臺灣大學環境工程學研究所學位論文
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本研究採熔融技術，將垃圾焚化底渣與氟化鈣污泥進行共同熔融處理，並將水冷所得之熔渣作為取代水泥之摻料，探討熔渣本身之卜作嵐性質及其對混凝土之耐久性影響。本實驗總共分成三階段，第一階段為尋求焚化底渣與氟化鈣污泥共同熔融之最低熔流溫度；第二階段為水冷熔渣之基本性質分析；第三階段則是將熔渣粉體取代部分水泥後，利用各種試驗，如抗壓試驗、超音波速試驗、電阻係數試驗、快速氯離子滲透試驗(RCPT)、鋼筋?袘k試驗及XRD、MIP、SEM等分析，探討其對熔渣混凝土耐久性之影響。 實驗結果顯示，當焚化底渣/氟化鈣污泥配比為7：3時，CaO/SiO2約為1.4時，具有最低之熔流溫度1081℃，此配比經熔融水淬後所得之熔渣為非晶質，比重約3.15，成分為與C級飛灰接近之卜作嵐材料。將熔渣依不同水泥取代率添加至水泥砂漿中，經由抗壓試驗及燒失量、MIP及SEM分析結果，顯示養護齡期之晚期具卜作嵐作用之效應，水泥取代率可由3%至20%。但由熔渣混凝土耐久性加以評估，綜合超音波速、電阻係數及RCPT等試驗結果則顯示最適水泥取代率宜為3%，此取代率將有助於增加混凝土內部的緻密性，使耐久性提高。以電阻係數評估熔渣混凝土之耐久性，本研究顯示養護齡期對熔渣混凝土之影響遠大於水泥取代率。由氯離子滲透試驗結果顯示，水泥取代率與電荷通過量之關係有一明顯折點，此折點可做為選擇最適取代率之指標。另外，由鋼筋?袘k試驗亦發現，熔渣會與侵入氯離子形成佛來第鹽類，具有抑制氯離子移動之防蝕濳力。
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表面處理業、電鍍業及電路板製造業等工業之廢水處理方法，大多目前仍然採取傳統的化學混凝沉澱法，其產生的污泥，數量龐大且含有大量的銅、鎳、鋅等重金屬。本研究目的在於利用酸對重金屬污泥之萃取特性，以其萃取液作為電解液，用電解法將其中的銅提煉出來，進而探討結合廢酸之利用，以廢酸萃取含銅重金屬污泥，及電解提煉法回收銅的可行性。 根據污泥的物化特性，及污泥重金屬含量分析顯示，DY廠污泥中銅金屬含量平均為32.8％，遠高於其他廠汚泥中之銅含量，且此含銅量甚至高於銅礦開採之含銅量，因此DY廠污泥中銅金屬深具有回收再利用的價值與潛力。 本試驗所使用之各種化學萃取劑，主要萃取的對象以銅為主，對銅的萃取效果，依序為濃硫酸>氟硼酸>EDTA>金屬捕集劑 Epoflocl-1，其中以濃硫酸及氟硼酸萃取效果最好，而濃硫酸萃取效果略高於氟硼酸。批次電解提鍊試驗結果發現，以氟硼酸為萃取劑可獲得97％左右純度的電解銅;而以濃硫酸為萃取劑的電解產品，銅的純度為94∼99％。 本試驗在25A、3V的電解條件下，以濃硫酸萃取後之電解液，進行流體化床電解反應，由陰極板所收集到的銅金屬產品，純度介於88∼99％之間。由陰極電解效率分析得知，為避免電能的浪費，在流體化床電解銅操作中，其電解液銅離子濃度需維持在2000mg/L以上。 電解後之電解液再以不同固液比進行污泥中重金屬萃取試驗，研究顯示在相同之固液比1:3時，或固液比1:10時，電解後之廢液對重金屬污泥中Cu的萃取效率皆優於未經電解廢酸之萃取效率。
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摘 要 隨著各種垃圾處理政策的妥善執行，台北市垃圾量從1998年後已由逐年增多轉變為逐年漸減的趨勢。對焚化廠而言，由於各類垃圾妥善的回收，使得垃圾組成有所改變，進而有可能影響到煙道粒狀污染物的排放、以及周界的環境品質。 本研究由北投焚化廠進廠垃圾量與垃圾組成開始探討，以時間序列探討近年台北市總垃圾量與北投焚化廠垃圾量，再探討垃圾組成的變化與煙道排氣的影響。緊接著在焚化廠周界架設三個具代表性的測站，收集PM10與PM2.5懸浮微粒樣本，藉由金屬元素分析以及水溶性元素分析，探討週周界空氣品質。再利用CMB受體模式分析各污染源的貢獻量。最後再以問卷調查評估主觀的社會調查結果與客觀的科學數據間的差異。 研究結果發現，近年台北市與北投焚化廠垃圾量以穩定的趨勢減少，顯示近年垃圾政策有非常好的效果，也使得垃圾組成中的廚餘類大幅下降，煙道粒狀物中廚餘指標元素K也有稍微下降的趨勢。另外，由於北投焚化廠以添加消石灰在半乾式洗滌塔中以控制焚化排放的酸氣以及SO2，使煙道排氣中的Ca濃度較高，可視為焚化廠最主要的追蹤元素，綜合強化因子分析結果可知焚化廠的追蹤元素為Ca、Fe、K、Ni、Zn。 在CMB受體模式分析的結果中，影響最嚴重的為街塵，其次為交通污染源，而焚化排放的影響僅佔小部分；問卷調查中大部分項目結果與CMB模式接近，而差異最大的為對焚化廠的感受，但問卷結果也顯示不同年齡層、教育程度、職業、住家距焚化廠遠近對焚化廠評價都有顯著的差異，表示對焚化廠的感受會隨自身環境而有主觀的差異。
