環境化學概要考古題｜歷屆國考試題彙整

光化學煙霧（Photochemical smog）是現代都會區常見的空氣污染現象， 不僅降低能見度，更會對人體呼吸系統造成危害。請從「大氣化學」的 角度出發，回答下列問題： 詳細說明對流層臭氧（O3）的生成機制，並列出氮氧化物（NOX）參 與循環的關鍵化學反應式。（10 分） 探討揮發性有機物（VOCs）在此過程中所扮演的角色。（10 分）

某地下水受到石灰岩地層影響，量測結果顯示其酸鹼值（pH）為9.50。 已知pKa1 = 6.38、pKa2 =10.33。 試計算[CO32−]/[HCO3−] 之比值。（10 分） 判斷水中主要無機碳物種為何？（5 分） 說明此類地下水通常具有較高鹼度之原因。（5 分）

水化學平衡在現代自來水廠的操作和控制中起著至關重要的作用。試以 混凝、膠凝、沉澱處理流程為例，說明水化學平衡（如酸鹼平衡、溶度 積等）如何影響混沉單元的處理效率。此外，請解釋如果平衡條件控制 不當可能產生的負面影響。（20 分）

某水庫近年監測結果如下： 項目 單位 枯水期 豐水期 總磷（TP） mg /L 0.02 0.12 總氮（TN） mg /L 0.6 2.0 葉綠素a（Chl-a） g /L

45 底層溶氧（DO） mg /L 7.5 1.0 請回答下列問題： 是否有優養化現象？（5 分） 判斷主要限制因子可能為何？（5 分） 解釋DO 下降原因。（10 分） 45720 五、某農業試驗所對一塊農地進行土壤化學性質分析。取1 公斤的乾土樣 本進行交換性陽離子萃取，測得各交換性陽離子含量如下： •鈣離子（Ca2+）：12.0 cmolc/kg •鎂離子（Mg2+）：3.5 cmolc/kg •鉀離子（K+）：1.0 cmolc/kg •鈉離子（Na+）：0.5 cmolc/kg •鋁離子（Al3+）：2.5 cmolc/kg •氫離子（H+）：0.5 cmolc/kg 試根據上述數據計算下列土壤化學指標： 該土壤的有效陽離子交換容量（effective cation exchange capacity, ECEC）。（5 分） 該土壤的鹽基飽和度（base saturation, BS %）。（5 分） 該土壤的交換性鈉百分率（exchangeable sodium percentage, ESP %）， 並評估該土壤是否有鹼土（sodic soil）的危害風險。（10 分）

緩衝溶液（Buffer solution）是水體環境中相當重要的溶液之一，請回答 下列與緩衝溶液有關的問題： 請以公式或方程式説明何謂鹼度？（5 分） 請説明水體及大氣環境中常見的緩衝溶液種類，為何碳酸系統為天然 水體環境及水處理技術重要的緩衝溶液？（10 分） 請説明如何利用不同的化學物質配製能通用於pH 4～10 的緩衝溶液。 （10 分）

114年特種考試地方政府公務人員及 離島地區公務人員考試試題 考試別：地方政府公務人員考試 等 別：四等考試 類 科：環保技術 科 目：環境化學概要 考試時間：1 小時30 分 座號： 不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。 本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。 何謂螯合劑？乙二胺四乙酸（Ethylenediaminetetraacetic acid, EDTA）為一 人工螯合劑，請說明當EDTA 釋放到環境後，可能造成之影響？（25 分） 水中之硬度會影響水的適飲性，請說明： 造成水中硬度之化學物質為何？何謂暫時硬度及永久硬度？（15 分） 某水樣中含有Ca2+：20 mg/L，Mg2+：12 mg/L，試計算水中之硬度 （mg/L as CaCO3）。（原子量：Ca = 40；Mg = 24）（10 分） 一河川某一採樣點測得之BOD 為120 mg/L，已知河川之一階生物降解反 應速率k = 0.08 1/hr，流速為0.417 m/s。（一階降解反應公式：C=C0e-kt） 試求15 km 下游處之BOD 為何？（15 分） 請說明理論計算所得之BOD 與實際狀況是否會有差異？原因為何？ （10 分） 火力發電廠每天燃燒10 噸的煤炭，其使用的煤含有2%的硫（S）。 試計算該廠每天排放多少噸之SO2？（15 分） 試以化學式表示排放之SO2 如何形成酸雨？（10 分）

優養化（Eutrophication）會導致藻類及浮游生物的大量繁殖，進而影響 湖泊的水質包括溶氧及酸鹼值。一湖泊在優養化前的pH 值為7.0，經優 養化後，湖泊水質的pH 值增加至10.0，請回答下列問題： 請説明水質經優養化反應後pH 值增加的原因及可能的反應式。（10 分） 經檢測後湖泊水中的鹼度為2 mM，請計算優養化後湖泊水中[CO2(aq)]、 [HCO3-]及[CO32-]的濃度。（15 分） H2CO3 H+ + HCO3- Ka1 = 10-6.33 (Ka1 = 4.67 10-7) HCO3- H+ + CO32- Ka2 = 10-10.33 (Ka2 = 4.69 10-11)

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： 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） 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） 45220

在環境化學的計算上，常會利用平衡系統（equilibrium system）或是穩定 系統（steady state system）來表示污染物在環境系統中的反應情況，請回 答下列問題： 請解釋平衡系統及穩定系統在環境化學應用及使用的時機，並說明兩 者在使用上與熱力學及動力學間的關係。（10 分） 請說明下列的環境條件適用平衡系統或是穩定系統，並請說明可能原 因：（15 分） ⑴計算平流層中臭氧濃度的變化 ⑵考慮河床CaCO3(s)固體的溶解與沉澱反應 ⑶進行二氧化碳（CO2）地質封存 註：log 2 = 0.301；log 3 = 0.477；log 7 = 0.845 原子量（g/mole）： 氫（H ）：1.01 ；碳（C ）：12.01；氮（N ）：14.01； 氧（O ）：16.00；氟（F ）：19.00；鈉（N a ）：22.99； 矽（S i ）：28.08；硫（S ）：32.07；氯（C l ）：35.45

