地特四等申論題
111年
[環保行政] 環境科學概要
第 一 題
一、地下水為飲用水與灌溉用水的主要來源,請說明地下水中鐵和錳濃度升高的原因及可能的機制。(25 分)
📝 此題為申論題
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看到此題,應先聯想環境化學中『氧化還原電位(Eh)』與『酸鹼度(pH)』對重金屬溶解度的決定性影響。作答時可分為『化學機制(還原反應、酸性溶解)』、『自然地質原因(礦物溶出、水岩反應)』與『人為活動原因(有機污染導致缺氧、酸雨)』三大面向進行層次分明的論述。
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【破題】 地下水中鐵(Fe)與錳(Mn)的濃度升高,主要受控於地下水體的水化學條件,特別是「氧化還原電位(Eh)」與「酸鹼度(pH)」。當水體環境改變時,固相礦物中的鐵、錳便會轉化為溶解態進入地下水中。 【論述】
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地下水鐵錳溶出機制
💡 缺氧環境使不溶性高價鐵錳還原為易溶低價態,酸化與有機錯合助長溶出。
🔗 地下水鐵錳還原溶出因果鏈
- 1 有機物滲漏與封閉環境 — 地下水隔絕空氣,微生物分解有機物耗盡DO
- 2 氧化還原電位(Eh)下降 — 水體轉為還原態,微生物改以氧化物為電子受體
- 3 價態轉變與礦物溶解 — 不溶性Fe³⁺/Mn⁴⁺還原為高溶解度Fe²⁺/Mn²⁺
- 4 地下水鐵錳濃度飆升 — 形成高鐵錳地下水,接觸空氣易氧化結垢變色
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🔄 延伸學習:延伸學習:進一步掌握以接觸氧化曝氣塔配合錳砂過濾之給水工程設計規範。