112 公務人員升官等薦任 環境檢驗 水質檢驗與廢棄物檢驗 考古題詳解

112 年・公務人員升官等・薦任・環境檢驗
試題代碼 水質檢驗與廢棄物檢驗

第 一 題25 分

某一實驗室分析人員欲檢測水中總氮濃度,利用離子層析法測得樣品中硝酸鹽濃度為 62.0 mg/L62.0\ \mathrm{mg/L},亞硝酸鹽濃度為 2.3 mg/L2.3\ \mathrm{mg/L};再利用靛酚比色法測得樣品中氨氮濃度為 20.0 mg/L20.0\ \mathrm{mg/L},以及利用水中凱氏氮檢測方法測得樣品中總凱氏氮濃度為 25.0 mg/L25.0\ \mathrm{mg/L}。

請計算水中總氮及有機氮之濃度。

原子量:N=14N=14;O=16O=16;H=1H=1。

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核心觀念

總氮以氮元素的質量濃度表示,包含硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮及總凱氏氮:

總氮=硝酸鹽氮+亞硝酸鹽氮+總凱氏氮\text{總氮}=\text{硝酸鹽氮}+\text{亞硝酸鹽氮}+\text{總凱氏氮}

總凱氏氮包含氨氮與有機氮,因此:

有機氮=總凱氏氮−氨氮\text{有機氮}=\text{總凱氏氮}-\text{氨氮}

題目給的硝酸鹽、亞硝酸鹽濃度是以離子質量表示;計算總氮前須換算為以氮計的濃度。氨氮與總凱氏氮則已是以氮計的濃度。

解題方法

硝酸根離子 NO3−\mathrm{NO_3^-} 的分子量為:

14+3(16)=6214+3(16)=62

因此硝酸鹽氮濃度為:

62.0×1462=14.0 mg-N/L62.0\times\frac{14}{62}=14.0\ \mathrm{mg\text{-}N/L}

亞硝酸根離子 NO2−\mathrm{NO_2^-} 的分子量為:

14+2(16)=4614+2(16)=46

因此亞硝酸鹽氮濃度為:

2.3×1446=0.70 mg-N/L2.3\times\frac{14}{46}=0.70\ \mathrm{mg\text{-}N/L}

將各含氮項目換算至以氮計後相加:

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第 二 題25 分

定容器皿為分析實驗室重要的定容器材。為確保定容器皿體積的正確性,檢驗室應使用 A 級定容器皿,且訂定校正程序及校正週期。請詳述:

(一) 定容器皿之校正時機及校正比例?(15 分)

(二) 列舉 2 類屬於 To Contain(TC)的定容器皿。此類定容器皿校正前是否需乾燥?(5 分)

(三) 列舉 2 類屬於 To Deliver(TD)的定容器皿。此類定容器皿校正前是否需乾燥?(5 分)

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核心觀念

本題依據環境檢驗室的《環境檢驗器皿清洗及校正指引》(NIEA-PA106),考查定容器皿的校正時機、抽校比例,以及兩種校正用途:

  • To Contain(TC,含容式):校正器皿內所含的液體體積,例如量瓶、量筒。
  • To Deliver(TD,移出式):校正器皿移出的液體體積,例如移液管、滴定管。

校正前器皿都須清洗乾淨;TC 須乾燥,TD 則不必乾燥。依指引,水的質量以重量法測定,再換算為 20∘C20^\circ\mathrm{C} 時的體積。

解題方法:先整理校正時機與比例

依指引表一,校正時機及比例如下:

校正時機校正比例
新購入 A 級定容器皿抽校,比例由檢驗室自行訂定;附有校正證明者得免抽校
新購入 B 級定容器皿全數校正
定容器皿可能產生體積變化時預期會產生變化的器皿全數校正
A 級定容器皿每年定期校正由檢驗室自行訂定,至少校正 10%;若有不符合規定,則全數校正
B 級定容器皿每年定期校正全數校正
滴定管每年定期校正全數校正

(一)定容器皿之校正時機及校正比例

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第 三 題25 分

請說明再生粒料環境用途溶出程序(NIEA R222.11C)之方法概要及適用範圍,並說明自採樣到萃取,樣品中汞、其他金屬、六價鉻、氟鹽之保存期限各為幾日?