請說明溫室氣體的種類和來源？（25 分）

SOx（硫氧化物）與NOx（氮氧化物）是造成空氣污染的主要化學物質， 它們在來源、性質與環境影響方面有相似之處，但也有顯著的差異。試 說明比較SOx 與NOx 對空氣污染之異同。（25 分）

為何相同的廢水作BOD（生化需氧量）及COD（化學需氧量）試驗時， 其所得的結果會不同？（25 分）

請說明土壤的Eh 定義及如何用來衡量土壤的狀態，並列出可能影響土壤 Eh 值之因素。（25 分）

在不考慮其他離子干擾及活性濃度下，一廢水含500 mg/L 銅離子，欲 運用Cu(OH)2 沉降法使二價銅離子在水中濃度降到1.27 mg/L，請問水 中OH －離子應調整至多少mole/L？（Cu 原子量為63.5，Ksp=2×10 －19） （25 分）

請說明何謂環境新興污染物（Emerging Contaminants, ECs）？其具有那 些特徵？並舉出三種新興污染物說明之。（25 分）

請依據水中化學需氧量檢測方法－自動監測設施法（NIEA W518.51C） 說明各類自動監測儀分析原理。（25 分）

氟化鈣（CaF2）的溶解度積，在25℃時為2.7×10-11。當水中含有 200 mg/L 的鈣離子時，水中是否能夠存在1.0 mg/L 的溶解性氟離子？ （Ca 原子量：40、F 原子量：19）（25 分） CaF2→Ca2++2F- Ksp=[Ca2+][F-]2

溫室效應加劇造成全球暖化與極端氣候，已影響到人類與生態之生存與 永續發展，試回答下列問題： 何謂溫室效應？地球是否需要溫室效應？為何溫室效應會引起全球 暖化？（15 分） 我國氣候變遷因應法中所管制之溫室氣體包含那7 種？（10 分）

氫能是淨零排放策略中相當重要的潔淨能源，目前已有氫燃料電池車上 市。對小型車輛而言，3.1公斤的氫氣（H2）可以行駛500公里，如果小型 車的燃料貯存槽為50公升，請問： 當燃料貯存槽加滿氫氣後，在25℃時的壓力為何？（10分） 如果加氫站的壓力上限為350 bar，請問此時的壓力是否能完全將燃料 槽加滿？如果不行，請問該如何降低小型車燃料槽壓力，讓氫能車更 安全？（10分）

藉由化學反應式之計算，可提供實務操作所需之參數參考，請計算： 1 m3、1,000mg/L 之過氧化氫（H2O2）可提供多少氧氣量（g）？（10 分） 1 m3、10 mg/L 苯（C6H6）完全氧化所需之氧氣量（g）。（15 分）

氟氯碳化物（Chlorofluorocarbons, CFCs）是早期影響臭氧層穩定的物質之 一，假設C–F及C–Cl鍵之鍵能分別為484及338 kJ/mol，請回答下列問題： 請由鍵能關係來說明為何CFCs在臭氧層中會產生Cl自由基（Cl•）。（10分） 請以CFC-12（CF2Cl2）說明Cl自由基破壞臭氧層的反應機制。又目前的 冷媒多使用氫氟碳化物（HFC），以降低對臭氧層的破壞。請以HFC-134a 為例，說明結構中做了那些改變，讓氫氟碳化物可以降低對臭氧層的破 壞？（10分）

空氣污染物之排放會造成酸雨，進而直接或間接對環境與生態造成影響， 試回答下列問題： 未受污染雨水pH為何偏酸？數值為何？酸雨之定義為pH低於多少？ 請說明兩者差異之原因。（10 分） 造成酸雨之主要空氣污染物為何？請說明其排放來源。另以化學式說 明空氣污染物產生之酸性物質。（15 分）

碳酸系統為自然環境中常見的緩衝溶液。利用1大氣壓含有CO2及N2的氣 體注入含有0.01 M NaHCO3的水溶液中，經過一段時間平衡後，在25℃時 測得水中的pH值為6.5，在考慮水溶液在25℃的蒸氣壓為0.0313大氣壓時， 請問氣體中的CO2含量為何？（20分） CO2(g) CO2(aq) KH = 10-1.5 H2CO3 H+ + HCO3- Ka1 = 10-6.33 HCO3- H+ + CO32- Ka2 = 10-10.33 45020

各項元素在環境中，常因氧化還原條件之差異而以不同物種存在，請舉 例說明C、N、S、Fe 在水體表面及水體底部之優勢化學物種，並說明物 種差異之原因。（25 分）

一農藥運輸車在運送過程中意外洩漏，將載送的3噸農藥排入體積為 1.5 km 3.0 km 150 m的湖泊中，請回答下列問題： 此農藥在湖中的一階降解速率相當於以一台5 CMS抽水機將湖水抽出 的速率，請計算此農藥在湖中的反應速率常數值。（10分） 如果此農藥在天然水體中的安全劑量為3 ppb，請問需要多久的時間才 能將濃度降低至安全劑量值？（10分）

一工廠利用纖維素（C6H10O5）的水解來生產葡萄糖（C6H12O6），如果葡 萄糖的產量為180公斤/日，且纖維素的水解效率為40%，請回答下列問題： 請問每天需要多少體積的純水來產生葡萄糖？（10分） 廢水中未水解的纖維素可利用厭氧消化來產生甲烷，請問在1大氣壓、 25℃下，每天可產生多少體積的甲烷？（10分） 註：log2 = 0.301；log3 = 0.477；log7 = 0.845 蒲朗克常數（h）= 6.62610-34J·s；氣體常數（R）= 0.082 L·atm/K·mol 原子量（g/mole）：氫（H）：1.01；碳（C）：12.01；氮（N）：14.01； 氧（O）：16.00；鈉（Na）：22.99；矽（Si）：28.08； 硫（S）：32.07；氯（Cl）：35.45

