111 專技高考高等考試 職業衛生技師 作業環境監測 考古題詳解

核心觀念

本題為典型的「短時間、高揮發性有機溶劑作業之暴露評估」實務整合題，涉及法規以命題當年（民國 111 年）之《職業安全衛生法》、《勞工作業場所容許暴露標準》、《勞工作業環境監測實施辦法》及《有機溶劑中毒預防規則》為準。主要核心觀念包含：

1. 同質暴露組（SEG）與短時間採樣策略： 洗版作業時間僅 30 分鐘，屬間歇性短時間高暴露作業。4 位勞工在相同環境、執行相同清潔任務，具備高度同質性，應歸為同一同質暴露組（Similar Exposure Group, SEG）。評估時須同時掌握「全期作業暴露（Task-TWA）」、「換算 8 小時日時量平均暴露（$TWA_8$）」與「短時間時量平均暴露（STEL）」。
2. 混合物相加效應（Additive Effect）： 香蕉水為多種有機溶劑之混合物（甲苯、乙酸正丁酯、環己酮均為第二種有機溶劑，且主要對中樞神經系統具有抑制等相加作用）。依《勞工作業場所容許暴露標準》第 7 條規定，化學物質具有相加作用時，必須以有害物暴露指數（Exposure Index, $Em$）進行綜合研判： $Em = \sum_{i=1}^{n} \frac{C_i}{PEL_i} = \frac{C_{\text{甲苯}}}{PEL_{\text{甲苯}}} + \frac{C_{\text{乙酸正丁酯}}}{PEL_{\text{乙酸正丁酯}}} + \frac{C_{\text{環己酮}}}{PEL_{\text{環己酮}}}$
3. 「皮」字標示（Skin Notation）之特殊危害： 環己酮在容許濃度表註記「皮」，代表該物質能藉由皮膚吸收引起全身性毒性，暴露評估不能僅仰賴空氣採樣，更須考量經皮吸收途徑與生物偵測（Biological Monitoring）。
4. 控制階層（Hierarchy of Controls）： 包含消除、取代、工程控制（局部排氣檢測與維護）、行政管理與個人防護裝備（特別是防滲透手套與防毒口罩的選用材質）。

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解題方法

本題題幹直接指定依「採樣策略」、「採樣及分析儀器」、「分析結果研判」及「建議」四個面向回答，作答切入點如下：

1. 採樣策略：

• 確立 SEG（4 位勞工屬同一組）。
• 決定採樣對象：因總人數僅 4 人，建議全員 4 人採樣，或至少抽樣 2 至 3 人（涵蓋預期暴露最高者）。
• 採樣時段與方式：執行「個人呼吸帶採樣」（Personal Breathing Zone Sampling）。作業時間僅 30 分鐘，可採取「連續兩次回合之 15 分鐘 STEL 採樣」或「單次 30 分鐘作業全期採樣」，以同時獲得短時間暴露濃度與換算之 $TWA_8$。

2. 採樣及分析儀器：

• 捕集介質：椰子殼活性碳管（Coconut shell charcoal tube，前層 100 mg / 後層 50 mg）。
• 採樣泵浦：低流量個人採樣泵（流率校正於 $50 \sim 200\text{ mL/min}$），並使用皂膜流量計或一級校正器進行採樣前後校正。
• 分析方法：以二硫化碳（$\mathrm{CS_2}$）進行脫附，使用氣相層析儀附火焰離子化偵測器（GC-FID）進行定性與定量分析（參考勞動部勞研所或 NIOSH 相關標準分析方法）。
• 直讀式輔助：輔以光離子化偵測器（PID）或紅外線分析儀進行即時連續偵測，以掌握高濃度逸散瞬間與局部排氣捕捉效果。

3. 分析結果研判：

• 單一物質濃度評定：將採樣分析濃度換算成 8 小時日時量平均濃度（$TWA_8$）及 15 分鐘短時間時量平均濃度（$C_{\text{STEL}}$），分別與法令之 $PEL\text{-}TWA$ 及 $PEL\text{-}STEL$ 比較。
• 混合物效應評定：計算暴露指數 $Em$；若 $Em > 1$，即屬超過容許暴露標準。

