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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蔡勝雄
研究生(外文):Sheng-Hsiung Tsai
論文名稱:空品區總量管制固定源SO2排放量與增量限值變異研究
論文名稱(外文):A study on Relationship Between SO2 Emission Change of Stationary Source and Draft Limitation Within Air Quality Area Under Total Load Control Strategy
指導教授:林銳敏林銳敏引用關係
指導教授(外文):Jim Juimin Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄第一科技大學
系所名稱:環境與安全衛生工程所
學門:工程學門
學類:環境工程學類
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:137
中文關鍵詞:空氣品質區污染物容許增量限值ISCST3模式總量管制
外文關鍵詞:Total Load Control strategyISCST3 model
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歷年來高屏空品區之空氣品質不良站日數(PSI>100站日數)比率高居全國七個空品區之冠,因此,環保署自民國八十九年七月起開始推動實施「高屏空品區空氣污染總量管制示範計畫」,擬在該區先試運作總量管制以建立完備之配套措施後,再逐步推行至全國其他空品區,冀能達到「國家環境保護計劃」之既定目標。
對二氧化硫(SO2)而言,高屏空品區屬符合空品標準之總量管制區,依「空氣污染防制法」第八條,新設或變更之固定污染源SO2排放量達一定規模者,須經模式模擬證明不超過該區之SO2容許增量限值,據此,環保署已擬訂「空氣污染物容許增量限值」等相關草案,本研究係遵循該相關草案以實廠現況,模擬假設其擬變更SO2排放量達草案之一定規模,而以空氣品質模式模擬探求SO2排放量變異對空氣品質之影響及與增量限值間之關係,以作為政府施政及業界之參考。
研究結果顯示樣本工廠如擴建增設一座蒸氣鍋爐(SO2排放源,排放口高度88 公尺),如採天然氣為燃料(方案三),則新增SO2排放量推估為1.64公噸/年,此未達總量管制一定規模之管制門檻。
如以六號重油(含硫份0.5%)為燃料(方案一),推估新增SO2排放量174.1公噸/年,以ISCST3空品模式模擬污染源周圍3公里×3公里範圍,解析度200公尺×200公尺網格點,分別輸入民國87、88及89年三年氣象條件,最大著地濃度點大都落在污染源之西北或東南方,距離則約500公尺,取三年中之最大值,SO2小時平均值濃度增量8.7ppb,佔容許增量濃度之9.5%,日平均值濃度增量3.1ppb,佔容許增量濃度之8.4%,而年平均值濃度增量0.5ppb,佔容許增量濃度之4.5%,另對該區內11個空品測站之SO2濃度增量貢獻以林園站為最,取三年中之最大值,小時平均濃度增量5ppb,為空品標準之2%,日平均濃度增量1.3ppb,為空品標準之1.3%,年平均濃度增量0.1ppb,為空品標準之0.3%,其次則為大寮站。
如採六號重油(含硫份0.5%)及天然氣混燒時(方案二),推估新增SO2排放量82公噸/年,同樣經ISCST3空品模式模擬結果,最大著地濃度點亦大都落在污染源之西北或東南方,距離約500公尺,取三年中之最大值,SO2小時平均值濃度增量4.1ppb,佔容許增量濃度之4.5%,日平均值濃度增量1.5ppb,佔容許增量濃度之4%,年平均值濃度增量0.2ppb,佔容許增量濃度之1.8%,另對該區內11個空品測站之SO2濃度增量貢獻仍以林園站為最,取三年中之最大值,小時平均濃度增量2.4ppb,為空品標準之0.9%,日平均濃度增量0.6ppb,為空品標準之0.6%,年平均濃度增量0ppb,為空品標準之0%,其次則為大寮站。
比較方案一及方案二顯示,當SO2排放量增加為2.1倍,經ISCST3模式及民國87、88及89年三年氣象條件進行模擬,並取三年中之最大值,其造成SO2濃度增量之小時平均值亦增加2.1倍,日平均值1.7倍,年平均值1.7倍,符合模式理論SO2排放量與擴散後之濃度呈現正比之線性關係,些微差異係因不同解析延時(年、日或小時)或不同年度氣象條件所造成。
為ISCST3空品模式執行結果及數據之品保品管考量,應由有關單位統籌整理制定氣象資料前處理規範及定期公告氣象條件檔資料,以供各界引用,另本研究因排放源與最大著地濃度位置距離不過500公尺,模擬範圍則僅3公里×3公里,故予簡化將地形設定為平坦,有關地形狀況對ISCST3模式模擬結果之差異有待進一步研究。
Of the 7 Air Quality Areas in Taiwan, Kao-Pin always is the top one of the areas that has bad PSI records. Therefore, EPA has planned first to implement Total Load Control (TLC) strategy there on test. After its success, then EPA will implement this strategy all over Taiwan to achieve the targets of National Environmental Protection Program.
