107 高普考高考三級 環境檢驗 空氣污染物檢驗與噪音測定 考古題詳解

核心觀念

本題旨在考查環境檢驗人員對於營建工程施工機具聲功率位準（Sound Power Level, $L_W$）量測標準作業程序的熟悉度。聲功率為機具發聲源本身的固有物理特性，不受受音點距離與外在量測環境影響，是國際與國內管制低噪音機具、進行噪音源頭管理的重要依據。

本題依據命題當年（民國 107 年）有效之行政院環境保護署（現環境部）標準檢驗方法**「營建工程施工機具聲功率量測方法（NIEA P208.91C）」**為準。（現行法規與檢驗方法體系若有整併修正，考生在實務檢驗時仍應依最新公告標準作業程序執行，但歷年國家考試申論評分皆以公告之方法條文為核心依準）。

核心法規與理論要點包括：

1. 半自由音場（Free-field over a reflecting plane）：量測場地必須建立於具堅硬反射面之半自由場環境。
2. 量測表面與幾何中心：採用半球表面（Hemispherical surface）或平行六面體量測面，以機具包絡幾何中心為原點。
3. 背景噪音評估與修正公式： $K_1 = -10 \log_{10} (1 - 10^{-0.1 \Delta L})$ 其中 $\Delta L$ 為機具運轉聲壓與背景噪音之差值。
4. 環境修正值 $K_2$：評估場地周遭反射體之吸音與反射干擾。
5. 品質管制（QC）要求：包含儀器精度（Class 1）、校正器校驗容許偏差（$\le 0.5\text{ dB}$）與操作條件之代表性。

---

解題方法

本題為標準的檢驗法規記憶與程序題，作答時切忌混雜模糊的描述，應直接依據「NIEA P208.91C」之章節結構，分項以列點方式嚴謹作答：

1. 場所之選擇規範：聚焦於「反射面特性（平整、堅硬、低吸音）」、「開闊場地要求（周遭無反射物之安全距離）」以及「環境修正值 $K_2$ 限制」。
2. 量測位置之選擇規範：說明「量測表面型式（常用半球面）」、「基準半徑 $r$ 決定方式（機具特徵尺寸 $d_0$）」及「麥克風測點位置配置（標準測點數與座標概念）」。
3. 干擾之相關規定：著重在「背景噪音干擾判定（$\ge 10\text{ dB}$ 不修、$6 \sim 10\text{ dB}$ 修正、$< 6\text{ dB}$ 無效）」、「氣象與天候干擾（風速上限、防風罩、雨天禁測）」與「電磁、振動干擾防範」。
4. 品質管制規定：針對「儀器規格（一型噪音計）」、「現場量測前與量測後之聲音校正（差值 $\le 0.5\text{ dB}$）」、「年度定期校正追溯」以及「受測機具運轉狀態設定」依序敘明。

---

選項分析

本題為國家考試專業科目之申論題，無選擇題選項。評分重點在於法規條文要素的完整性、術語的準確度，以及數值門檻（如 0.5 dB、5 m/s、6 dB、10 dB、4 m 等關鍵參數）是否精確無誤。

---

解題技巧

1. 數字與門檻背誦記憶口訣：

• 校正差：$\le 0.5\text{ dB}$（量測前後校正最大容許偏差）。
• 風速限：$> 5\text{ m/s}$（不可量測）。
• 半球半徑：$r \ge 2 d_0$ 且一般不小於 $4\text{ m}$。
• 背景差 $\Delta L$：$\ge 10\text{ dB}$（免修正）、$6 \le \Delta L < 10\text{ dB}$（需扣 $K_1$）、$< 6\text{ dB}$（無效重測）。
• 環境修正：$K_2 \le 2.0\text{ dB}$。

2. 架構化版面呈現：考試閱卷時間極短，將「場所」、「位置」、「干擾」、「品管」分為四大一級大標題，內含二級小標題及定量數據，能直接命中評分要點。

---

【答案】

依據「營建工程施工機具聲功率量測方法（NIEA P208.91C）」之規定，各項規範說明如下：

一、場所之選擇規範

1. 半自由場環境與反射面要求：

• 測試場所必須為一平坦、堅硬之反射面上的半自由場（如混凝土或瀝青地面）。
• 反射面之垂直吸音係數（Sound absorption coefficient）一般須小於 0.06。
• 反射面範圍應延伸至量測表面在地面投影邊界以外至少 1 公尺以上，且地面不得有積水、積雪、泥濘或鬆散土壤。

