空氣污染物之綜合管制策略

中文摘要 本計畫之工作內容包括分析100年~105年之空氣品質指標(AQI)與研擬應變措施、分析手動測站細懸浮微粒之水溶性無機離子及有機酸成分、建置餐飲業之細懸浮微粒指紋資料、分析餐飲業對細懸浮微粒濃度之影響及藉由模擬解析,研擬細懸浮微粒與臭氧之綜合管制策略。全台100年 ~105年之空氣品質指標於0-100、101-150、151-200與201-300區間比例分別為70%~80%、 15%~20%、4%~11%與0.05%~0.18%,而AQI>200之指標物種幾乎皆為O3_8hr,而AQI>200時,臭氧濃度分布以單峰居多,當大氣中有足夠的臭氧生成前驅物且大氣條件有利於臭氧的形成與累積時,例如風速低、強烈的日曬等,會導致臭氧高值,若高濃度的臭氧隨氣團傳輸至另一測站時,則可能導致臭氧日變化有雙峰或多峰的情形。AQI指標污染物包含單一污染物、雙重污染物及多重污染物,102年至105年AQI區間101-150各空品區在發生單一指標污染物的情況下,指標污染物大多為PM2.5,其次為O3_8hr;在雙重指標污染物情況下,以O3_8hr+PM2.5比例最高;多重指標污染物情況,O3_8hr+PM2.5+PM10組合最常發生,大多發生於雲嘉南及高屏空品區。 AQI區間151-200各空品區在發生單一指標污染物的情況下,指標污染物主要為PM2.5,其次為 O3_8hr;雙重指標污染物以O3_8hr+PM2.5為主。AQI區間>200各空品區均僅有單一指標污染物,主要為O3_8hr,以高屏空品區發生最多次,雲嘉南及中部空品區次之。 使用離子層析儀分析手動測站細懸浮微粒之水溶性離子成分之分析結果,全台監測站皆以SO42-佔比例最高約19%~34%,NH4+與NO3-次之,NH4+約佔9%~14%,NO3-全台變化較大,約佔4%~16%。有機酸佔細懸浮微粒比例,全台監測站中,花蓮站、陽明站、基隆站、新竹站、三義站、臺東站及恆春站以甲酸鹽佔比例最高比例最高約0.8%~1.4%,此七站以外之監測站皆以草酸鹽佔比例最高約 0.6%~1.1%。各空品區I值以大於2時段佔多數,中部、雲嘉南、高屏空品區J值普遍小於1,其餘空品區J值普遍大於1。以草酸鹽與鉀鹽比例推估生質燃燒貢獻之草酸鹽,台灣各空品區於1月及10月~12月,草酸鹽受到生質燃燒影響較大,全台平均貢獻比例約5%~25%。水溶性離子在 102-105年間的變化趨勢,以Mg2+、Ca2+、Cl- 及nss-SO42-有逐年下降之趨勢,而其餘離子無母數分析雖達顯著差異,但於四年間變化較無一致趨勢,並將全臺測站之PM2.5濃度依空氣品質指標中危害等級進行區分,探討在高濃度與低濃度時,細懸浮微粒之成分組成是否有差異, Na+、Mg2+、Ca2+、NO2-有隨著細懸浮微粒濃度增加而質量占比逐漸減少的趨勢,NH4+、NO3- 則是隨著濃度增加而質量占比增加的趨勢,nss-SO42-雖在部分測站達顯著差異,但較無隨濃度變化而質量占比有所增加或減少之趨勢。餐飲業油煙細懸浮微粒組成中,有機成分佔大部分之比例,相較於有機碳成分,無機碳僅佔1%以下。脂肪酸主要成分為棕梠酸(C16)和油酸(C18:1)。周界採樣中,碳成分分析以有機碳(OC)為主,平均為OC3>OC2>OC4>OCpyr>OC1,無機碳(EC)以 EC1為主;棕梠酸(C16)為濃度最高的脂肪酸,其次為硬脂酸(C18)和肉豆蔻酸(C14),各時段變化,早上的碳成分平均濃度最高,約大於其他時段1至2成,總碳為早上最高,其次中午、半夜、晚上有較低的碳成分濃度。總脂肪酸濃度以早上、中午和晚上有相近的濃度,半夜僅達其他時段的1/3,CMB模擬結果以硫酸銨、硝酸銨、地殼元素與移動源為主,餐飲油煙於中午時段有較高的貢獻比例(17.2%),其次依序為晚上(10.7%)、早上(9.1%)和半夜(7.9%)。當指標污染物為 PM2.5時,台灣境內對O3_max與O3_8hr則容易出現負貢獻的情形;而不論單一或是雙重污染物,當指標污染物出現為O3_8hr時,即可明顯看到台灣境內對O3_max與O3_8hr貢獻顯著。於 100<AQI<150與150<AQI<200之臭氧敏感度分析結果中,只要指標污染物出現O3_8hr時,其結果為北部與南部地區出現VOC控制的案例,其餘地區則以NOx控制為主,而當主要指標污染物為 PM2.5時,影響最大的行業別為大貨車,其次依序為電力業、自用小客車、化材製造業及鋼鐵業等;主要指標污染物為O3_8hr時,因臭氧反應機制較PM2.5複雜,各行業對O3_8hr影響大小於不同AQI區間有明顯的差異,影響較大的行業別主要為自用小客車、鋼鐵業及電力業等。由高污染時之細懸浮微粒組成與臭氧敏感度分析均顯示細懸浮微粒與臭氧濃度高值時應優先與加強氮氧化物之管制。另外模擬分析2013年大潭電廠、通霄電廠、台中電廠、興達電廠、協和電廠及林口電廠對台灣之影響,並由2013年天氣型態分類中,挑選東北季風型、高壓迴流型、偏南氣流型、高壓出海型、東海低壓或台灣低壓型、高壓迴流及鋒前暖區混合型及熱帶低壓系統外圍環流型等七種類型進行分析,以了解電廠在上述天氣形態下之影響。
中文關鍵字 空氣品質指標、化學成分分析、餐飲業、管制策略

