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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:李家青
研究生(外文):Jia Jing Lee
論文名稱:潮州地區大氣懸浮微粒(PM1/PM2.5/PM10)成分特性之探討
論文名稱(外文):A Study of the Composition of Atmospheric Particulates (PM1/PM2.5/PM10) in Chao-Chou Area
指導教授:陳瑞仁陳瑞仁引用關係
指導教授(外文):Shui Jen Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:環境工程與科學系
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:179
中文關鍵詞:PM1/PM2.5/PM10水溶性離子碳成分正烷類
外文關鍵詞:PM1/PM2.5/PM10water-soluble ionscarbon compositionn-alkanes
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本研究於2001年10月至2002年5月間,在環保署所屬之潮州空氣品質測站,以MOUDI採樣器進行採樣,以探討潮州地區於不同採樣時間及日夜時段時,其PM1、PM2.5及PM10微粒之成份特性。研究結果顯示:本研究採樣期間其PM1佔PM10比例之範圍為28.0∼56.7%,平均值為44.9±7.97%;而PM2.5佔PM10比例之範圍為59.1∼79.6%,平均值為70.3±5.73%;顯示潮州測站於本研究採樣期間之大氣懸浮微粒以細粒徑之微粒為主。其PM1、PM2.5及PM10各微粒上之水溶性離子均以SO4-2、NO3-及NH4+等三種衍生性氣膠為主要物種,且微粒上之NO3-及SO42-大致上與其懸浮微粒濃度呈正相關;當PM1、PM2.5及PM10濃度高時,其PM1、PM2.5及PM10上SO42-之濃度亦高 ﹔反之則低。在夜間時段其水溶性離子及衍生性氣膠對PM1濃度之貢獻量明顯高於日間時段;水溶性離子對PM2.5微粒之貢獻量日夜幾乎相似,而衍生性氣膠對PM2.5的貢獻量則是日間高於夜間;在日間時段其水溶性離子與衍生性氣膠對PM10濃度之貢獻則是日間明顯高於夜間。
PM1及PM2.5微粒上EC/TC之比值均小於0.36,顯示其PM1及PM2.5微粒上所測得之碳成份,部分是由二次有機氣膠所貢獻;而PM10微粒上所測得之碳成份,則主要來自一次污染源所貢獻。PM2.5及PM10微粒上正烷類之濃度分別為95.7~135及118~162ng/m3,平均值分別為113及143ng/m3。高碳數之正烷類其奇數碳者有優勢現象;由正烷類在PM2.5及PM10中之分布趨勢得知,碳數越低的正烷類在PM2.5的比例越大,碳數越高則越小。由微粒上正烷類之Cmax值、CPI值及樣品圖譜中有顯著之隆起推測,潮州站其大氣微粒為來自石化燃燒及生物排放源所貢獻,然以石化燃燒的人為排放為主。
Particle samples were collected by micro-orifice uniform deposit impactors (MOUDI) at the ambient air quality monitoring station in Chao-Chou Town in Ping-Tung Country from October 2001 to May 2002. The objective of this study was to insight the characteristics of composition on PM1, PM2.5 and PM10 on the different period of sampling and during day and night times. The results showed that PM1 accounted for an averaged 44.9±7.97% and a range between 28.0 and 56.7% of PM10 in mass loading; while PM2.5 accounted for an averaged 70.3±5.73% and a range between 59.1 and 79.6% of PM10 in mass loading. This result indicates that the suspension particulates in Chao-Chou were dominated by the fine particulates during the sampling days.
The water-soluble ions in PM1, PM2.5, and PM10 included mainly SO4-2, NO3-, and NH4+, which belonged to the secondary aerosols. The concentrations of SO4-2, NO3-, and NH4+ have the positive relationship with those of suspension particulates. In addition, the increasing in the concentrations of PM1, PM2.5, and PM10 increased the concentrations of SO4-2 in PM1, PM2.5, and PM10. The concentrations of water-soluble ions and the secondary aerosols in PM1 were higher at the night time than at the day time. However, the concentrations of water-soluble ions in PM2.5 were similar at the night time and the day time, while the concentrations of secondary aerosols in PM2.5 were higher at the day time than at the night time. For PM10, the concentrations of water-soluble ions and the secondary aerosols were higher at the day time than at the night time.
