環境微生物學概要 申論題歷屆試題與參考架構
地方特考四等，民國 102～113 年共 9 份試卷、39 題，其中 36 題附參考答題架構。考這一科的類科：環境檢驗。本頁列出歷年全部題目，參考架構只列開頭的「破題」，完整的答題架構、關鍵字與作答提醒請到站內查看。
113 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
在製作固態微生物培養基時，通常會使用何種滅菌方式？請說明其滅菌原理並舉例說明之。（25 分）
（25 分）
- 2
微生物在碳循環中扮演何種角色？請舉例說明之。（25 分）
（25 分）
- 3
為何在民生污水處理中常用生物處理法？微生物在其中扮演何種角色？其如何改善水質？（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
民生污水含大量可生物分解之有機物與營養鹽，生物處理利用微生物代謝將其轉為CO2、水、新細胞與無害物質，具成本低、效果穩定、二次污染少的優點，故成為主流。
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- 4
請說明光合異營菌與光合自營菌的差異，並舉例其於環境應用上的潛力。（25 分）
（25 分）
112 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
大腸菌群分析單位可以是每 100 mL 有多少 MPN 或多少 CFU 表示，請說明使用這兩種單位之實驗步驟各為何。（20 分）
（20 分）
- 2
請說明選擇性培養基與鑑別性培養基的差異。（20 分）
（20 分）
- 3
請說明發酵與呼吸的差別。（20 分）
（20 分）
- 4
請說明為何厭氧生物處理法之污泥產生量較好氧生物處理法低。（20 分）
（20 分）
- 5
請從物理或化學角度提出五種控制微生物生長的方法，並分別說明其機制。（20 分）
（20 分）
111 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請試述「大腸桿菌群」及「大腸桿菌」的定義及在環境監測上的差異。（25 分）
（25 分）
- 2
某生以塗抹法檢測水樣 A 中總生菌數，每盤塗抹 0.2 mL，二重複的培養結果如下表所示，請選擇最佳稀釋倍數並計算水樣 A 中原始的總生菌數為多少？（註：TNTC 菌落太多無法計數）（25 分）稀釋倍數 每盤中總菌落數0 TNTC TNTC 10 976 892 100 227 261 1000 32 26 10000 0 2
（25 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
- 3
請問「濾膜法」、「多管發酵法」或「塗抹法」那種最適合用於高濁度水樣中大腸桿菌濃度檢驗？請詳述其原因。（25 分）
（25 分）
- 4
微生物培養時可依照其生長曲線分為四個時期（階段），請詳述此四時期（階段）中「活菌」的數量變化。（25 分）
（25 分）
110 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請試述下列名詞之意涵：
（一）簡單染色法（simple staining）（5 分）
（二）血球計數法（standard medical hemacytometer）（5 分）
（三）二名法（binomial system of nomenclature）（5 分）
（四）無性生殖（asexual reproduction）（5 分）
（五）兼氣厭氧菌（facultative anaerobe）（5 分）
（25 分）
- 2
環境工程的處理程序有一大部分是應用微生物的技術（例如，污水處理程序）。請就微生物的特性，說明為何微生物被廣泛的應用於環境工程上的處理程序。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
微生物體積小、代謝力強、生長快、種類多、適應力高，能把污染物轉為無害或可回收的產物，且成本較低，因此成為環境工程處理程序的核心。作答時要緊扣「微生物特性」對應「工程應用」。
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- 3
請就細菌的形態、對氧氣的需求及對溫度的適應性進行細菌分類。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題要求依三個面向分類細菌：形態、氧氣需求、溫度適應性。宜用三大段各自列出類型、特徵與代表菌，最後可用表格式文字整理，並指出同一種菌可以同時屬於三種分類。
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- 4
請舉例說明參與醱酵（fermentation）、厭氧呼吸（anaerobic respiration）及好氧呼吸（aerobic respiration）的電子供應體（electron donor）及電子接受體（electron acceptor）。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
能量代謝的核心是氧化還原反應：電子供應體被氧化、電子接受體被還原。三種途徑的差異在於最終電子接受體不同：發酵為內部有機物，厭氧呼吸為無機物（非氧），好氧呼吸為氧氣。作答時要各舉實例並說明差別。
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108 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請說明何謂 ultimate BOD 及 nitrogenous BOD？在一般 BOD5 檢測中是否可得知？（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
