110 公務人員升官等薦任 衛生行政 食品與環境衛生學 考古題詳解

核心觀念

本題考查兩種水質有機污染指標的測定原理、操作方法與適用限制。兩者都以「氧的消耗量」表示水中可氧化物質的多寡，單位通常為 $\text{mg/L}$，但測定方式不同：

• 生化需氧量（BOD）：水中好氧微生物在規定條件下分解可生物降解物質時所消耗的溶氧量。常用指標為五日生化需氧量 BOD₅。
• 化學需氧量（COD）：水樣中可被化學氧化劑氧化的物質，其所需氧量的當量值。常用測定法以重鉻酸鉀為氧化劑。

一般而言，BOD較能反映微生物可分解的有機污染；COD測定較快，涵蓋的可氧化物質範圍較廣。兩者數值不必然相等，也不能直接互相取代。

解題方法與測定原理

一、生化需氧量（BOD₅）

**原理：**利用水中好氧微生物分解有機物時消耗溶氧的特性，測量水樣培養前後的溶氧差。常規測定以 $20^\circ\text{C}$ 暗處培養五日，所得結果稱為 BOD₅。避光可避免藻類行光合作用產氧，影響溶氧測值。

基本方法：

1. 依預估污染程度將水樣稀釋，必要時加入微生物接種液及稀釋水所需營養鹽。
2. 將水樣分裝至溶氧瓶，測定初始溶氧 $D_1$。
3. 於 $20^\circ\text{C}$ 暗處培養五日，再測定剩餘溶氧 $D_2$。
4. 以溶氧消耗量及稀釋比例計算 BOD₅；若使用接種液，須扣除接種液本身造成的耗氧量。

未另列接種液修正時，常用概念公式為：

其中 $P$ 為水樣在培養瓶中所占的體積比例。若有接種液修正，則應依所採用的標準方法，扣除接種空白所造成的耗氧量。

初始與培養後溶氧可用碘量法或溶氧電極測定。稀釋倍數須選得適當，使五日內有足夠溶氧消耗，且培養後仍保有足夠溶氧；若水樣含有抑制微生物的物質，也可能使測值偏低。

二、化學需氧量（COD）

原理：以強氧化劑在規定條件下氧化水樣中的可氧化物質，再依氧化劑的消耗量換算成相當的氧量。台灣常用方法之一為重鉻酸鉀迴流法。

基本方法：

1. 取定量水樣，加入已知量的重鉻酸鉀標準溶液。
2. 在強酸條件下加熱迴流，使水樣中的可氧化物質消耗部分重鉻酸鉀。
3. 以硫酸亞鐵銨滴定剩餘的重鉻酸鉀，並以空白試驗校正。
4. 由空白與水樣所消耗的滴定液差值，換算 COD。

常見計算式為：

核心觀念

本題考查環保署空氣品質監測的主要污染物，以及如何用空氣品質指標（Air Quality Index, AQI）將污染濃度轉換為民眾可理解的健康風險訊息。民國 110 年，環保署以六種主要空氣污染物的監測資料計算 AQI，並依指標級距說明健康影響與活動建議。

監測污染物種類

AQI 涵蓋下列六種主要污染物：

AQI 計算時會採用各污染物規定的平均時間濃度；例如臭氧可採 8 小時平均值，$PM_{2.5}$與$PM_{10}$採 24 小時平均值。實際空氣品質監測還包含其他監測項目，但上述六種是 AQI 的主要污染物。

解題方法：從濃度換算到健康分級

作答可依序交代「監測污染物、換算副指標、取最大值、解讀健康意義」。

先將各污染物的監測濃度依其濃度級距，換算成個別的空氣品質副指標值（常稱 $IAQI$）。分段線性換算的一般形式為：

其中，$C_p$ 是污染物 $p$ 的監測濃度；$BP_{Hi}$ 與 $BP_{Lo}$ 是該濃度所落區間的上下界；$I_{Hi}$ 與 $I_{Lo}$ 是對應的指標上下界。再比較各污染物的副指標，取最大值作為該測站當日 AQI：