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摘要 本研究利用環保署監測空氣品質監測資料，研究近三年來之二期稻作露天農廢燃燒的事件，建立污染物排放的源區，分析源區因露天農燃事件一次污染物的增量；再利用光化學軌跡模式（Trajectory Photochemical Air Quality Model, TPAQM）中之氣象前處理模組以及軌跡模組進行流場分析，再計算從「源區」出來的氣團軌跡流過的時間與地點，建立排放的受體區，再分析受體區中，一次污染物與二次污染物的增量情形。 統計三年內露天農廢燃燒事件案例，分類為一般事件例與大規模事件案例。其中一般事件案例27筆，大規模事件案例7筆。大規模事件案例之發生，雖有較充足之光化學反應前驅物質，但在二次污染物之增量上確不及一般事件案例，推論的原因可能為：一、大規模事件案例中，PM10之小時濃度值約在200∼300 ，影響陽光之照射，不利光化學反應之進行；二、受氣象因素雲量之影響。大規模事件常在總雲量>0.5的情況下發生，其原因可能為台灣地區農民露天燃燒農廢之行為時間，多半集中趕在降雨來臨之前夕。 最後統計源區與受體區各污染物種濃度之小時平均增量（與逐時月小時平均比較），源區部分增量為：O3 3.76 ppb 、CO 0.489 ppm、PM10 73.14 、NOx 26.44 ppb、THC 0.88 ppmc、NMHC 0.49 ppmc；受體區之增量部分為：O3 13.47 ppb 、CO 0.098 ppm、PM10 34.68 、NOx 3.93 ppb、THC 0.218 ppmc、NMHC 0.148 ppmc。
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氯酚化合物是常見的工業污染物，其污染型態常以水、空氣、土壤及地下水等方式存在於環境中，而在氯酚污染之處理技術中，生物處理方法是較為普遍而經濟的方法，其中又以厭氧生物方法為主流，主要是因為在厭氧環境下，氯酚可被微生物以還原脫氯途徑分解，在此途徑下，氯酚依序被脫氯產生單氯酚，然後再脫氯變成酚而破環分解，由於此代謝途徑會使氯酚之毒性持續降低，因此也較普遍被學者廣泛的研究。本研究利用供氫之薄膜生物反應槽進行氯酚脫氯反應之研究，利用氫氣當成電子供給者，而以氯酚為電子接受者進行還原脫氯反應，此反應途徑不需外加有機物質，因此可避免二次污染的問題。實驗結果顯示在2-CP三個月的馴養期間，已馴養出脫氯氫細菌，可利用氫氣為電子供給者進行2-CP之還原脫氯反應，中間產物為酚，而酚仍可被微生物繼續分解。反應槽在2-CP進流濃度為24.8 mg/L，以及HRT 15小時條件下 (負荷率0.72 g/m2 d)，2-CP之去除率為94 %，而TOC去除率為60 %。2-CP脫氯反應之最佳pH範圍為5.8 ~ 7.2之間，當pH≦5或≧8時，2-CP的去除率則大幅的下降至50 %以下。環境中的硝酸鹽及硫酸鹽均會取代2-CP之電子接受者的角色，因而對脫氯反應產生抑制作用，不過這兩者的抑制機制有些許的差異，主要差異在於硝酸鹽會立即取代2-CP之電子接受者的角色，而硫酸鹽則需經過ㄧ段時間才會完全抑制脫氯反應，其主要的原因可能是本系統之脫氯菌大部分也具有脫硝能力。本系統對於不同氯酚也都具有脫氯能力，其脫氯速率依序為2-CP > 2,4-DCP > 4-CP > 3-CP, 3,4-DCP > 2,4,5-TCP > 2,5-DCP，多氯酚之脫氯反應會依鄰位(ortho)、間位(meta)、對位(para)之順序將氯基脫去。由2-CP馴養反應槽之菌相鑑定與親缘分析結果顯示，大部分菌種屬於Proteobacteria/ β-proteobacteria，其中又以Ralstonia sp. 50為最主要菌種，此菌種可適應不同環境條件，並以不同的代謝途徑來分解各種氯酚。
