環境化學與環境微生物學（環保技術組）　申論題歷屆試題與參考架構

113 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   欲瞭解廢（污）水中有機物之濃度，除直接監測已知物種之有機物質外，較常量測之項目為化學需氧量（COD）或生化需氧量（BOD） 。

   （一）試說明化學需氧量與生化需氧量的定義。 （8 分）

   （二）進行生化需氧量試驗，使用之稀釋水，除要維持適當的滲透壓外，請再列舉 3 個需配合之條件。 （9 分）

   （三）某廢水僅含有 460 mg/L 之乙醇，若利用氧氣將乙醇完全氧化成二氧化碳與水，請列出化學平衡反應式，並計算其理論需氧量（mg/L as O2）。（8 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題三小題分別檢驗「以氧當量表示有機物濃度」的兩大指標（COD、BOD）之定義辨析、BOD 稀釋接種法的水質條件，以及由化學計量推算理論需氧量（ThOD）。答題主軸是：COD 是化學氧化、BOD 是生物氧化，ThOD 則是以化學平衡式算出的理論上限，三者數值關係通常為 BOD5 < BODu < COD ≦ ThOD。

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2. 2

   人類活動如燃煤之火力發電廠與汽機車使用之廢氣排放，往往是形成酸雨的原因。

   （一）試說明酸雨的定義。（3 分）

   （二）試說明酸雨的危害。（8 分）

   （三）假設一密閉系統之水中僅含有 2×10-2 M 碳酸（H2CO3），其 pKa1 與 pKa2分別為 6.3 與 10.3，試問於水溫 25℃下，該水溶液之 pH 值與各成分（碳酸、碳酸氫根、碳酸根）的濃度。 （14 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題橫跨「大氣化學的酸沉降」與「水化學的碳酸系統」。（一）（二）須先給出酸雨的量化定義並交代數字的由來，再分面向鋪陳危害；（三）是標準的弱酸解離平衡計算，題目強調密閉系統，代表總碳酸量固定、無氣相補充，應以 Ka1 作單質子近似求 pH，再用 Ka2 回推碳酸根。

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3. 3

   欲瞭解微生物是否有生長，可藉由菌數增加、菌體重（質）量增加與監控菌體活性（如攝氧量、二氧化碳釋放率……）獲悉，試舉出 3 種藉由量測菌數增加之方法，並說明其作法。（15 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   題目限定在「藉由量測菌數增加」判斷生長，因此答題應集中在細胞計數法，而不要把乾重法、攝氧量、二氧化碳釋放率等質量法或活性法當作主答（那些是題幹已排除的另外兩類）。計數法可再分為總菌數（含死菌）與活菌數（可培養菌）兩大類，先把分類講清楚再逐項說明作法，架構最清楚。

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4. 4

   微生物可利用碳水化合物、脂肪獲得能量。

   （一）試繪脂肪之結構式。（5 分）

   （二）脂肪經微生物代謝分解產生甘油與脂肪酸，脂肪酸經 β-氧化作用繼續代謝下去，試闡述甘油經好氧菌分解之代謝情形，並計算 1 分子甘油經好氧代謝後會生成多少能量（ATP）。（10 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   本題考脂質的化學結構與甘油進入中央代謝途徑的能量收支。（一）必須真的把三酸甘油酯結構式畫出來並標明酯鍵；（二）關鍵在認出甘油要先磷酸化、再脫氫成磷酸二羥丙酮而由糖解途徑中段切入，計算時逐步列出輔酶產物與基質層次磷酸化，並明講所採用的 ATP 換算值。

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5. 5

   在進行相關微生物實驗時，除避免微生物受到污染，也防止操作人員遭受危害，常會使用生物安全櫃（或無菌操作台）進行實驗。

   （一）試述生物性危害之定義。 （6 分）

   （二）微生物依其危害性可分 1-4 級（Risk group 1-4） ，試說明這 4 級（RG1- RG4）各自代表之定義。（8 分）

   （三）結核桿菌（Mycobacterium tuberculosis）、麻疹病毒（Measles virus）、腮腺炎病毒（Mumps virus）、漢他病毒（Hantavirus） ，則分別歸屬 RG1- RG4 那個等級。（6 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題考生物安全（biosafety）的基本架構：危害定義、依病原危險群分級的邏輯，以及常見病原的實際分級。作答時要掌握分級的兩個核心判準——對個體的致病嚴重度與對群體的傳播風險，再加上有無有效預防及治療方法——並對應到生物安全等級（BSL）與生物安全櫃的選用。

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