In this study, the EC/TC ratios obtained for both PM1 and PM2.5 were lower than the value of 3.6. This result indicated that the carbon compounds of PM1 and PM2.5 were partially contributed by secondary organic aerosols. However, the carbon compound of PM10 was mainly contributed by primary pollutant sources. The average n-alkane concentrations in PM2.5 and PM10 were 113 and 143 ng/m3, respectively and the range of n-alkane concentrations in PM2.5 and PM10 were between 95.7 and 135 ng/m3 and between 118 and 162 ng/m3, respectively. For high number of carbon in n-alkanes, the odd number of carbon has the predominance in n-alkane. The distribution of n-alkanes in PM2.5 and PM10 showed that the n-alkane with low number of carbon was favor in PM2.5, while that with high number of carbon was unfavorably. By examining the carbon number maximum (Cmax), the carbon preference index (CPI), and the hump peaks observed in the spectra, we suggested that the atmospheric particulates in Chao-Chou were emitted from both the incineration of fuel and biological sources. Moreover, the above incineration of fuel was mainly contributed by human activities.
總 目 錄
頁 碼
中文摘要 I
英文摘要 III
總目錄 IV
表目錄 VIII
圖目錄 XI
第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究動機 3
第二章 文獻回顧 5
2.1懸浮微粒形成機制 5
2.2懸浮微粒基本性質 6
2.2.1懸浮微粒來源組成 6
2.2.2懸浮微粒與生成環境關係 9
2.3懸浮微粒粒徑分佈 12
2.3.1懸浮微粒粒徑分佈之原理 12
2.3.2不同粒徑懸浮微粒之研究 14
2.3.3不同粒徑懸浮微粒之關係 17
2.4懸浮微粒中水溶性離子化學特性 19
2.4.1 水溶性離子來源及形成機制 19
2.4.2 水溶性離子與環境之關係 22
2.4.3 水溶性離子之酸鹼性 24
2.4.4 硫酸鹽及硝酸鹽轉化現象 25
2.5 懸浮微粒中碳成份化學特性 26
2.5.1碳成份來源及形成機制 26
2.5.2碳成份比值之意義 28
2.5.3碳成份與環境之關係 30
2.6 大氣懸浮微粒有機成份組成 30
2.6.1 正烷類的來源與特性 32
2.6.2 正烷類的指標特性 34
2.7 大氣懸浮微粒正烷類成份組成相關研究 37
2.8懸浮微粒之影響 39
2.8.1懸浮微粒對人體健康之影響 39
2.8.2懸浮微粒對環境之影響 41
第三章 研究方法 43
3.1 工作內容 43
3.2 採樣設備 45
3.3 大氣懸浮微粒成份分析 49
3.4 品保與品管 57
3.4.1採樣方法之品保與品管 57
3.4.2分析方法之品保與品管 60
第四章 結果與討論 66
4.1 大氣中PM1/PM2.5/PM10濃度 66
4.1.1 屏東與潮州站近年PM10監測值之變化 66
4.1.2 PM10實測值與監測站監測值之比較 69
4.1.3 PM1、PM2.5及PM10之比例特性分析 69
4.1.4 大氣懸浮微粒日夜之變化 74
4.2 PM1、PM2.5及PM10微粒上水溶性離子成份分析 79
4.2.1 PM1、PM2.5及PM10微粒上水溶性離子成份 79
4.2.2 PM1、PM2.5及PM10微粒上衍生性氣膠與水溶性離子之關係 103
4.2.3 PM1、PM2.5及PM10微粒上水溶性離子日、夜之變化 112
4.3 PM1、PM2.5及PM10微粒上碳成份分析 129
4.4 懸浮微粒(PM2.5/PM10)正烷類組成特性 143