4. 建議：

• 依工程控制、行政管理、個人防護、健康管理四個層次給予針對性改善對策，特別強調環己酮防滲透手套與局部排氣流場。

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解題技巧

1. 抓住短時間暴露特點：本題作業僅 30 分鐘，剩餘 7.5 小時若無有機溶劑暴露，則 8 小時日時量平均濃度換算為： $TWA_8 = \frac{C_{\text{作業}} \times 0.5\text{ hr} + 0 \times 7.5\text{ hr}}{8\text{ hr}} = \frac{C_{\text{作業}}}{16}$ 此時換算出來的 $TWA_8$ 容易被稀釋而呈現合規假象，因此必須著重強調 15 分鐘 STEL 評估，這是判斷短時間高逸散作業是否合格的關鍵命門。
2. 變異因數（Excursion Factor）迅速回推 STEL： 依民國 111 年法規標準，未明訂 STEL 者以容許濃度變異因數計算：

• 甲苯（$PEL\text{-}TWA = 100\text{ ppm}$）：變異因數為 $1.25$，$PEL\text{-}STEL = 125\text{ ppm}$。
• 乙酸正丁酯（$PEL\text{-}TWA = 150\text{ ppm}$）：變異因數為 $1.25$，$PEL\text{-}STEL = 187.5\text{ ppm}$。
• 環己酮（$PEL\text{-}TWA = 25\text{ ppm}$）：變異因數為 $1.5$，$PEL\text{-}STEL = 37.5\text{ ppm}$。

3. 千萬別漏掉「皮」字與「手套材質」： 環己酮標註「皮」，洗版擦拭動作雙手直接接觸溶劑浸潤棉布，皮膚吸收量極大。若手套選用一般的丁腈橡膠（Nitrile），對酮類及酯類抗滲透性能不佳，必須指名使用丁基橡膠（Butyl rubber）或複合薄膜手套（Silver Shield）。

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【答案】

針對該印刷電路板廠洗版作業之勞工暴露評估，規劃與研判說明如下：

一、採樣策略規劃

1. 同質暴露組（SEG）界定與採樣對象選定： 4 名勞工於每日固定時間、在同一獨立洗版室內共同執行網版擦拭作業，其作業環境、使用物料與暴露型態高度一致，歸為同一同質暴露組（SEG）。由於總作業人數僅 4 人，為求評估精準，建議 4 名勞工全數進行個人採樣（若受限於資源，至少應抽測 2～3 名，且必須包含擦拭頻率最高或靠近溶劑容器之最壞情況勞工）。
2. 採樣位置與方式：

• 個人暴露採樣：採樣介質配戴於勞工呼吸帶（半球形口鼻周圍 30 公分直徑範圍內）。
• 區域採樣（輔助）：於洗版台作業面、暫存置版室門口及局部排氣氣罩開口處設置區域採樣點，以評估溶劑擴散情形與排氣系統效能。

核心觀念

本題評量主動式採樣核心動力設備——**個人採樣泵（Personal Sampling Pump）**之品保品管（QA/QC）、運作維護及採樣體積精準度控制。

1. 採樣體積基本定義： 空氣採樣體積 $V$ 為平均採樣流速 $\bar{Q}$ 與採樣時間 $t$ 之乘積： $V = \int_0^t Q(\tau)\,d\tau \approx \bar{Q} \times t$ 採樣體積的誤差主要源自流量變異（$\Delta Q$）與時間估算誤差（$\Delta t$）。
2. 採樣泵性能標準： 依據國際規範（如 ISO 13137、NIOSH NMAM 通則），個人採樣泵需具備良好的恆流補償能力（Flow Compensation）與抗脈動設計（Pulsation Dampening），氣流脈動率通常要求控制在 $\pm 5\%$ 以內，以確保分徑採樣器（如旋風分粒器）之粒徑截留效率（Cut-point）不失真。
3. 作業環境監測法規要求： 以命題當年（民國 111 年）法規《勞工作業環境監測實施辦法》及勞動部勞動及職業安全衛生研究所《作業環境空氣中有害物採樣分析建議方法》為準，監測採樣設備之定期校正、維護保養及相關紀錄保存為品保品管體系之法定必要條件。