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傳統生命週期評估通常未進行不確定性量化分析，然而，缺少不確定性資訊，將無法了解評估結果的可靠度。不確定性資訊亦可提供決策者了解生命週期評估之限制，及作為決定是否增加數據收集或研究，以減低其不確定性；因此，發展生命週期評估之不確定性分析有其必要性。本研究之重點主要在發展系統性機率不確定性分析，研究目的區分為三層面，第一是鑑定生命週期評估不確定性之型式及來源，了解不確定性資訊之重要性；第二是發展機率不確定性分析，量化衝擊評估模式之參數不確定性，以及結合專家判斷資訊及適當新收集數據減低其不確定性；第三是進行不同型式不確定性之整合分析，比較結構不確定性(由不同決策及模式假設選擇產生)與參數不確定性之相對重要性。 本研究之主要貢獻為建立系統性機率不確定性分析方法，以解決傳統生命週期評估缺少不確定性資訊之缺點。研究方法以機率分析(蒙地卡羅模擬)為基礎，分別結合敏感度分析、貝氏推論及整合分析架構等理論，有系統地鑑定、量化、減低及整合生命週期評估之不同型式不確定性。本研究以一般廢棄物管理之生命週期評估為研究個案，選擇溫暖化潛勢作為衝擊類別之代表指標，評估不確定性對替代廢棄物處理之影響。 有關生命週期評估之不確定性分類，以定性分析區分為參數不確定性與變異性、模式不確定性、及情境(決策選擇)不確定性等三類。在量化分析方面，以機率分析將傳統生命週期評估轉換成機率式模式，以量化不確定性。結果顯示：機率模式較傳統點估計方法，提供決策者更多不確定性資訊，如均值、標準偏差、完整機率分布等特徵，可能與傳統點估計方法形成不同之決策；此外，結合蒙地卡羅模擬與敏感度分析，以級相關係數鑑定不確定性貢獻高之重要參數。結果顯示：決策者可依兩替代方案之評估結果機率分布之重疊大小，判斷不確定性對生命週期評估結果之影響程度。 其次，在不確定性減低方面，本研究以貝氏蒙地卡羅模擬更新重要參數及評估結果之不確定性，事後機率分布由各參數之事前機率分布與新收集數據之機率分布權重更新。結果顯示：4個重要參數之事前機率分布(IPCC準則專家判斷)結合新收集之統計及焚化場址特定數據貝氏更新後，其事後機率分布之變異係數(CV值)較事前機率分布呈現下降趨勢，評估結果之總不確定性明顯降低。 在不同型式不確定性整合方面，本研究以結合樹狀架構與蒙地卡羅模擬，將決策與模式選擇等結構不確定性整合至機率不確定性分析中，以衡量整合不同型式不確定性之合併效應及相對重要性。結果顯示：結構不確定性之貢獻確實可能影響評估結果，甚至造成評估結果逆轉，因此，此法可鑑定不同型式不確定性對生命週期評估結果之影響，避免不完整之不確定性資訊造成錯誤決策。 最後，本研究在考量不確定性下，進行廢棄物管理決策之情境分析。結果顯示：整合分析可提供替代方案評估結果之完整不確定性資訊，提昇生命週期評估之應用。另外，針對系統性機率不確定性分析方法之應用原則，提供不確定性資訊之考量時機、型式與方法。
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本研究目的是探討大專院校學生對水的環境知識、環境態度、環境政策及水體自然環境滿意度相關性研究，本研究以自行設計之問卷，經學者專家之效度評鑑及信度分析後，以國內十七所大專院校學生為調查對象，共發出2800份問卷進行施測，共得有效樣本2266份問卷，回收資料利用T檢定、單因子變異數、多變量變異數分析、Pearson積差相關係數、多元迴歸分析統計方法進行資料分析，本研究結果發現如下： 1.大專院校學生之水環境知識普遍不佳，影響程度受教育程度影響最大，其次為選讀環境課程學生，再其次為就讀系所不同。 2.大專院校學生之水環境知識以男性學生高於女性學生、年齡較大、教育程度較高以及有修讀環境課程學生對水環境知識較瞭解。 3.在水環境知識六面向中，以水環境科學部份的知識得分最高，其次為水環境生態、重大環境議題、環境永續發展，水環境資源及水環境污染知識得分明顯偏低。 4.大專院校學生環境態度介於「認同」與「普通」之間。其中有選讀環境課程學生對環境態度有顯著正面影響。其中對環境永續發展、環境經濟及環境污染的認同程度較高。對政府環境政策及環境行為的認同較低。 5.大專院校學生對環境滿意度是認為普通。在環境政策部份，以環保署垃圾分類政策的滿意度較高，以水利署生態工法的滿意度最低，。在水體自然環境滿意度部份，以湖泊及水庫環境的滿意度最高，以地下水環境滿意度最低。 6.大專院校學生之教育程度提高對環境滿意度越低。 7.水環境知識、環境態度、環境滿意度三者間皆有顯著相關。水環境知識與環境態度以及環境態度與環境滿意度為正相關，但是水環境知識與環境滿意度為負相關。 最後建議將環境教育課程列為大專院校之必修課程，以提高國民素質，減少人為環境破壞及污染，以維護海島臺灣獨特的自然風貌。
