臺北科技大學環境工程與管理研究所學位論文
國立臺北科技大學,正常發行
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在能源危機、溫室效應等因素影響之下，隨著各國際公司對自身產品環保性資訊公開的趨勢，許多國家紛紛投入推動第三類產品環境宣告活動。日本南韓、加拿大以及瑞典，在Type III EPD堪居世界領導地位。從國內產業現況明顯看出TFT-LCD 產業扮演現代資訊產業的重要角色，國際面板業者開始致力於環保相關議題，國內TFT-LCD產業為提高競爭優勢紛紛投入因應第三類產品環境宣告。目前國際間有許多分析軟體，但沒有一套標準，評估結果會因軟體背景及資料庫不同而有差異，甚者會影響整個宣告之進行。 本研究透過國內某面板廠商生產之22吋TFT-LCD模組，以VHK EcoReport v5、Simapro 7.0、GaBi 4以及Doitpro作為生命週期評估軟體工具，藉由文獻探討及軟體之各面向進行分析，得知Simapro為功能齊全且資料庫不斷更新的軟體，初次接觸LCA者可以此作為學習教材，GaBi為資料管理完整與分析嚴謹的軟體，適用企業內部對產品的評估或改良；EcoReport因資料庫略嫌薄弱，可作為學術研究之範例說明或教學；而Doitpro因內部資料庫皆本土化，可作為國內持續發展生命週期評估概念的依據。在衝擊數據方面，全球暖化以Doitpro之275 kgCO2為最高，酸化潛勢以Doitpro之5.04 kgSO2為最高，優養化以Doitpro之0.3 kgPO43-，光化學煙霧以Simapro的0.0156 kg C2H4最高，透過四種不同軟體評估出之數據與討論，可提供企業在進行第三類產品環境宣告時之參考重點，除了詳細評估本身之產品特性以及選擇適當之生命週期評估軟體，還能減少花費的時間與成本，亦能正確呈現完整的評估結果，順利完成環境宣告，提升企業之知名度與環保形象。
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「電力」是現代人日常生活中不可或缺的必要條件。由於經濟的快速發展，臺灣地區對於電力的需求日益增加，導致近年來整體供電系統的備載容量多處於偏低狀態，若提高發電量將造成更多的資源消耗及環境污染問題，故應朝提昇使用效率，減少新的電力供給開發，以邁向電力永續發展。為有效地利用電力，目前許多國家正積極推動需求面管理(Demand-side Management, DSM)，以為因應。國外需求面管理計畫成效，主要包含能源效率與負載管理。 反觀臺灣需求面管理計畫，主要是針對負載管理的可停電力，因此，我國未來發展需求面管理計畫，應加強節約能源與能源效率方面的計畫。如此一來，需求面(電力用戶)可減少財務支出，而供給面(電力提供者)可節省開發新電力來源之成本，因而獲致雙贏的結果。首先藉由廣泛的文獻回顧與蒐集初擬執行策略架構並進行兩階段問卷。首先，透過第一階段之模糊德爾菲(Fuzzy Delphi Method, FDM)專家問卷，建立具有「技術」、「經濟」、「行政」「宣導」四大原則層面之架構，篩選出13項適用於我國電力需求面執行策略架構。其次進行第二階段問卷調查，以模糊分析層級程序法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process, FAHP)確認準則間之權重值。研究結果顯示，專家學者認為前五項最重要分別為：「智慧型電錶與數位服務」(0.168)、「整體資源規劃」(0.118)、「時間電價」(0.111)、「免稅與誘因激勵」(0.111)及「透過能源服務公司推廣」(0.084)。由此可知國內專家學者認為技術及經濟層面，在執行需求面管理中具有一定的影響性，可透過適當誘因與管制措施及補貼措施，協助於永續能源之使用與發展。期望本研究以能規劃出適合臺灣電力需求面管理計畫及實施策略。
