Responsive image
博碩士論文 etd-0804113-115630 詳細資訊
Title page for etd-0804113-115630
論文名稱
Title
高雄地區大氣中細懸浮微粒之監測分析及管制策略
Field Monitoring, Chemical Analysis, and Control Strategies of Fine Particles (PM2.5) in the Atmosphere of Kaohsiung City
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
131
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2013-06-03
繳交日期
Date of Submission
2013-09-04
關鍵字
Keywords
細懸浮微粒、空氣品質標準、採樣與分析、管制策略
sampling and analysis, fine particles, control strategies, air quality standard
統計
Statistics
本論文已被瀏覽 5717 次,被下載 2287
The thesis/dissertation has been browsed 5717 times, has been downloaded 2287 times.
中文摘要
細懸浮微粒(PM2.5)是懸浮於空氣中氣動粒徑小於等於2.5 µm(微米,百萬分之公尺)的微細顆粒,為當前空氣污染防制工作上最大的挑戰,雖然環保署已正式納入空氣品質標準,也擬定全國性管制策略及各項管制計畫;不過,由於高雄市為全國空氣污染最嚴重的地區,要大幅改善細懸浮微粒的污染現況,勢必要提出適合地方特性且更積極的管制策略。

本研究首先分析歷年環保署一般自動測站與南部超級測站關於細懸浮微粒的監測資料,並依據環保署最新公告的細懸浮微粒手動採樣分析方法,進行二處連續三個月的採樣及化學成份分析,以確認高雄地區細懸浮微粒的主要成份,並掌握地方污染特性及來源,據以研擬具體可行的管制策略。

依據環保署的長期監測數據顯示,高雄市各空品測站的細懸浮微粒年平均濃度介於30.8 μg/m3至52.9 μg/m3之間;至於PM2.5佔PM10之比例介於57%~62%之間,顯示細懸浮微粒為高雄市粒狀污染物的主要成份。而南部超級測站的監測結果也顯示,高雄地區細懸浮微粒(PM2.5)中主要成份包括硫酸鹽(SO42-)、有機碳(OC)、硝酸鹽(NO3-)、元素碳(EC)等。其中又以硫酸鹽(SO42-)的比例最高,大致維持在26%~28%之間。另本研究手動採樣分析結果,細懸浮微粒的主要化學成份,也以硫酸鹽(SO42-)所佔比例最高,環保局站及中山大學站之比例分別為37.48%、37.86%;金屬元素成份則分別佔PM2.5的10.17%、10.43%,其中以K、Mg、Ca、Al等所佔比例最高。

由於空氣中的二氧化硫是衍生性細懸浮微粒的前驅污染物,高雄市的二氧化硫年平均濃度又是全台灣最嚴重的地區;故本研究結果,降低空氣中的二氧化硫濃度以減少細懸浮微粒前驅污染物的產生,為高雄市當前管制細懸浮微粒的槓桿策略及最佳捷徑。

本研究考量高雄市的硫氧化物排放以固定污染源為主,排放比例高達全市的90.72%,故建議優先針對高雄市的固定污染源擬定「管制燃料油含硫量」、「研訂硫氧化物地方加嚴標準」及「提高硫氧化物空污費費率」共三大管制措施,採用較低行政成本及有前例可循的管制措施,以降低高雄市空氣中二氧化硫濃度,應可有效改善高雄市現階段細懸浮微粒的污染情況。
Abstract
Fine particles (PM2.5) are particles suspended in the air, with aerodynamic diameter less than or equal to 2.5 μm, which has become the largest challenge for air pollution abatement. Although Taiwan EPA has already categorized PM2.5 into Air Quality Standard with national control strategies and projects, but Kaohsiung City is currently the most polluted area in Taiwan, thus significant improvement on PM2.5 is required, and therefore it is necessary to put forward advanced control strategies that are more suitable for local characteristics.

First of all, this research analyzed previous monitoring data from EPA’s ambient air quality automatic monitoring stations and Southern Taiwan super monitoring station. Following the EPA’s newly announced fine particulate manual sampling and analytical methods, this study conducted the sampling and analysis of PM2.5 for continuous three months at two sites, to identify the chemical composition of fine particulate in Kaohsiung. The results could assist in developing feasible control strategies with local source characteristics.