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解題方法

本題為標準的職業衛生儀器原理與品質管理申論題，答題架構應條理清晰、層次分明：

1. 子題 (一) 維護及記錄保存重點（10 分）：

• 採「雙軌展開法」，明確劃分為**「維護重點」與「記錄保存重點」**兩大部分。
• 維護重點：依硬體系統切入，涵蓋「電源與電池管理」、「氣路與進氣濾片」、「機械與閥門保養」、「流量校驗與負載測試」。
• 記錄保存重點：依生命週期與品管稽核切入，涵蓋「儀器基本履歷」、「校正紀錄」、「維護檢修日誌」、「現場使用紀錄」及「法規保存年限」。

2. 子題 (二) 採樣體積誤差原因（10 分）：

• 由物理公式 $V = \bar{Q} \times t$ 出發，體積誤差必然源自流速偏移或時間偏差。
• 從「流體力學特性（脈動）」、「負載與背壓補償失效」、「機械與電系衰退（漏氣、閥門、電池）」、「環境溫壓效應」與「計時及非預期停機」等五大工程物理維度深入解析。

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選項分析

本題為專技高考之申論問答題，無單選或複選等客觀選項。評分關鍵在於論述是否周延、專業術語是否精準，以及是否展現工業衛生技師對採樣儀器硬體與法規品管的實務掌握度。各子題評分權重各佔 10 分，考生應條列作答以利閱卷委員逐項給分。

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解題技巧

1. 公式導向聯想法：遇到「體積誤差原因」題型，先在草稿寫下 $V = Q \times t$。凡是會讓 $Q$ 改變的因素（背壓升高、漏氣、電池掉壓、脈動、溫壓膨脹收縮）以及會讓 $t$ 改變的因素（停機未察覺、內建計時器失準），皆為精準得分點。
2. 名詞專業度：避免口語化描述（例如勿寫「機器塞住」、「沒電了」），應使用專業名詞如「背壓增加（Backpressure increase）」、「恆流補償失效（Flow compensation failure）」、「氣流脈動（Flow pulsation）」、「進氣保護濾網（Inlet filter）」。
3. 脈動率常考關鍵數字：氣流脈動率標準為 $\pm 5\%$ 以內；採樣前後流速校正誤差容許值通常要求在 $\pm 5\%$ 以內，答題時帶出此標準可大幅提升專業度。

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【答案】

(一) 採樣泵之維護及記錄保存重點

1. 維護重點

• 電池保養與電力管理：
• 依照電池特性（鎳氫或鋰電池）落實充放電程序，避免過度放電或長期過充。
• 長期閒置時應保持半充狀態存放並定期回充；採樣前必須充飽電，確保負載運轉時間能滿足法定採樣時數要求（通常需連續運轉 8 小時以上）。
• 進氣保護濾片更換與氣路清潔：

核心觀念

本題評量固體吸附介質採樣法（以椰子殼活性碳管為核心）之流體力學、質傳機制與吸附熱力學原理，為《作業環境監測》（含勞工作業環境容許暴露標準、NIOSH/OSHA 採樣分析指引）的歷年必考核心題型。

1. 活性碳管採樣原理：利用非極性椰子殼活性碳（常用規格：前段 $100\text{ mg}$、後段 $50\text{ mg}$，粒徑 20/40 mesh）對氣態非極性或弱極性有機溶劑蒸氣之物理吸附（凡得瓦力）進行捕集。
2. 採樣流率限制：依據 NIOSH 與 OSHA 標準採樣方法，氣體吸附管之流率通常限制於 $10\sim 200\text{ mL/min}$（即 $0.01\sim 0.2\text{ L/min}$）。上限受限於質傳接觸時間（滯留時間）與流阻壓降（背壓）；下限受限於縱向分子擴散（軸向擴散）與採樣泵浦精準度/定量下限。
3. 破出體積（Breakthrough Volume, $V_b$）：

