109 高普考高考三級 環保技術 環境污染防治技術 考古題詳解

核心觀念

1. 法規依據：本題以命題當年（民國 109 年）之《一般廢棄物回收清除處理辦法》第 31 條為準（現行法規歷經環境部改制及法規微調，相關規定與技術精神仍維持一致）。該條規定焚化底渣、飛灰及其反應生成物採穩定化法處理後，若以衛生掩埋方式處置，必須採取「獨立分區掩埋」、「設置獨立滲出水收集系統」及「雙層不透水材質構築」之隔離設施。
2. 污染防制標的：焚化飛灰及反應生成物常含有高溶出性重金屬（如鉛、鎘）與高濃度氯鹽。即便經過穩定化處理，長年受雨水淋溶仍有釋出污染地下水之高度風險，因此掩埋阻隔系統必須具備「多重防線」與「滲漏自我監控」能力。
3. 雙層不透水系統（Double Liner System）工程原理：雙層系統相較於單層複合襯裡，其核心在於「主阻隔層」與「次阻隔層」之間夾有一層「滲漏偵測與收集系統（LDCRS）」，具備雙重阻絕（Redundancy）及早期間隙監測功能。

---

解題方法

1. 垂直斷面層序開展：自最上層的「廢棄物層」由上而下至底部的「現地基礎土層（Subgrade）」，按實際工程施工與受力順序逐層剖析。
2. 系統單元拆解：將掩埋場底層防滲設施劃分為五大機能單元：

• 表面保護與主集水單元（廢棄物與主襯裡間之過濾與集排水）
• 主不透水層單元（一級防線）
• 滲漏偵測與次集排水單元（層間監控防線）
• 次不透水層單元（二級防線）
• 基地支撐與承載單元（基礎工程）

3. 三要素對照作答：針對題目要求之「單元名稱」、「材料選擇規格」與「設置目的」，採結構化條列或工程對照表作答，確保改卷評分要點完整覆蓋。

---

選項分析 本題為高普考申論題，非選擇題，故無個別選項分析。

---

解題技巧

1. 繪圖記憶口訣「排－阻－測－阻」：

• 許多考生常誤畫成「兩層塑膠布疊在一起」，這是嚴重失分陷阱！雙層不透水系統最關鍵之處在於兩層薄膜之間必須夾設滲漏偵測導排層（LDCRS）。

2. 防穿刺保護不可漏：

• 只要有鋪設合成不透水膜（HDPE 膜），其上下與碎石層或基盤接觸面皆需配置長纖地工織布（Geotextile），以防止尖銳碎石在受垃圾重壓時刺穿膜體。

3. 材料規格精準標示：

• 寫出關鍵工程數據（如 HDPE 厚度 $\ge 1.5\text{ mm}$、黏土層透水係數 $k \le 10^{-7}\text{ cm/s}$、厚度 $\ge 60\text{ cm}$）能展現考生具備國家考試工程實務水準。

---

【答案】

一、雙層不透水設施剖面結構圖

核心觀念

本題考查重點為電鍍工業廢水處理之核心單元——含氰廢水（Cyanide Wastewater）之化學氧化破壞技術。 氰化物（$CN^-$）具劇毒性，受《水污染防治法》及相關法規嚴格管制。以命題當年（民國 109 年）之行政院環境保護署（現改制為環境部）《放流水標準》為準，電鍍業管制之總氰化物排放限值為 $1.0\text{ mg/L}$、游離氰化物為 $0.5\text{ mg/L}$（現行法規維持相同標準）。

化學氧化法的核心概念在於利用強氧化劑或外加電位，分階段將毒性極高的氰離子（$CN^-$）氧化為微毒的氰酸鹽（$CNO^-$），最終進一步徹底氧化分解為無害的氮氣（$N_2$）與碳酸鹽（$HCO_3^-$ 或 $CO_2$）。考生須精確掌握加氯氧化法（鹼性加氯法）、臭氧氧化法與電解氧化法三者的「反應機構與方程式」、「關鍵操作條件（pH、ORP、溫度、濃度範圍）」與「工程特性（產渣量、二次污染、能耗與適用性）」。