請回答以下水中碳酸鹽及氫碳酸鹽相關問題：（每小題10 分，共20 分） 地表水中的藻類進行光合作用，常利用溶於水中的CO2(aq)，因而使 其濃度低於與空氣中CO2 平衡時的濃度，且導致水中pH 值上升，而 鹼度的形式或物種濃度亦隨之改變。在此狀況下，亦可由HCO3−(aq) 及CO32−(aq)轉變產生CO2(aq)，以提供藻類生長之用，請寫出 HCO3−(aq)轉變產生CO2(aq)及CO32−(aq)轉變產生CO2(aq)的化學反應 式（須平衡）。 若在25℃下分析由上述地表水採得的100 mL 水樣，水的pH 值為10.00， 以0.02 N H2SO4 滴定至酚酞終點須12.0 mL，而滴定至溴甲酚綠終點須 35.0 mL，若pH 值不用於鹼度計算（忽略OH−鹼度），請計算水中的 CO32−及HCO3−鹼度（mg/L as CaCO3）（分子量：CaCO3 = 100）。

本世紀因工業的快速發展，大氣中的二氧化碳濃度持續上升。請回答 下列問題： 說明大氣中二氧化碳濃度的增加，對自然條件下雨水平衡pH 值將發 生什麼影響。（5 分） 在25℃下，大氣中二氧化碳濃度390 ppm 自然溶於水中的平衡濃度 是1.276 × 10-5 M，請說明並計算在此條件下，大氣濃度雨水的pH 值 約是多少？（註：碳酸的解離常數pKa1 = 6.35）（10 分） 說明水中鹼度的主要成分、計算方法及本現象對水中鹼度的影響。（10分）

以重鉻酸鉀迴流法測定水中化學需氧量（COD）濃度時，水樣中若存在高 濃度的氯鹽且未加入硫酸汞加以去除，會造成COD 測定之干擾，若水樣 中Cl−濃度為710 mg/L（as Cl），請回答以下相關的問題：（每小題10 分， 共20 分） 請計算將1L水樣中710 mg/LCl-被氧化為Cl2所需消耗K2Cr2O7的量（mg） （分子量：K2Cr2O7 = 294）。 請計算水樣中710 mg/LCl−的理論COD（mg/Las O2）（原子量：Cl=35.5； O = 16）。

近年發展以吸收法抓取尾氣中的高濃度二氧化碳，以減少溫室氣體的排 放，減緩氣候變遷對環境的衝擊。請說明： 以NaOH 作為鹼液吸收二氧化碳的原理、寫出此化學平衡方程式及淨 離子方程式。（15 分） 若NaOH 為限量試劑，其在100 L 反應槽中的濃度為4 M，請問完全 反應後，獲得的可回收產物及質量各是多少？（10 分）

氫氧自由基（hydroxyl radical（HO•））為大氣化學反應程序中很重要的參與 者，請回答以下與其相關的大氣化學反應問題：（每小題10 分，共20 分） 對流層大氣中的HO•常藉由與CH4 或CO 反應而被去除，請分別寫出 其化學反應式。 氫氟碳化物（HFCs）及全氟碳化物（PFCs）皆為我國「溫室氣體減量 及管理法」所管制的溫室氣體，請說明對流層大氣中的HO•是否可分 別與CF3CH2F 及CF4 反應而將此兩種化合物破壞去除（含化學反應式 的起始步驟）。 44920

請說明自來水中總硬度含量的檢驗原理、干擾排除及濃度計算方法。（25分）

存在於地下水中的甲基第三丁基醚（MTBE）、苯、甲苯及乙苯有機污 染物，常來自加油站地下儲油槽油品滲漏的污染，若這些化合物在溫度 25℃下的亨利常數（化合物在氣液兩相中的分配係數，KH）、辛醇-水分 配係數（Kow）及水中的溶解度（S）如下表所示，請回答下列問題： （每小題5 分，共20 分） 若欲將KH 的單位由atm/(mol/L)轉變為(mol/L)/(mol/L)，則需如何以計 算方式轉換處理KH？ 比較上表中的化合物，預期何者在地下水中的移動最慢？理由為何？ 比較上表中的化合物，預期何者最不易於使用活性碳吸附法移除？理 由為何？ 比較上表中的化合物，預期何者最不易於使用氣提法移除？理由為何？

試述以燃燒/紅外線測定法分析水中總有機碳濃度之原理，並說明配置濃 度為1000 mg-C/L 有機碳儲備標準溶液的作法。（25 分）

噴射機的排氣，可能會催化部分臭氧層的破壞，請回答以下相關問題： （每小題10 分，共20 分） 噴射機排放的NOx，可能消耗大氣的臭氧，請寫出其化學反應式並說明。 噴射機排放的水蒸氣，也可能消耗大氣的臭氧，請寫出其化學反應式 並說明。 化合物 KH(atm/(mol/L)) Kow S(mg/L) MTBE 0.54 8.7 51000 苯 5.6 135 1760 甲苯 6.4 537 540 乙苯 8.1 1413 165

煤礦中因含有硫化鐵（FeS2）會在燃煤電廠之廢氣中產生二氧化硫，其可 進一步在大氣中與氫氧自由基反應而形成酸雨。試回答下列相關問題： 硫化鐵在燃煤電廠燃燒過程中生成二氧化硫之反應式為何？（5 分） 寫出一個在對流層大氣中產生氫氧自由基之反應。（5 分） 寫出在大氣中生成酸雨之化學反應。（5 分） 煤礦顆粒在流體化床燃燒中可添加碳酸鈣粉末來控制二氧化硫之排 放量，其反應原理為何？（5 分）

滴滴涕（DDT）曾被廣泛使用在病蟲害與病媒控制，1960 年代中期，DDT 被發現對生態造成嚴重危害，並陸續被大多數國家禁用： 請寫出DDT 的英文與中文化學名，並畫出其分子結構式。（5 分） 說明DDT 對於病媒與病蟲害控制的貢獻以及所造成的生態危害。（5 分） 環境中DDT 含量一般很低，說明那些化學與生物化學特性使DDT 可 以對生態造成顯著危害。（10 分）

戴奧辛是環境中重要的持久性有機污染物（Persistent Organic Pollutants, POPs），請回答下列相關問題： 戴奧辛之化學結構式為何？（5 分） 戴奧辛屬於POPs 之原因為何？（5 分） 大氣中戴奧辛之濃度以pg-TEQ/m3 表示，說明此濃度單位之意義為何？ （5 分） 環境中戴奧辛之來源為何？試舉二例說明之。（5 分）