• 定義：在特定待測物濃度、流率、溫度及濕度條件下，含待測物之空氣流經吸附劑床層，當管後流出濃度達到流入濃度的 $5\%$（NIOSH 定義）時，累積通過之空氣體積。
• 安全採樣體積（Safe Sampling Volume, SSV）：實務上為確保不發生破出，最大採樣體積通常不可超過破出體積的 $2/3$（即 $V_{\text{safe}} \le \frac{2}{3} V_b$）。

4. 法規基準：本題依命題當年（民國 111 年）現行之《勞工作業場所容許暴露標準》與《勞工作業環境監測實施辦法》相關規範為基準。

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解題方法

本題為標準申論題，解題切入點應分為兩大部分：

1. 第一小題（流率限制與選定考量）：

• 採「雙向對稱結構」：分別論述「訂定最大流率原因」（質傳阻力、滯留時間、流阻/背壓、通道效應）與「訂定最小流率原因」（分子縱向擴散、儀器穩流極限、採樣體積不足導致低於定量極限）。
• 「選定流率的考量」則自法規容許濃度、採樣時間（TWA vs. STEL）、分析方法之定量極限（LOQ）、安全採樣體積及環境溫濕度等實務維度條列分析。

2. 第二小題（破出體積之影響因素）：

• 先以一句話精確定義「破出體積」與「5% 破出準則」。
• 歸納為四大構面（待測物質化性質、環境因子、操作參數、吸附劑物理特性），以層次化方式展開「物、濃、溫、濕、競、流、碳」等影響機制。

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選項分析

本題為專技高考申論題，非選擇題，故無個別選項之對錯辨析。解題時著重於法規標準與工業衛生採樣學理之論述完整度。

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解題技巧

1. 記憶口訣：

• 流率限制：「高流率防穿透（滯留時間不足）與負載；低流率防擴散與測不到（LOQ）」。
• 影響破出體積因素（七字訣）：「物、濃、溫、濕、競、流、碳」（物性、濃度、溫度、濕度、共存競爭物、流率、活性碳規格）。

2. 易扣分陷阱：

• 切勿將「破出定義」與「樣品失效判定」混淆：NIOSH 實驗室測定破出體積通常以「出流濃度達進流之 $5\%$」為指標；而現場採樣分析時，若後段分析量大於前段分析量的 $10\%$，則判定樣品發生破出而失效。
• 活性碳管對高相對濕度極為敏感：當 $\text{RH} > 50\%\sim 80\%$ 時，水蒸氣會形成凝結水並佔據微孔，使非極性溶劑之破出體積劇降，這是申論題答題關鍵加分點。

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【答案】

(一) 訂定最大及最小流率之原因與選定採樣流率之考量

1. 訂定最大流率（一般為 200 mL/min）的原因

• 確保足夠的質傳滯留時間（Residence Time）：氣體分子吸附於固體吸附劑內部微孔需經過氣相擴散、孔隙擴散及吸附反應等質傳步驟。若流率過高（$>200\text{ mL/min}$），氣流通過活性碳床層的時間過短，吸附質傳區（Adsorption Zone）無法達到動態平衡，導致吸附前段尚未飽和即提早穿透破出。
• 防止採樣泵浦背壓（Backpressure）過高與超載：活性碳顆粒緊密裝填（20/40 mesh），流率過大將導致床層壓降急遽上升。高背壓會使個人採樣泵浦無法維持等流率運轉，引起脈動誤差甚至保護性停機。
• 避免產生通道效應（Channeling Effect）：高線速度氣流易在顆粒間隙或管壁邊界形成阻力較小之捷徑氣流，降低活性碳有效接觸表面積，使捕集效率顯著降低。