2. 開闊度與障礙物距離：

核心觀念

本題旨在測驗固定污染源空氣污染物檢驗中，對於「可凝結性微粒」（Condensable Particulate Matter, CPM）標準檢測程序之法規理解與實務掌握。

• 法規基準：以命題當年（民國 107 年）行政院環境保護署公告之標準檢測方法「排放管道中可凝結性粒狀污染物檢測方法－乾式衝擊瓶法」（NIEA A212.10B，技術架構銜接美國 US EPA Method 202）為依據。（現行法主管機關已改制為環境部，相關檢驗指引仍沿用其技術核心與品管規範）。
• 物理與化學機制：微粒依物理型態分為「濾過性微粒」（Filterable PM, FPM）與「可凝結性微粒」（CPM）。CPM 在排放管道高溫排氣中呈現氣態，但逸出管道進入常溫大氣後，會因溫度驟降而冷凝或反應為固態／液態微粒（如半揮發性有機物 SVOCs、硫酸鹽、硝酸鹽等）。
• 乾式衝擊瓶法之核心突破：改善傳統「濕式衝擊瓶法」中氣態二氧化硫（$SO_2$）溶於水中並被氧化為硫酸根（$SO_4^{2-}$）所導致的正干擾（假性偏高），改採先乾冷凝、再以超高純度氮氣吹除（Nitrogen Purge）將溶解之 $SO_2$ 驅離。

---

解題方法

本題為公職專門技術科目之典型法規申論題。答題切入點須緊扣環保署公告檢測方法之制式章節結構，依序將「方法概要」、「適用範圍」及「品質控制之規範」拆解為條列式精確應答，著重操作步驟之因果邏輯與品管數據指標（如洩漏率、吹除流速、空白扣除上限、恆重標準）。

1. 方法概要

• 採樣串聯與等速抽取：排氣樣品先依標準方法（如 NIEA A101 或等速採樣法）以加熱濾紙夾（維持排氣溫度或 $\ge 120^\circ\text{C}$）截留濾過性微粒（FPM），通過過濾後之氣體隨即導入本方法裝置。
• 低溫冷凝與乾式收集：氣體進入水冷盤管冷凝器降溫（出口氣溫維持在 $30^\circ\text{C}$ 以下），使可凝結物質冷凝，隨後依序通過兩支乾式衝擊瓶（收集冷凝液）與裝有濾膜之過濾裝置（捕集殘留微粒），最後經矽膠乾燥瓶吸附殘餘水分。
• 氮氣吹除（Nitrogen Purge）防干擾：採樣完成後 $1$ 小時內，立即以超高純度氮氣（純度 $\ge 99.999\%$）通入衝擊瓶組進行吹除，流量約 $14\text{ L/min}$、持續至少 $1$ 小時，將溶於冷凝水中未氧化的氣態 $SO_2$ 強制驅出，防止其轉化為硫酸根造成無機微粒重量之正干擾。
• 樣品萃取、乾燥與恆重秤量：
• 有機成分（Organic Fraction）：衝擊瓶及連接管壁以正己烷、丙酮等有機溶劑清洗，將萃取液置於室溫（或通氮氣）蒸發乾燥，至恆重稱量。
• 無機成分（Inorganic Fraction）：冷凝水及去離子水沖洗液經有機溶劑二次萃取分離有機相後，保留水相，置於水浴或恆溫烘箱中蒸乾，至恆重稱量。
• 總量計算：水相無機殘渣重與有機相殘渣重相加，扣除規定上限內之空白值，即得總可凝結性微粒質量。

2. 適用範圍

• 適用對象：適用於各類固定污染源排放管道排氣中可凝結性粒狀污染物（CPM）之檢測，用以評估管道排放總粒狀物（$\text{Total PM} = \text{FPM} + \text{CPM}$）對大氣 $PM_{2.5}$ 之潛在貢獻。
• 系統配置限制：本方法非獨立採樣系統，必須串聯於已加熱之濾過性粒狀污染物（FPM）捕集系統之後端進行等速採樣。
• 排氣基質限制：不適用於排氣中夾帶有懸浮水滴（如未裝設有效除霧器之濕式排煙脫硫洗滌塔）之排放管道。水滴夾帶溶解性無機鹽若穿透前段濾紙進入冷凝系統，將造成不可修正之分析偏差。