什麼是水中的有機耗氧物質？什麼是需氧量？（5 分） 有機耗氧物質如何對河川生態造成影響？（5 分） 說明需氧量的各種不同定量方法？（10 分）

汽機車排放之廢氣含有可生成光化學煙霧之NOx 以及碳氫化合物，試回 答下列相關問題： NOx 指的是那些化學物種？（4 分） NOx 由汽機車排放至大氣中生成之化學反應為何？（4 分） 試由分子特性上解釋為何NOx 有很強之反應性？（4 分） NOx 如何在大氣中反應生成硝酸？（4 分） NOx 如何在光化學反應中生成臭氧？（4 分） 43750

某空氣品質監測站監測到空氣中臭氧濃度為38 ppb，若當時氣溫為 20℃，大氣壓力為101,300 Pa，這個濃度等於多少mg/m3？（理想氣體 常數為8.315 J mol-1 K-1）。（20 分）

已知大氣中之二氧化碳、甲烷等為溫室效應氣體。試回答下列相關問題： 二氧化碳與甲烷中碳的氧化數分別為多少？（6 分） 由分子特性說明為何二氧化碳與甲烷是溫室效應氣體而氧氣與氮氣 並不是？（7 分） 大氣中的甲烷經由光化學反應而生成甲醛其反應過程為何？寫出其 反應。（7 分）

空氣污染物可區分為初級污染物（primary pollutants）與次級污染物 （secondary pollutants） 請定義這兩類污染物。（5 分） 請根據產生機制，將以下空氣污染物歸類為初級或次級污染物，並說 明你歸類的依據：二氧化碳、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、甲醛。 （15 分）

地下水中經常含有各類金屬離子如鈣、鎂以及還原態的金屬離子如鐵、 錳等。試回答下列相關問題： 水中還原態的鐵與錳離子其分子結構式為何？（5 分） 曝氣氧化沉澱是去除地下水中鐵與錳常見的方法，其化學反應式為何？ （5 分） 化學沉澱法可用來去除鈣與鎂離子，其沉澱化學反應為何？（5 分） 金屬離子在水中均會形成水合金屬離子，以鈣與鐵為例，分別畫出其 水合金屬離子結構並說明其差異何在？其對水之酸鹼度有何影響？ （5 分）

許多污染物在環境中的降解為一階反應，說明什麼是一階反應並寫出 一階降解的數學方程式。（5 分） 污染物降解有一半衰期，說明什麼是半衰期。（5 分） 導出半衰期與一階反應速率常數之間的關係式。（5 分） 有一污染物的一階降解速率常數為0.05 day-1，計算其半衰期。（5 分）

水質分析項目－電導度值（Electrical Conductivity, EC），是由那些物質產 生的？並列出電導度值的單位。另外，產生電導度值的物質和總溶解固 體物所代表的物質是否相同？（10分）

試求一含0.01 M醋酸與0.02 M醋酸鈉溶液之pH值為何？假設在此醋酸/醋 酸鈉溶液中加入足量之NaOH達0.001 M，則新溶液之pH值為何？（醋酸 之pKa=4.74）（20分）

正常不受污染的雨水pH 值約為多少？而pH 值小於多少則稱做酸雨？ （10分）

試說明下列污染物傾向於停留在土壤表層或是容易入滲到地下水層中， 並分別說明其原因。（每小題4分，共20分） 過氯酸根離子 銅離子 多氯聯苯 甲基第三丁基醚 硝酸根離子

有一自然水體的水質分析如下： pH = 8.3；[HCO3-] = 310-3M；[CO2（aq）] = 310-5M； [Ca2+] = 510-4M；[Mg2+] = 110-4M；[SO4-2] = 110-4M 請問總鹼度為何？（單位為mg/L as CaCO3）（10分）

某天然水與碳酸鈣（CaCO3）達到平衡狀態且與環境隔絕，請說明在忽略 離子強度效應下添加少量下列物種時，對於水中鈣離子濃度及總鹼度的 影響為何（上升、下降或不改變）？（每小題5分，共20分） 氫氧化鉀KOH 硝酸鈣Ca(NO3)2 氯化鉀KCl 碳酸鈉Na2CO3

下列為發生在水中之化學反應，請按照反應平衡所需時間長短重新排 列，並說明之。（10分） ⑴酸鹼平衡 ⑵氧化還原 ⑶溶解沉澱 ⑷吸附脫附

請試述空氣污染物中硫氧化物（SOx）的來源與控制方式。（20分） 45620

化學需氧量（COD）分析中所使用的氧化劑及催化劑各為何？並寫出化 學式。（10分）

下表為針對一河川水樣品稀釋10倍後，進行12天之生化需氧量實驗所得 到之結果。請以下列實驗結果計算出此河川水樣之12天碳生化需氧量 （carbonaceous BOD）。（提示：微生物氧化1莫耳氨氮至亞硝酸氮需要1.5 莫耳氧氣，氧化1莫耳氨氮至硝酸氮則需要2莫耳氧氣。）（20分） 實驗參數 第0天 第12天 空白樣品溶氧值（DO, mg/L） 8.2 8.1 稀釋水樣溶氧值（DO, mg/L） 8.0 1.4 稀釋水樣氨氮（mg-N/L） 1.1 0.6 稀釋水樣亞硝酸氮（mg-N/L） 0.0 0.0 稀釋水樣硝酸氮（mg-N/L） 0.2 1.1

何謂陽離子交換能力（CEC）？並說明pH 值對CEC 的影響。（10分）

土壤內Cd、As 之主要型態為何？（10分）

試列出溫室效應占比較高的四種溫室氣體。（10分） 九、試以化學式說明臭氧層產生與被氯氟烴（CFCs）消耗的過程。（20分）

自然水體中若大氣CO2 溶於水體中，會增加水體中岩石（Rock）CaCO3(s) 的溶解度，反應式如下： CaCO3(s) + CO2(g) + H2O ⇄ Ca2+ (aq) + 2HCO3 - (aq) 平衡常數K 請寫出上述反應平衡常數K 的表示式，並利用下面系列反應式計算上 述反應的平衡常數K 值。（10 分） H2CO3 ⇄ H + HCO3 - (aq)

