111 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

本題以行政院環境保護署環境檢驗所（以命題當年民國 111 年規範為準；現行行政院環境保護署已改制為「環境部」，環境檢驗所改制為「國家環境研究院」）公告之「環境檢驗品質管制指引通則」為核心，測驗考生對環境檢驗「數據品質目標」（Data Quality Objectives, DQO）及實驗室「品質保證與品質管制」（QA/QC）基本名詞之精確定義與實務意涵。 核心架構圍繞在：

1. 數據品質特性：以「準確度」（系統誤差／偏誤）與「精密度」（隨機誤差／分散度）表徵數據可靠性。
2. 品管樣品與操作程序：以「空白樣品」監控背景污染；以「查核樣品」查核分析系統之整體效能；以「重複分析」評估樣品均質性與操作精密度；以「添加分析」評估樣品基質干擾（Matrix Effect）與基質回收率。

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解題方法

本題為高普考典型之名詞釋義題（每子題 5 分，共 25 分）。欲在申論閱卷中獲取滿分，切忌僅以口語簡短帶過，應採用**「三段式標準論述」**：

1. 法規／指引核心定義：明確界定該名詞的物理意義與操作流程。
2. 品管目的與控制標的：指出該程序主要在評估或控制何種誤差（隨機誤差、系統誤差、基質干擾或背景污染）。
3. 評估公式與量化指標：列出該名詞在指引中規定之數學計算式（如回收率、相對差異百分比），展現專業解答深度。

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選項分析

本題為申論問答題，無選擇選項。答題重點在於分項精準定義各子題之意涵、品管功能與定量數學式，各小題完整擬答詳見【答案】。

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解題技巧

1. 對比記憶法：

• 查核樣品 vs. 添加分析：兩者皆計算回收率（準確度）。差別在於查核樣品是加在「純基質／試劑水」中，評估「分析系統與標準品自身」；添加分析是加在「真實樣品」中，評估「真實基質干擾」。
• 重複分析 vs. 查核樣品：重複分析評估「精密度」（隨機誤差，看 RPD）；查核樣品評估「準確度」（系統誤差，看 Recovery）。

2. 公式即分數：定義後附上標準評估公式（如 $\text{RPD}$、回收率 $R$），能直接向閱卷委員展現計算與品管實務能力，是拉開分數差距的關鍵。

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【答案】

依據行政院環境保護署環境檢驗所公告之「環境檢驗品質管制指引通則」（以民國 111 年公告規範為準），各名詞之意涵分述如下：

(一) 準確度及精密度

1. 準確度（Accuracy）：

• 意涵：指試驗測定值（或多次測定之平均值）與真值（True value）或公認參考值（Accepted reference value）間之一致程度或吻合程度。其反映的是實驗過程中的**系統誤差（Systematic error）**或偏誤（Bias）。
• 量化指標：實務上常以標準參考物質之「回收率」（Recovery, $R$）或「相對誤差」（Relative Error, $\text{RE}$）評估： $R = \frac{\bar{X}}{\mu} \times 100\%$ 式中，$\bar{X}$ 為實驗分析值或平均值，$\mu$ 為標準物質之真值或配製理論值。

2. 精密度（Precision）：

• 意涵：指在特定條件下，對同一樣品進行多次重複獨立測試時，各分析測定值彼此相互符合、分散程度之大小。其反映的是實驗過程中的隨機誤差（Random error）。
• 量化指標：常以「標準偏差」（$\text{SD}$）、「相對標準偏差」（$\text{RSD}$）或雙樣重複分析之「相對差異百分比」（$\text{RPD}$）評估： $\text{RPD} = \frac{|X_1 - X_2|}{(X_1 + X_2) / 2} \times 100\%$ 式中，$X_1$ 與 $X_2$ 分別為兩次重複測定之數值。

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核心觀念

本題旨在評量考生對環境檢驗品保品管（QA/QC）中「現場空白（Field Blank）」執行原理，以及不同採樣介質（不鏽鋼採樣筒 vs. 採樣袋）在物理特性、採樣動力機制與檢測方法規範上的比較分析能力。

1. 法規與方法依據（以命題當年民國 111 年公告檢測方法為準）：

• 環境大氣：NIEA A715.14B《空氣中揮發性有機化合物檢測方法－不鏽鋼採樣筒／氣相層析質譜儀法》。
• 固定污染源：NIEA A722.71B《排放管道中揮發性有機化合物檢測方法－採樣袋／氣相層析火焰離子化偵測法》。
• 品管通則：環境檢驗品質管制指引中有關現場空白之定義與要求。