3. 品質控制之規範

• 採樣系統洩漏檢查（Leak Check）：採樣前、採樣後及拆裝組件時，必須進行系統減壓洩漏檢查。在最大真空度下，容許洩漏率不得大於採樣流速之 $4\%$ 或不得超過 $0.00057\text{ m}^3/\text{min}$（$0.02\text{ cfm}$）。
• 氮氣吹除品管：吹除氣體必須採用純度 $\ge 99.999\%$ 之超高純度氮氣，氣體流量計需校正，吹除過程流量維持在 $14 \pm 1\text{ L/min}$ 達 $60\text{ 分鐘}$ 以上。
• 空白試驗與校正限制：
• 現場空白（Field Blank）：每批次或每採樣循環必須執行現場空白樣品（組裝、置於現場、拆卸並以等量試劑清洗回收）。
• 扣除上限規定：總 CPM 檢測結果可扣除現場空白分析值，但扣除之質量總和設有法規上限（通常以 $2.0\text{ mg}$ 為限，超額扣除視為樣品遭受污染失效）。

核心觀念

本題測驗考生對於我國空氣品質監測、預警體系及法規管制標準之熟悉度。核心法源為行政院環境保護署依《空氣污染防制法》授權訂定之「空氣品質嚴重惡化緊急防制辦法」（以命題當年民國 107 年適用之民國 106 年 6 月 9 日修正發布版本為準；現行法已於民國 111 年 3 月 3 日修正發布）。

解題核心在於掌握自民國 105 年底台灣全面改採「空氣品質指標」（Air Quality Index, AQI）取代舊版空氣污染指標（PSI）後，緊急防制辦法所確立之「二種類別、五個等級」架構，以及各指標污染物（$PM_{2.5}$、$PM_{10}$、$O_3$、$CO$、$SO_2$、$NO_2$）在不同時間尺度下的濃度觸發門檻。

---

解題方法

1. 體系分層說明：申論題作答應先定義警告架構，依母法與辦法第 2 條清晰區分「預警」（二級、一級）與「嚴重惡化」（三級、二級、一級），並標註各級對應之 AQI 數值。
2. 圖表化彙整濃度條件：依辦法附表一，六大空氣污染物之計算基準包含不同的時間平均（如 24 小時移動平均、8 小時移動平均、1 小時值）。使用綜合對照表列出各等級之濃度範圍，層次分明且不易漏失配分。

---

評分要點與架構分析

本題為標準法規記憶與歸納題，閱卷評分重點包含：

1. 等級劃分完整性：是否清楚區分「預警」與「嚴重惡化」兩大類，且正確列出五個等級的名稱與 AQI 門檻。
2. 級數走向邏輯：是否明確表達出「二級預警 $\to$ 一級預警 $\to$ 三級嚴重惡化 $\to$ 二級嚴重惡化 $\to$ 一級嚴重惡化」之遞進關係（數字愈小、狀況愈嚴重）。
3. 污染物項目與時間條件：各污染物之時間統計尺度是否正確（例如 $PM_{2.5}$ 採 24 小時值、$O_3$ 低濃度採 8 小時值而高濃度轉為 1 小時值）。
4. 濃度數值精確度：能否精確寫出各級別之濃度數值門檻（尤以國考最常考的 $PM_{2.5}$、$PM_{10}$ 及 $O_3$ 為最關鍵給分點）。

---

解題技巧與常見陷阱

1. 級數命名陷阱：

• 預警只有「二級」與「一級」（二級較輕，一級較重）。
• 嚴重惡化則有「三級」、「二級」與「一級」（三級最輕，一級最嚴重）。
• 切忌寫出「三級預警」或倒置級數嚴重性。

2. AQI 門檻階梯記憶：

• 二級預警：$AQI > 100$（橘色警戒，對敏感族群不健康）
• 一級預警：$AQI > 150$（紅色警戒，對所有族群不健康）
• 三級嚴重惡化：$AQI > 200$（紫色警戒，非常不健康）
• 二級嚴重惡化：$AQI > 300$（褐紅警戒，危害）
• 一級嚴重惡化：$AQI > 400$（褐紅深色，極危險）

3. 重要污染物數值速記訣竅：

• $PM_{2.5}$（24小時值）：門檻階梯為 $35.5 \to 54.5 \to 150.5 \to 250.5 \to 350.5\ \mu\text{g/m}^3$。
• $PM_{10}$（24小時值）：門檻階梯為 $126 \to 255 \to 355 \to 425 \to 505\ \mu\text{g/m}^3$。
• 答題時若無法全數默背所有氣體數值，務必優先將 $PM_{2.5}$、$PM_{10}$ 與 $O_3$ 寫出，方能穩拿基本分。