核心觀念

本題評量職業衛生採樣分析中「相差顯微鏡計數法」（Phase Contrast Microscopy, PCM，參照 NIOSH 7400 方法與我國勞動部勞動及職業安全衛生研究所建議分析方法）於空氣中石綿與人造纖維的採樣與定量計算原理，包含以下核心要點：

1. 空氣中纖維濃度計算基本公式： 空氣中纖維濃度 $C$（單位為 $\mathrm{fiber/cm^3}$ 或 $\mathrm{f/cm^3}$）係由濾紙上纖維總數除以採樣空氣體積 $V$ 求得： $C = \frac{D \times A}{V} = \frac{\left( \frac{F}{n \times a} \right) \times A}{V}$

• $D$：濾紙上之纖維面密度（$\mathrm{fibers/mm^2}$）。
• $A$：濾紙有效收集面積（$\mathrm{mm^2}$），標準 25 mm 直徑開放式採樣匣內部有效直徑約 22.1 mm，有效面積約 $385\ \mathrm{mm^2}$。
• $F$：所計數的纖維總數（fibers）。
• $n$：檢測計數的顯微鏡視野數（fields）。
• $a$：單一顯微鏡計數視野面積（$\mathrm{mm^2}$，通常使用 Walton-Beckett 環測網）。
• $V$：現場空氣採樣體積（$\mathrm{cm^3}$ 或 $\mathrm{L}$，注意 $1\ \mathrm{cm^3} = 1\ \mathrm{mL} = 10^{-3}\ \mathrm{L}$）。

2. 方法之最低可量化纖維密度（LOD / LOQ）： 欲在特定空氣濃度 $C$ 下檢出纖維，濾紙上所收集沈降的纖維面密度 $D$ 必須至少達到分析方法的偵測極限 $D_{\mathrm{LOD}}$（本題給定為 $7\ \mathrm{fiber/mm^2}$）。

3. 顯微鏡計數準則與資料品質要求（NIOSH 7400 計數規則）：

• 計數終止條件：計數達 100 根纖維或滿 100 個視野（以先達到者為準），但至少必須計數 20 個視野。
• 最佳計數密度範圍（Optimal Range）：一般建議濾紙上纖維密度介於 $100 \sim 1300\ \mathrm{fibers/mm^2}$（約每視野 $0.8 \sim 10$ 根纖維），此區間計數誤差最小。
• 泊松分佈計數誤差（Poisson Error）：計數纖維總數 $N$ 的相對標準差（變異係數）為 $CV = \frac{1}{\sqrt{N}}$。當計數纖維總數過低時，隨機計數誤差將顯著擴大。

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解題方法

(一) 計算最小採樣體積

1. 公式推導： 空氣中石綿濃度為 $C$，方法可量化最低纖維密度為 $D_{\min} = 7\ \mathrm{fiber/mm^2}$，濾紙有效收集面積為 $A = 385\ \mathrm{mm^2}$。 濾紙上所需沉積之最少纖維總數 $N_{\min}$ 為： $N_{\min} = D_{\min} \times A$

因空氣中濃度 $C = \frac{N_{\min}}{V_{\min}}$，移項可得最小採樣體積 $V_{\min}$： $V_{\min} = \frac{D_{\min} \times A}{C}$

2. 單位一致性處理與數值代入：

• $D_{\min} = 7\ \mathrm{fiber/mm^2}$
• $A = 385\ \mathrm{mm^2}$
• 濾紙上最少纖維數 $N_{\min} = 7\ \mathrm{fiber/mm^2} \times 385\ \mathrm{mm^2} = 2695\ \text{fibers}$
• 空氣中濃度 $C = 0.1\ \mathrm{f/cm^3}$

計算採樣體積： $V_{\min} = \frac{2695\ \text{fibers}}{0.1\ \mathrm{fiber/cm^3}} = 26950\ \mathrm{cm^3}$

換算為公升（$\mathrm{L}$）： $V_{\min} = \frac{26950\ \mathrm{cm^3}}{1000\ \mathrm{cm^3/L}} = 26.95\ \mathrm{L}$

