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普考申論題 105年 [環境檢驗] 環境化學概要

第 一 題

📖 題組:
請說明下列污染物的化學反應對環境品質或人體健康的影響:
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

亞鐵離子(Fe2+)在水稻田中的氧化還原反應。(5 分)

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看到此題應先聯想水稻田特有的「淹水缺氧(還原)」與「排水或根部微氧(氧化)」環境交替。思考 Fe2+(高溶性、具植株毒性)與 Fe3+(難溶性氫氧化物沉澱,形成鐵斑吸附重金屬)的化學轉換,並將其與農作物產量、抑制溫室氣體(甲烷)及阻斷重金屬進入人體食物鏈等環境健康議題做連結。

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【破題】水稻田因淹水而常處於還原狀態,鐵元素多以具高溶解度的亞鐵離子(Fe²⁺)存在。其氧化還原循環不僅直接影響水稻生長,更是控制重金屬進入食物鏈的關鍵機制。 【論述】 一、 還原狀態的環境毒害(鐵毒害):

小題 (二)

磷酸鹽類(PO4(3-))在土壤中的酸鹼反應。(5 分)

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看到磷酸鹽在土壤的酸鹼反應,應立即聯想到「pH值對磷酸根型態的影響」以及「磷的固定作用(與鐵、鋁、鈣形成沉澱)」。接著,利用科學邏輯推導此現象導致的農業過量施肥,以及地表逕流沖刷至水體後引發的「優養化(Eutrophication)」與「藻毒素(Cyanotoxins)」對環境與人體健康的連鎖危害。

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【破題】磷酸鹽在土壤中會隨酸鹼值(pH)改變存在型態,並與金屬離子發生沉澱反應,間接引發水體優養化及毒理風險。 【論述】 一、土壤中的化學反應(酸鹼與沉澱)

小題 (三)

汞離子(Hg2+)在含有硫酸鹽河川底泥中的無氧反應。(5 分)

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看到這題應立刻聯想到厭氧底泥中的「生物甲基化作用」。硫酸鹽還原菌(SRB)在無氧下是促成無機汞(Hg2+)轉化為高毒性甲基汞(CH3Hg+)的關鍵推手,作答時需結合脂溶性、生物放大效應與中樞神經毒性(如水俁病)進行論述。

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【破題】本反應的核心為厭氧環境下由硫酸鹽還原菌介導的「汞甲基化作用(Methylation)」,會將無機汞轉化為極高毒性的甲基汞。 【論述】 一、化學與生物反應機制

小題 (四)

有機磷農藥在生物體內的氧化反應。(5 分)

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看到「有機磷農藥在生物體內的氧化反應」,首要聯想到「生物毒化作用(Biotoxification)」。以常見的巴拉松(Parathion)為例,說明其 P=S 鍵被肝臟酵素氧化為 P=O 鍵後,不可逆地抑制乙醯膽鹼酯酶(AChE)的能力大幅提升,進而引發嚴重的神經毒性。

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【重點】考查有機磷農藥的生物轉化機制(毒化作用)及其對神經系統的毒理影響。 【解析】 一、 化學機轉(生物毒化作用)

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