Based on EPA’s long term monitoring data measured at stations in Kaohsiung City showed that the yearly average concentration of PM2.5 ranged from 30.75 μg/m3 to 52.92 μg/m3, and PM2.5 accounted for 57~62% of PM10, showing that fine particulate is one of major air pollutants in Kaohsiung City. Additionally, the Southern Taiwan super monitoring station showed that the main species in Kaohsiung's fine particulate(PM2.5)included SO42-, NO3-, OC, and EC. Particularly, SO42- accounted for approximately 26%~28% of soluble ionic species. On the other hand, the manual sampling results also showed that SO42- has the highest concentration, accounting for 37.48% and 37.86% of soluble ionic species at EPB station and NSYSU station. Metal element composition of PM2.5, respectively, accounting for 10.17%, 10.43%, of which K, Mg, Ca, Al, etc. are the highest proportion.

Sulfur dioxide is the precursor of fine particles, and Kaohsiung City is the most polluted area with the highest concentration of sulfur dioxide. Therefore, this research showed that the best strategy for reducing ambient fine particles in Kaohsiung City is to reduce the concentration of sulfur dioxide in the air.

This research considered the sulfur oxide emission mainly came from stationary sources, accounting for about 90.72% of city’s total emission; thus, we suggested three control strategies for reducing PM2.5 concentration in Kaohsiung City: (1) reducing the sulfur content of fuel oil, (2) tightening local sulfur dioxide standard, and (3) increasing the sulfur oxides air pollution fee rate. We can apply the strategies with precedent and lower administration cost to lower the concentration of sulfur dioxide in the air, thus to improve the current PM2.5 pollution status in Kaohsiung City.
目次 Table of Contents
論文審定書.................................................................................... I
謝誌................................................................................................ II
中文摘要........................................................................................ III
英文摘要........................................................................................ V
目錄................................................................................................ VII
表目錄............................................................................................ IX
圖目錄............................................................................................ X
第一章 前言................................................................................ 1-1
1-1 研究緣起.......................................................................... 1-1
1-2 研究目的.......................................................................... 1-2
1-3 研究範圍.……………..................................................... 1-2
1-4 研究架構及流程.............................................................. 1-3
第二章 文獻回顧........................................................................ 2-1
2-1 懸浮微粒之物化特性...................................................... 2-1
