普考申論題
114年
[環保技術] 環境化學概要
第 一 題
📖 題組：
多∕全氟烷基化合物（PFAS）是目前國際上相當受重視的環境有機污染物，此類物質可以從污染源進入水體、食物及大氣環境後再進入人體，請回答下列問題： (一)請説明何謂多∕全氟烷基化合物？並請畫出其化學結構式及説明物化學特性？（15 分） (二)環境中有機污染物的濃度變化可以利用一階反應方程式進行預測，假設多∕全氟烷基化合物的一階反應速率常數值為 0.06/月，今在大氣環境中測得的多∕全氟烷基化合物濃度為 0.12 μg/L，請問要經過多少時間才能將多∕全氟烷基化合物在大氣環境中的濃度降解至 0.02 μg/L?（10 分）
多∕全氟烷基化合物（PFAS）是目前國際上相當受重視的環境有機污染物，此類物質可以從污染源進入水體、食物及大氣環境後再進入人體，請回答下列問題： (一)請説明何謂多∕全氟烷基化合物？並請畫出其化學結構式及説明物化學特性？（15 分） (二)環境中有機污染物的濃度變化可以利用一階反應方程式進行預測，假設多∕全氟烷基化合物的一階反應速率常數值為 0.06/月，今在大氣環境中測得的多∕全氟烷基化合物濃度為 0.12 μg/L，請問要經過多少時間才能將多∕全氟烷基化合物在大氣環境中的濃度降解至 0.02 μg/L?（10 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
請説明何謂多∕全氟烷基化合物？並請畫出其化學結構式及説明物化學特性？（15 分）
思路引導 VIP
看到 PFAS，應立刻聯想到其核心結構「碳-氟鍵 (C-F bond)」極強的特性，這決定了它被稱為「永遠的化學品」。答題時請分三層次：1. 定義（全氟/多氟的差別）、2. 畫出代表性結構（如 PFOA 或 PFOS，標示親水頭與疏水尾）、3. 物化特性（疏水疏油、熱穩定性、環境持久性與生物累積性）。
小題 (二)
環境中有機污染物的濃度變化可以利用一階反應方程式進行預測，假設多∕全氟烷基化合物的一階反應速率常數值為 0.06/月，今在大氣環境中測得的多∕全氟烷基化合物濃度為 0.12 μg/L，請問要經過多少時間才能將多∕全氟烷基化合物在大氣環境中的濃度降解至 0.02 μg/L?（10 分）
思路引導 VIP
看到一階反應（First-order reaction）降解問題，應直覺聯想到化學動力學的一階積分速率方程式：$\ln(C_t / C_0) = -kt$。解題時只需先將題目給定的初始濃度、目標濃度與速率常數列出，直接代入公式即可求得所需時間。
PFAS與一階反應動力學
💡 掌握PFAS持久性理化特性與一階反應動力學計算應用。
🔗 PFAS 環境降解分析與計算流程
- 1 結構辨識 — 確認C-F強共價鍵與碳鏈長度，理解其極高化學穩定性。
- 2 模型選取 — 依題意確立使用一階反應動能公式 ln(Ct/C0) = -kt。
- 3 數值運算 — 代入濃度與速率常數，利用自然對數運算求解所需時間。
- 4 風險評估 — 根據計算所得之殘留時間，判斷其在環境中的持久性影響。
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🔄 延伸學習：延伸學習：PFOS 與 PFOA 的毒理特性及其在先進氧化程序(AOPs)中的去除難點。