BOD 是微生物氧化水中可分解物質所需的氧量，可分為含碳有機物氧化（CBOD）與含氮物質硝化（NBOD）兩部分；本題要先定義 ultimate BOD 與 nitrogenous BOD，再說明 BOD5 只是反應曲線上的一點，無法直接得知兩者。
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- 2
請列出四項成為水質檢測指標菌（indicator organisms）時，所需要的必要條件。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
直接檢測水中各種病原菌既困難又昂貴，因此以「指標菌」間接判斷是否受糞便污染及是否可能有病原體存在。作答應列出理想指標菌的必要條件，每項附理由，最後以大腸桿菌群為例檢討。
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- 3
在相同環境氣候條件下，通常在一般未受人類開發的原始林地或草原上，土壤中的微生物多樣性，通常高於重度耕作農地土壤的微生物多樣性，請說明其原因。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
微生物多樣性取決於棲地異質性、資源多樣性與干擾程度。原始林地或草原植物種類多、土壤結構完整、干擾少，提供大量生態區位；重度耕作則因翻耕、單一作物、化肥與農藥造成同質化與選汰壓力，使多樣性下降。
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- 4
目前鑑定細菌種類大多使用那一段核糖體核糖核酸（rRNA）序列？主要原因及優缺點為何？（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
細菌鑑定目前最常用 16S rRNA 基因序列（小次單元核糖體 RNA，約 1,500 bp）。作答應說明它被選用的原因（普遍存在、功能保守、兼具保守區與變異區、資料庫完整），再分列優點與限制。
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107 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
「一般環境」中的異營性微生物如果在食物（亦即電子供體）充足的情況下，優勢菌群出現的先後順序會依照當下有何種電子受體（即作為呼吸用的物質）可被微生物利用而決定，因此常會有好氧菌（代謝產物為水） 、脱硝菌（代謝產物為氮氣） 、錳礦還原菌（代謝產物為二價溶解錳）、鐵礦還原菌（代謝產物為二價溶解鐵） 、硫酸鹽還原菌（代謝產物為硫化氫） ，以及最後的甲烷生成菌（代謝產物為甲烷）依序存在的現象被觀察到。假使某鐵礦含量豐富的地下水層因過往業者惡意傾倒混有六價鉻與濃硝酸的廢液而受到污染，如今環保單位希望藉由現地生物復育的方式，讓含水層的原生菌群將水溶性高的六價鉻還原成水溶性極低的三價鉻，使污染不再擴散，請⑴說明並解釋此現地生物復育法該如何操作/施行才會成功，
⑵並以「濃度 v.s.時間」的示意簡圖說明自觀測井所得樣品的 Cr6+, Cr3+, NO3-及 Fe2+含量變化。［提示：二價鐵可視為效果極佳的還原劑］（30 分）
（30 分）
參考架構・破題
本題關鍵在電子受體的利用順序：硝酸鹽的氧化還原電位高於三價鐵，含水層中只要硝酸鹽仍在，鐵還原菌就不會成為優勢，也就不會產生還原六價鉻所需的二價鐵。因此復育須先供給電子供體、把硝酸鹽脫硝耗盡，進入鐵還原階段，再靠二價鐵（及部分微生物直接還原）將 Cr6+ 還原為 Cr3+ 沉澱。
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- 2
微生物對於生長所需之主要營養物質的濃度需求一般落在 mM 層級，但對於其他營養物質（如微量元素、維他命、胺基酸等）的需求則只需達μM 層級即可。由於唯有利用模式菌株才能針對某關鍵生物作用程序進行完整的細胞與分子層面的機制探討，因此分離純化出具有特殊功能的純菌菌株在環境微生物學領域一直有其重要性。請問在其他的生長條件（如溫度、酸鹼度……）皆控制得宜的情況下，說明並解釋下表所示的合成培養液（defined medium）是否能用來從受五氯酚污染的土壤中，分離出可對五氯酚行分解作用的「厭氧菌」；如無法，請說明該如何調整配方使其適用；此外，如目的是希望分離出可將五氯酚做為唯一食物來源利用的「好氧菌」時，又該如何調整此培養液配方。（15 分）化合物 含量（文獻已說明皆為非致死濃度）磷酸氫鉀 15 mM氯化銨 10 mM碳酸鎂 2 mM氯化鈣 1 mM醋酸鈉 10 mM五氯酚 1 mM其他營養物質（僅帶氯鹽） 1-10 μM
（15 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
- 3
根據下圖所示，請說明為何當地下油槽洩漏污染地下含水層時，隨著地下水的流動，在與污染源相距不同的位置處會有不同優勢菌群的分布。（25 分）（Lovley, Science, 2001）
（25 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
- 4
由於「超級細菌」帶來的威脅日益嚴重，抗生素抗性菌與抗性基因在環境累積與流佈的問題逐漸受到重視。請說明抗生素如何抑制與殺死細菌？細菌抵抗抗生素的機制有那些？致病菌如何成為具多重抗藥性的超級細菌？抗生素該如何妥善服用與處置才不致於造成嚴重的抗藥性問題？如抗藥性主要是因抗生素（而非其他諸如重金屬等因素）的濫用與不當使用所致，那些場所可視為抗性菌與抗性基因誘發與流竄的高風險區？（30 分）
（30 分）