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近年工商業過度發展，河川自淨能力遠不及污染物排入速率，因此導致都會區河川水質日益惡化。在無法確實掌握污染物總量與分佈之條件下，想要做好河川總量管制與規劃管理，是非常困難的。緣此，本研究的主題在於將河川流域視為一個被分析的系統，透過物質流（Material Flow）的概念，計算淡水河流域某斷年(1994)由社會生活圈進入環境的有機污染物與懸浮固體物，並與2003年污水下水道系統已啟用之條件作比較。在此有機污染物的含量以五日生化需氧量(5-day Biochemical Oxygen Demand ，簡稱BOD5)代表，而懸浮固體(Suspended Solids, SS)可代表部分的地表沖刷物。 研究成果顯示選定參數值η = 0.7的條件下，可推估2003年淡水河流域在污水下水道系統未運作之條件下，BOD5實際總人為排放量約為363,460 kg/day，SS實際總人為排放量約為1,031,830 kg/day；2003年污水下水道系統BOD5去除率佔實際總人為排放量19.55 ％，SS去除率佔實際總人為排放量7.30 ％。待迪化污水處理廠二級處理工程完工、加入處理污水的行列後，在理想操作條件與實際總人為排放量不變的條件下，總計可將淡水河流域BOD5去除率提升至41.56 ％，SS去除率提升至15.06 ％。未來內湖廠若進行第二階段工程，總計可將BOD5去除率提升至51.70 ％，SS去除率提升至18.81 ％。依照淡水河流域目前所規劃的污水處理廠處理能力，最高只能去除約51.7 ％的BOD5，而剩下未處理的部分則流動至環境中，未來應考慮其他替代方案以涵蓋此部分之污染物。由本研究所引伸的規劃理念，建議在未建設下水道系統之流域，應考慮相關的物質流動問題。 本研究成果建立淡水河流域人為產生BOD5、SS的物質流系統圖，期待相關概念能應用於都市廢水的管理工作。
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含氯碳氫物(二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、三氯乙烷等)是土壤及地下水污染場址中最常見的污染物，其具毒性之特性，對人體健康與環境危害甚鉅。欲正確評估整治復育方案之可行性，必須充分了解污染物在土壤的吸脫附行為。本研究採用薄膜-傅立葉轉換紅外線光譜儀法(Film-FTIR method)，主要針對土壤無機固相的主要成份-黏土礦物進行吸脫附含氯碳氫物之動力實驗，並同時監測含氯有機物吸附於黏土礦物上是否有發生化學結構轉化反應。 由吸/脫附動力之實驗結果顯示，二氯乙烯、三氯乙烯(黃，2003)、四氯乙烯以及三氯乙烷於鈣飽和蒙特石上之吸/脫附行為沒有不可逆的現象發生。在高相對濕度（RH＞95%）下，此五種含氯有機化合物於鈣飽和蒙特石上之吸/脫附速率，以1,2-順、反-二氯乙烯最快，三氯乙烷次之，三氯乙烯、四氯乙烯最慢。此外，不同相對濕度下，有機物的吸脫附行為有明顯差異，以雙吸附基模式來描述高/低相對濕度下之吸脫附行為，推估在高相對濕度下是由較快的黏土礦物表面之水膜吸/脫附作用，和較慢的有機物分子溶入水膜進而吸附於黏土礦物表面所組成；在低相對濕度下是由快的表面吸/脫附和較慢的微孔脫附所組成。由三氯乙烯在不同相對濕度之等溫吸附曲線，亦可發現在低相對溼度（RH<1%）時，吸附曲線呈現BET型式，而在高相對溼度（RH＞95%）時，其吸附量下降且吸附曲線成線性。 藉由紅外線光譜，發現三氯乙烷在高/低相對濕度下於鈣飽和蒙特石上可能發生化學結構轉化反應。利用IC分析三氯乙烯於鈣飽和蒙特石(4個月)之脫氯程度，結果顯示三氯乙烯有脫氯反應，可視為三氯乙烯於鈣飽和蒙特石已發生化學結構轉化之證據。