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近年來，由於都市化、工業化、人口數成長及交通運輸進步促成環境品質惡化。開發中國家為追求經濟發展，又得兼顧環境品質，對於朝向永續發展而言，政府面臨一大挑戰。空氣污染以各式各樣的負面效應影響人類健康，對人體呼吸道及心血管器官有極大的損害，最嚴重的健康損害為過早死亡。本研究已建置健康效益評估架構，結合單位經濟價值與受空氣污染影響人數計算健康效益。 研究結果顯示，透過效益移轉法求得台灣地區國人統計生命價值約為6,050萬元。另以條件評估法求得統計生命價值約為49,561,291元及生命年價值3,026,793元，此統計生命價值之選用作為健康效益評估所需使用之重要參數。透過健康效益評估架構評估台灣地區歷年1998至2007年各污染物懸浮微粒、二氧化硫、二氧化氮及一氧化碳濃度下降10 µg/m3對人類健康影響，其中以懸浮微粒污染為最大，於2007年各污染物濃度下降10 µg/m3帶來之健康效益分別為275,850百萬元、43,400百萬元、42,627百萬元及874百萬元。案例應用面，以2002年台灣地區空氣品質改善維護計畫為例，計算各縣市空氣污染減量之健康效益及各污染源管制效益。藉健康效益評估架構之呈現，可供各級政府決策者未來進行成本效益分析及調整提撥空污費基金預算分配之參考。
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本研究針對台北市通勤者使用台北捷運、市區公車、自用小客車、四行程機等四種通勤運具進行暴露風險及健康效益評估，首先分析各通勤運具於通勤尖離峰時段之空氣污染物暴露濃度程度，再以監測所得之數據進行各通勤運具致癌性風險評估，最後利用空氣資源整合效益模型評估通勤者使用各通勤運具之平均壽命及醫療支出增減情形。本研究監測之空氣污染物項目，包括：二氧化碳 (CO2)、一氧化碳 (CO)、二氧化硫 (SO2)、二氧化氮 (NO2)、臭氧 (O3)、總揮發性有機化合物 (TVOC)、粗懸浮微粒 (PM10)、細懸浮微粒 (PM2.5)、甲醛 (HCHO)、溫度 (T)、及相對濕度 (RH)。本研究共計兩條研究路線，分別為台北車站-南港捷運站及台北車站-淡水捷運站。監測日期為2009年1月至3月。 實地監測結果顯示：各通勤運具主要污染物為CO2，除了四行程機車之平均濃度值低於行政院環保署室內空氣品質第二類建議值外，其餘三種運具之濃度值皆高於建議值，又以使用車內循環空調模式之自用小客車濃度值為最高，其範圍為1740 ~ 3200 ppm，其次為NO2及O3，其濃度範圍分為0.1 ~ 1.2 ppm及 < 0.001 ~ 0.207 ppm。四種通勤運具中以機車通勤者受到之致癌危害最高，其終生致癌風險值為4.16×10-5，超出可接受終生致癌風險10-6約42倍，以自用小客車 (內循環)所受到之致癌風險最低，其風險值為2.07×10-6，超出可接受終生致癌風險約2倍。各通勤運具健康效益比較結果顯示，若考慮大氣環境空氣污染物濃度，以使用車內循環空調模式之自用小客車能有效的阻絕外界空氣污染物進入車廂，降低空氣污染物對人體之危害，若不考慮大氣環境空氣污染物濃度，則台北捷運車廂因其空氣污染物濃度普遍較低，且其行駛時間亦為最短，故通勤者所受到之健康危害最低。交通運具轉乘後通勤者平均壽命與醫療成本支出評估結果發現，當汽機車通勤者部份轉乘至捷運後，台北市總人口平均壽命相較於使用原運具增加57,748,592人日，而總醫療成本支出減少635,899仟元/年。