有污水處理廠，氨氮 污水處理廠每日產生 （CH3OH）將NO3 -完全 C=12，N=14，O=16） 請平衡下列反應式 6 NO3 - + CH3OH + H 經處理後的污水，若 入多少升的CH3OH

CaCO ) ⇄ Ca2 ) + CO3 2- (aq) + CO2(g) + H O ⇄ 2CO3(aq) K1 = 4.5×10-7 H + (aq CO3 2- ( + H2O ⇄ HCO3 - (aq) + OH- KH = 3.4×10-2 M atm-1(亨利常數) 3(s aq) H2O ⇄ H+ + OH- Ksp= 4.6×10-9 Kb = 2.1×10-4 Kw = 1.0×10-14 若目前大氣中CO2 的含量是400 ppm，請計算水體中CaCO3(s)的溶解 度。（10 分） 二、汞（Hg0）在室溫（298 K）的飽和蒸氣壓為1.6×10-6 atm，如果有個古老 化學實驗室在早期有水銀的不慎洩漏未能完全回收清理，這些水銀經長 時間其汞蒸氣壓在室內已達飽和，請計算在一大氣壓及室溫下，該實驗 室每立方米（m3）空氣中有多少毫克（mg）的汞蒸氣。假設汞蒸氣是理 想氣體。（Hg：原子量=200.6 g mole-1，R=0.082 L atm /K mole）（15 分）

西元2009 年大氣中二氧 平均濃度增至410 ppm 氣中的CO2 總重約有 （5.5×1021 g），請計算 中百分比。（大氣平均分

自然水中，Fe2+在酸性條件下可被大氣O2(g)氧化為Fe3+，反應式及各反 應物的標準生成自由能（Δ ）如下: ° G (298) f 4Fe2+ (aq) + 4H+ (aq) + O2(g) ⇄ 4Fe3+ (aq) + 2H2O Δ ° (298) f G （KJ/mole）： -78.87 0 0 -4.6 -237.18 利用自由能（Δ G°）請計算上述反應的平衡常數K值。已知 G° =-RT lnK （10 分） Δ T=298 K、R=8.314 joule/K mole Fe 原子量：55.85 g/mole 若水溶液與大氣達平衡，水溶液pH=2，大氣pO2(g)=0.21 atm，總溶解 性的Fe 濃度為1.0 mg/L，請計算自然水中Fe2+及Fe3+莫爾濃度各為 何？（15 分） 46320

(298)　(298) 10 分

含氯（Cl）原子戴奧辛 相關，戴奧辛分子結構 寫出Cl 原子在戴奧 較強。又2,3,7-trichlo 及1,2,3,7,8-pentachlo 強，並請說明理由 寫出一分子的2,3,4 2,3,4,6-四氯酚（2, HCl，所生成戴奧辛的 種考試地方政府公務人員考試 技術 座 試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題 理公式外，應使用本國文字作答。 （NH4 +）經生物處理先轉化為硝 200,000 L（升）含NO3 -的污水 全轉化成N2(g)，請回答下列問題 。 H+ → N2(g)+ CO2 + 13H2O （未平 若每升污水可產生50 mg 的N2(g H。甲醇（CH3OH）的密度是0.7 氧化碳（CO2）平均濃度為390 pp m，這十年間所有人為或非人為 3.20×1017 g，目前地球大氣的總 算2009 至2019 間排放到大氣中的 分子量= 29 g/mole，CO2分子量= 辛（Dioxin）毒性的強弱與Cl 原 構式如下，請回答下列問題： 奧辛苯環上alpha(α)及beta(β)位置的 orodibenzo-p-dioxin 與1,2,3-trichl orodibenzo-p-dioxin 等三種含Cl 。（15 分） 4,5-四氯酚（2,3,4,5-tetrachloroph ,3,4,6-tetrachlorophenol）反應經 辛的中文及英文的名稱。（5 分） 考試試題 座號： 題上作答者，不予計分。 硝酸鹽（NO3 -），該 水，後續再加入甲醇 題：（原子量：H=1， 平衡）（5 分） g)，請計算每日要加 791 kg/L。（15 分） pm，到2019 年CO2 為地球活動排放到大 總質量約為5.5 億噸 的CO2仍存在於大氣 = 44 g/mole）（20 分） 原子在苯環上之位置 的數字，何者的毒性 lorodibenzo-p-dioxin 戴奧辛何者毒性較 henol）與一分子的 經由脫去二分子的 44350

臭氧（O3）是空氣污染物，可存在地表及平流層大氣中，請回答下列有 關O3 的問題。 以Freon-12（CCl2F2）冷媒為起始化合物，經紫外光（UV）照射產生·Cl， 可與平流層中的O3 反應破壞O3（Ozone destruction），·Cl 可在反應中 重複產生，它的系列反應可用Molina-Rowland scheme 來說明，請寫 出它們的系列反應式。（8 分） 地表大氣中的臭氧可以利用下列方法分析其濃度，O3在KI 水溶液中將碘 離子（I-）氧化成I2，反應式：O3(g)+ 2 KI(aq) + H2O ⇄ I2 + O2 + 2KOH 在室溫（298 K、1atm）取10.0 L 空氣樣品需17.0 μg 的KI 將其中的 O3 反應掉，請計算空氣樣品中含有多少ppb 的O3。分子量KI =166 g/mole，R=0.082 L atm/K mole（12 分）

次氯酸HOCl 是氧化劑，可用於水之消毒，其反應式如下： 2 1 OCl －+ H+ + e －→ 2 1 Cl －+ 2 1 H2O pE0＝16.9E0 pE0 = 29.24 HOCl →H+ + OCl － Ka= [HOCl] ] ][OCl [H − + pKa＝7.54 利用上述兩反應式寫出HOCl 還原成OCl －之電化學半反應式。（5 分） HOCl 還原成OCl －電化學半反應式pE0 之計算。（15 分）

請回答室內空品有關甲醛（HCHO）的問題:若室內空氣壓力及溫度為 1 atm，298 K，又R=0.082 L atm/K mole，HCHO 分子量: 30.0 g/mole， 1 m3=1000 L。 人類鼻子嗅覺能偵測到室內空間甲醛（HCHO）濃度的閾值(Threshold) 大約是100 ppb，請換算它的濃度是多少μg/m3，若有某個室內HCHO 濃度為100 μg/m3，根據計算結果，人類鼻子嗅覺是否能偵測到該室內 空間的甲醛。（10 分） 有一（4 m×5 m×2 m）室內空間，室內裝潢釋出的HCHO 濃度為0.5 ppm， 請計算該室內裝潢釋出的HCHO 質量為何？（10 分）