基本資訊

專案計畫編號 EPA-106-FA18-03-A259 經費年度 106年度 計畫經費 8,680千元
專案開始日期 2017/09/07 專案結束日期 2018/09/06 專案主持人 吳義林
主辦單位 空保處 承辦人 林渤原 執行單位 財團法人成大研究基金會

成果下載

類型 檔名 說明
期末報告 2017EPA-空氣污染物之綜合管制策略期末報告- 公開版.pdf(18.9MB) 期末報告公開版

Comprehensive Control strategy for Air Pollution

英文摘要 The scopes of this project include the analyses of AQI for year 2011 to 2016, the chemical analyses of water soluble ionic and organic acids of FRM samples, the establishment of fingerprint for cooking smoke and the combined control strategy for fine particle and ozone controls. The statistics of AQI show that the fractions of AQI in ranges of 0-100, 101-150, 151-200, and 201-300 are 70%~80%, 15%~20%, 4%~11%, and 0.05%~0.18%, respectively. The air pollutant causing AQI greater 200 is almost all ozone 8-hour concentration and some the diurnal variations of ozone concentrations are multiple peaks instead of the single afternoon peak ozone concentration. For AQI ranging from 101 to 150, the dominant single indicator pollutant is fine particle, followed by O3_8hr. The pair for two species to be both with AQI greater than 100 is fine particle and O3_8hr. The fractions of water soluble species in fine particle are 19%~34%, 9%~14%, and 4%~16% for sulfate, ammonium, and nitrate, respectively. The values of I are greater than 2 for most air basins and those of J are generally less than one for central, Yunchinan, and Kaoping air basins. The contributions of biomass burnings to fine particle are from 5% to 25%, based on the estimation by potassium and oxalate. The fractions of Mg2+,Ca2+,Cl-, and nss-SO42- decreases from year 2011 to 2015. The dominant chemical components in cooking smoke is organic carbon and the fraction of elemental carbon is less than 1%. For organic carbon, the order of fractions are OC3, OC2, OC4, OCpyr, and OC1; that for elemental carbon is EC1. The contributions of cooking smoke to the ambient fine particle concentration are 17.2% during noon time, followed by 10.7% at nighttime, 9.1% in the morning, and 7.9% at late night, based on the ambient measurements conducted at Tainan. For O3_8hr causing AQI greater than 100, the ozone sensitivity analyses show VOC-control at northern and southern Taiwan and NOx-control for the other regions. For fine particle exceeding the ambient air quality standard, the contributions by different sectors are in the order of heavy-duty diesel truck, utility, gasoline passenger car, and steel industry.
英文關鍵字 AQI, chemical compositions, cooking smoke, control strategy