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本研究選擇一工業區之實廠作為範例，檢測該廠曝氣池中活性污泥比攝氧率（SOUR），並探討環境因子、有機物（以化學需氧量表示，COD）、與重金屬濃度Cu、Ni對比攝氧率（SOUR）之影響。研究目的在釐清現場活性污泥比攝氧率（SOUR）之變化，以及受這些因素之影響情況。所得結果可實際應用於改善處理廠之操作及研擬進流水毒性物質之管制作業。 實驗方法係對廠內活性污泥系統之進流水、出流水及曝氣反應池混合水等三部分分別取樣，再進行詳細之水質分析，分析項目包括：pH、溫度、化學需氧量、懸浮固體物、MLSS、VSS、SVI、重金屬Cu、Ni等。在檢測比攝氧率時，直接將曝氣池之混合液置於BOD瓶，再紀錄溶氧之遞減情況。為了探討污泥比攝氧率在不同之COD與不同之重金屬濃度下之反應，另進行以進流水及蒸溜水稀釋混合後之實驗組。數據分析方法包含1. 應用實廠實驗設備建立污水廠數據資料，並收集污水廠數據進行統計及分析作業。再將作業後數據帶入試算表進行線性迴歸及STATISTICA軟體程式製作3D等高線圖求出線性關係與最佳範圍。2.將各實驗組之比攝氧率值與對應之不同重金屬濃度值進行排列分組。對分組後之數據進行統計分析，其後對一特定重金屬濃度之數據，以Monod動力模式（SOUR=(SOURm*COD)/(Ks+COD)）模擬分析比攝氧率與COD之關係，再利用Excel製作Monod動力模式圖及雙導數法製圖求解動力常數，包括最大比攝氧率(SOURm)與半速率常數(Ks)。 結果發現：1.大武崙工業區污水處理廠活性污泥系統性質複雜，即使進行單項及多項線性迴歸分析後。單僅以線性迴歸方式無法釐清相互間之關係。2.在比攝氧率(SOUR)與重金屬銅(Cu)、重金屬鎳(Ni)相互關係的研究，藉由STATISTICA程式彙製3D等高線圖後，發現於重金屬銅(Cu)為0.08至0.18(mg/l)，重金屬鎳(Ni)值於0.18至0.27(mg/l)時，產生最佳比攝氧率(SOUR)為10(mg.O2/g.vss.hr)範圍，判斷處理系統中存在微量重金屬銅(Cu)、鎳(Ni)有助於提升比攝氧率(SOUR)值。3.在一特之定重金屬銅(Cu)、鎳(Ni)濃度下, Monod動力模式下推導出之最大比攝氧率(SOURm)及半速率常數(Ks)有相依趨勢，因此，Monod動力模式可簡化成一階反應式：SOUR=(SOURm/ Ks )*COD ，來比較污泥活性。4.Monod動力模式分析第五組資料，該組重金屬銅(Cu)含量在0.03至0.19，重金屬鎳(Ni) 含量在0.05至0.19 ，最大比攝氧率(SOURm)為1.18至20.51(mg.O2)/(g.VSS.hr) 而(SOURm/Ks)於 0.2987時為最佳。證實生物處理系統受到重金屬銅(Cu)、鎳(Ni)之馴化，有重金屬銅(Cu)、鎳(Ni)存在時，反而活性污泥活性(SOUR)更佳。
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本研究添加零價鐵與氯化銨製備含氮鐵二氧化鈦，藉由氮鐵元素摻雜於二氧化鈦表面，發揮其兩者優點大幅提升二氧化鈦的光催化活性，此外藉由氮鐵元素之特性，同時縮短二氧化鈦之能隙，提升可見光觸媒未來實場之應用性；本研究製備奈米級含氮鐵二氧化鈦之可見光光催化活性機制探討分為兩主軸：1.製備含氮鐵二氧化鈦之物性分析。2. 含氮鐵二氧化鈦之可見光光催化活性測試。 製備含氮鐵二氧化鈦之物性分析部分，本研究結果顯示，藉由ESCA能譜圖與XRD晶相分析可得知，添加零價鐵與氯化銨於高溫缺氧製備過程內，氯化銨於高溫下會分解成NH3與HCl，而NH3¬會摻雜於二氧化鈦表面；零價鐵於高溫缺氧製備過程與二氧化鈦中氧元素產生反應形成Fe2O3，且鐵元素與鈦元素同為3d軌域與易產生鍵結之特性，生成Fe2TiO5，而鐵摻雜量會隨加藥量呈正相關增加，含氮量則是有一最適加藥比例，於固定零價鐵加藥量，提升二氧化鈦與氯化銨重量比時，二氧化鈦與氯化銨重量比1：6擁有最高的含氮量。此外，藉由UV/Visible分析得知，本研究製備之Fe/N-TiO2（2.21eV）之能隙遠低於Degussa P-25（3.2eV）與TiOxNy（2.95eV）。 