臺灣大學環境工程學研究所學位論文
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由人體所排呼出的飛沫可能帶有能傳染疾病之微生物。由於小於次微米之粒徑在文獻中顯示占了絕大部分。此研究的目的是建立健康個體所呼出小於次微米的飛沫粒徑分佈，並且去量測性別的差異對於咳嗽風速與飛沫濃度之比較。使用採樣袋收集飛沫，再同時以微粒電移動度掃描分徑器（Scanning Mobility Particle Sizer, SMPS）系統量測咳嗽飛沫，建立小於次微米之飛沫粒徑分佈。並且將實驗資料進行統計分析，以比較不同的年齡和性別對於粒徑分佈之差異。然後利用這些資料進一步去計算飛沫之蒸發時間，沉降距離及水平距離。 以SMPS 系統實驗結果顯示飛沫粒徑範圍分佈在從0.019〜0.35 μm，而約有80% 的咳嗽飛沫粒徑是在0.03 〜0.2 μm之間，大多數飛沫其粒徑是大於0.03μm；年齡層對於飛沫之粒徑分佈並無顯著之差異，性別的部份則是第2 類族群會受到飛沫粒徑影響而有差異，其餘並沒有顯著之差異。另外在風速計的數據顯示速度分佈範圍從0.13〜1.88 m/s；在這項研究過程中發現飛沫濃度有隨著咳嗽產生之風速而增加的趨勢；而在咳嗽風速與飛沫濃度方面皆是男性大於女性的。飛沫傳輸方面，於20℃、相對濕度（RH）為50％之環境下，粒徑為0.2 μm之飛沫推估其蒸發時間只需7.07×10-5秒，而在蒸發前之沉降距離僅有4.40×10-9公分，水平傳播距離則約為8.58×10-5公分，顯示咳嗽所產生之奈米飛沫，其運動範圍只侷限於產生源附近，且很快地蒸發成飛沫核；而飛沫核在空氣中傳播，會造成疾病擴散的可能性。很多傳染性疾病屬於次微米以下之粒徑例如SARS致病菌。因此藉由此研究可以進一步了解飛沫粒徑在小於次微米之分布情形。
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本研究探討HVAC系統中光觸媒濾材控制生物氣膠之效能與可行性評估。本研究設計一測試箱模擬室內HVAC系統，並利用氣膠產生器將液相中之微生物霧化產生生物氣膠，與稀釋空氣一同注入HVAC模擬系統。實驗之微生物物種包含大腸桿菌(E. coli)、枯草桿菌(B. subtilis)、酵母菌(Yeast)與青黴菌(Pen. citrinum)，實驗變因包含UV光波長（365 nm、254 nm）、相對濕度（30%、60%）與濾材種類（Degussa P25、 D-type）等。實驗條件在固定通風換氣率與不同操作條件下，探討下四種生物氣膠之衰減情形，以瞭解紫外光與光觸媒濾材對生物氣膠之殺菌效能。實驗結果顯示，四種不同生物氣膠(E. coli, Yeast, B. subtilis, P. citrinum)於總換氣率1 h-1，乾淨空氣換氣率0.18 h-1之自然衰減常數（kn）分別為2.14、1.31、1.00與1.22 h-1。Degussa P25光觸媒濾材在未照光及照射UV光(365 nm)之生物氣膠衰減常數分別為2.45、1.49、1.38、1.37 h-1（未照光）及2.88、1.60、1.51、1.52 h-1（照射UV光）。結果顯示，當HVAC系統增加光觸媒濾材與照射UV光之後，生物氣膠之衰減常數明顯增加。比較有無光照之結果顯示，其衰減常數差異不大，表示光催化反應對生物氣膠之去除效果並不顯著，主要去除機制來自於濾材本身之機械過濾作用所致。綜合不同實驗變因之影響，相對濕度對生物氣膠衰減常數之影響並不明顯。比較照射光觸媒濾材之紫外光波長之結果顯示，短波長之紫外光對生物氣膠之衰減有明顯增進效果。兩種不同光觸媒濾材之去除效果，其結果差異性不大。單就不同紫外光波長對生物氣膠殺菌效力之探討，365 nm之UV光幾乎沒有任何殺菌效果，而使用254 nm之UV光，對生物氣膠之衰減量則有明顯增加。研究結果顯示，利用254 nm紫外光之光觸媒濾材去除非產孢細菌性生物氣膠之去除效能最為顯著。
