地特三等申論題
107年
[環境工程] 環境化學與環境微生物學
第 一 題
📖 題組：
持久性有機污染物一直是國際上受到重視的有機污染物，近年來，多溴二苯醚（polybrominated diphenyl ethers）已多數被列入持久性有機污染物中。
持久性有機污染物一直是國際上受到重視的有機污染物，近年來，多溴二苯醚（polybrominated diphenyl ethers）已多數被列入持久性有機污染物中。
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (一)
請畫出多溴二苯醚結構通式與說明其特性，並以此特性詳述其可能在環境中之移動性。（8 分）
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看到多溴二苯醚（PBDEs），應立刻聯想到其作為阻燃劑的背景，以及持久性有機污染物（POPs）的四大特徵。答題需分三層次：先以文字或簡圖呈現「二苯醚骨架+溴取代」的結構，接著列點說明其高脂溶、低水溶、半揮發等物化特性，最後連結這些特性，解釋其在大氣的長程傳輸（蚱蜢效應）、底泥吸附與生物累積等環境行為。
小題 (二)
另外，五氯酚（pentachlorophenol）也是持久性有機污染物，請畫出五氯酚結構與說明其特性，並以此特性詳述其可能在環境中之變化與移動性。（10 分）
思路引導 VIP
看到這題應先拆解題目要求：(1)結構、(2)特性、(3)環境變化與移動性。解題關鍵在於指出五氯酚（PCP）是一種『弱酸（pKa約4.7）』且具『高親脂性（高Kow）』的含氯芳香族化合物。其在環境中的移動性極大程度受環境的『pH值』影響（解離態與未解離態的比例），而其變化則須提及光降解與厭氧還原脫氯作用。
小題 (三)
比較五氯酚與最高含溴數之多溴二苯醚在環境中轉化與移動性。（2 分）
思路引導 VIP
本題僅2分，作答需精簡直指核心。首先需辨認「最高含溴數之多溴二苯醚」即為十溴二苯醚（BDE-209）。接著從化學結構出發：五氯酚含羥基具解離性，水溶性較高；十溴二苯醚分子量大且高度疏水，進而推導兩者在環境中的吸附移動性及降解轉化機制的差異。
小題 (四)
假設一系統中含多溴二苯醚濃度為 200 μg/kg，需移除多溴二苯醚的 90%，且在 20℃下，移除多溴二苯醚的一階降解速率為 0.5 hr-1。
(1)請問所需移除的時間為多久？（4 分）
(2)假設移除多溴二苯醚的活化能為 10 Kcal/mol，若溫度升到 30℃，此一系統中要移除多溴二苯醚到 10 μg/kg 所需的時間？（6 分）
思路引導 VIP
看到此題應立刻聯想到「一階反應動力學」與「阿瑞尼士方程式（Arrhenius equation）」。第(1)小題利用一階降解公式直接計算時間；第(2)小題則須先以阿瑞尼士方程式計算出溫度升高後的反應速率常數，再代入一階公式求得目標濃度對應的時間。