2-1-1 懸浮微粒之來源分析........................................... 2-1
2-1-2 懸浮微粒之生成機制........................................... 2-3
2-1-3 懸浮微粒之粒徑分佈........................................... 2-4
2-1-4 懸浮微粒之化學成份........................................... 2-7
2-2 細懸浮微粒的空氣品質標準及採樣監測...................... 2-12
2-2-1 國內外細懸浮微粒的空氣品質標準................... 2-13
2-2-2 細懸浮微粒的採樣及監測方法........................... 2-17
2-3 細懸浮微粒管制沿革...................................................... 2-18
2-3-1 國外細懸浮微粒管制........................................... 2-18
2-3-2 國內細懸浮微粒管制........................................... 2-20
第三章 研究方法........................................................................ 3-1
3-1 高雄市一般自動測站細懸浮微粒之監測...................... 3-1
3-1-1 細懸浮微粒監測站分佈現況............................... 3-1
3-1-2 細懸浮微粒監測設備及原理............................... 3-10
3-2 南部超級測站細懸浮微粒之監測.................................. 3-12
3-2-1 細懸浮微粒監測站分佈情形............................... 3-13
3-2-2 細懸浮微粒監測設備及原理............................... 3-14
3-3 細懸浮微粒手動採樣與分析方法.................................. 3-16
3-3-1 採樣時間及地點規劃........................................... 3-16
3-3-2 手動採樣分析方法............................................... 3-18
3-3-3 物化成份分析方法............................................... 3-21
3-3-4 品保與品管作業流程........................................... 3-25
第四章 結果與討論.................................................................... 4-1
4-1 高雄市一般測站空氣品質現況...................................... 4-1
4-1-1 高雄市整體空氣污染指標(PSI)現況................... 4-1
4-1-2 高雄市各空氣污染物濃度分析........................... 4-2
4-2 一般測站細懸浮微粒之時空變化趨勢.......................... 4-5
4-2-1細懸浮微粒逐年變化趨勢.................................... 4-5
4-2-2細懸浮微粒逐月及逐時變化趨勢........................ 4-9
4-3 南部超級測站細懸浮微粒化學成份監測分析.............. 4-12
4-3-1 細懸浮微粒主要化學成份分析…....................... 4-12
4-3-2 細懸浮微粒主要化學成份差異分析.. ................ 4-15
4-4高雄市手動採樣細懸浮微粒化學成份分析................... 4-19
4-4-1 質量濃渡及化學成份組成................................... 4-19
4-4-2 水溶性離子成份分析結果................................... 4-21
4-4-3 金屬元素成份分析結果....................................... 4-24
4-4-4 碳成份分析結果................................................... 4-26
4-5 高雄市細懸浮微粒管制策略研擬.................................. 4-28
4-5-1 國內外細懸浮微粒管制策略比較....................... 4-29
4-5-2 高雄市細懸浮微粒管制策略研擬....................... 4-31
4-5-3 高雄市具體管制策略之建議方案....................... 4-34
第五章 結論與建議.................................................................... 5-1
5-1 結論.................................................................................. 5-1
5-2 建議.................................................................................. 5-4
參考文獻........................................................................................ R-1
附錄A分析方法之品保品管....................................................... A-1
附錄B分析儀器之檢量線........................................................... B-1
參考文獻 References
Appel, B.R., Hoffer, E.M., Kothny, E.L., Wall, S.M., Haik, M., and Knights, R.L., “Analysis of Carbonaceous Material in Southern California Atmospheric Aerosols,” Environmental Science and Technology, Vol. 13, pp. 98-104, 1979.