---

【答案】

依據行政院環境保護署發布之「空氣品質嚴重惡化緊急防制辦法」（以命題當年民國 107 年適用之法規為準），相關規定說明如下：

一、 空氣品質惡化警告之等級

依本辦法第 2 條規定，空氣品質惡化依空氣品質指標（AQI）劃分為「預警」及「嚴重惡化」二種類別、共五個等級：

1. 預警：

• 二級預警：空氣品質指標 $AQI > 100$。
• 一級預警：空氣品質指標 $AQI > 150$。

2. 嚴重惡化：

核心觀念

本題評量環境檢驗人員對於固定污染源廢氣檢測之標準方法與化學原理掌握度。依據命題當年（民國 107 年）行政院環境保護署公告之**「排放管道中鹵化氫及鹵素檢測方法－等速吸引法（NIEA A413.73C）」**（註：現行已由環境部接續相關規範並持續修訂），本題核心在於考驗考生：

1. 等速採樣之必要性：理解廢氣中若含有水滴（液滴）或鹵化物氣溶膠微粒時，為何不能使用一般非等速採樣（如固定流量的衝擊瓶法 NIEA A414），而必須採「等速吸引法」（Isokinetic Method，對應 US EPA Method 26A），藉由採樣嘴流速等於管道煙氣流速，以避免微粒與水滴的慣性分流誤差。
2. 化學吸收與化學型態分離原理：利用酸性吸收液與鹼性吸收液的溶解度及反應性差異，在採樣串聯裝置中將「鹵化氫（$\text{HX}$）」與「分子態鹵素（$\text{X}_2$）」依序分離捕集。
3. 分析檢測技術：利用離子層析儀（Ion Chromatography, IC）搭配電導度偵測器測定溶液中鹵離子（$\text{X}^-$）之定性與定量原理。

---

解題方法

本題為標準的國家考試法規與檢測方法申論題，作答時切入點應涵蓋下列層次：

1. 適用範圍：精準列出受測之目標物（化學名與化學式）、測定濃度限制及適用之排氣條件（特別是含水滴、微粒等非均相排氣）。
2. 方法概要：依「採樣系統（等速＋全程加熱） $\rightarrow$ 串聯吸收（前酸後鹼的分離原理與反應式） $\rightarrow$ 樣品前處理（鹼液還原） $\rightarrow$ 儀器分析（離子層析法 IC）」之邏輯流程條理說明。
3. 干擾與消除：從「物理／顆粒物干擾」、「共存氣體化學反應干擾（有機鹵化物、$\text{SO}_2$、$\text{NH}_3$）」、「採樣管路材質吸附」與「儀器層析滯留時間重疊」四大面向條列說明。

---

選項分析

本題為申論題，無選擇題選項。國家考試閱卷評分比重通常為：方法概要（約佔 40%）、適用範圍（約佔 25%）、干擾與預防（約佔 35%）。考生應避免只寫出名詞，而應說明其背後的化學與物理機轉，方能取得滿分級距。

---

解題技巧

1. 記憶口訣：

• 採樣配置：「前酸抓化氫、後鹼抓鹵素、還原再進 IC」。
• 溫度控制：採樣管與濾紙加熱箱維持在 $120 \pm 14^\circ\text{C}$，防止水氣冷凝吸收氣態 $\text{HCl}$，亦避免固體鹽類微粒溶解。

2. 反應方程式必背：

• 酸性吸收瓶（捕集鹵化氫）：$\text{HX(g)} \xrightarrow{0.1\,\text{N}\ \text{H}_2\text{SO}_4} \text{H}^+ + \text{X}^-$
• 鹼性吸收瓶（捕集鹵素）：$\text{X}_2\text{(g)} + 2\text{OH}^- \rightarrow \text{X}^- + \text{OX}^- + \text{H}_2\text{O}$（歧化反應）
• 還原反應：分析前鹼液需加入還原劑（硫代硫酸鈉 $\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3$），將次鹵酸根 $\text{OX}^-$ 完全還原為 $\text{X}^-$，否則會低估鹵素含量。

3. 常犯陷阱：

• 忽略目標物不含氟氣（$\text{F}_2$）：因為 $\text{F}_2$ 活性極強，在燃燒及工業排氣中無法以分子態穩定存在，故鹵素僅測定氯氣（$\text{Cl}_2$）與溴氣（$\text{Br}_2$）。
• 忘記交代採樣管內管必須為「硼矽酸鹽玻璃（Borosilicate glass）或石英」，不得使用不銹鋼等金屬材質，以免與酸性鹵化氫反應造成負干擾。