2. 現場空白之目的：

• 用於評估採樣介質、採樣設備管線組裝、現場操作環境及運送保存過程中，是否對樣品引入背景污染或造成交叉污染。

3. 介質差異本質：

• 不鏽鋼採樣筒（Canister）：剛性、耐真空與高壓、內壁特殊鈍化（Silonite/Summa 處理）、利用筒內高真空負壓進行自吸引採樣；檢測對象為環境大氣中痕量 VOCs（ppb 至 sub-ppb 等級）。
• 採樣袋（Sampling Bag，如 Tedlar 袋）：軟質聚氟乙烯（PVF）等薄膜材質、無法抽真空保存、需藉由抽氣箱（肺式採樣箱，Lung Sampler）建立負壓被動吸氣或以惰性泵充填；檢測對象多為排放管道高濃度 VOCs（ppm 等級）。

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解題方法

本題為申論問答題，切入架構分為三個層次：

1. 確立 NIEA A715.14B 之現場空白標準程序： 強調「經清潔確認且抽真空之採樣筒」、「連接完整現場採樣系統」、「充填加濕零值空氣至預定壓力」、「隨樣品攜回依相同程序分析」。
2. 判斷兩者執行程序是否相同： 明確判定「不相同」。
3. 系統性推導相異理由： 從「容器結構與採樣動力機制」、「空白氣體基質（加濕 vs. 乾燥高純氮）」、「材質吸附與背景釋出特性」、「目標分析物濃度等級與儀器靈敏度」四個維度深入論證。

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選項分析（子題逐項剖析）

本題為非選擇題，按題目各子題設問逐一剖析如下：

一、NIEA A715.14B 現場空白之執行程序

依據 NIEA A715.14B 規範，現場空白之執行步驟如下：

1. 容器準備：取經實驗室清洗程序清潔確認合格，且抽真空至殘壓小於 $0.05\text{ mmHg}$（或方法規定之初始真空度）之不鏽鋼採樣筒攜至採樣現場。
2. 系統組裝：在採樣現場將該採樣筒與完整之現場採樣組件連接（包含採樣進樣管、粒狀污染物過濾器、定流量控制器等所有樣品採樣時使用的流路元件）。
3. 充填空白氣體：利用採樣筒本身之真空吸力，經由前述採樣組件導入加濕零值空氣（Humidified zero air），充填至採樣筒達到預定壓力（通常約為一大氣壓 $1\text{ atm}$ 或與實際樣品最終採集壓力一致）。
4. 密封與送驗：關閉採樣筒閥門，記錄初始與最終壓力，與現場採集之樣品於相同條件下保存並運送回實驗室。
5. 檢測與判定：以相同之樣品濃縮、熱脫附及 GC/MS 分析程序進行檢驗，其各目標待測物濃度須低於方法偵測極限（MDL）或方法規定之管制值。

二、採樣袋（NIEA A722.71B）採集時，其現場空白執行是否相同？

• 判定結果：不相同。
• 採樣袋之現場空白程序：取經吹洗潔淨確認並排空之採樣袋攜至現場，經由現場採樣管線，在現場以高純度氮氣（純度 $\ge 99.999\%$）或零值空氣充填至採樣袋約 $70\%\sim 80\%$ 容積（嚴禁充飽以免破裂），再與現場採集樣品一同密封運回實驗室分析。

三、兩者執行不同之理由

1. 容器物理結構與採樣動力機制不同：

• 採樣筒為剛性耐壓容器，出發前已處於高度真空狀態，現場空白係仰賴筒內自身負壓差主動將氣體吸入，並能精確流經定流量控制器以檢驗整體系統氣密與流量控制件之乾淨度。
• 採樣袋為軟質薄膜，無法承受負壓抽真空保存，無自我吸氣能力。

核心觀念

本題測驗「排放管道中戴奧辛類化合物採樣方法」（NIEA A807.75C）之採樣前置作業規範與等速採樣原理。以命題當年（民國 111 年）法規為準（現行環境檢驗體系已隨主管機關改制，由環境部國家環境研究院掌理，但該方法之採樣核心精神與標準作業程序一致）。

戴奧辛及呋喃（PCDDs/PCDFs）屬於半揮發性有機化合物（SVOCs），在煙道排氣中同時分布於固相（附著於粒狀物）與氣相中。因此，採樣系統前端必須依循「排放管道中粒狀污染物採樣方法」（NIEA A101）維持等速採樣（Isokinetic Sampling），後端則串聯冷凝管及 XAD-2 樹脂吸附管進行氣相捕集。採樣前之決定事項直接決定了採樣樣品是否具有代表性、是否能符合等速吸引率（$100 \pm 10\%$，即 $90\% \sim 110\%$）之法定品管要求，以及採樣量是否能滿足儀器定量極限。

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解題方法

本題為標準法規程序申論題，作答切入點應依據採樣工程作業順序「幾何點位 $\to$ 氣相物性 $\to$ 設備規格（吸嘴） $\to$ 採樣規模（時間/體積） $\to$ 分析品管」進行邏輯鋪陳，以展現考生對檢驗方法細節的熟稔度：