Kerminen, V.M., Pakkanen, T.A., and Hillamo, R.E., “Interactions between Inorganic Trace Gases and Supermicrometer Particles at a Costal Site,” Atmos. Environ., Vol.31, pp.2753-2765, 1997.
Lin, J.J., “Characterization of water-soluble ion species in urban particles,” Environment International, Vol. 28, pp. 55-61, 2002.
Natsagdorj, L., Jugder, D., and Chung, Y.S., “Analysis of Dust Storms Observed in Mongolia during 1937–1999,” Atmos. Environ, Vol.37, pp.1401-1411, 2003.
Pakkanen, T.A., “Study of Formation of Coarse Particle Nitrate Aersol,” Atmos. Environ., Vol.30, No.14, pp.2475-2482, 1996.
Teinil, K., Hillamo, R., and Kerminen, V. M. “Aerosol Chemistry During the NICE Dark and Light Campaigns,” Atmos. Environ., Vol.37, pp.563-575, 2003.
Wolff, G. T. and R. L. Klimisc, “soot in the Atmosphere,” In Particulate Carbon:Atmosphere Life Cycle, pp. 89-109 (1982)
World Health Organization, WHO,http://www.who.int/en/
Air Quality in Asia: Status and Trends 2010 Edition,Clean Air Initiative for Asian Cities (CAI-Asia) Center.
吳啟文,“臺灣中部都會區氣懸微粒粒徑分布之污染物特性分析”,國立中央大學環境工程研究所碩士論文,1996。
鄭曼婷、邱嘉斌、楊宏隆、陳紀綸,“沿海地區大氣懸浮微粒污染來源分析”,第十五屆空氣污染控制技術研討會,1998。
袁中新、張瑞正、袁菁、楊宏宇、林文印、李崇垓、李崇德,“能見度與懸浮微粒物化特徵之相關性探討”,1999年氣膠科技研討會, 1999。
邵承宗,“大陸沙塵暴對澎湖地區懸浮微粒特性之影響研究”,國立中山大學環境工程研究所碩士論文,2003。
袁中新、袁景嵩、張瑞正、袁菁,“台灣南部地區PM2.5及PM10之時空分布趨勢探討”,第十五屆空氣污染控制技術研討會,1998。
林鉅富,“高雄地區大氣中懸浮微粒PM2.5特性及來源之探討”,國立中山大學環境工程研究所碩士論文,1998。
王景良,“中部空品區污染源逸散粉塵的組成分析”,國立中興大學環境工程研究所碩士論文,1999。
樓基中、袁中新,“高雄市都會區酸沉降及懸浮微粒重金屬成份調查研究”,高雄市環保局研究報告,1997。
袁中新,“鋼鐵工廠鄰近下風處懸浮微粒之物化特性及污染源解析”, 中華民國氣膠年會暨第十二屆中華民國國際氣膠科技研討會,2005。
李宗璋,“金廈地區懸浮微粒物化特性分析及污染源解析探討”, 國立中山大學環境工程研究所碩士論文,1999。
底宗鴻,“高雄地區陸域及鄰近海域懸浮微粒物化特性分析及時空分佈探討”,國立中山大學環境工程研究所碩士論文,2008。
江勝偉,“氣象因子與大氣懸浮微粒含碳量變異關聯性研究”,國立成功大學環境工程研究所碩士論文,2007。
環保署,http://www.epa.gov.tw/
周宇光,“重工業周邊地區空氣中懸浮微粒物化特性探討”, 國立中山大學環境工程研究所碩士論文,2009。
陳親瑩,“前驅氣體對大氣中細微粒濃度變化影響之研究”,國立第一科技大學環境與安全衛生工程系碩士論文,2008。
蔡仁雄,“屏東郊區懸浮微粒特性之研究”,國立屏東科技大學環境工程與科學系碩士論文,2006。
黃堯聖,“大氣懸浮微粒化學組成及來源推估”,輔英科技大學環境工程與科學系碩士論文,2006。
蔡協宏,“南台灣陸域及鄰近海域受海陸風及東北季風影響之空氣污染物傳輸及擴散研究”,國立中山大學環境工程研究所碩士論文,2010。
許立勳、吳義林,“台南縣大氣懸浮微粒組成與來源”,第十五屆空氣污染控制 技術研討會,1998。
郭本正、吳義林、鄭福田,“台灣地區乾沉降特性研究”,11屆環工年會暨16屆空污研討會,1999。
陳康興、袁中新、袁菁、林鉅富、黃明和,“不同PM2.5採樣方法在臺灣地區之實測比較”, 第十五屆空氣污染控制技術研討會,1998。
陳廣仁,“高屏地區PM 10事件日來源、成份組成與粒徑分布”,國立成功大學環工所碩士論文,2008。
郭正傑,“南部懸浮微粒超級測站之自動監測儀器與手動方法之比對”,國立成功大學環工所碩士論文,2007。
李厚文,“高雄地區大氣環境中細微粒之特性研究”,輔英科技大學環境工程與科學系碩士論文,2011。
劉山豪,“高雄都會區消光係數與能見度量測及細微粒污染源貢獻量解析”,國立中山大學環境工程研究所碩士論文,2000。
葉士鳴,“大氣懸浮微粒含碳成份之分佈及與來源”,國立成功大學環境工程研究所碩士論文,2002。
黃美倫,“中部空品區大氣氣膠中水溶性離子微粒之特性探討”,國立中興大學環境工程研究所碩士論文,2001。
鍾進忠,“屏東地區大氣PM10成分特性探討”,國立屏東科技大學環境工程與科學研究所碩士論文,2001。
宋鎮宇,“台灣地區大氣氣膠特性之研究-高雄及台北都會區氣膠特性及散光係數”,國立中央大學環境工程研究所碩士論文,2000。
陳森豐, “高高屏地區空氣污染物之三度空間分佈”,國立成功大學環境工程研究所碩士論文,2004。
電子全文 Fulltext
本電子全文僅授權使用者為學術研究之目的,進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。請遵守中華民國著作權法之相關規定,切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送,以免觸法。
論文使用權限 Thesis access permission:自定論文開放時間 user define
開放時間 Available:
校內 Campus: 已公開 available
校外 Off-campus: 已公開 available


紙本論文 Printed copies
紙本論文的公開資訊在102學年度以後相對較為完整。如果需要查詢101學年度以前的紙本論文公開資訊,請聯繫圖資處紙本論文服務櫃台。如有不便之處敬請見諒。
開放時間 available 已公開 available

QR Code