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環境的議題在21世紀已是全球最關注的焦點。綠色採購、綠色行銷及環保意識已逐漸成為一般消費者與採購決策重點之一。企業活動與生產之技術、產品之成份必須考慮到生態效益，這不只是一個趨勢，而是21世紀管理者在未來投資決策、研發、生產製程中，首要評估的要點。 本文依據世界企業永續發展委員會（WBCSD）提出的「生態效益」( Eco-efficiency ) 概念－以更少的資源及污染，提供更高的產品與服務價值；同時兼具增進經濟利益與改善環境品質－來評估一個汽車產業的環境與經濟績效。因此，本研究透過文獻探討、資料收集、個案訪談等方式，了解生態效益的歷程及建構汽車產業之生態效益指標。 個案企業試算研究顯示出，生態效益值的計算可供公司管理決策參考與標竿比較，能了解改善步驟的優先順序，結合豐田式生產管理同時可作為企業提昇獲利能力及環境保護績效的決策參考工具。
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在陽明山國家公園區域內，擁有獨特壯麗的自然景觀、大屯火山地形以及豐富之溫泉水資源，加上鄰近台北大眾交通的便利性，是台灣本島最適合發展國際溫泉觀光事業的地區，然國內溫泉休閒遊憩區常遭遇許多問題，包含公共設施不足、整體景觀凌亂、管線任意架設、水權未登記以及溫泉資料庫的整合不全等問題也在此顯現，使得本溫泉區的潛力發展受限，本文整合了過去有關陽明山溫泉資源的調查資料，包含文獻、網路、調查報告等，並以地理資訊系統將其基本資料建構成溫泉屬性資料庫及建立圖、表，來將研究區的溫泉水資源做一個完整的彙整，並在溫泉水資源的現況整理後，透過SWOT 分析來做溫泉水資源的潛力分析。 本研究依據SWOT評估的結果，將陽明山地區溫泉水資源分為四個主要類型，包含了(A)都會區之商業化溫泉(B)郊區之商業化溫泉(C)日常用途之溫泉(D)以自然保育為主之溫泉，並將其發展條件的優缺點列出以及提出其發展策略。
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長久以來，燃燒為最終處理固態和有害廢棄物之共同處理方案，在台灣已發展19座區域性焚化廠以處理超過90% 之都市固體廢棄物。此外，尚有超過4千個小型焚化爐被設置在商業或工業的單元中，用來處理各種不同種類之工業廢棄物或有機廢溶劑。廢棄物焚化雖可解決垃圾減量問題，但焚化廠之煙道排氣也衍生了空氣污染問題。其中尤以戴奧辛號稱世紀之毒，特別為民眾所關切。 自煙道排氣中移除PCDD/Fs之控制技術，包括活性碳吸附及催化分解等兩大系統，均能達成0.1 ng-TEQ/Nm3之排放標準。但是依據經驗焚化廠產生之PCDD/Fs有20%由氣相排放，80%是附著在飛灰固相和吸附於活性碳吸附劑。由此可見，採用活性碳吸附方式，只是將空氣中的戴奧辛污染物質再轉嫁到不同的介面而已，並未真正的解決問題。 本研究之主要企圖係在發展出一種可被環境接受並兼具成本效益之技術，以減少小型焚化爐排放戴奧辛之風險。研究內容包括：先將原擬廢棄之含鐵污泥再生製成類似氧化鐵之觸媒材料；次於實際焚化燃燒過程中探討氯苯不同含氯濃度與戴奧辛形成之關係，並評估此再生觸媒添加後之最佳破壞溫度；最後再以戴奧辛標準品來實驗測試該氧化鐵觸媒之破壞去除效率，以及說明其可能之催化氧化機制。 污泥再生實驗結果顯示：含鐵污泥在經過脫水、高溫加熱後研磨之粉末狀觸媒（環境觸媒），屬於α-Fe2O3之氧化鐵型態。將之投入焚化爐與含氯化合物反應，能產生催化及破壞氯化結構之作用。 觸媒催化活性評估實驗發現：在未添加觸媒，且定溫燃燒的情況下(一次爐450 oC，二次爐 780oC)，戴奧辛形成濃度與氯苯之含氯量呈線性正比關係，其回歸方程式為 (PCDD/Fs)Cl = 0.261(Cl)+0.052。