---

解題方法

本題為高普考典型之「並列比較型」申論題，評分標準取決於體系完整度與化學反應式之正確性。切入架構如下：

1. 分別闡明法：依題目指定順序，逐一針對「加氯氧化法」、「臭氧氧化法」、「電解氧化法」，拆解為【原理】、【條件】、【特性】三項次標題作答，並列出標準配平化學反應式。
2. 比較彙整法：文末以工程特性比較表整合三種方法之適用濃度、副產物、建置與操作成本，讓閱卷委員能一目了然給予滿分。

---

選項分析

本題為純申論問答題，非選擇題，故無個別選項。題意要求涵蓋三種處理法之「原理」、「條件」與「特性」，答題時不可有任何一項缺漏，否則直接失分。

---

解題技巧

1. 二段式反應是高分關鍵：加氯與臭氧氧化皆存在中間產物氰酸鹽（$CNO^-$），絕不可直接寫一步到位的總反應式，務必寫出「第一段（氧化為氰酸鹽）」與「第二段（氧化為氮氣與碳酸鹽）」，展現化學機理的掌握度。
2. 第一段鹼性加氯之 pH 陷阱：第一段反應生成的氯化氰（$CNCl$）為劇毒揮發性氣體，必須在強鹼（$\text{pH} \ge 10 \sim 11$）下進行才能快速水解。若寫錯 pH 值（例如寫在酸性下加氯），會被視為嚴重工安觀念錯誤而被大幅扣分。
3. 電解氧化之濃度門檻：電解氧化法只適用於「高濃度氰化物廢液」（$> 1,000\text{ mg/L}$，如電鍍廢槽液、清洗原液），低濃度時電流效率極差，不可單獨作為放流水達標處理程序。答出此濃度分界是脫穎而出的關鍵。

---

【答案】

一、加氯氧化法（鹼性加氯法，Alkaline Chlorination）

1. 原理

常用次氯酸鈉（$NaOCl$）、漂白粉或氯氣（$Cl_2$）作為氧化劑，於鹼性環境下進行「二段式氧化」反應：

• 第一階段（氧化為氰酸鹽）： 氰離子先與次氯酸根生成具催淚劇毒之中間產物氯化氰（$CNCl$），在強鹼條件下快速水解為低毒性之氰酸鹽（$CNO^-$）： $CN^- + OCl^- + H_2O \rightarrow CNCl + 2OH^-$ $CNCl + 2OH^- \rightarrow CNO^- + Cl^- + H_2O$ 總淨反應式： $CN^- + OCl^- \rightarrow CNO^- + Cl^-$
• 第二階段（完全氧化分解）： 氰酸鹽進一步被氧化為無害的氮氣與碳酸氫根（或二氧化碳）： $2CNO^- + 3OCl^- + H_2O \rightarrow N_2 \uparrow + 2HCO_3^- + 3Cl^-$

2. 條件

• 第一階段操作條件：
• $\text{pH}$ 值：嚴格控制於 $10.0 \sim 11.5$（避免 $CNCl$ 氣體逸散及防止 $HCN$ 形成）。
• 氧化還原電位（ORP）：維持在 $+350 \sim +400\text{ mV}$。
• 反應停留時間：約 $10 \sim 15$ 分鐘。
• 第二階段操作條件：
• $\text{pH}$ 值：調降至 $8.0 \sim 8.5$（弱鹼性環境有利加速反應速率，中和過剩鹼液）。
• ORP：提高至 $+600 \sim +700\text{ mV}$（確保過量有效氯以利完全分解）。
• 反應停留時間：約 $30 \sim 45$ 分鐘。