因此，AQI 代表當日各項指標中對健康影響較值得注意的那一項；AQI 也會標示「指標污染物」，指出是哪一種污染物造成該測站的最高指標值。

AQI 級距與人體健康連結

民國 110 年的 AQI 分為六級：

核心觀念

本題考查「功能性食品的定義」及其保健功效與藥物療效的界線。作答時要先區分學理上的「功能性食品」與我國法規上的「健康食品」：兩者相關，但不能直接視為完全相同的法律用語。

學理上，功能性食品是指除提供基本營養與熱量外，還含有特定成分，能在日常飲食中對人體生理機能或健康維持產生有益作用的食品。其功能可能來自食品本身的營養組成，也可能來自特定活性成分，例如膳食纖維、益生菌、植物固醇或特定抗氧化成分。

以命題當年（民國 110 年）法規為準，《健康食品管理法》第 2 條所稱「健康食品」，是具有保健功效，並標示或廣告其具有該功效的食品；「保健功效」是增進民眾健康、減少疾病危害風險，且具有實質科學證據支持的功效。功能性食品屬於較廣的學理概念；在我國，產品若要以「健康食品」名義標示或宣稱保健功效，須符合該法規定。依同法第 3 條，健康食品不得標示或廣告醫療效能。

解題方法

本題不是要求列舉特定食品或進行計算，適合採取「先定義、再比較」的寫法：

1. 先界定功能性食品的概念，說明它是在一般營養功能之外，具有促進健康或調節生理機能作用的食品。
2. 再以作用目的、作用方式、宣稱範圍及使用角色，比較食品保健功效與藥物療效。
3. 最後指出兩者的界線：功能性食品可作為均衡飲食的一部分，但不得以保健功效取代診斷、治療或藥物。

保健功效與藥物療效的區別

核心觀念

本題考查食品中黴菌的生長條件，以及各項食品保存因素如何影響黴菌增殖。答題時可從「食品本身的條件、環境條件、微生物與保存處理」分項說明。

黴菌是絲狀真菌，多數以孢子散布，孢子落在適合的食品上後，萌發、形成菌絲並擴展。黴菌通常比多數細菌更能耐受低水活性、酸性及低溫環境；多數黴菌則屬好氧性，因此食品表面或有氧環境較容易發生黴菌生長。

水活性（$a_w$）表示食品中可供微生物利用的水分程度，定義為同溫下食品水蒸氣壓與純水水蒸氣壓之比：

其中 $P$ 為食品的水蒸氣壓，$P_0$ 為同溫下純水的水蒸氣壓。水活性與食品總含水量不同；水分被糖、鹽或其他成分結合時，總含水量仍高，微生物可利用的水分卻可能較少。

解題方法與影響因素

可依序從水分、溫度、酸鹼度、氧氣、營養與其他抑制因素作答，並補充孢子污染量及儲藏時間。完整說明如下：

1. 水分與水活性 黴菌需要可利用的水分才能萌發及生長。降低水活性可抑制黴菌，例如乾燥、加糖、加鹽或冷凍。但黴菌比多數細菌耐受低水活性，因此乾燥食品、糖漬食品或鹽漬食品仍可能遭耐乾性黴菌污染；不能只以食品乾燥或甜鹹程度判定不會發霉。

2. 溫度 黴菌各有最低、最適與最高生長溫度，多數常見食品黴菌在一般室溫下容易生長。低溫冷藏可減慢其生長，但不少黴菌仍能在冷藏條件下生長；冷凍則因水分結冰、可利用水分減少，通常能抑制增殖。適當加熱可殺死營養細胞，但孢子的耐熱性依菌種及食品條件而異。

3. 酸鹼度（pH） 多數黴菌能在較寬的 pH 範圍生長，且相較於多數細菌，對酸性環境的耐受性較強。