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研究生:陳幸芬
研究生(外文):Shing-Fen Chen
論文名稱:台南縣臭氧敏感性物種之調查研究
論文名稱(外文):Assessment of Ozone Sensitivities in Tainan County , Taiwan
指導教授:李俊璋李俊璋引用關係吳義林
指導教授(外文):Ching-Chang LeeYee-Lin Wu
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:環境醫學研究所
學門:醫藥衛生學門
學類:公共衛生學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:158
中文關鍵詞:光化煙霧產量模式臭氧敏感性物種經驗動力模式
外文關鍵詞:OBMOzone-sensitivityEKMASPM
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由行政院環境保護署的空氣品質自動監測站資料發現,台南縣空氣品質不良之主要的指標污染物為PM10與臭氧,其中以PM10為指標污染物之日數有逐年減少之趨勢,然以臭氧為指標污染物種之日數卻逐年上昇,此一現象顯示台南縣於臭氧問題有日趨嚴重之趨勢,因而如何制訂臭氧之管制策略,便成為一重要課題。
由於臭氧生成主要與氮氧化物(NOX)與揮發性有機物質(VOCS)相關,兩者亦為形成對流層臭氧之前驅物質。由於臭氧相對其前驅物之敏感情形不一定,若管控物種錯誤,將造成臭氧濃度增加。因而本研究將以台南縣為研究對象,使用經驗動力模式(Empirical Kinetic Modeling Approach, EKMA)、光化煙霧產量模式(Smog Production Model, SPM)與實地採樣量測法(Observation Base Method)分別評估台南縣之臭氧敏感性物種,以為台南縣研擬臭氧管制略之參考。
環保署於新營及善化測站之空氣品質監測結果顯示高臭氧濃度主要發生於秋季,並且集中於高壓迴流型與高壓出海型兩種天氣型態;光化煙霧產量模式分析結果顯示新營及善化測站在1994年至2000年間臭氧最大小時濃度大於120ppb之事件日中各有81﹪及76﹪之比例屬NMHC為敏感物種,若以濃度大於80ppb之事件日分析結果台南縣則有96﹪比例以NMHC為敏感物種;另由實地採樣量測法與EKMA模式模擬均顯示台南縣高臭氧濃度之臭氧敏感物種應為NOX,而且NMHC之減量對於臭氧濃度,並無下降之功效。故台南縣可從該二種天氣型態,配合敏感物種進行減量,以降低臭氧之污染。
由於不同研究方法對於臭氧敏感物種的結論不一致,因而不同研究方法中參數的本土化應再有持續加強研究。
According to the monitoring data analysis, the main air pollutant indices which result of PSI>100 are PM10 and O3 in Tainan county. The unhealthy air quality station-days resulted from PM10 have reduced, but those resulted from O3 have turned into a slightly increasing tendency especially. In response to the O3 problem, the EPA must adjust the air pollution control strategy and focus on the ozone precursory substances emissions control in the future.
Photochemical ozone is formed from nitrogen oxide and volatile organic compounds through non-linear interactions, and the relationship between ozone and precursor pollutants will be different from place to place due to the emissions distribution and meteorology. This study used of Empirical Kinetic Modeling Approach(EKMA), Smog Production Model( SPM),and Observation Base Method(OBM) to evaluate for ozone sensitivities, and estimated whether nitrogen oxide and volatile organic compounds will be more effective in reducing ozone concentrations in Tainan county.
The high ozone days are appeared mainly in the winter, and occurred mainly in the high-pressure recirculation system and high–pressure system approaching Pacific. Analyzing the data of the ozone concentration over 120 ppb from 1994 to 2000 by SPM , the NMHC-sensitivity is about 81﹪in Shin Ying and 76﹪in Shan Hua. Analyzing the data of the ozone concentration over 80ppb by SPM , the NMHC-sensitivity is about 96﹪in Tainan county. According to the EKMA and OBM, the Ozone-sensitivity is NOx. The simulated results show that the NMHC emission reduction cannot achieve optimal efficiency to ozone concentration.
第一章 前言…………………………………………………………….1
1.1 研究緣起…….………………………………………………….1
1.2 研究目的……………………………………………………….2
1.3 研究架構………………………………………………………..4
第二章文獻回顧…………………………………………………...6
2.1大氣中臭氧之分布………………………………………………6
2.2對流層臭氧之環境危害……………………………………..….7
2.3臭氧之形成…………………………………………………..9.