含氮鐵二氧化鈦之可見光光催化活性測試部分，本研究製備之Fe/N-TiO2擁有最佳光催化活性之樣品，製備條件為零價鐵添加0.01g，二氧化鈦與氯化銨重量比1：6，其光催化反應速率為0.066h-1，於最佳製備條件下Fe/N-TiO2之光催化反應速率遠優於TiOxNy（Fe 0 1：6）的0.028 h-1與Degussa P-25的0.018 h-1。此外，研究製備Fe/N-TiO2在氮鐵含量摻雜過量時，光催化反應速率會隨之遞減，因此，改質Fe/N-TiO2最適摻雜氮、鐵量分別為1.5~2.5 mole%與1.9~3.5 mole%。能隙變化與光催化活性部分，Fe/N-TiO2 能隙為2.81eV，擁有最佳光催化反應速率，雖氮鐵摻雜量增加，有助於縮短能隙，然而當能隙低於2.8eV，則無法產生氫氧自由基，降低了二氧化鈦光催化活性，如樣品Fe 0.05 1：6能隙為2.21 eV，反應速率則為0.022 h-1時，則遠低於樣品Fe 0.01 1：6能隙為2.81 eV，反應速率為0.066h-1。
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綜合量販業的影響層面涉及社會、環境及經濟等議題，主要是因為其具有大型化、產品多元化且便宜、連鎖經營、供應鏈體系龐大、勞力密集、與社區生活關係緊密等的特色，在探討綜合量販業對社會衝擊最著名的書「沃爾瑪效應」中曾提及因低價策略而壓縮供應商利潤，造成不是將生產移往工資低的第三世界，就是改做生命週期較短的廉價商品，其背後隱藏著無形的社會及環境成本。 各國之綜合量販業紛紛提出企業社會責任報告書或永續報告書以宣示其改革之決心，反觀台灣情形，國內業者皆未出版企業社會責任報告書或永續報告書或環境報告書等，爰此，本研究利用模糊分析層級程序法（Fuzzy Analytic Hierarchy Process, FAHP）探討及分析消費者與綜合量販業者對執行企業社會責任認知之差異性為何，進而研擬優先策略供參。首先，透過文獻與國內外案例之彙整與分析，整理國際知名綜合量販業因應企業社會責任的策略，將策略概分為經濟、社會及環境三大構面，再依續細分九大面向，為地方經濟、社區參與、員工關係、顧客關係、供應商關係、氣候變遷管理、廢棄物管理、水資源管理及永續性產品，依此架構建置屬於模糊分析層級程序法（FAHP）問卷進行後續問卷。 以消費者觀點視之，最重要的面向依序為「水資源管理」、「永續性產品」、「氣候變遷管理」、「廢棄物管理」、「供應商關係」、「顧客關係」、「員工關係」、「地方經濟」及「社區參與」。 以業者觀點視之，最重要的面向依序為「永續性產品」、「水資源管理」、「氣候變遷管理」、「廢棄物管理」、「顧客關係」、「供應商關係」、「員工關係」、「社區參與」及「地方經濟」。 從上述結果可知，消費者及業者對企業社會責任的看法相近－環境相關議題是最重要的面向，屬社會面向之因素次之，最後才是經濟面向之因素。 在執行企業社會責任的策略制定時，首要之方向應朝環境保護相關議題進行，包括「水資源管理」、「永續性產品」、「氣候變遷管理」及「廢棄物管理」等，並加強「員工關係」、「顧客關係」及「供應商關係」。
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砂石為營建工程產業之基礎材料，亦深深影響經濟發展，國內每年砂石需求量達6,786萬立方公尺，故砂石場之廢水量及其污泥產量相當驚人，依本研究之實驗推估1立方公尺之砂石產量將產出約2.25立方公尺之廢水量，廢水中懸浮固體物濃度平均值為13,915mg/l，換算每立方公尺廢水約有14kg污泥量，規劃設計可行及有效能之處理流程設備，以解決砂石廠廢水污泥問題。 本研究採用實場案例設計及操作採樣，分析處理流程設備之處理效能，利用混凝沉澱池及污泥壓濾為主要處理程序，原水中SS去除率可達99.7%，COD去除率亦可達91%，回收水質不僅符合放流水標準，亦因水質良好可達到全回收零排放之目標；此外經污泥壓濾機脫水後之污泥含水率為30%~40%間，不僅符合法規處理要求，亦降低污泥最終處置成本。 運轉期間仍有部份設計施工缺失，如污泥壓濾機脫水後污泥餅無法迅速剝離下料、因砂石雜物尖銳致氣動泵浦隔膜常破損等問題，亦於此研究中提出改善方案，期使使處理設施之操作維護更家簡易可靠。 營建廢棄混凝土塊應屬可再利用資源，本研究砂石場以其為主要原料，經篩選、破碎、分離出再生骨材，供作道路AC用料、回填級配料及低強度要求之混凝土骨材，低強度要求混凝土一般可用於CLSM回填材、管溝混凝土等，回收混凝土塊再利用不僅避免資源浪費更可避免違法棄置汙染環境；此外每年更可提供逾三成之國內砂石需求量。