水溶液中的毒化物氰離子(CN-)可利用EDTA 螯合劑間接滴定分析其含量。 有一個30.1 mL 之Ni2+溶液先以0.013 M 的EDTA 滴定，共滴了39.4 mL EDTA。另有一個含氰離子(CN-)水溶液12.8 mL 先加入過量25.0 mL Ni2+ 溶液，生成Ni(CN)4 2-錯合物，其反應式如下：4 CN- + Ni2+ → Ni(CN)4 2-， 反應剩餘之Ni2+再以0.013 M 的EDTA 滴定，共滴了10.15 mL，而 Ni(CN)4 2-不會與EDTA 反應。依據上述之反應條件計算該12.8 mL 的水 溶液中氰離子(CN-)之莫爾濃度。（20 分）

請回答下列有關持久性有機污染物（persistent organic pollutants，簡稱 POPs）的問題： 請說明POPs 除了持久性之外的其他3 大特性。（15 分） 請依據下表中3 種POPs 的物理化學參數（25℃），其中Kow （octanol-water partition coefficient）為有機物在辛醇/水分布係數 （比值），Kp（partition coefficient）為有機物在水/固體（土壤）分布 係數（比值）： ⑴預測比較3 種POPs 在大氣中的遠距離傳輸能力大小。（5 分） ⑵預測比較3 種POPs 的生物累積能力大小。（5 分） ⑶預測比較3 種POPs 在地下水中的移動能力大小。（5 分） 化合物 蒸氣壓（mm Hg）Kow（L/kg） Kp 氯仿（chloroform） 200 93.3 0.588 氯苯（chlorobenzene） 11.9 692 4.36 p,p’-DDT 2.58×10-6 8.13×106 5.12×104

有一污水塘的總蓄水容量為2.5 × 104 m3，未受污染污水塘的BOD5 值為1 mg/L，經 工業廢水排入後，污水塘的BOD5 值增加為4 mg/L，請回答下列問題： 請問共有多少量的有機物被傾倒進入污水塘中？（10 分） 請計算此時污水塘的總有機碳（TOC）濃度？（10 分）

某50 mL 廢水水樣的異丙醇（IPA）（C3H8O）濃度為60.0 mg/L，請回 答下列問題（原子量：H = 1；O = 16；C = 12；K = 39；Cr = 52）： 添加K2Cr2O7 將水樣的異丙醇完全氧化為CO2 及H2O 的反應式如下， 請平衡此反應式並計算K2Cr2O7 的最小添加量（mg）。（10 分） C3H8O + K2Cr2O7 + H+ ↔ Cr3+ + CO2 + H2O + K+（未平衡） 若利用O2 將水樣的異丙醇完全氧化為CO2 及H2O，請寫出及平衡其 化學反應式並計算其理論化學需氧量（COD）（mg/L as O2）。（10 分） 請計算該水樣異丙醇的理論總有機碳（TOC）濃度（mg/L as C）。 （10 分） 44250

水庫的水質經分析得到水溫25℃、pH 值10.0、水中溶氧9.7 mg/L，經判定此水庫的 水質已達優養化現象，請回答下列問題： 何謂優養化？造成優養化的主要原因為何？（8 分） 造成水庫水質pH 值上升及溶氧過飽和的原因為何？請以化學式表示並加以說 明。（7 分） 取200 mL 水樣利用0.02 N H2SO4 進行滴定，至pH 8.3 時滴定量為17 mL，繼續 滴定至pH 4.5 時，硫酸滴定液消耗量多增加了30 mL，請計算水庫水質的總鹼度？ （10 分）

氰基三乙酸（NTA）是三質子酸（簡化以H3T 表示），也是常見的水中 （新興）污染物，其三鈉鹽（Na3T）是一種易與金屬離子錯合的螯合劑 （chelating agent）。請回答下列問題： 某pH 8.0 且含有PbCO3(s)的水樣（HT2-分率為1.00、優勢碳酸物種為 HCO3 -），其[Na3T] = 2.00×10-4 M，已知NTA 與PbCO3(s)反應的反應 式及平衡常數如下： PbCO3(s)+ HT2- ↔ PbT− + HCO3 - K = 4.06×10-2 反應達到平衡時，[HCO3 -] = 2.00×10-3 M，請計算[PbT-]。（10 分） 在另一個pH 7.5 水樣（HT2-分率為1.00）中，含有Ca2+且無PbCO3(s)， 若在計算時，僅考慮Ca2+ + HT2- ↔ CaT- + H+的反應且其達到平衡， 已知反應平衡時，[Ca2+] = 1.00×10-3 M，請計算[CaT-]/[HT2-]比值。 （10 分） 相關反應式及常數如下： Ca2+ + T3- ↔ CaT- Kf = 1.48×108 HT2- ↔ H+ + T3- Ka3 = 5.25×10-11

氧化還原反應是水體環境中相當常見的化學反應，一般都使用涅斯特方程式（Nernst equation）來計算氧化還原反應是否發生， 請由標準自由能（ΔG°）推導涅斯特方程式。（10 分） 請說明在25℃，1 個電子轉移的反應中，為何每增加1 單位pH 值，氧化還原電位 會下降59.1 mV？（5 分） 利用BOD 瓶分析剛採集新鮮水樣的pH 值為7.6，在運送途中，由於水樣進行光合 作用，致使水樣的pH 值上升至10.5，同時採樣瓶中的氧氣分壓上升至35%，如考 慮以下的反應，請計算氧化還原電位的改變。（10 分） O2 + 4H+ + 4e- →2H2O E0 = +1.23 V 請說明電位增加或減少的主要原因。（5 分）

