高考申論題
112年
[化學安全] 環境化學(含分析化學)
第 一 題
📖 題組：
一、汞為高毒性的液態金屬，其蒸氣壓在20℃時為1.2 × 10^-3 torr（1 torr = 1/760 atm），吸入參考劑量（Inhalation reference concentration）為3 × 10^-3 mg m^-3。某工廠員工不小心在一空間為5 m × 8 m × 3 m的辦公室中打破含有汞的水銀溫度計，請回答下列問題：
一、汞為高毒性的液態金屬，其蒸氣壓在20℃時為1.2 × 10^-3 torr（1 torr = 1/760 atm），吸入參考劑量（Inhalation reference concentration）為3 × 10^-3 mg m^-3。某工廠員工不小心在一空間為5 m × 8 m × 3 m的辦公室中打破含有汞的水銀溫度計，請回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
假設成人每分鐘呼吸14～16次，每次呼吸量500 mL，請問當液態汞達揮發平衡後，每人在密閉的辦公室，可容許的停留時間為何？（15分）
思路引導 VIP
本題為環境風險評估與化學熱力學的綜合計算。首先需識別題幹中的干擾資訊（如房間體積），利用理想氣體方程式及給定的蒸氣壓，求出室內液態汞達揮發平衡時的空氣濃度（需特別注意單位轉換）。接著，將吸入參考劑量（RfC）基於給定的呼吸參數轉換為每日容許吸入總量（Dose），最後將此總量除以暴露環境中的實際吸入速率，即可求得容許停留時間。
小題 (二)
如果水銀溫度計中含有10克的液態汞，請問在密閉空間中，還有多少液態汞會殘留在辦公室中，又該如何處理殘留的液態汞，以降低對人體的危害？（10分）
思路引導 VIP
本題分為兩部分：首先利用理想氣體方程式（PV=nRT），以室內體積與室溫下的飽和蒸氣壓推算出氣態汞的最大質量，再由總質量扣除求得殘留液態汞量。處理部分則需針對汞易揮發及擴散的物理特性，以及與硫反應的化學特性，提出避免擴散（絕對禁用吸塵器）及化學穩定化（撒布硫磺粉）的標準檢驗與安全作業程序。
📜 參考法條
註：原子量（g/mole）：氫（H）：1.01；碳（C）：12.01；氮（N）：14.01；氧（O）：16.00；氟（F）：19.0；鋁（Al）：26.98；矽（Si）：28.08；氯（Cl）：35.45；鈦（Ti）：47.87；汞（Hg）：200.59
汞蒸氣暴露風險計算
💡 運用理想氣體定律求濃度，並依劑量等效原則推算安全停留時間。
🔗 暴露風險評估計算流程
- 1 物理參數轉換 — 將蒸氣壓、溫度、原子量轉為標準單位(atm, K, g/mol)
- 2 平衡濃度求解 — 利用 PV=nRT 計算空間中污染物之質量濃度(mg/m³)
- 3 生理劑量計算 — 計算個人呼吸速率與每日容許總吸入質量
- 4 暴露時間平衡 — 容許總量除以環境暴露速率，求得可停留時間
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🔄 延伸學習：延伸學習：若考慮辦公室換氣率(ACH)，計算公式將涉及動態平衡方程。
