臺灣大學環境工程學研究所學位論文
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本研究使用不同程序的奈米薄膜結合活性碳去除個人衛生保健用品(PPCPs)或者內分泌干擾物質(EDCs)的效能研究。目標化合物分為三種類型:第一型為高分子量(接近薄膜MWCO)；第二型為帶負電的物質；第三型為疏水中性物質。為了研究各單元內最適化的操作條件，兩單元將先分開實驗後，找出最佳的條件後再做結合，討論不同程序提高的效能差別。 本研究評估奈米薄膜在各種不同條件下去除效能的影響，膜孔徑小會顯著增加去除效率、減少出水通量；透膜壓力的增加會提高些許的去除率但對於某些物質會呈不規則的變化(增加、減少)；掃流速度增加能提高些許去除率達成穩定。 本研究評估活性碳表面界達電位對於各目標化合物的吸附量的影響，在酸性下(pH<6)與偏鹼性(pH>8)下，除了疏水中性物質的吸附量沒有變化外，其餘兩種類型的目標化合物會有極大的改變，為結合薄膜的操作條件及現實水體，本研究採用將pH值控制在8左右。 不同活性碳與薄膜的結合程序具有不同的去除效能，不論在批次實驗或者連續操作的實驗，都能有效提高去除效果。根據薄膜對於水體中目標化合物的去除特性，薄膜結合活性碳為更加良好的組合次序， 最高能將所有目標化合物有高達90%以上的去除效能。薄膜結合活性碳能有效的提高標化合物去除效率，對於微小分子量汙染物有著顯著的作用。
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全球都巿化的趨勢下加速了都巿固體廢棄物的產生量，對於廢棄物的管理多數國家均以“焚化為主、掩埋為輔”作處理，然而底渣是焚化後所產生的的副產物，若沒有正確的處理，將會造成環境的第二次污染。尤其對於人口密度高及土地缺乏的國家這問題特別的嚴重。然而底渣當中含有對環境造成衝擊的污染物，因此開始有研究針對底渣處理進行生命週期評估的分析以找出底渣後續處理對環境所造成的衝擊與影響，從而制定出管理的方法及法規。 本研究利用生命週期永續性評估的概念對底渣的後續處理進行5種情境分析探討。先針對環境面作評估，以健康風險的思維結合在生命週期評估中的人體健康衝擊類別，利用CalTOX多介質多傳輸模式來得到人體毒性潛勢，從而填補生命週期評估中所欠缺考量之時間及地域上的不足；再對經濟面進行成本效益分析的探討；而社會面及法規面的評估則利用層級分析法中之語意變數作評量。並於最後利用專家問卷法將得到各評估準則(環境面、經濟面、社會面及法規面)的權重以簡單加權法作計算以得到一個底渣方案的優劣排序並提供決策者參考。 本案例分析以澳門作研究，其大多數資源均由外地進口，對於土地緊絀及資源缺乏的澳門，如何妥善處理底渣乃相當重要的課題，因此利用上述的研究方法以探討底渣的管理決策。案例中以5種情境作分析，情境0為底渣與建築廢棄物一併作掩埋(現況處理)；情境1為底渣經前處理後取代瀝青混凝土中25%天然骨材作為路面鋪設的原料；情境2為底渣經前處理後取代水泥混凝土中25%天然骨材作為路面鋪設的原料；情境3為底渣經前處理後取代水泥混凝土中25%水泥作為路面鋪設的原料；情境4為底渣經前處理後運輸至中國與都巿固體廢棄物一併作掩埋處理。 綜合上述研究方法經量化之結果排序為情境3>情境0>情境2>情境1>情境4，可看出底渣再利用情境中情境3為最佳之情境設定，由於此情境的成品產量最多，在經濟面上的效益非常的高，進而導致此結果。然而透過健康風險與生命週期評估作結合並針對4個關切污染物(鎘、鉻、砷及鉛)的評估結果可看出，地域及受體參數是相當重要的因子。由此可知，本土化的評估有其重要的意義，並同時結合其他的評估準則去探討同個決策，綜合不同面向來進行分析才能得到一個較全面考量的結果。本研究針對底渣的管理作分析，研究架構亦可應用於其他的環境議題上，以幫助澳門建立出一個較完整的環境管理架構。