依據環保單位監測資料分析，造成臺灣地區空氣品質不良（AQI > 100） 最主要的指標污染物，除了懸浮微粒，還有臭氧。都市空氣中臭氧濃度 隨時間變化，其涉及複雜的化學反應機制（含光化學反應），而汽柴油 車輛排放的氮氧化物（NOx）及碳氫化物也牽涉其中。請回答下列問題： 請寫出及平衡汽柴油車輛所排放NOx 生成的主要化學反應式，並加以 說明。（5 分） 請寫出及平衡前述NOx 所造成都市空氣中生成O3 的化學反應式，並 加以說明。（10 分） 請說明交通尖峰時段O3 濃度較不易迅速上升的原因（若不考慮大氣 擴散條件）。（5 分）

環境中疏水性有機物如戴奧辛（polychlorinated dibenzo-p-dioxins, PCDDs）及多氯聯 苯（polychlorinated biphenyls, PCBs）等都是常見的微量毒性物質，此類物質可以從 水體、食物、土壤或大氣環境進入人體，請回答下列問題： 請畫出戴奧辛與多氯聯苯的化學結構式。（10 分） 在環境中的疏水性有機物濃度一般會以擬一階反應進行衰減，戴奧辛在環境中的 擬一階反應速率常數值為0.078/年，今在土壤中測得的戴奧辛濃度為0.05 μg/kg， 請問要經多少年才能將土壤中戴奧辛的濃度降解至0.01 μg/kg？（8 分） 多氯聯苯的分子式可以C12H10-nCln 表示，今在土壤中測得多氯聯苯的氯含量為 52 wt%，請計算多氯聯苯的分子量。（7 分） 註：原子量（g/mol）：碳（C）：12.01；氫（H）：1.01；氯（Cl）：35.45

工業園區為因應用水量的增加，擬新增設一口水井，經採樣分析後，其水質分析結 果如下： 項目 濃度 項目 濃度 水溫 25C pH 7.5 Ca2+ 110 mg/L 總鹼度 300 mg/L as CaCO3 Mg2+ 18.2 mg/L SO4 2- 38.4 mg/L Na+ 39.0 mg/L Cl- 80.0 mg/L  請問上述的水質檢驗分析結果是否合理？（10 分）  請計算水體中的總硬度、碳酸硬度及非碳酸硬度。（15 分） 註：原子量（g/mole）：C = 12; O = 16; Na = 23; Mg = 24.3; S = 32; Ca = 40; Cl = 35.5

1920 年大氣中二氧化碳之濃度為324 ppmv，而目前大氣中二氧化碳濃度為409 ppmv， 請說明期間大氣中二氧化碳濃度增加對飽和雨水之平衡pH 值之影響。（25 分） （不考慮離子強度的影響，且溫度與大氣壓力分別為1 atm 與298 K） − + + ↔ 3 3

工業廢水中含有硬脂酸（C18H36O2）、絲胺酸（C2H5O2N）及葡萄糖（C6H12O6）三種 主要的污染物，經環境檢驗公司檢測後，得到廢水的總氮（T-N）為14 mg-N/L、化 學需氧量（COD）720 mg/L，總有機碳（TOC）204 mg/L，請由上述數據決定三種有 機物的濃度。（25 分）

HCO H (aq) CO H M 10 2.4 K 7 a1 − × = − + − + ↔ 2

含氧自由基如HO•及HOO•為水化學與大氣化學中相當重要的反應物種，請回答 下列問題：  請說明自由基反應由發生到結束所歷經的三個步驟，及各步驟中重要的化學反 應。（10 分）  請分別說明水分子（H2O）及有機物污染（以甲烷（CH4）為例），在具有光照的 大氣環境中，產生含氧自由基的主要反應機制。（8 分）  利用臭氧（O3）、雙氧水（H2O2）加紫外線（UV）或亞鐵離子（Fe2+）配合雙氧水（H2O2） 的芬頓反應，均為水體環境中常見的高級氧化處理程序（Advanced Oxidation Processes, AOPs）之一。請列出此三種高級氧化程序產生自由基的反應式。（7 分）

3 CO H HCO M 10 7.4 K 11 a2 − × = − + + ↔ OH H O H2 2 14 W M 10 K − = (aq) CO H O H (g) CO 3 2 2 2 ↔ + atm/M 6. 31 (aq)] CO H [ P K 3 2 CO H 2 = = 二、採碘定量法測定水中溶氧時，說明以此方法測定水樣中溶氧量之化學反應。此外， 水中存在亞硝酸鹽時會干擾此分析方法的結果，請寫出亞硝酸鹽干擾之化學反應？ 另添加疊氮化物可克服此干擾，請說明其化學反應方程式。（25 分） 三、在環境中常發現新興污染物質中的內分泌干擾物質分布在表面水體、底泥與地下水 中，請說明影響內分泌干擾物質環境宿命之重要物理化學特性。（25 分）

土壤為由不同粒徑大小的固體顆粒所組成，其組成分包含氣相、液相及固相三大部 分，其中又以固相的組成分與吸附反應最為重要。請回答下列問題： 請說明何謂土壤質 soil texture）及土壤質地中礦物顆粒的種類與粒徑大小關 係。（10 分） 土壤礦物中依二氧化矽（ SiO2）與氧化鋁（Al2O3）組合方式的差異，可分為1：1 結構（如高嶺土（kaolinite））與2：1 結構（如蒙脫石（Montmorillonite）），請說 明此兩種結構礦物對重金屬吸附能力的差異及可能原因。（8 分） 一般微生物與土壤顆粒 粒表面生長，請說明土壤微生物附著於土壤顆粒表面的可能機制。（7 分）

氮在環境中可以不同的氧化態化合物存在，水中的氨氮通常是指銨離子（NH4 +）與游 離氨（NH3）之總和，而兩者之間物種的轉換又與溫度和溶液的pH 值具高度相關， 其中NH3 更是被證實對水生生物具有毒害性。若是以20℃且pH 值為8 之水中氨氮 為28 mg/L as N NH3 − 作為排放標準時，請計算此時水中游離氨的濃度，請以mg/L as N NH3 − 表示。（25 分） NH4 +→NH3+H+ M 10 8.5 K 10 a − × =

在25℃，一公升溶液中醋酸濃度是0.01 M。請問此時溶液pH 值是多少？若加入濃 度1.0 M 醋酸鈉溶液10 mL。請問最後溶液的pH 值是多少？已知醋酸在25℃解離常 數（Ksp）是 1.8×10-5。（30 分）