參考架構・破題
本題共五小問，依「抗生素作用機制 → 細菌抗性機制 → 多重抗藥性形成 → 正確使用與處置 → 高風險場所」順序作答，核心概念是選汰壓力與水平基因轉移使抗性基因在環境中累積流佈。
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104 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
以分光光度計（OD600）量測微生物數量時，缺點在於無法區分死菌與活菌。請舉出兩種方法可以用來計算純菌培養時「活菌」的數量，並敘述其優缺點。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
OD600 量的是濁度，死菌、活菌甚至碎片都會散射光，因此要計數活菌須利用「活菌才能分裂增殖」或「活菌細胞膜完整、具代謝活性」的特性。作答選兩種方法，說明原理、步驟與優缺點。
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- 2
培養基可大致分為兩類，一為自然或複合培養基（natural or complex medium），另一為合成培養基（defined medium）。兩類培養基有何不同？若要在土壤中篩選出可分解甲苯的菌株，要採用那一類的培養基？原因為何？（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
兩類培養基差在「成分是否化學上完全已知」。篩選甲苯分解菌須讓甲苯成為唯一碳源，所以應採合成培養基（無機鹽基礎培養基加甲苯），利用選擇性培養（增殖培養）把能利用甲苯的菌富集出來。
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- 3
為何水污染指標生物多為腸道菌群？（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
水中多數致病微生物（傷寒、霍亂、痢疾、病毒性腸胃炎、A 型肝炎等）經糞口途徑傳播，而腸道菌群在人與溫血動物糞便中大量存在、與病原體同源同時出現，因此最能代表「受糞便污染、可能有病原體」的風險。
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- 4
請解釋自來水系統中，Assimilable organic carbon（AOC）及 Biodegradable dissolved organic carbon（BDOC）的定義及量測方式。 （25 分）
（25 分）
參考架構・破題
AOC 與 BDOC 都是評估自來水「生物穩定性」的指標：水中可被微生物利用的有機碳越多，配水管網中細菌再生長與生物膜形成的風險越高。兩者差別在於 AOC 以特定菌生長量表示（μg/L 級，易同化的小分子），BDOC 以溶解性有機碳減少量表示（mg/L 級，可生物分解部分）。
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103 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
試述「消毒（disinfection）」與「滅菌（sterilization）」之意義，各舉一種方法說明。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
兩者差在殺滅的程度與對象：消毒是殺滅或去活化病原微生物使其不具傳染力，不一定殺死所有微生物與內孢子；滅菌是殺滅或去除所有微生物，包括細菌內孢子。作答先定義、再對比，最後各舉一種方法說明原理與條件。
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- 2
試述選用大腸桿菌群作為水質污染程度指標的理由，說出目前常用檢測大腸桿菌群方法兩種。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
大腸桿菌群大量存在於人與溫血動物腸道並隨糞便排出，檢出即代表水體可能受糞便污染並有腸道病原體，因此被選為水質污染指標；常用檢測方法有多管發酵法（最確數法）與濾膜法，另有酵素基質法。
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- 3
廢水厭氧生物處理可分為三個反應階段，試說明此三個階段及微生物扮演角色。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
厭氧消化是由多群微生物接力完成的「食物鏈」，題目要求依序寫出水解（含酸化）、產乙酸、產甲烷三階段，並說明每一階段由哪一類菌負責、把什麼轉成什麼。開頭先畫出「複雜有機物→單體→揮發性脂肪酸→乙酸＋H2→CH4＋CO2」的流程，再分段說明最清楚。
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- 4
何謂水庫優養化現象，請說明卡爾森優養指數（Carlson TSI）之意義。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
優養化是水體營養鹽（氮、磷）增加導致藻類大量繁生、水質惡化的過程；卡爾森指數則是把透明度、葉綠素a、總磷三項換算成同一尺度，用數值判斷水庫營養狀態。答題先講現象與成因、後果，再說明 TSI 的設計概念與分級。
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- 5
請試述下列名詞之意涵：（每小題 5 分，共 20 分）高溫菌（Thermophiles）（Cometabolism）Cryptosporidium sp. Nitrosomonas sp.