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位於基隆市安樂區的新山水庫為一離槽水庫，提供基隆市以及鄰近新北市部分區域之公共給水。近年來新山水庫於夏季分層時期常處於優養化狀態。本研究利用CE-QUAL-W2模式搭配浮昇射流機制來模擬新山水庫之水質，分析進流水水量、溫度與水庫優養化程度之關係，探討不同進水條件對水庫優養化及水理、水質之變化情形。 本研究以2014年之實測數據做為模式參數校正之依據，而以2010年之實測資料做為驗證。分析結果顯示，以CE-QUAL-W2模式搭配浮昇射流模擬新山水庫之水位、水溫等水理變化情形，其結果較無浮昇射流之模式好。而本研究模擬的水質項目有總磷、硝酸鹽、氨氮及葉綠素a等，其結果顯示總磷模擬結果有偏低之情形，葉綠素a模擬結果，大致與實測狀況相吻合。 由模擬結果可看出，經浮昇射流計算後，入流水溫的變化，將影響入流水上浮最終停留之位置。當停留位置接近表面時，便會使入流營養鹽濃度累積於表層或斜溫層中，導致水庫優養情形更為嚴重。 整體而言，以CE-QUAL-W2模式搭配浮昇射流來模擬新山水庫之水質，對夏季分層水體之水質模擬有較良好的結果，顯示浮昇射流運用於分層水體之必要性。在水庫分層時期，由底層進水可有效減緩表層之藻華現象。另外入流水溫度會影響入流最後停留位置，若進流溫度較低時，如夜間進水，營養鹽較不易進入表層，可有效抑制藻類的繁殖；而進流水溫高時，將造成藻類大量生長。因此水庫管理單位在連續高溫，河水溫度較高時，應注意水庫水質之變化。可依不同之操作，舒緩水庫優養化現象，維持水資源的安全性與利用性。
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透過土壤攝入及皮膚接觸兩種暴露途徑，土壤及灰塵中的污染物容易進入人體並造成健康危害。而六歲以下孩童容易將手放進嘴巴的行為使孩童的暴露風險高過成人。在皮膚接觸的暴露途徑中，土壤黏附因子是評估暴露風險的重要因子之一，部分研究更指出污染物容易黏附在細小的土壤顆粒中。然而，因為台灣六歲以下孩童的土壤黏附因子尚未被完整建立，目前台灣主要仍使用美國環保署提供的參數做健康風險評估，使用非本土性的參數可能會使健康風險評估的結果被高估或低估。 因此，本研究透過田野調查，以顆粒細小的黏土性質建立台灣六歲以下孩童的土壤黏附因子，另外透過砂土和黏土的不同土壤性質實驗、探究影響土壤黏附的因素，以及土壤黏附至皮膚、轉移至口中的粒徑變化。並以關渡平原的土壤與地下水污染場址為例，利用建立之土壤黏附參數推估六歲以下孩童經由土壤介質造成的暴露劑量及致癌風險。本研究結果指出，包括活動型態、衣著、土壤類型、土壤含水率和接觸壓力等，皆會影響土壤的黏附量。而暴露越大範圍的身體表面積及在地面上高強度的活動型態會使孩童有較高的暴露風險。在土壤粒徑的轉移結果，不論砂土或黏土，從土壤轉移至皮膚、及透過舔允行為轉移至口中的粒徑皆小於150μm。 透過本研究結果，所建立之台灣六歲以下孩童的黏附因子不僅可作為台灣未來健康風險評估的參數參考依據，也可以提供政府管理單位針對台灣的孩童風險做適當的管理及決策。
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砷的毒害是一種全球性的地下水污染問題，而台灣現有之地下水質砷污染來源包含地質關係而造成之西南沿海與宜蘭地區地下水，以及人為導致之土壤污染列管場址，因土壤中砷傳輸至地下水體，導致地下水中砷濃度超過地下水污染管制標準，若農業及漁業用水引用當地地下水做為水源，將造成生物或人體的潛在危害性。 電容去離子技術(Capacitive Deionization, CDI)為一種節能、清淨、無需使用化學藥劑，且不產生二次污染物之新穎電化學處理技術，其原理是利用外加電場的控制與奈米孔洞碳電極的高比表面積，基於電荷分離機制，先以外部供電方式充電，在處理水體中產生電場，利用庫倫作用力將水中離子電吸附於電極表面上，在奈米孔洞間形成電雙層，進而產出乾淨水體。