2.4臭氧敏感性物種之評估方法……………….……………10
2.5 空氣品質趨勢分析…………………………………………23
2.6 排放量分析……………………………………………....…………………28
2.7 台南縣臭氧防治之研究……………………………………………………38
第三章 研究方法………………………………………………40
3.1研究架構……………………………………………………..40
3.2空氣品質之時空分佈趨勢分析………………………………40
3.3台南縣臭氧前驅物濃度趨勢與氣象資料分析……………….…………….41
3.4以光化煙霧產量分析敏感物種…………………………………………….41
3.5實地量測法分析敏感物種………………………………………………….43
3.6 EKMA操作…………………………………………………….46
第四章 結果與討論……………………………………………………59
4.1空氣品質時空分布與趨勢分析…………………………………………...59
4.2 天氣類型與臭氧濃度之關係……………………………………………....63
4.3 臭氧敏感性物種分析………………………………………………………65
4.4 污染源貢獻量分析…………………………………………….72
第五章 結論與建議…………………………………………………..79
第六章 參考文獻……………………………………………………82
圖 目 錄

圖1.1 臭氧與其前驅物關係示意圖(Ozone isopleth plot)(EKMA model)…5
圖2.1 Models-3之多層次網格示意圖……………………………………………...85.圖2.2民國85年至89年台南縣市、嘉義縣市及高雄縣之不良空氣品質日數比例
趨勢圖…………………………………………………………………86
圖2.3 新營及善化測站歷年之臭氧月平均度變化圖…………………………87
圖2.4 新營測站臭氧歷年之季平均濃度變化圖………………………………88
圖2.5 新營測站NMHC之月濃度變化圖………………………………………89
圖2.6 新營及善化測站NOX之月平均濃度變化圖……………………………90
圖2.7 新營及善化測站於85年11月臭氧濃度之日夜逐時變化圖………….91
圖2.8 環保署資料庫空氣污染排放推估流程……..……………………………92
圖2.9 基準年點源排放量推估流程………………..……………………………93
圖2.10基準年面源排放量推估流程…………………..…………………………94
圖2.11基準年線源排放量推估流程...……………..……………………………95
圖2.12 民國86年台南縣各污染物排之放量及來源…………………………96
圖3.1 NOY之偵測裝置圖………………………………………………………97
圖3.2 H2O2採樣設備圖…………………………………………………………98
圖3.3 EKMA操作流程示意圖…………………………………………………99
圖4.1 民國83年至89年雲嘉南臭氧每日最大值年平均濃度之比較圖………100
圖4.2 台南縣市、嘉義縣市及高雄縣測站各年臭氧每日最大值年平均濃度之比較圖………………………………………………………………………...101
圖4.3 新營測站臭氧每日最大值季平均濃度之比較……………………………102
圖4.4 新營測站臭氧每日最大值月平均濃度之比較……………………………103
圖4.5 善化測站臭氧每日最大值季平均濃度之比較……………………………104
圖4.6 善化測站臭氧每日最大值月平均濃度之比較……………………………105
圖4.7 民國83年至89年雲嘉南測站臭氧歷年最高小時平均濃度大於120ppb之平均日數逐年比較圖………………………………………………………106
圖4.8 台南縣市、嘉義縣市及高雄縣測站臭氧歷年最高小時平均濃度大於120ppb之平均日數比較圖………………………………………………...107

圖4.9 新營測站歷年臭氧濃度不符合小時平均值標準(120ppb)之日數逐月變化圖…………………………………………………………………………108
圖4.10 民國83年至89年雲嘉南測站臭氧歷年最高八小時平均濃度大於60ppb
之平均日數逐年比較圖……………………………………………109
圖4.11 民國83年至89年雲嘉南縣市臭氧歷年最高八小時平均濃度大於60ppb
之平均日數比較圖………….……………………………………………110圖4.12 新營測站歷年臭氧濃度不符合八小時平均值標準(60ppb)之日數逐月
變化圖………………………………………………………… …………111
圖4.13 善化測站歷年臭氧濃度不符合八小時平均值標準(60ppb)之日數逐月
變化圖……………………………………………………………………112
圖4.14 新營、善化站天氣類型出現高臭氧事件日之比率 113
圖4.15 新營、善化站天氣類型出現高臭氧事件日之日數 113