3. 特性

• 優點： 設備成熟、初設成本低、操作與自動控制（pH/ORP 連動）容易，廣泛應用於中低濃度氰化物廢水（$< 500\text{ mg/L}$）。
• 缺點：
• 引入大量氯離子，造成廢水總溶解固體（TDS）大幅攀升。
• 若水中有機物共存，易產生具致癌性之三鹵甲烷（THMs）或有機氯化物副產物。
• 需消耗大量酸鹼藥劑調控 pH，藥劑運轉成本高。

---

二、臭氧氧化法（Ozonation）

1. 原理

利用臭氧（$O_3$）之高標準還原電位（$E^\circ = 2.07\text{ V}$）直接氧化，或於鹼性水溶液中誘發生成氫氧自由基（$\cdot OH$，$E^\circ = 2.80\text{ V}$）進行非選擇性進階氧化（AOP），反應亦分兩段：

核心觀念

本題旨在考驗考生對「逸散性空氣污染源（Fugitive Emission Sources）」的成因機制、分類特性及其工程防制技術之整合能力。核心涉及觀念如下：

1. 逸散性污染源定義：指非經由排氣管道（如煙囪、排氣孔）排放，而是由物料堆置、輸送、設備洩漏、表面蒸發、燃燒或外力擾動，直接散布於大氣環境中之無組織排放（Fugitive/Unorganized Emissions）。
2. 法規架構依據（以命題當年民國 109 年法規為準）：

• 《空氣污染防制法》第 20 條、第 23 條、第 32 條（防制設施與禁止行為）。
• 《固定污染源逸散性粒狀污染物空氣污染防制設施管理辦法》。
• 《營建工程空氣污染防制設施管理辦法》（現行法已於民國 110 年大幅修正加嚴並於 111 年施行，解題仍以命題當年為準）。
• 《揮發性有機物空氣污染管制及排放標準》（設備元件洩漏檢測與修復, LDAR）。

3. 污染防制層次：依循「污染預防（Source Reduction/Prevention）」優於「管末控制（End-of-Pipe Control）」原則。

---

解題方法

本題屬申論架構題，解題切入點採用「二維矩陣法」鋪陳：

1. 橫向軸：明確劃分「工業製程（Industrial Processes）」與「非工業製程（Non-industrial Processes）」。
2. 縱向軸：各軸項下嚴格依題意開展「常見污染物種類」、「產生處（逸散點）」、「可行的預防對策（源頭抑制）」與「可行的控制對策（收集與管末處理）」。
3. 對策論述要求：區分「預防（防止產生）」與「控制（產生後的阻絕、收集或處理）」，避免混為一談，並援引法規指定之標準技術（如 LDAR、防風網、洗車設備、袋濾集塵）作答以爭取高分。

---

選項分析

本題為高考三級申論題，非選擇題，無個別選項分析。答題關鍵在於分類邏輯嚴密、專有名詞精準、法規與工程技術對接完整。

---

解題技巧

1. 避開名詞混淆陷阱：「預防對策」著重於低揮發替代、密封設計、製程改良與地表覆蓋；「控制對策」著重於局部抽氣、袋濾捕集、水洗除塵、冷凝回收與灑水洗掃。
2. 考場得分關鍵：回答「工業製程」時務必提及「設備元件洩漏（Fugitive Leaks）」與「LDAR」；回答「非工業製程」時，以「營建工程」、「農業露天燃燒」與「交通/街塵揚塵」為主要得分支柱。

---

【答案】

一、工業製程逸散性污染源

(一) 常見污染物種類

1. 粒狀污染物：總懸浮微粒（$TSP$）、懸浮微粒（$PM_{10}$）、細懸浮微粒（$PM_{2.5}$）。
2. 揮發性有機物（$VOCs$）：苯系物（$BTEX$）、氯乙烯、烷烴、酯類及酮類溶劑蒸氣。
3. 異味及無機氣體：硫化氫（$H_2S$）、氨氣（$NH_3$）、酸霧（$HCl$、$H_2SO_4$）、石綿纖維。