此外， 在添加一定劑量觸媒(100g/hr)之實驗條件下，當燃燒溫度大於750 oC 時，戴奧辛濃度即從0.78 降至0.1 ng-TEQ/Nm3。 戴奧辛焚化破壞實驗之結果顯示：在添加300g/hr 觸媒之幫助下，戴奧辛標準品之破壞效率高達95% (TEQ)，並接近於96% ( TEQ)之去除效率。此二值之所以如此接近，顯見此氧化鐵觸媒破壞戴奧辛之機制係藉由催化氧化效果而非吸附作用，意即戴奧辛污染物鮮少殘留在觸媒上，較無二次污染必須處理之問題。同時實驗也發現，在不同戴奧辛同屬物種中，氧化鐵觸媒對於最具毒性之2,3,7,8-TeCDD之破壞效果最佳。此外，在觸媒加入反應之環境下進行實驗發現，氯苯產生一氧化碳之燃燒效率超過98%（850℃）；五種含氯化合物之破壞去除效率亦超過99.9到99.999%。並且以實際含氯廢溶劑測試結果，平均戴奧辛檢測值為0.038 ng-TEQ/Nm3皆低於排放標準。如未添加環境觸媒，或僅添加活性碳吸附劑，實驗結果皆超出排放標準。
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薄膜程序為一不需相轉換的固液分離程序，然而往往因薄膜積垢問題使得操作成本增加，限制了薄膜程序的應用。腐植質被認為是造成薄膜淨水積垢的主因之一，然而微過濾程序並無法有效去除腐植質。本研究以實驗室規模的外加電場薄膜過濾模組，處理模擬水樣中之帶負電的腐植質。本研究之薄膜過濾實驗結果顯示，施加100 V電壓時，可將腐植質去除率由低於20%提升至80%以上，經由SUVA、THMPF及液態氫核磁共振的分析結果顯示，被去除的有機物主要為帶電較多、分子量子量較大且含有脂肪族-3及芳香族的部分，這些官能基易與氯反應而產生三鹵甲烷，故外加電場薄膜程序應用在去除消毒副產物之前驅物質上，深具應用潛力。再者，外加電場薄膜程序去除腐植質的機制主要是物理的分離作用，即電泳的作用，化學氧化還原雖然也有發生，但不是主要的因子。由於腐質植是相當複雜的有機物，腐植質去除率不僅與施加的電場強度有關，亦於薄膜孔徑有關。另外，外加電場亦可增加過濾通量及減少過濾阻力，增加的原因除了上述電泳之外，當外加電場大於臨界電場時，其電滲透現象則具有增加過濾通量之功能。當以脈衝式電場操作薄膜過濾，雖可減少所需電力，並且可增加過濾通量，但腐植質去除率較連續電場施加時為低，故在工程實務不建議使用。
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運用零價金屬滲透性反應牆處理土壤及地下水中含氯有機化合物是近年來熱門且廣泛的研究。而判別各種零價金屬的適用性，是根據目標汙染物的降解速率以及還原脫氯過程中所產生的副產物來決定。本研究主要利用化學還原法，製造出比表面積大於微米級商業錫粉100倍以上的奈米級零價錫以及鈀/錫雙金屬，探討其對四氯化碳還原脫氯反應的效果與機制。 批次試驗結果顯示，粉末狀微米級與懸浮態奈米級零價金屬降解四氯化碳的反應均可套用擬一階反應動力模式，得到奈米化後Pd/Sn雙金屬的降解速率比奈米錫快5倍，比粉末狀金屬快將近100倍的效果。 由產物的分佈可推斷：本研究利用錫金屬還原脫氯四氯化碳的系統同時包含三種反應機制。第一種是產生三氯甲烷以及二氯甲烷的氫解反應，在粉末狀金屬系統中三氯甲烷產率是20-60%，無二氯甲烷；懸浮態零價金屬系統中三氯甲烷則佔70-80%，二氯甲烷10%。至於第二種及第三種反應路徑均產生二氯碳烯基(:CCl2)，反應機制分別為碳烯基水解與碳烯基還原，最終產物是甲烷。粉末狀金屬系統中甲烷佔10-30%，懸浮態零價金屬系統中甲烷則僅有10%的產率。 值得注意的是，本研究發現奈米化之後，單一金屬錫系統中，甲烷的產率較Pd/Sn雙金屬高，且三氯甲烷有緩慢降解趨勢。然而由於尺寸縮小，反應活性亦加大，奈米錫在水中對氫離子的競爭性提升，因此加強了氫解反應的發生機率，造成奈米化金屬系統三氯甲烷的產率較粉末狀金屬系統高出許多。