1. 依據法規指引確立點位：引用 NIEA A101 決定測點與穿越線。
2. 測定/推估排氣基本物理特性：流速、溫度、水分、氣體組成（計算分子量），作為等速計算之基礎。
3. 計算並選定吸嘴直徑：依據排氣流速與預期流量決定吸嘴尺寸。
4. 決定採樣時間與目標體積：依管制標準與偵測極限計算最低採樣體積。
5. 備妥採樣介質與品管添加物：決定濾紙、XAD-2 吸附管規格及同位素標定採樣標準品。

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選項分析

本題為高普考申論題（非選擇題），無選項可資分析。評分標準取決於能否完整列出 NIEA A807.75C 規範之五大核心決定事項，並明確陳述其決定之科學依據。

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解題技巧

1. 五字速記口訣：

• 「點」（採樣孔與點數）
• 「氣」（煙道排氣物性：流速、溫度、水分、分子量）
• 「嘴」（採樣吸嘴口徑）
• 「量」（採樣時間與採樣體積）
• 「標」（介質準備與採樣標準品添加）

2. 常見作答陷阱：

• 混淆一般粒狀物採樣：僅寫出採樣孔、吸嘴、點數，卻漏掉戴奧辛專屬的「採樣添加標準品（Sampling spike）」及「XAD-2 吸附管與冷凝溫度控制」。
• 忽略法規關聯性：未提及採樣孔與點數之判定必須依循「NIEA A101」。

核心觀念

本題評量環境檢驗人員對於環境低頻噪音測定之標準方法、量測儀器校正程序與品保品管（QA/QC）規範的熟悉度。

• 法規與公告方法依據：以命題當年（民國 111 年）行政院環境保護署（現已改制為環境部）公告之「低頻噪音測量方法」（NIEA P205.92C）及「噪音管制法」相關規定為準。
• 低頻噪音定義：指頻率介於 $20\text{ Hz}$ 至 $200\text{ Hz}$ 範圍內之聲音。
• 量測儀器要求：量測儀器須為符合中華民國國家標準（CNS 7129）一型或國際電工委員會（IEC 61672-1）Class 1 規格之噪音計，並搭配符合 IEC 61260 Class 1 之 $1/3$ 八音度頻譜分析儀（1/3 Octave Band Analyzer）。
• 校正核心目的：確保麥克風感度（Sensitivity）、放大器增益與頻率響應符合標準，避免因溫濕度、氣壓變化或電子元件老化導致數據偏差。

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解題方法

本題為標準申論題，答題架構應劃分為「校正方法」與「品質管制規定」兩大面向，條列分明並帶出法定數值與標準規格：

1. 校正方法：區分為「實驗室週期校正（追溯校正）」與「現場量測前後校正（靈敏度校正）」，詳述現場使用聲音校正器的標準操作步驟。
2. 品質管制規定：包含校正偏差判定標準（$\le 0.5\text{ dB}$）、校驗週期（每年 1 次）、背景噪音查核與修正條件、風速限制（$\le 5\text{ m/s}$）及防風罩使用規範。

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解題技巧

• 關鍵數字記憶點：
• Class 1：噪音計、八音度帶濾波器及聲音校正器均須為一型（Class 1）。
• 1 年：法定儀器送外校（TAF 認證實驗室）週期。
• $0.5\text{ dB}$：現場量測前、後校正值之差值絕對值上限。
• $5\text{ m/s}$：測定時風速上限，超過即停止測量。
• $3\text{ dB}$ 與 $10\text{ dB}$：背景噪音修正規範（差值 $\ge 10\text{ dB}$ 免修正；$3.0\sim 9.9\text{ dB}$ 需扣除背景修正；$< 3.0\text{ dB}$ 量測無效）。
• 作答陷阱：許多考生容易只寫「現場拿校正器塞進去調整」，忽略了「實驗室定期校正」與「氣壓修正」；此外，低頻噪音計除一般整體音壓校正外，濾波器的中心頻率校驗亦屬於管制要項，務必提及。

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【答案】

一、低頻噪音計之校正方法

量測環境低頻噪音之校正分為「週期性實驗室校正」與「現場即時校正」兩種方式：

1. 週期性實驗室校正（儀器溯源校正）

• 噪音計本體、麥克風、聲音校正器及 $1/3$ 八音度頻譜分析儀，每年必須至少送至通過國家標準或全國認證基金會（TAF）認可之校正實驗室進行校正 1 次，以確保量測系統具備計量追溯性，並取得有效之校正報告或證明。

2. 現場即時校正（音響校正器校正）

• 校正器選用：使用符合 CNS 7129 或 IEC 60942 Class 1 規範之聲音校正器（通常產生 $94.0\text{ dB}$ 或 $114.0\text{ dB}$，頻率通常為 $1\text{ kHz}$