水中氨氮（NH3-N）可利用折點加氯法或氣提法進行去除，有一廢水的pH 值為7.5， 同時含有50 mg /L 的氨氮，請回答下列問題： 請寫出此二種氨氮處理技術的反應式。（5 分） 利用折點加氯法欲達到90%去除效率時，每公升廢水中需加入多少氯氣？（5 分） 欲利用氣提法達到相同的去除效率，需將水體的pH 值提升至多少？（銨離子(NH4 +) 的酸解離常數(pKa)值為9.3）（5 分）

行政院環境保護署公告的空氣品質標準如下（節錄）。請問為何時間越長，標準值越小？ （10 分） 項目 標準值 單位 PM10 日平均值或24 小時值 125 μg/m3 年平均值 65 μg/m3 PM2.5 24 小時值 35 μg/m3 年平均值 15 μg/m3 SO2 小時平均值 0.25 ppm 年平均值 0.03 ppm NO2 小時平均值 0.25 ppm 年平均值 0.05 ppm O3 小時平均值 0.12 ppm 8 小時平均值 0.06 ppm

在含有CaCO3(s)固體物的水體中導入400 ppm 的CO2 氣體相關的平衡常數如下： CO2(g)→ CO2(aq) pKH = 1.5 H2CO3 → H+ + HCO3 - pKa1 = 6.3 HCO3 - → H+ + CO3 2- pKa2 = 10.3 CaCO3(s)→ Ca2+ (aq)+ CO3 2- (aq) pKsp = 8.34 請回答下列問題： 請計算平衡後水體的pH 值。（10 分） 請計算平衡後水中的鹼度。（10 分）

若大氣中（溫度是25℃）CO2 濃度是400 ppm。請問其分壓是多少？此時一立方米的 空氣中含有多少質量的CO2？一立方公分的空氣中含有多少數目的CO2分子？（20 分）

汽機車引擎在高溫燃燒中，可將空氣中的氮氣（N2）與氧氣（O2）轉換成一氧化氮 （NO），反應式如下：N2 + O2 → 2 NO 上述之反應包括多個反應機制步驟，且反應最初由氧氣的解離開始，請列出上述 反應的反應機制步驟。（7 分） 在1450℃的高溫環境中，反應式的平衡常數值（K）為10-14，請計算此時與大氣平衡 後之NO 濃度？（8 分）

請說明下列名詞之意涵：（每小題5 分，共20 分） 灼燒減量 鹼度 CFC-12 中碳原子、氫原子、氯原子及氟原子的數目 TCLP

PM2.5 是目前大氣環境中最被關心的細懸浮微粒種類，經分析測得空氣中的PM2.5 濃 度為10 μg/m3，平均粒徑為1 μm，密度則為2.5 g/mL： 請說明為何PM2.5 比氣溶膠（aerosol）更容易進入人體的呼吸系統？（5 分） 成年人每小時平均約吸入350 L 的空氣，如以圓形顆粒來表示PM2.5 的粒徑，請計 算PM2.5 每年進入人體的總質量及總比表面積。（10 分） 105年公務人員普通考試試題 46120 全一張 （背面） 類 科：環境檢驗、環保技術 科 目：環境化學概要

若汽油的分子式是C8H18，密度為0.8 g/cm3，燃燒方程式是： C8H18 + 12.5 O2 + 50 N2→ 8 CO2 + 9 H2O + 50 N2 請問燃燒30 公升汽油排放多少公斤CO2？（20 分）

土壤中腐植酸（humic acid）的分子式經元素分析得到C308H335O90N5，請回答下列 問題： 腐植酸有許多官能基，造成腐植酸可溶於鹼性溶液中的官能基為何？（5 分） 請計算腐植酸化學結構式中C、H、N 及O 的比例。（5 分） 黃酸（fulvic acid）的平均氧含量為45.1%，請藉由氧含量的差異，說明腐植酸與 黃酸在結構上及對重金屬吸附能力的差異。（5 分）

請說明下列污染物的化學反應對環境品質或人體健康的影響： 亞鐵離子（Fe2+）在水稻田中的氧化還原反應。（5 分） 磷酸鹽類（PO4 3-）在土壤中的酸鹼反應。（5 分） 汞離子（Hg2+）在含有硫酸鹽河川底泥中的無氧反應。（5 分） 有機磷農藥在生物體內的氧化反應。（5 分）

請回答下列問題：（每小題8 分，共32 分） 以粒徑大小區分Nanoparticles、Ultrafine particles、PM2.5、PM10。 請敘述感應耦合氬氣電漿原子發射光譜法（ICP-AES）分析水溶液中重金屬之原理。 比較Organochlorine 及Organophosphate pesticides 之毒性及在環境中之累積。 何謂綠色化學？請說明超臨界二氧化碳（SF-CO2）萃取技術。

有三種土壤（A、B、C），A 土壤含砂粒90%、砏粒10%；B 土壤含砂粒30%、 砏粒20%、黏粒50%；C 土壤含砂粒20%、砏粒40%、黏粒30%、有機質10%。 請回答下列問題：（每小題15 分，共30 分） 對銅離子污染物而言，A 與B 兩種土壤，何者的吸附量較大？為什麼？ 對水中的污染物酚而言，A、B、C 三種土壤，何者的吸附量較大？為什麼？

有一個運送廢液的貨車，掉落一桶廢液在路邊，若該水樣未遭其他污染，3 天後被 環保稽查員發現，並採水樣帶回實驗室後測其BOD5 為100 mg/L，若反應之速率常 數 k=0.1/day，溶氧呈指數下降（exponential decay），請計算該廢液的最終生化需 氧量（Ultimate BOD; BODU）亦即是原始（Original）廢液的BODU。又附近有三家 工廠，其通常廢液之BODU 分別為：釀酒廠（183mg/L），染整廠（254mg/L），製 藥廠（343mg/L），請找出是那家掉落的廢液？（16 分）

在淨水廠的沉澱池中，我們常加入明礬（Al2(SO4)3⋅18H2O），來增加懸浮固體物的沉 降性，將懸浮固體物從水中去除，請解釋明礬的兩大作用機制。（20 分）