(二) 產生處

1. 原物料儲存與堆置場：煤炭、礦砂、水泥熟料、骨材之露天堆置區。
2. 裝卸、搬運及前處理單元：卡車傾卸口、落料斗、皮帶輸送帶轉運點、破碎機、震動篩分機。
3. 管線與設備元件：泵浦（Pump）軸封、壓縮機、閥門（Valves）、凸緣（Flanges）、取樣連接點之隙縫微漏。
4. 製程開口作業區：電弧爐加料與出鋼開口、焦爐裝煤出焦門、開放式化學清洗槽、表面塗裝噴漆與烘烤出入口。
5. 有機儲槽：固定頂儲槽呼吸閥、浮頂槽封唇（Seal）間隙、廢水處理曝氣池表面。

核心觀念

本題測驗「土壤及地下水污染整治技術」中物理／化學處理單元之核心技術——土壤清洗法（Soil Washing）。

• 技術定位：土壤清洗法主要屬於挖出式（Ex-situ）的物化處理程序（可於場址現場 On-site 設置移動式處理模組，或將污染土方運至離場 Off-site 處理廠）。本技術常作為大型整治專案的「前處理」單元，用以達成土方大幅減量，或作為主要的獨立除污工法。
• 法規依據：涉及依《土壤及地下水污染整治法》（以命題當年民國 109 年法規為準）第 12 條公告之污染控制或整治場址，其整治計畫中針對重金屬或難分解性有機物污染土壤之整治工法評選與減量要求。
• 核心工程原理：

1. 粒徑分選物理原理：多數污染物（重金屬、疏水性有機物）傾向吸附於比表面積大、陽離子交換容量（CEC）高、有機質豐富的微細顆粒（粉土、黏土，粒徑 $< 0.075\text{ mm}$）；而粗顆粒（礫石、粗砂）污染物主要僅附著於顆粒表面薄層。
2. 化學萃取與脫附原理：利用洗液（水加上界面活性劑、酸鹼、螯合劑等）將吸附於固相顆粒表面的污染物轉移至液相中。

---

解題方法

本題為標準的雙子題申論題（第一部分：除污原理；第二部分：限制因素），切入點應採「層次化架構」作答：

1. 除污原理切入：區分為「物理分離與減量（粒徑分選、顆粒磨蝕）」及「化學萃取與脫附（介質增溶、錯合置換）」兩大支柱，並補充後續水處理與污泥濃縮之循環體系，呈現完整之製程觀念。
2. 限制因素切入：由「土壤物理特性（粒徑質地）」、「土壤化學特性（TOC、CEC、緩衝力）」、「污染物特性（化學形態、複合污染）」及「工程經濟與二次污染（廢水與細泥餅處理）」四個維度全面剖析。

---

選項分析

本題為國家考試專業科目之申論題，非選擇題，故無個別選項之對錯辨析。解題重點在於釐清概念邊界，避免名詞混淆：

• 概念辨正（Soil Washing vs. Soil Flushing）：
• 土壤清洗法（Soil Washing）：通常指將受污染土壤挖出後，於清洗設備中進行固液混合、擦洗、分選的 Ex-situ 或 On-site 物化技術（即本題主旨）。
• 土壤沖洗法（In-situ Soil Flushing）：指不將土壤挖出，直接由地表或注水井將清洗液灌入地層，驅附污染物至抽取井抽出的現地（In-situ）技術。答題時切勿混為一談。

---

解題技巧

1. 作答架構黃金對稱：原理部分占 50% 篇幅，限制因素占 50% 篇幅；每一點皆先以黑體標題定錨，再輔以具體工程機制說明。
2. 關鍵數字記憶：土壤中細粒料（粉土／黏土，粒徑 $< 0.063\text{ mm}$ 或 $< 0.075\text{ mm}$）含量超過 $25\%\sim 30\%$，即為土壤清洗法之「經濟適用界限」，此數據為閱卷委員評分之核心亮點。
3. 藥劑分類速記口訣：

• 洗有機油品 $\to$ 界面活性劑（增溶微胞）
• 洗陽離子重金屬 $\to$ 酸液／螯合劑（EDTA、有機酸錯合）
• 粗顆粒淨化 $\to$ 機械磨蝕／水力剪切