（20 分）
參考架構・破題
四個名詞各 5 分，每個寫「定義＋特性或機制＋環境上的意義或實例」三層即可。第二個名詞題目只印出英文 Cometabolism，中文為「共代謝（共同代謝）」，作答時中英並列。
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102 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
為評估室內空氣中的細菌與真菌濃度是否符合我國「室內空氣品質標準」，需進行空氣中微生物的監測。請分別說明應如何進行室內空氣中細菌與真菌之採樣與分析。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題要分「細菌」「真菌」兩部分，分別說明採樣（儀器、培養基、流量與採樣量、點位）與分析（培養條件、計數、濃度計算與判定）。核心是衝擊式採樣器把空氣中微生物衝擊到培養基上，培養後計數菌落並換算為 CFU/m3，再與室內空氣品質標準比對。
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- 2
在進行環境微生物培養分析時，因應分析目的與微生物特性，可能需使用基礎培養基（basic medium）、豐富培養基（enriched medium）、選擇性培養基（selective medium）以及鑑別培養基（differential medium）。請說明此四種培養基之特性與適用目的。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
四種培養基的差別在「養分多寡」與「是否有抑制或指示成分」：基礎培養基提供最低需求，豐富培養基加料養挑剔菌，選擇性培養基抑制非目標菌，鑑別培養基讓不同菌長出不同外觀。答題最好用「特性—原理—舉例—環境應用」四欄或分段。
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- 3
請 分 別 說 明 細 菌 在 進 行 有 氧 呼 吸 （ aerobic respiration ） 、 無 氧 呼 吸 （ anaerobic respiration）以及發酵作用（fermentation）時，其各自之電子接受者及其 ATP 能量的產生方式。（15 分）
（15 分）
參考架構・破題
三種代謝的差別在「最終電子接受者」與「ATP 主要靠什麼產生」：有氧呼吸以 O2 為最終接受者、靠電子傳遞鏈與氧化磷酸化；無氧呼吸以 O2 以外的無機物（或部分有機物）為接受者、同樣走電子傳遞鏈；發酵沒有外加電子接受者，以內生有機中間產物接受電子，ATP 只靠基質層次磷酸化。建議用比較表收尾。
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- 4
加氯消毒可抑制環境水體中病原菌的增生，降低微生物的健康危害。請說明此消毒方法之作用機制，並分別列舉四項其應用於環境時之優缺點。（30 分）
（30 分）
參考架構・破題
本題 30 分，分兩大塊：先說明加氯消毒的化學反應（自由有效餘氯的形成、HOCl 與 OCl- 的 pH 平衡、結合餘氯）與殺菌機制（破壞細胞膜、氧化酵素與核酸），再分別列出至少四項優點與四項缺點，每項附一句理由。
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- 5
試說明下列名詞之意涵：（每小題 5 分，共 15 分）
（一）微囊藻毒素（microcystins）
（二）趨化性（chemotaxis）
（三）生物氣膠（bioaerosol）
（15 分）
參考架構・破題
三個名詞各 5 分，每個寫「是什麼、由誰產生或如何發生、環境或健康意義」。微囊藻毒素連結水庫優養化與飲用水安全，趨化性是細菌運動行為與生物復育的連結，生物氣膠則與室內空氣品質及感染傳播相關。
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其他等別的「環境微生物學概要」
- 環境微生物學概要（普通考試）（59 題）
題目來源：考選部考畢試題查詢平臺（政府資訊公開資料）；參考架構為本站自撰，僅供準備方向參考，非官方標準答案。最後更新：。