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核心觀念

本題考查 NIEA R222.11C《再生粒料環境用途溶出程序》的方法目的、適用樣品、溶出操作原理,以及表列的「自採樣到萃取」保存期限。方法用來評估再生粒料在環境用途情境下,待測物由固體粒料溶出的情形;檢測所得為萃取液中的溶出濃度,不是粒料中待測物的總含量。

本題法規時點以命題當年(民國 112 年)為準。R222.11C 依《廢棄物清理法》第 75 條訂定,自民國 112 年 3 月 15 日生效。

方法概要與適用範圍

方法概要

先依方法規定採集粒料樣品,充分混合後以四分法縮分並密封保存。萃取前以標準篩測定樣品最大粒徑;若最大粒徑超過 53 mm,須先破碎,再依粒徑選取規定的最小樣品量。

將樣品薄層平鋪於萃取容器底部,加入樣品量 10 倍的萃取液。萃取液以試劑水調整至 pH 5.8~6.3;容器置於攪拌裝置,以約 200 rpm 攪拌 6 小時。萃取後依方法規定處理萃取液,再檢測各待測物,以判定粒料的溶出特性。

因此,作答時要抓住三個核心數值:萃取液 pH 5.8~6.3、液固比 10:1、攪拌約 200 rpm 持續 6 小時。

適用範圍

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第 四 題25 分

請說明一般廢棄物(垃圾)分析,下列各項成分所需檢測的項目。每小題 5 分,共 25 分。

(一) 可燃物(濕基)

(二) 不燃物(濕基)

(三) 三成分

(四) 元素分析(乾基)

(五) 發熱量

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核心觀念

本題考垃圾性質分析的三個層次:

  1. 物理組成:將垃圾按外觀與材質分類,計算各類在原始垃圾中的重量百分比;本題(一)、(二)指定為濕基。
  2. 化學組成:測定垃圾的水分、灰分、可燃分,以及元素含量。
  3. 發熱量:測定或換算垃圾燃燒可釋出的熱量,並註明採用濕基或乾基,以及高位或低位發熱量。

濕基以未乾燥的原始垃圾重量為基準;乾基則以去除水分後的重量為基準。物理組成各分類的重量百分比合計應為 100%100\%;三成分(水分、灰分、可燃分)合計亦為 100%100\%。

解題方法

依題目所列項目辨別分析類型,再分別列出物理分類、化學成分或熱值種類。尤其須注意:物理組成的「可燃物/不燃物」是按材料分類;三成分的「可燃分/灰分/水分」則是化學分析結果,不可混為一談。

(一)可燃物(濕基)

作濕基物理組成分類,記錄下列類別的重量及其占原始垃圾總重量的百分比:

  • 紙類
  • 纖維布類
  • 木竹、稻草、落葉類
  • 廚餘類
  • 塑膠類
  • 皮革、橡膠類
  • 其他可燃物,含 5 mm5\,\mathrm{mm} 以下雜物

各類濕基重量百分比可表示為:

各類濕基重量百分比=該類垃圾濕重垃圾樣品總濕重×100%\text{各類濕基重量百分比} = \frac{\text{該類垃圾濕重}}{\text{垃圾樣品總濕重}} \times 100\%

可燃物合計為以上各類百分比之和。

(二)不燃物(濕基)

同樣作濕基物理組成分類,記錄:

  • 鐵金屬類
  • 非鐵金屬類
  • 玻璃類
  • 其他不燃物,如陶瓷、砂土塊

各類重量百分比以原始垃圾總濕重為分母。不燃物合計加上可燃物合計,應為 100%100\%;若未合計為 100%100\%,應檢查是否有分類遺漏或秤量紀錄錯誤。

(三)三成分

三成分為水分、灰分、可燃分,通常以垃圾樣品進行化學分析:

  • 水分:以乾燥前後重量差測定,一般廢棄物垃圾水分測定方法為 NIEA R213.21C。
  • 灰分:樣品經高溫灰化後,以殘留灰分重量計算。
  • 可燃分:由灰化前乾燥樣品重量扣除灰分重量求得。

若以原始樣品重量 W0W_0、乾燥後重量 WdW_d、灰化後灰分重量 WaW_a 表示,則:

水分(%)=W0−WdW0×100%\text{水分}(\%) = \frac{W_0-W_d}{W_0}\times 100\%
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