113 專技高考高等考試 環境工程技師 空氣污染與噪音工程 考古題詳解

核心觀念

本題考排放濃度的兩種校正：一是將實際溫度下的濃度換算至標準狀況；二是依指定含氧率校正濃度。題目給定壓力前後皆為 $1\ \mathrm{atm}$，污染物與氣體總量可視為理想氣體，因此溫度校正依絕對溫度比例計算；含氧率校正則使用乾基氧校正公式。

解題方法

先將攝氏溫度換成絕對溫度：

在壓力不變時，氣體體積與絕對溫度成正比，因此由 $120^\circ\mathrm{C}$ 換算至 $0^\circ\mathrm{C}$ 的濃度為：

再將實測含氧率 $15\%$ 校正至指定含氧率 $6\%$。含氧率校正公式為：

核心觀念

以 $100\ \mathrm{kg}$ 煤為計算基準，將煤中各元素的質量換算成莫耳數，依完全燃燒反應計算理論產物莫耳數，再以各氣體莫耳數除以理論燃燒氣體總莫耳數，換算成體積濃度。氣體濃度的 $\mathrm{ppm}$ 為莫耳分率乘以 $10^6$。

煤中灰分不參與燃燒反應；燃料氧則可抵減理論需氧量。題目未指定乾基或濕基，以下以含水蒸氣的濕燃燒氣體計算，並假設空氣含氧 $21\%$、氮 $79\%$（體積比）。

解題方法

以 $100\ \mathrm{kg}$ 煤為基準，各元素的莫耳數為：

氮元素燃燒後視為 $N_2$：

完全燃燒時，碳生成 $CO_2$、氫生成 $H_2O$、硫生成 $SO_2$。理論需氧量為：

理論空氣中的氮為：

各燃燒氣體產物莫耳數如下：

核心觀念

本題考查固定污染源粒狀物排放標準的含氧量校正、靜電集塵器（ESP）的收集效率，以及 Deutsch–Anderson 集塵面積公式。

依命題當年（民國 113 年）《固定污染源空氣污染物排放標準》，燃燒排氣以 6% 氧氣為參考基準，濃度與排氣量的校正式為：

其中 $O_n=6\%$、$O_s=11\%$。排氣標準狀態取 $273\ \mathrm{K}$、一大氣壓。以下假設題目所給排氣量與濃度為 $220^\circ\mathrm{C}$、一大氣壓下的乾排氣數據。

靜電集塵器效率與集塵面積的關係為：

因此：

其中 $w$ 為粒子飄移速度、$A$ 為收集面積，$Q_a$ 為集塵器操作狀態下的實際體積流率。

解題方法

（一）達到排放標準所需的最小收集效率

先將排氣量換算為標準狀態，再依 6% 氧基準校正。標準狀態換算使用絕對溫度：

實測標準狀態排氣量為：

依含氧量校正至 6% 氧：

代入題目給定的排放標準式：

進口粒狀物濃度先換算至標準狀態：

再校正至 6% 氧：

核心觀念

本題考查低頻噪音的頻率範圍、低頻聲的傳播特性，以及如何依「音源—傳播途徑—受音者」提出工程控制措施。

以命題當年（民國 113 年）「噪音管制標準」為準，低頻噪音管制頻帶為 $20\text{ Hz}$ 至 $200\text{ Hz}$，其均能音量以 $L_{\mathrm{eq,LF}}$ 表示；$20\text{ Hz}$ 以下通常稱為超低頻。各 $1/3$ 八音度頻帶的低頻總均能音量依能量合成：

其中 $L_{\mathrm{eq},n}$ 為中心頻率 $n$ 的 $1/3$ 八音度頻帶均能音量。低頻噪音應以相應頻帶量測與評估，不宜只用一般 A 加權總音量判斷。

低頻聲的波長較長，繞射能力強，普通隔音屏障的效果較有限；低頻也較容易激發牆板、樓板及室內空間共振。因此，控制時應先找出主要頻率與傳遞途徑，再選擇對應的措施。

解題方法

答題可按三個層次說明：先在音源端降低低頻聲，再阻斷空氣傳聲與結構傳聲，最後改善受音空間。這種寫法能涵蓋主要工程手段，也能說明為何單靠一般隔音板或薄型吸音材往往不足。

工程控制措施

1. 音源控制

• 選用低噪音設備，或以低噪音機型取代既有設備；改善風機、泵浦、壓縮機、冷卻水塔等設備的運轉條件。
• 進行轉子平衡、軸心校正、軸承與葉片維護，降低不平衡、鬆動及磨耗所引起的振動與噪音。