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在模擬非點源污染的過程中，降雨是相當重要的資訊，採用一個降雨代表值來描述整個集水區之降雨情況，往往會造成流量及非點源污染推估極大的誤差，故近年來已有學者針對此問題進行探討，考慮降雨空間變異性對水質及水量推估的影響。但多數研究在各雨量站降雨資料之權重分配上較不具有彈性，在降雨分區劃分的過程中，描述集水區內各分區之降雨特性時仍稍顯粗糙，且對於各雨量站權重的表現並無一套有系統且合理之給定方式，故勢必造成模擬推估結果與實際情況間之誤差。為減少此誤差且讓流量及非點源污染量推估與實際情況更相符，本研究由傳統反距離指數法的概念出發，發展一套模糊化修正式反距離指數法，應用模糊理論(Fuzzy theory)中隸屬度的概念，分析降雨在集水區中之空間變異性。並採用WinVAST模式進行流量及非點源污染量之模擬與推估，將整個集水區依據地形再劃分為數個子流域，以各子流域區塊為各別輸入的單位，透過更詳盡地輸入資料，且運用模糊化的屬性特性，解決傳統降雨資料分析之限制，以期更完整地描述各子流域區塊之實際降雨特性，進而提高流量及非點源污染量推估之準確性。具有空間變異性之分析結果，即可應用在集水區分區管制優先順序之決策上，以及發展非點源污染最佳管制作業之經濟有效配置。 由結果可知，模糊化修正式反距離指數法，透過調整模糊化隸屬函數來表現周圍雨量站相對之權重，確實可以提高降雨推估的彈性及準確度；特別是在地形較為崎嶇的案例區，此方法具有其相對之優勢。值得注意的是，在模糊化修正式反距離法優化最佳水平距離指數”m”，及優化最佳垂直高程差距離指數”n”，在多數情況下，m值均大於n值；此結果說明，周圍各雨量站相對重要性遞減之速率，受到水平間距因子的影響甚於垂直高程差因子。在流量及非點源污染模擬應用的部分，降雨在空間的變異性與高程為正向關係或降雨地區化集中之暴雨，採用模糊化修正式反距離指數法，均能有效地降低降雨推估誤差，及提高流量及非點源污染模擬結果之準確性，尤其是與高程具有絕對相關之設計暴雨，此方法之改善更為明顯。而隨機空間變異之降雨，採用模糊化修正式反距離指數法，對於降雨推估及流量模擬之準確性，提升效果較不明顯。在自然環境下，降雨通常會與空間高程具有密切的正相關，因某些因素造成地區性集中之暴雨亦較為常見，隨機空間變異之暴雨較不合理，因此，可以證實，模糊化修正式反距離指數法在降雨具有空間變異的情況下，具有極佳之彈性，且推估結果可信度相當高。
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鉻是一般工業上經常使用之原料，故在工業區附近之地下水中，鉻為最常見的污染物之ㄧ。零價鐵已廣泛的被應用於地下水整治復育工作上，近年來，利用零價鐵現地處理鉻污染的潛力也逐漸被重視。由於零價鐵之比表面積以及鈍化膜為影響其去除效率極為重要的因子，而奈米化後的鐵粉既具備較大的比表面積也具備較薄的鈍化膜，故在應用上遠比商用鐵粉更具效率，因此本研究主要在比較J.T.Baker牌商業鐵粉和自製奈米級鐵粉對於六價鉻之去除效果。 商業鐵粉系統中主要在探討共存陰離子(Cl-、 SO42-、 NO3-、 ClO4- 和 PO43-)、初始pH值和溫度對於六價鉻去除效率之影響 ，而在奈米鐵系統中則沒對溫度的影響進行討論。此外，本研究也有探討六價鉻去除反應之動力模式。 研究結果顯示當六價鉻中含有氯離子和硫酸根時能增加商業鐵粉對六價鉻的去除效果，而硝酸根、過氯酸根及磷酸根則會使商業鐵粉去除六價鉻的效果變差。然而在奈米鐵系統中，氯離子、硫酸根、硝酸根及過氯酸根對於六價鉻的去除效果影響較不明顯，但磷酸根卻會使六價鉻的去除效果明顯降低。 