(二) 評估玻璃纖維樣本計數結果之合理性

1. 計算樣本之濾紙纖維面密度 ($D$)： 根據題目數據：

• 計數纖維數 $F = 10\ \text{fibers}$
• 計數視野數 $n = 100\ \text{fields}$
• 單一視野面積 $a = 0.008\ \mathrm{mm^2}$

核心觀念

本題以命題當年（民國 111 年）法規為準（現行法規已於民國 112 年修正發布新版《高氣溫戶外作業勞工熱危害預防指引》，並修正《職業安全衛生設施規則》增訂相關防護義務，惟本題仍以命題當年法規架構為準）。

本題核心在於考查熱環境評估指標的學理基礎、法規位階與實務應用差異：

1. 綜合溫度熱指數（Wet Bulb Globe Temperature, WBGT）：

• 法源依據：依《勞工作業環境監測實施辦法》第 7 條及《高溫作業勞工作息時間標準》。
• 學理基礎：綜合考量人體熱平衡的四大環境物理因子（氣溫、濕度、輻射熱、風速）。
• 計算公式：
• 室內或室外無日曬： $\text{WBGT} = 0.7 \times T_{nwb} + 0.3 \times T_g$
• 室外有日曬： $\text{WBGT} = 0.7 \times T_{nwb} + 0.2 \times T_g + 0.1 \times T_a$ 其中 $T_{nwb}$ 為自然濕球溫度、$T_g$ 為黑球溫度、$T_a$ 為乾球溫度。

2. 熱指數（Heat Index, HI）：

• 法源依據：勞動部民國 108 年訂定之《高氣溫戶外作業勞工熱危害預防指引》（行政指導性質）。
• 學理基礎：源自美國國家海洋暨大氣總署（NOAA）以 Steadman 人體熱平衡模式為基礎發展之體感溫度指標，僅考量「氣溫（乾球溫度 $T_a$）」與「相對濕度（$RH$）」，假設環境處於微風（約 $1.5\text{ m/s}$）且有遮蔭（無直接太陽輻射）的標準條件。

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解題方法

本題為申論題，答題切入點採用「先定義、再求同、後辨異、綜合理論與實務」的結構化論述：

1. 定義釐清：先簡述兩者所涵蓋的熱平衡物理因子與計算變數。
2. 相同點論述：聚焦於「危害預防目的」、「人體排汗散熱限制機制」與「健康管理措施」。
3. 相異點論述：從「法規法律效力」、「適用作業場所」、「環境參數完整度」、「量測便利性與時效性」、「控制與暴露評估基準」五個構面展開深度對比。

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申論內容詳解（異同論述）

一、相同點（共通之處）

1. 預防目的相同：兩者皆旨在評估熱環境對勞工造成的熱壓力（Heat Stress），以預防熱中暑、熱衰竭、熱痙攣及熱昏厥等高氣溫引發的職業性熱疾病。
2. 重視蒸發散熱之生理限制：人體在高溫下主要依賴排汗蒸發散熱。兩項指標皆高度突顯「濕度」對散熱受阻的關鍵影響（WBGT 中自然濕球溫度權重高達 70%；熱指數計算的核心變數即為氣溫與相對濕度）。
3. 控制預防手段本質一致：當評估結果顯示高風險或超出基準時，雇主採取的管理機制相同，包含：提供陰涼休息場所、補充水分及電解質、調整作息時間、增加休息頻率、建立夥伴互助監視制度與緊急救護通報。

二、相異點（關鍵差異）

比較項目	綜合溫度熱指數（WBGT）	熱指數（Heat Index, HI）
法規位階與性質	法定強制規範。<br>屬《職業安全衛生法》授權之《勞工作業環境監測實施辦法》及《高溫作業勞工作息時間標準》，具罰則與法定義務。	行政指導與指引。<br>屬勞動部訂定之行政指引（108 年版指引），提供事業單位自主管理及預警參據。