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普考申論題 105年 [環保技術] 環境化學概要

第 一 題

📖 題組:
請說明下列名詞之意涵:(每小題 5 分,共 20 分) (一)灼燒減量 (二)鹼度 (三)CFC-12 中碳原子、氫原子、氯原子及氟原子的數目 (四)TCLP
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

灼燒減量

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看到「灼燒減量」,應立即聯想到環境分析中測定「有機物含量(揮發性固體)」的物理化學方法。作答時需點出「操作溫度(約550~600°C)」、「重量差代表的物質(有機質燃燒揮發)」以及「環境工程實務上的應用(如污泥消化評估、土壤/固廢分析)」。

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「灼燒減量」(Loss on Ignition, LOI)是指將已去除水分的乾燥固體樣品(如水樣污泥、土壤或固體廢棄物),置於高溫灰化爐中(通常設定於 550°C 至 600°C)灼燒至恆重後,所減少的質量。 其特徵包含:(1) 在此高溫下,樣品中的有機物質會被氧化燃燒並以氣體形式揮發,而殘留的重量則為無機物(灰分);(2) 減去的重量即代表揮發性固體(Volatile Solids, VS)或揮發性懸浮固體(VSS)的量。 實務應用為:環境工程上常以此數值粗略估算樣品中「有機物」的含量比例,用以評估生物處理系統的污泥活性、污泥消化系統的穩定化程度,或固體廢棄物焚化處理的減容潛力。

小題 (二)

鹼度

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看到「鹼度」,應直覺想到水體「中和酸的能力」及其緩衝pH值的特性。答題時需精準點出定義、主要化學貢獻物(碳酸氫根、碳酸根、氫氧根)、慣用單位(以碳酸鈣計),以及在環境工程實務上(如混凝加藥、生物處理pH緩衝)的應用意義,以展現環工專業度。

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「鹼度(Alkalinity)」指水體中和酸(吸收氫離子)的能力,亦即水體抵抗pH值下降的緩衝能力。特徵包含:(1) 化學組成:自然水體中的鹼度主要由碳酸氫根(HCO3-)、碳酸根(CO3^2-)及氫氧根(OH-)等陰離子構成。(2) 測量與單位:實務上常以標準酸滴定水樣至特定pH終點(如pH 4.5測定總鹼度),並換算為碳酸鈣濃度(mg/L as CaCO3)表示。(3) 緩衝作用:當水體或處理系統發生如硝化作用等產酸反應時,充足的鹼度能維持系統pH值的穩定。 實務應用為環境工程中水處理程序(如混凝、化學沉澱與水質軟化)加藥量的計算基準,以及評估廢水生物處理系統中,維持微生物適宜生長環境之重要水質監測指標。

小題 (三)

CFC-12 中碳原子、氫原子、氯原子及氟原子的數目

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看到氟氯碳化物(CFCs)的命名,應立即聯想「加 90 法則」(Rule of 90)。將代號加上 90 後,所得三位數字的百位、十位、個位數分別代表碳(C)、氫(H)、氟(F)的原子數,剩餘的化學鍵則由氯(Cl)原子填滿(依碳的四價鍵結飽和原則計算)。

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「CFC-12」為二氯二氟甲烷(Dichlorodifluoromethane),依據國際通用的氟氯碳化物命名規則(加 90 法則),將代號 12 加上 90 可得數字 102。依此數字推導各原子數目: (1) 百位數為 1:表示碳(C)原子數目為 1 個。 (2) 十位數為 0:表示氫(H)原子數目為 0 個。

小題 (四)

TCLP

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看到 TCLP,應立即聯想到其中文全名「毒性特徵溶出程序」。作答時需點出其「模擬酸雨/垃圾滲出水淋洗」的化學原理,並強調其在環境法規上作為「判定有害事業廢棄物」的實務地位。

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「TCLP」全名為「毒性特徵溶出程序」(Toxicity Characteristic Leaching Procedure),係一種用於評估固體廢棄物中有害物質溶出潛力的標準檢驗方法。 特徵包含: (1) 模擬情境:模擬廢棄物於掩埋場中,遭受都市固體廢棄物分解產生之酸性滲出水(如醋酸等有機酸)或酸雨淋洗的化學溶出狀況。

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