---

【答案】

一、土壤清洗法（Soil Washing）之除污原理

土壤清洗法主要是利用物理分離（分選與磨蝕）結合化學萃取（脫附與增溶）之濕式處理技術，其核心原理分為以下四項機制：

1. 粒徑分選與體積減量機制（Particle Size Separation & Volume Reduction）：

• 污染物分佈特性：土壤污染物（如重金屬、高碳數碳氫化合物、PAHs）因比表面積效應、表面電荷及有機碳含量差異，絕大部分（約 $80\%\sim 90\%$）高度濃縮吸附於細粒土壤（粉土及黏土，粒徑 $< 0.075\text{ mm}$）中；

核心觀念

本題測驗有害事業廢棄物（特別是具易燃性、揮發性與毒性之「廢溶劑」）在清運過程中的風險管控、法規規範以及突發火災事故之標準緊急應變作業程序（SOP）。

• 法規依據（以命題當年民國 109 年法規為準）：
• 《事業廢棄物貯存清除處理方法及設施標準》第 14 條及第 15 條：清除有害事業廢棄物之車輛，應具有防止飛散、溢漏、爆炸等防護措施，並隨車攜帶緊急應變器材、安全資料表（SDS）及運送聯單。
• 《道路交通安全規則》第 84 條：裝載危險物品（含易燃性液體）車輛應隨車備置合規格之滅火器、安全標誌及應變設備。
• （註：現行法已配合危害性化學品標示與安全資料表進一步調和 GHS 規範，惟核心應變器材與處置精神維持一致，解題仍以命題當年法規架構為準。）
• 核心技術觀念：
• 廢溶劑特性：通常具低閃火點、揮發性高、蒸氣密度多大於空氣易滯留地面、燃燒熱值高，且部分具水溶性（極性溶劑）或毒性蒸氣危害。
• 槽體受熱物理現象：易引發沸騰液體膨脹蒸氣爆炸（BLEVE），滅火過程需特別防範二次環境污染（如消防廢水流入水體）。

---

解題方法

本題為典型的實務與法規綜合申論題，答題架構分為兩大層次：

1. 緊急應變器材之配置：採用「功能模組分類法」，依安全防護、滅火搶救、洩漏防堵、安全警示與通訊文件等五大功能模組條列，避免雜亂遺漏。
2. 清除過程火災之因應：採用「時間軸標準作業程序（SOP）」，自火災發生當下之「停、報、避、滅、堵、善」六大程序循序開展，特別強調環保技術類科最看重的「避免擴大燃燒」與「防範消防廢水造成二次污染」。

---

選項分析

本題為申論問答題，無選項分析。作答時應避免僅列單一答案，須針對題目兩項核心提問（隨車器材、火災因應）分列大標題與編號論述。

---

解題技巧

1. 器材記憶口訣：「防、滅、漏、警、通」

• 防：個人防護裝備（防護衣、防毒面罩）。
• 滅：滅火器材（乾粉、抗醇型泡沫滅火器）。
• 漏：洩漏防堵（抗溶劑吸液棉、防爆鏟、盛裝桶）。
• 警：警示標誌（三角警示牌、防爆手電筒）。
• 通：通訊與文件（通訊器材、安全資料表 SDS）。

2. 常見作答陷阱：

• 工具未註明「防爆型」：清理易燃溶劑蒸氣洩漏環境時，若使用鐵鏟等普通金屬工具，敲擊產生的火花極易引燃蒸氣，務必指明「防爆工具（如銅合金鏟）」。
• 滅火用水錯誤：一般廢溶劑比重多小於水，若直接以柱狀水射向液面，會導致溶劑浮於水面隨水蔓延；極性溶劑（如丙酮、乙醇）則會破壞普通泡沫，須指定「抗醇型泡沫（Alcohol-Resistant Foam）」。
• 遺漏環境防護：環保考科閱卷著重「全過程環境衝擊」，作答不可只寫把火撲滅，必須明確交代「圍堵受污染之消防廢水，防止流入雨水側溝及河川」。