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依據國際能源總署IEA/OECD於2007年出版之世界能源資料統計，2005年我國能源使用二氧化碳(CO2)排放量約為261.28百萬公噸，全球排名為第22名；另外根據自然雜誌的調查，2007年國家二氧化碳總排放量中，台灣排名全球第13名，二氧化碳排放量再增加，這是個值得重視的環保問題。根據2006年教育部統計各級學校之總使用電量為卅二億六千多萬度，其中大專院校約佔63%，用電量是佔各級學校用電量的最大宗。教育部將節能、環保列為大專院校校務評鑑中重要的評鑑項目之一，日後在校園能源使用與管理將會被要求進行溫室氣體的盤查、報告及驗證等管制之議題。本研究主要目的是對國立台北科技大學作碳足跡盤查，並於作業完成後產生排放清冊，其數據可為學校推動節能減碳之績效良否依據，以及相關改善策略之參考。 本研究首先以文獻回顧為基礎，而對國際溫室氣體盤查相關規範、方法、盤查工具、教育部校園溫室氣體管理系統及國內外校園現況等進行文獻回顧，研究大專院校之碳足跡盤查與改善策略-以國立台北科技大學為例，進行實際碳足跡盤查，以97年度作為盤查基準年，研究結果顯示，溫室氣體總排放量為20161.54(公噸CO2e/年)；CO2排放量為12362.92 (公噸CO2e/年)，占總排放量比例61.32(%)；CH4排放量為722.65 (公噸CO2e/年)，占總排放量比例3.58(%)；HFCs排放量為7075.9 (公噸CO2e/年)，占總排放量比例35.1 (%)，另在人均排放量計算為1.561(公噸-CO2/人•年)。 本研究為初探性研究，除了進行排放源數據蒐集、數據量化計算，清冊產生等，並進行結果與探討分析，再綜理相關改善策略，例如，透過電力控管，管制空調使用時間；廢棄物處理以使用者付費方式之觀念等，以進行減量工作。最後提出結論與建議。限於研究時間短促其資料的完整性、準確性較不足，為提升及確認碳足跡盤查結果之可信度與完整性，建議後續研究，可針對本研究未盤查部分進行盤查研究。
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水質指標的正確選擇，將直接關係水質的結垢或腐蝕傾向的評估結果。一般業界多使用藍氏飽和指數評估水質的腐蝕傾向。本研究參照台北市淨水場及新竹淨水場供水指標之水溫、硬度、鹼度、pH值、硫酸鹽等，以MINEQL+應用程式為工具，模擬推估各淨水場水質飽和指數。探討結果目前台北自來水水質LSI為負值，且由MINEQL+模擬結果CaCO3未達飽和濃度，水質具腐蝕傾向。新竹自來水水質LSI為正值，水質具結垢傾向。 以MINEQL+模擬pH值、硬度、鹼度、磷酸鹽、鎂，對碳酸鈣溶解濃度的影響，結果顯示新竹自來水碳酸鈣不具結垢傾向，與LSI預測趨勢相異。因MINEQL+之SI值考量磷酸鹽及鎂離子濃度之影響，LSI值未加以考慮，故於特別情況下LSI值可能有考量缺失， MINEQL+之SI值則具較完善考量機制。假設利用MINEQL+調整硬度、pH值，評估對台北自來水水質的影響，結果可得自來水水質LSI為正值之模擬狀態。 另目前台北自來水水質飽和指數為負值具腐蝕傾向，以MINEQL+程式為工具，推估淨水場水質重金屬銅含量與鹼度、pH值等之關係。分析得pH在6.3至10之間，其總銅濃度值皆小於MCL。添加磷酸鹽在低pH狀態下能有效降低水中總銅濃度。