於本研究試驗結果顯示，CDI系統藉由電場的施加與活性碳電極本身的多孔性與高比表面積，可對於水中低濃度(0.2 mg/L)的砷具有良好的移除效果，且當施加1.2 V電壓於CDI系統中，五價砷(H2AsO4－)可直接被電吸附在活性碳電極上而被去除，三價砷(H3AsO30)則是會因電場作用，被氧化成五價砷型態再被電吸附去除。而砷在不同離子強度與天然有機物的干擾下，仍具有部分去除效果，顯示活性碳電極之CDI系統對於砷有一定的選擇性。而經電吸附過後的活性碳電極以SEM與XPS進行分析，由SEM掃描結果可觀察到電極表面結構中，並無明顯晶體被發現；而XPS之全圖譜分析與單元素分析結果，亦無偵測到砷的波鋒，顯示在CDI系統中，砷並不以電沉積之方式被去除，而是以電吸附反應為主。
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國內四合一回收制度的推展成功，使得廢棄物減量與資源回收成效享譽國際，也促使資源回收產業於國內蓬勃發展，制度中的補貼機制為產業發展的主要推手，為使補貼機制能順利運作，藉由稽核認證作業的輔助與監督，以確保受補貼業者均依法確實妥善回收處理資源回收物品。 目前稽核認證作業模式仍主要仰賴大量人力執行，因此人員執行的完整性對制度能否正常運行影響甚鉅，因於作業中人為操控的比例甚高之因素下，制度施行以來仍不斷地有管理上弊端情事發生。 目前環保署納管的資源回收業者以廢車回收處理業為最多數，而其中廢車粉碎處理業又與其他資源回收材質管理模式較為相近，因此本研究以廢車粉碎處理業為標的，欲將RFID系統導入廢車粉碎處理業的環境管理作業中，以資訊化管理模式減低作業中人為操控因素，提高稽核作業的人員執行的確實度；並藉由無線通訊即時傳輸的特性，立即更新作業所需資訊，確保比對的正確性；另外，利用科技工具縮短現場巡查與後端資訊整理作業的時間，提高資訊彙整的精確性，達到強化管理、縮減成本與降低風險的目的。 經實地測試，藉由RFID系統確實達到原規劃目的，促使人員按照標準逐一查核，不僅提高作業的精確性，並縮減查核時間近20分鐘，減少資料整理、文件運送與訓練的人力耗用成本每年約20萬，RFID系統開發支出約7年半可回收，對於廢車處理業者管理的效益將更遠大於實質成本效益，未來將可藉以推廣至其他各類公告資源回收物，使資源回收體系管理更加完善。
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由於跨國企業、國際資本的機動性，再輔以資訊的流動及網際網路的興起等全球化的影響，跨國企業已逐漸發展成為一個龐大的政經實體。跨國企業爭相將供應鏈遷往人力及環境成本較低的開發中國家，建立成本較低的國際供應鏈並競逐廣大的開發中國家成長市場。全球供應鏈的延長增加了供應商的階層與數量，也增加了供應鏈的複雜性。供應鏈委外作業並非意味責任和風險可以委外，在國際間環境保護與永續發展的意識逐漸提高之際，來自政府、消費者與利害相關者的壓力，也使得企業不得不積極面對自身與供應鏈的企業社會責任。 綠色供應鏈管理（Green Supply Chain Management, GSCM）為企業降低環境風險、提昇利潤及提升市場占有率的重要策略。然而，在綠色供應鏈管理的相關研究中，卻極少針對行業別的共同標準進行綠色供應鏈管理的相關研究。近年來，許多大型電子企業在其供應鏈管理中導入電子行業行為準則（Electronic Industry Code of Conduct, EICC）的管理，以符合全球電子業一致性的規範。本論文選定EICC 供應商自我評估風險工具與ㄧ台灣跨國電腦供應鏈進行實證研究。分別使用「單因子變異數」與「決策實驗室評估法」分析供應商自我評估的結果，並依照本研究假設與各項環境考量面間的關聯性，加以分析並討論。本論文的目的在於檢視目前電腦產業供應商環境績效的影響因素，以及各項環境考量面的因果關係，在進行評估與資料分析的同時，建立後續綠色供應鏈管理模式建議，以有效分配管理資源，兼顧企業社會與環境責任與成本效率。