---

【答案】

一、載運廢溶劑槽車隨車應攜帶之緊急應變器材

依《事業廢棄物貯存清除處理方法及設施標準》及危險物品運送相關規定，載運具易燃性、揮發性或毒性之廢溶劑槽車，應隨車備置下列器材：

1. 個人防護裝備（PPE）：

• 化學防護衣（耐溶劑型防護衣）與抗溶劑耐酸鹼手套（如丁腈、橡膠材質）。
• 呼吸防護具：有機氣體防毒面罩（附有機蒸氣濾毒罐）；若涉及密閉或高濃度毒性環境，需備有自給式呼吸器（SCBA）。
• 安全護目鏡、防護面罩及防靜電安全鞋（防滑、防穿刺）。

2. 滅火器材：

核心觀念

1. 背景音量（Background Noise Level）的定義： 依據命題當年（民國 109 年）之《噪音管制法施行細則》與環境檢驗標準方法（環境噪音量測方法），背景音量係指「除欲測定之特定音源以外，所有周遭其他聲音之音量總和」。當欲測之特定音源（冷卻水塔）關閉停止運轉時，於同一測點量測所得之音量，即為該場域之「背景音量」。
2. 聲音能量的對數性質與疊加原則： 聲音之音壓位準（Sound Pressure Level, $L$）以分貝（$\mathrm{dB}$ 或 $\mathrm{dB(A)}$）表示，其本質為對數尺度，不可直接進行代數加減。兩獨立不相關聲音能量的總音量 $L_{\text{total}}$ 係由各音源能量相加後取對數計算： $L_{\text{total}} = 10 \log_{10} \left( \sum_{i=1}^{n} 10^{L_i / 10} \right)$
3. 特定音源音量的能量扣除公式： 當量測音量包含特定音源與背景音量時，欲求特定音源單獨發出之音量 $L_{\text{source}}$，必須將總音量能量扣除背景音量能量： $L_{\text{source}} = 10 \log_{10} \left( 10^{L_{\text{total}} / 10} - 10^{L_{\text{bg}} / 10} \right)$

---

解題方法

步驟一：判定現場背景音量

稽查人員於冷卻水塔關閉後量測之現場音量，代表排除受測特定音源（冷卻水塔）後的環境基底音量。 因此： $\text{現場背景音量 } L_{\text{bg}} = 80\,\mathrm{dB(A)}$

步驟二：建立特定音源（冷卻水塔）音量計算式

設冷卻水塔運轉時自身單獨產生之音量為 $L_{\text{tower}}\,\mathrm{dB(A)}$。 冷卻水塔運轉時，與周遭背景音量合成之整體總音量 $L_{\text{total}} = 85\,\mathrm{dB(A)}$。 兩者能量疊加關係為： $L_{\text{total}} = 10 \log_{10} \left( 10^{L_{\text{tower}} / 10} + 10^{L_{\text{bg}} / 10} \right)$

移項可得特定音源音量之計算公式： $10^{L_{\text{tower}} / 10} = 10^{L_{\text{total}} / 10} - 10^{L_{\text{bg}} / 10}$ $L_{\text{tower}} = 10 \log_{10} \left( 10^{L_{\text{total}} / 10} - 10^{L_{\text{bg}} / 10} \right)$

步驟三：代入已知數值並求解

將 $L_{\text{total}} = 85\,\mathrm{dB(A)}$ 與 $L_{\text{bg}} = 80\,\mathrm{dB(A)}$ 代入： $10^{L_{\text{tower}} / 10} = 10^{85 / 10} - 10^{80 / 10} = 10^{8.5} - 10^{8.0}$

利用指數拆解與數值計算： $10^{8.5} = 10^8 \times 10^{0.5} = 10^8 \times \sqrt{10} \approx 3.1623 \times 10^8$ $10^{8.0} = 1.0000 \times 10^8$