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
思路引導 VIP
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。
