 選擇性非觸媒還原法（SNCR）：在合適的高溫煙氣區域噴入氨或尿素，讓還原劑與 $NO_x$ 反應生成氮氣和水，不使用觸媒。設備較簡單，但反應溫度與停留時間窗口狹窄，混合不佳或溫度不合適時，去除效率會降低，也可能有氨逸散。

3. 選擇性觸媒還原法（SCR）：在含觸媒的反應器中噴入氨，使其選擇性還原煙氣中的 $NO_x$。觸媒促進反應，通常較 SNCR 有較高的去除效率，但設備與觸媒成本較高，操作上須控制氨逸散及觸媒性能。

題目未涉及特定法條；計算以題目所給的處理效率及純氨理論化學計量比為準。

解題方法

先求每小時實際被去除的 $NO$ 質量，再由 SCR 反應式換算氨用量。對以 $NO$ 為主的煙氣，反應式為：

由反應係數可知，$NO$ 與 $NH_3$ 的莫耳比為 $1:1$。

1. 求每小時去除的 $NO$

2. 依莫耳比換算氨質量

核心觀念

本題考的是噴霧式濕式洗滌塔中，液滴尺寸如何影響氣體與液體的接觸，以及粉塵被捕集的效率。主要捕集機制包括慣性碰撞、攔截與布朗擴散；實際效果也受粉塵粒徑、液氣比、氣液相對速度、停留時間及液滴分布影響。

解題方法

在液體體積與噴霧條件相同時，液滴愈小，液滴總數與總表面積愈大，氣液接觸面積因而增加，粉塵碰撞或接觸液滴的機會通常也增加。以直徑為 $d$ 的球形液滴為例，單位液體體積所提供的表面積為：

因此，液滴直徑減半時，單位液體體積的總表面積約增加為兩倍，有利於提升捕集效率。