4.4.1 懸浮微粒(PM2.5/PM10)正烷類濃度特性 143
4.4.2 懸浮微粒(PM2.5/PM10)正烷類組成及排放特性 143
第五章 結論與建議 155
5.1 結論 155
5.2 建議 157
參考文獻 參-1
附錄 附-1
表 目 錄
頁 次
表1.1-1 民國84至89年屏東及潮州兩測站PSI>100站日數 2
表1.1-4 民國85至88年潮州測站PM10之PSSI>100站日數 6
表2.8-1 SO2與PM10並存對人體健康之影響 41
表3.2-1 MOUDI採樣器各階之截取粒徑範圍 46
表3.3-1 C19-C33 正烷類標準溶液在所測得波峰面積與峰面積比 56
表4.1.1-1 民國84至90年屏東、潮州兩測站PM10監測濃度之月平均值 67
表4.1.1-2 民國84至90年屏東、潮州兩測站PM10之PSSI>100站日數 67
表4.1.2-1 本研究採樣期間潮州站PM1、PM2.5及PM10之濃度 70
表4.1.4-1 採樣期間潮州站日、夜其PM1、PM2.5及PM10之濃度 76
表4.2.1-1 潮州站PM1微粒上水溶性離子濃度 80
表4.2.1-2 潮州站PM2.5微粒上水溶性離子濃度 82
表4.2.1-3 潮州站PM10微粒上水溶性離子濃度 84
表4.2.1-4 潮州站PM1微粒上水溶性離子所佔之比例 89
表4.2.1-5 潮州站PM2.5微粒上水溶性離子所佔之比例 91
表4.2.1-6 潮州站PM10微粒上水溶性離子所佔之比例 93
表4.2.2-1 潮州站PM1微粒上水溶性離子及衍生性氣膠之濃度
與比值 104
表4.2.2-2 潮州站PM2.5微粒上水溶性離子及衍生性氣膠之濃度
與比值 106
表4.2.2-3 潮州站PM10微粒上水溶性離子及衍生性氣膠之濃度
與比值 108
表4.2.2-4 潮州站PM1、PM2.5及PM10微粒上水溶性離子及衍生性氣膠與各相關研究之比較與比值 111
表4.2.3-1 潮州站日、夜PM1微粒上水溶性離子濃度 113
表4.2.3-2 潮州站日、夜PM2.5微粒上水溶性離子濃度 114
表4.2.3-3 潮州站日、夜PM10微粒上水溶性離子濃度 115
表4.2.3-4 潮州站日、夜PM1微粒上水溶性離子所佔之比例 116
表4.2.3-5 潮州站日、夜PM2.5微粒上水溶性離子所佔之比例 117
表4.2.3-6 潮州站日、夜PM10微粒上水溶性離子所佔之比例 118
表4.2.3-7 潮州站日、夜PM1微粒上水溶性離子及衍生性氣膠
之濃度與比值 122
表4.2.3-8 潮州站日、夜PM2.5微粒上水溶性離子及衍生性氣膠
之濃度與比值 123
表4.2.3-9 潮州站日、夜PM10微粒上水溶性離子及衍生性氣膠
之濃度與比值 124
表4.3-1 潮州站PM1微粒上碳成分之濃度及其所佔之百分比 130
表4.3-2 潮州站PM2.5微粒上碳成分之濃度及其所佔之百分比 131
表4.3-3 潮州站PM10微粒上碳成分之濃度及其所佔之百分比 132
表4.3-4 本研究PM1、PM2.5及PM10微粒上碳成分測值與國
內外相關研究之比較 141
表4.4.1-1 PM10正烷類(C19~C33)濃度值 143
表4.4.1-2 PM2.5正烷類(C19~C33)濃度值 145
表4.4.1-3 PM2.5中正烷類(C19~C33)在PM10中的比值 146
表4.4.2-1 正烷類採樣分析結果 149
圖 目 錄
頁 次
圖3.1-1 研究方法流程圖 45
圖4.1.3-1 潮州站採樣期間PM1、PM2.5及PM10濃度之變化 72
圖4.1.3-2 潮州站採樣期間PM1及PM2.5佔PM10之百分比 73
圖4.1.4-1 潮州站日、夜間PM1、PM2.5及PM10濃度之變化 77
圖4.2.1-1 潮州站PM1微粒上水溶性離子濃度 86
圖4.2.1-2 潮州站PM2.5微粒上水溶性離子濃度 87
圖4.2.1-3 潮州站PM10微粒上水溶性離子濃度 88
圖4.2.3-1 潮州站日、夜其微粒上水溶性離子之平均濃度 120
圖4.2.3-2 潮州站日、夜其微粒上水溶性離子所佔之比例 121
圖4.2.3-3 潮州站日、夜其微粒上水溶性離子與其濃度之比值 127
圖4.2.3-4 潮州站日、夜其微粒上衍生性氣膠與其濃度之比值 127
圖4.2.3-5 潮州站日、夜其微粒上衍生性氣膠與水溶性離子濃度之比值 127
圖4.3-1 潮州站PM1微粒上碳成份之平均濃度 133
圖4.3-2 潮州站PM1微粒上碳成份所佔百分比之平均值 133
圖4.3-3 潮州站PM2.5微粒上碳成份之平均濃度 134
圖4.3-4 潮州站PM2.5微粒上碳成份所佔百分比之平均值 134
圖4.3-5 潮州站PM10微粒上碳成份之平均濃度.. 135
圖4.3-6 潮州站PM10微粒上碳成份所佔百分比之平均值.. 135
圖4.4.1-1 PM2.5中正烷類(C19~C33)在PM10中的比例趨勢圖.. 109
圖4.4.2-1 大氣懸浮微粒樣本之氣相層析圖譜.. 153
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