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人類活動往往伴隨著廢棄物數量的增長，都會區尤其如此；然而，這些廢棄物中往往包含些都市生質廢棄物，例如廚餘，因此都市生質廢棄物再利用為能資源或視為廢棄物將會對都會區造成不同的影響。基於上述所說，本研究分為三部分：首先，本研究運用網絡型都市代謝概念加以分析臺北市都市生質廢棄物能(包含廚餘、污泥與垃圾)能資源轉化處理與再利用，並建立都市代謝效率與衝擊指標，用以評價都市生質廢棄物能資源轉化處理與再利用對於2004年與2013年臺北市都市代謝之影響；接續，本研究選擇廚餘作為對象，並且設定四種廚餘轉化再利用情境進行生命週期評估；最後，本研究提出新都市代謝衝擊指標用以改善原指標之缺點。 結果顯示臺北市近十年代謝效率指標上升(都市資源之使用效率提升)，但同時代謝衝擊指標亦上升，導因於都市人口與都市生質廢棄物數量的上升。接續，本研究選擇廚餘進行生命週期評估，並且依照臺北市現行廚餘能資源轉化再利用現況設計四種情境，分別為廚餘轉製生質酒精(情境1)、廚餘堆肥處理(情境2)、廚餘先行高溫蒸煮前處理後堆肥(情境3)、廚餘與污泥行厭氧共消化(情境4)，其結果顯示四種情境之總環境衝擊大小依序為情境1(4.11 mPt)、情境2(-2.83 mPt)、情境4(-29.96 mPt)、情境3(-64.59 mPt)，從評估結果可以看出廚餘轉化再利用情境最佳方案為情境3，主要係因其廚餘高溫蒸煮後堆肥產物之有機肥料替代效益量大所致；最後，本研究提出一都市代謝衝擊指標Mwj(LCA)，乃由於原先都市代謝衝擊指標無法反映出都市所承受之真實衝擊，畢竟其環境衝擊是以質量做計算；反之，新都市代謝衝擊指標Mwj(LCA)能將都市生質廢棄物數量(fRj)與都市生質廢棄物能資源轉化技術造成之排放量(yj)轉化為總環境衝擊(single score)，可完整呈現一都市之代謝衝擊指標。 本研究以網絡型都市代謝探討城市物資與能源之流動，並結合生命週期評估方法量化廚餘處理之環境衝擊，且建立一新都市代謝衝擊指標，成功連結廚餘廢棄物能資源化與都市代謝之關聯性；綜合以上結果顯示，此整合研究方式可顯現都市廢棄物處理及再利用方式對於都市代謝之影響，進而能輔助政策之制定。
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循環經濟是轉型過去以來仰賴「大量開採－生產製造－大量廢棄物」的線性經濟，邁向永續發展的途徑，而規劃管理者在研擬循環經濟的方案時，需從循環的角度，以系統觀點來思考、分析並解決問題。然而，目前全球對循環經濟的定義與意涵仍有待釐清且循環經濟的評估方法難以整合操作。 本研究嘗試對循環經濟提出一較完整的定義，並以系統理論為基礎，揭示循環經濟相關要素及其與系統彼此之間的整體概念，建立循環經濟評估系統，提供較具完整性的系統架構，進一步歸納整理各單元面向相關的指標，並提供基礎的循環度計算原則方法，以利更完善的檢視及周全的評估循環經濟發展情況。最後，本研究以台灣鋼鐵循環為案例，實際檢視台灣鋼鐵之循環狀況。 本研究釐清循環經濟之意涵，將循環經濟精要定義為「在提升原投入之再利用所產生的經濟增長方式」。本研究之循環經濟評估系統，涵蓋投入、過程、產出、反饋單元的核心系統與外部環境系統，以反應循環經濟之系統性、封閉循環、反饋功能及社會、經濟面向的複雜性。指標項目可作為各系統範疇的檢核名單，幫助決策者更有次序地進行循環經濟的評估參考。本研究發現，台灣鋼鐵循環目前缺乏推動的主要項目是投入單元的生態化設計，過程單元的延長產品使用壽命與強度以及存量增長，反饋單元的資源共享與產品服務以及外部環境單元的創新科技與政策法規。整體而言，2012年台灣鋼鐵循環度為24%，顯示台灣鋼鐵循環仍相當需要積極推動朝向循環經濟發展。 本研究所提出之循環經濟評估系統，可方便掌握評估的流程與項目，彙整評估對象的相關績效，將有助全盤瞭解循環經濟的發展現況及鑑別不足之處，並據以規劃持續改善的策略方向。