Under TLC strategy, Kao-Pin is belonging to the attainment areas for SO2 and has to be simulated with Air Quality Models to prove resulted SO2 concentration not exceed the limits if increased emission rate over assigned amount. And this study try to find what situation will be on a sample plant after EPA’s draft rules/regulations effective.
This study find that it will increase 1.64ton/yr SO2 emission while establishing one new boiler burning natural gas (stack height is set on 88 meters), and do not need to simulate with models.
If boiler burning fuel oil (0.5% sulfur content), it will increase 174.1ton/yr SO2 emission. After running ISCST3 models using 1998、1999 and 2000 meterologic data , we find that Max. 1hr averages of SO2 concentration is 8.7ppb (9.5% of the limits), Max. 24hr averages is 3.1ppb (8.4% of the limits) and Max. annual averages is 0.5ppb (4.5% of the limits).
If boiler burning half fuel oil (0.5% sulfur content) with half natural gas , it will increase 82ton/yr SO2 emission. After running ISCST3 models using 1998、1999 and 2000 meterologic data , we find that Max. 1hr averages of SO2 concentration is 4.1ppb (4.5% of the limits), Max. 24hr averages is 1.5ppb (4% of the limits) and Max. annual averages is 0.2ppb (1.8% of the limits).
EPA is suggested to deal with the meteorologic data centrally and announce periodically the meteorologic file for public use to run ISCST3 model for QA/QC concerns to prevent possible errors while calculating. And the terrain of recepters in ISCST3 model for this study is set to “flat” and further study is recommended for terrain issues.
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中文摘要----------------------------------i
英文摘要----------------------------------iii
誌謝--------------------------------------v
目錄--------------------------------------vi
表目錄------------------------------------ix
圖目錄------------------------------------xi
第一章 前言
1.1 研究緣起-----------------------------1
1.2 研究目的-----------------------------2
1.3 研究流程-----------------------------2
第二章 文獻回顧
2.1 高屏地區空氣品質現況-----------------4
2.1.1 空氣品質標準及PSI值----------------4
2.1.2 全國及高屏地區空氣品質監測資料-----5
2.2 國家環境保護計劃---------------------10
2.3 空氣污染總量管制法源-----------------11
2.4 總量管制之內容-----------------------14
2.4.1 符合空氣品質標準管制區-------------15
2.4.2 未符合空氣品質標準管制區-----------16
2.5 污染物容許增量限值-------------------19
2.6 空氣品質模式-------------------------21
2.6.1 空氣品質模式之比較-----------------21
2.6.2 空氣品質模式模擬規範---------------23
2.6.3 空氣品質模式-高斯擴散模式模擬規範--27
2.6.4 ISCST3模式之理論-------------------29
2.6.5 ISCST3模式之驗證-------------------35
第三章 研究方法
3.1 研究方法流程-------------------------38
3.2 高屏總量管制區SO2容許增量限值--------39
3.2.1 SO2之空氣品質標準------------------40
3.2.2 高屏空品區SO2監測資料--------------41
3.2.3 計算SO2容許增量限值----------------41
3.3 樣本工廠SO2排放量資料收集------------42
3.3.1 樣本工廠簡介-----------------------42
3.3.2 SO2排放量現況資料------------------44
3.3.3 SO2排放量之變異--------------------46
3.4 氣象資料收集及前處理-----------------46
3.4.1 氣象資料前處理流程-----------------46
3.4.2 大氣穩定度之求法-------------------47
3.4.3 混合層高度之求法-------------------49
3.5 ISCST3模式模擬作業步驟---------------51
3.5.1 模式系統設定-----------------------52
3.5.2 輸入所需資料-----------------------53
3.5.3 執行運算---------------------------55
3.5.4 結果輸出---------------------55
第四章 結果與討論
4.1 SO2排放量現況------------------------57
4.1.1 SO2等濃度分佈曲線圖----------------57
4.1.2 對空氣品質之影響-------------------67
4.2 SO2排放量變異方案一------------------69
4.2.1 SO2等濃度分布曲線圖----------------69
4.2.2 對空氣品質之影響-------------------79
4.2.3 與容許增量限值之關係---------------81
4.3 SO2排放量變異方案二------------------81
4.3.1 SO2等濃度分布曲線圖----------------82
4.3.2 對空氣品質之影響-------------------92
4.3.3 與容許增量限值之關係---------------94
4.4 兩方案造成SO2濃度增量之彙整比較------94
第五章 結論與建議
5.1 結論---------------------------------96
5.2 建議---------------------------------98
參考文獻----------------------------------99
附錄一 SO2排放量現況模式執行輸入資料-------------------102
附錄二 SO2排放量變異方案一之ISCST3模式執行輸入資料-----109
附錄三 SO2排放量變異方案二之ISCST3模式執行輸入資料-----116
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