---

【答案】

（以下內容以命題當年民國 107 年行政院環境保護署公告法規標準 NIEA A413.73C 為準）

一、適用範圍

1. 測定標的物質：

• 鹵化氫：氯化氫（$\text{HCl}$）、溴化氫（$\text{HBr}$）及氟化氫（$\text{HF}$）。
• 鹵素：氯氣（$\text{Cl}_2$）及溴氣（$\text{Br}_2$）（註：氟氣 $\text{F}_2$ 因活性極高在排氣中極不穩定，故不適用於本法）。

2. 適用場所與氣象條件：

• 適用於各類固定污染源排放管道之廢氣檢測。
• 特別適用於含有霧滴（水滴）或高濃度微粒之排放管道。

核心觀念

本題以命題當年（民國 107 年）行政院環境保護署公告之「環境檢驗檢量線製備及查核指引」（NIEA-PA103）為準（現行行政院環境保護署已改制為環境部，相關業務由國家環境研究院承接，核心規範與品管原則維持一致）。

本題主要測驗環境分析化學中儀器分析的品保與品管（QA/QC）核心能力，涵蓋兩大命題重點：

1. 檢量線製備之基本要件與通則：包括標準品配製原則、濃度範圍設定、標準點數要求、相關係數（$r$ 或 $r^2$）合格門檻，以及「檢量線不得任意強制通過原點」等計量規範。
2. 校正因子（Calibration Factor, CF）校正法之原理與規範：適用於層析外標準品法（External Standard Method），以待測物訊號值與濃度（或質量）之比值計算各點校正因子，藉由相對標準偏差（$\%RSD \le 15\%$）判定動態線性範圍之有效性，並利用平均校正因子進行定量。

---

解題方法

本題為法規與分析品管之申論題，作答時切入點應分為兩大區塊逐層展開：

1. 第一部分：檢量線製備之要件與一般規定 依序針對「濃度涵蓋範圍」、「標準點數限制」、「標準品與溶劑匹配」、「線性判定準則（相關係數）」及「原點處理原則」五個面向進行條列化說明，展現架構完整度。
2. 第二部分：校正因子校正法之一般規範 先給出校正因子定義式，再導出平均校正因子（$\overline{CF}$）與相對標準偏差（$\%RSD$）之數學公式，最後寫出法規明定的合格判定準則（$\%RSD \le 15\%$）與樣品定量計算式，並補充說明若未通過時之替代處置（改用線性回歸）。

---

選項分析

本題為非選擇題（申論簡答題），無個別選項，其評分依據著重於答題架構的層次感與關鍵數據之精準度：

• 子題一：檢量線製備要件與一般規定 評分核心在於是否寫出「至少 5 個濃度（不含空白）」、「涵蓋預期樣品濃度範圍」、「$r \ge 0.995$（或 $r^2 \ge 0.990$）」以及「不可強制通過原點 $(0, 0)$」。若僅籠統說明「畫一條直線」，將失分嚴重。
• 子題二：校正因子校正法規範 評分核心在於是否清楚定義外標準法的校正因子 $CF$，寫出相對標準偏差判定門檻「$\%RSD \le 15\%$」，以及超標時「不得使用平均校正因子，應改用線性回歸（最小平方法）或重新配製」之對策。考生常誤寫為內標準法的應答因子（Response Factor, RF），閱卷時會被嚴格扣分。

---

解題技巧

1. 專有名詞辨析：

• 外標準法：使用校正因子（Calibration Factor, CF）。
• 內標準法：使用應答因子或感應因子（Response Factor, RF）。本題指明 CF，不可混入內標準物之濃度與訊號比值。

2. 關鍵數據口訣：

• 點數：至少 5 點（不含空白）。
• 相關係數：$r \ge 0.995$（判定係數 $r^2 \ge 0.990$）。
• 校正因子變異：$\%RSD \le 15\%$。

3. 常見陷阱：

• 誤以為檢量線一定要通過原點。標準指引明定：除非分析方法另有規定，不得任意強制檢量線通過原點，否則會低估或扭曲偵測極限附近的低濃度樣品定量偏差。

---

【答案】

依據行政院環境保護署公告之「環境檢驗檢量線製備及查核指引」，相關要件與規範說明如下：

一、檢量線製備之要件與一般規定