臺灣博碩士論文加值系統

高屏空品區一直都是全臺灣空氣品質最惡化的區域，造成空氣品質不良的指標污染物種為臭氧及懸浮微粒(PM10)，對於我們生活環境會造成負面影響的主要是累積在大氣對流層中的臭氧，其生成與累積的效應主要來自於臭氧前驅物質氮氧化物（NOx）與揮發性有機物（VOCs）的反應。揮發性有機物的來源除了各項人類污染源所排放之外，另一項不容忽視的來源則是由自然界所排放者。揮發性有機物中以自然源揮發性有機物的反應性最強，儘管在大氣中的濃度不是最高，但對光化學煙霧的形成有一定程度的影響，對臭氧生成的貢獻也不容忽視。而不同植物會產生不同的碳氫化合物逸散量，尤其台灣地處亞熱帶地區，四季變化不明顯，且林地面積佔全台59﹪，在森林、農業地區生物源揮發性有機物的排放則相當重要。本研究基於上述之原因，進行自然源揮發性有機物的推估，並結合台灣空氣污染源排放資料庫（TEDS 4.2），配合MM5氣象預報模式，藉由空氣品質模式Modles3-CMAQ之模擬，選擇2001年10月25日~10月26日進行模擬，臭氧污染事件發生在10月25日。藉由生物源的加入與取消探討人類排放污染源與自然排放源中揮發性有機物對高雄地區臭氧污染的影響程度。此外，本研究亦針對高雄市重大固定污染源進行VOCs減量評估。以現階段之排放量資料庫(TEDS4.2 90年排放量，BEIS2之生物源推估量)進行模擬發現，生物源的參與對於1公里網格模擬區域之臭氧濃度之增量並不會很大，亦即人類排放源是造成高雄地區臭氧生成與累積的最主要因素。而高雄市北中南三區各減1000公噸/年之VOCs排放量對於高雄市之臭氧模擬濃度差異性並不明顯。

The air quality in the Kao-Ping airshed, South Taiwan has been deteriorating for a long time due to negative impact from the higher ground level concentrations of ozone and PM10. Ozone impact could result from a series of reactions between precursors, such as NOx and volatile organic compounds (VOCs). In addition to VOCs emitted from the anthropogenic activities, VOCs generated from natural sources, such as forest, can be a significant contribution to the overall hydrocarbon inventory in many cases. Although the amount of VOCs emitted from natural source, which is known as biogenic source, may not be the highest level in atmosphere, some species in biogenic VOCs have the strongest reactivity, thus strongly influence various photochemical reaction occurred in atmosphere. The major contributer of biogenic VOCs is plant, with different emission rate depending on different plant species. Because forest particularly makes up 59% of land area in Taiwan, the biogenic VOCs emissions from forest and farmland could play an important role in photochemical reactions in atmosphere. Therefore, to trace down such impacts with regards to ozone generation, a thorough emission inventory was developed in this study with the aid of remote sensing (RS) technology. Based on the anthropogenic emission database (TEDS 4.2) combined with the biogenic emission database, it enables the advanced analysis of ozone episode, between October 25 and 26, 2001, in the Models-3/CMAQ framework derived by US EPA. MM5 meteorological forecasting modeling analysis was performed to provide credible wind field information during the event. The main focus has been placed on the inclusion or exclusion of biogenic sources in terms of the impact on ground-level ozone concentration. The initial results show that ground-level ozone concentrations simulated in the Kaohsiung area was not significantly influenced by the VOCs emitted from biogenic sources. This implies that anthropogenic emissions require further control in order to mitigate the ozone impact. Overall, the management alternative evaluation by simulating the possible reduction of VOCs at three groups of major point source in the Kaohsiung City show that there is no significant difference with regards to which area must be firstly implemented the reduction program.

總目錄

中文摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
誌謝 Ⅲ
總目錄 Ⅳ
圖目錄 Ⅷ
表目錄 ⅩⅡ
第一章 序論
1-1 研究動機與目的 1-1
1-2 研究方法與架構 1-2

第二章 文獻回顧
2-1 大氣臭氧光化學機制 2-1
2-2 生物源VOCs生成之特性 2-4
2-2-1生物源VOCs生成之原因 2-4
2-2-2影響排放量的環境因子 2-4
2-2-3生物排放源VOCs之種類 2-6
2-2-4生物排放源VOCs之特性 2-6
2-3 臭氧污染模擬 2-9
2-4中尺度氣象模式(MM5) 2-14
2-5台灣地區排放量資料庫 2-15
2-6 地理資訊系統(GIS) 2-17
2-7 遙感探測(RS) 2-18

第三章 Models-3/CMAQ簡介
3-1 前言 3-1
3-2 Models3核心模擬系統 3-1
3-3 Models3之化學傳輸模擬系統－CMAQ 3-3
3-3-1 彈性化模組 3-3
3-3-2 CMAQ之科學模組(Science Mdoules) 3-5
3-4 CMAQ之輸入資料處理器(Input Processors) 3-9
3-4-1 氣象資料處理器－MCIP 3-9
3-4-2 土地使用型態處理器－LUPROC 3-11
3-4-3 排放與化學轉換器－ECIP 3-11
3-4-4 初始與邊界條件處理器－ICON 與 BCON 3-11
3-4-5 光解速率處理器－JPROC 3-12

第四章 排放量資料處理
4-1 前言 4-1
4-2 SMOKE簡介 4-2
4-2-1 SMOKE概述 4-2
4-2-2 SMOKE核心程式 4-4
4-2-3 SMOKE各排放源處理程序 4-6
4-3 台灣地區排放量資料處理 4-9
4-3-1 台灣地區人類排放量狀況 4-9
4-3-2 人類排放源資料處理 4-16
4-3-3 生物源排放量推估處理 4-27

第五章 個案研究
5-1 CMAQ案例模擬參數設定 5-1
5-2 模擬情境 5-7
5-3 結果與討論 5-7
5-3-1 氣象模式模擬結果 5-7
5-3-2 排放量處理結果 5-21
5-3-3 案例模擬結果 5-33


第六章 高雄市固定污染源減量評析
6-1主要固定污染源之排放 6-1
6-2主要固定污染源之減量空間 6-5
6-3 固定污染源減量成本 6-8
6-4 重大固定污染源減量情境與空氣品質之模擬 6-9
6-4-1 重大固定污染源減量情境 6-9
6-4-2 空氣品質模擬結果與討論 6-10
第七章 結論與建議
參考文獻
附錄A 排放源相關資料
A-1 中鼎TEDS4.2 資料格式… A-1
A-2 排放源IDA資料格式 A-6
附錄B 模擬事件日臭氧濃度場 B-1
附錄C 生物源於臭氧之增量 C-1
自述

英文部分
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