圖4.16 台南縣臭氧事件日天氣類型與季節關係圖 114
圖4.17 臭氧事件日之反應程度參數頻率分佈(新營) 115
圖4.18 臭氧事件日之反應程度參數頻率分佈(新港) 115
圖4.19 臭氧事件日之反應程度參數頻率分佈(善化) 116
圖4.20 臭氧事件日之反應程度參數頻率分佈(橋頭) 116
圖4.21 臭氧事件日之反應程度參數頻率分佈(大寮) 117
圖4.22 EKMA模擬逆軌跡線圖 118
圖4.23 台南縣臭氧事件日污染氣團A型逆軌跡線圖 …………………………119
圖4.24 台南縣臭氧事件日污染氣團B型逆軌跡線圖 …………………………120
圖4.25 台南縣臭氧事件日污染氣團C型逆軌跡線圖………………………… 121
圖4.26 台南縣臭氧事件日污染氣團D型逆軌跡線圖 …………………………122

表 目 錄
表 2.1美國國家穀物減產評估計劃….…………………………………………123
表 2.2三種光化煙霧產量模式計算式之比較………………………………….124
表 2.3各種特徵比值之恕限值………………………………………………….125
表 2.4 1999年5、6月於高雄大寮測站採樣結果分析,使用表2.5之恕限值..126
表2.5 台南縣、台南市、高雄縣與嘉義縣市之空氣品質自動監測站之位址與監測項目 …………………………………………………………………127
表2.6 七大空品區歷年之PSI值大於100的日數比例與指標污染物所佔比例……………………………………………………………...………..…128
表2.7 台南縣市與鄰近縣市於民國85年至89年之每年PSI大於100日數百分比統計表……………………………………………….…………….…….129
表3.1光化煙霧產量模式的計算方程式 ……………………………………… ..130
表3.2 環保署空氣品質資料格式例 ..……………………………………………131
表3.3 中央氣象局氣象資料原始格式範例..……...……………………………..132
表3.4 EKMA氣象資料標準格式範例…....………………………………..…..133
表3.5 探空氣象原始格式範例..……...………………………………………….134
表3.6 EKMA探空資料標準格式範例..………………………………………135
表4.1 台南縣市與鄰近縣市於民國85年至89年之每年PSI大於100日數百分比統計表………………………………………………………………… 136
表4.2 臭氧每日最大值之年平均濃度變化結果(ppb) ………………………….137
表4.3 本研究綜觀天氣類型代號及名稱對照表…………………………………138
表4.4 天氣類型分類………………………………………………………………139
表4.5 SPM進行臭氧事件日(>120 ppb)主控物種分析結果(台南縣市)………141
表4.6 SPM進行臭氧事件日(>120 ppb)主控物種分析結果(嘉義)……………142
表4.7 SPM進行臭氧事件日(>120 ppb)主控物種分析結果(高雄)…………….143
表4.8 SPM進行臭氧事件日(>80 ppb)主控物種分析結果(台南縣市)………..145
表4.9 SPM進行臭氧事件日(>80 ppb)主控物種分析結果(嘉義) …………….146
表4.10 SPM進行臭氧事件日(>80 ppb)主控物種分析結果(高雄)…………… 147
表4.11 過去提出之各光化指標與界定比值整理………………………………..149
表4.12 2001年5、7及10月份採樣期間之臭氧敏感性物種特徵比值結果
(新營) …………………………… ………………………………………...150
表4.13 2001年5、7及10月份採樣期間之臭氧敏感性物種特徵比值結果
(善化) …………………………………………………………………….151
表4.14 台南縣臭氧事件日(100ppb)EKMA模式參數調整及率定結果表……...152
表4.15 縣市排放源減量對臭氧濃度改善效益………………………………….155
表4.16 點、線、面源減量對臭氧濃度改善效益………………………………155
表4.17 點、線、面源對新營站之臭氧濃度改善效益…………………………..155
表4.18 點、線、面源對善化站之臭氧濃度改善效益………………………….155
表4.19 不同減量比例對臭氧濃度改善效益…………………………………….156
表4.20 新營站在不同減量比例時臭氧濃度改善效益………………………….156
表4.21 善化站在不同減量比例時臭氧濃度改善效益………………………….156
表4.22 新營站之不同氣團軌跡型態的臭氧濃度改善效益…………………….157
表4.23 善化站之不同氣團軌跡型態的臭氧濃度改善效益…………………….158
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