每單位重量零價鐵能去除六價鉻的量為奈米鐵大於商業鐵粉，會有這種結果是因為在商業鐵粉去除六價鉻的系統中，鈍化膜的破壞是主要的速率決定步驟，而在奈米鐵去除六價鉻的系統中則否。 六價鉻初始pH值越高時，商業鐵粉和奈米鐵去除六價鉻的能力均都下降。至於反應動力部分，商業鐵粉去除含氯離子之六價鉻溶液時為假一階反應，但奈米鐵去除六價鉻之反應卻為假二階反應。此外，反應系統的溫度提高時，則有利於商業鐵粉去除六價鉻的能力。 關鍵字：六價鉻、商業鐵粉、奈米鐵、pH、反應動力
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本文應用流體化床反應槽為本體，分別應用流體化床結晶及吸附二種技術處理含銅廢水，以解決傳統含重金屬廢水處理所衍生之大量污泥之問題。 在應用流體化床結晶技術處理含銅廢水部分，分別針對最小流體化速度、銅離子與結晶試劑介穩區及最佳銅離子去除條件，加以研究。應用流體化床結晶技術處理含銅廢水需將操作條件控制於低過飽和度，以使得銅離子以核沉澱方式包覆於流體化床內之擔體表面。本實驗中相關之影響因子包括:pH值、結晶試劑與銅離子之莫耳比、水力負荷及結晶試劑種類等。實驗結果指出: 由介穩區之界定結果顯示當結晶試劑與銅離子之莫耳比([CT]/[Cu])=2時，相對之銅離子濃度限制為40 mg/L，然而在實際之流體化床反應槽操作下，因其流體化之擔體進行高速運動，形同一種快速攪拌行為，因此對於進流銅離子濃度限制較高為20 mg/L。當進流銅離子濃度為10 mg/L時，出流水銅離子去除率可達96%；最佳之結晶試劑為Na2CO3；最佳之結晶試劑與銅離子之莫耳比([CT]/[Cu])為2；水力負荷方面則不宜超過30 m/H。此外，避免於流體化床反應槽內發生沉澱反應(homogeneous nucleation)亦為一項非常重要之操作因子。一旦於流體化床反應槽內發生沉澱反應將導致出流水銅離子濃度增加，而將進流廢水與結晶試劑於流體化床擔體內進行混合，將可有效的降低於反應槽底部所發生之沉澱現象。針對結晶物分別利用掃瞄式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM)針對樣品表面進行觀察及照相，本實驗所使用之機種配有能量散射光譜儀(Energy Dispersive X-ray Spectrum, EDS)，可同時針對樣品進行定性分析。而利用元素分析儀之分析結果推估結晶物中CuCO3及Cu(OH)2所佔之比例分別為46%及54%。 在應用流體化床吸附技術處理含銅廢水部分，本實驗係利用將錳砂填充於反應槽內做為吸附劑，利用將填充之錳砂以流體化方式，以有效去除廢水中之銅離子。本實驗中分別針對錳砂之吸附特性、錳砂對銅離子之吸附平衡及流體化床內錳砂對於銅離子之去除成效加以探討。 在錳砂表面性質及其吸附特性方面，利用掃瞄式電子顯微鏡針對樣品表面進行觀察及照相，並利用能量散射光譜儀進行錳砂之組成分分析，錳砂中重金屬錳含量利用消化方式測量結果約為8.03 mg-Mn/g-錳砂。實驗結果指出:利用流體化床反應槽內填充錳砂去除廢水中之銅離子，銅離子之去除受pH值高度影響，當pH值增加時，銅離子去除率亦隨之提升，而當錳砂吸附銅離子結束後，溶液中之pH值呈現下降情形。當錳砂添加量大於10 g/L時，應用流體化床反應槽去除銅離子之效果與傳統應用振盪器去除銅離子之效果幾乎相等，而當錳砂添加量達40 g/L時，應用流體化床反應槽吸附銅離子之效果則大於使用振盪器吸附銅離子之效果。此結果顯示於反應槽中添加錳砂做為吸附劑並將其流體化後，吸附劑表面之吸附位址(sites)可有效被利用。在等溫吸附實驗方面，利用錳砂吸附廢水中銅離子之實驗結果符合Langmuir等溫吸附方程式。此外，實驗結果亦顯示:當於溶液中進行曝氣時，有助於銅離子於錳砂表面之吸附。