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研究生:巫培任
論文名稱:台中地區酸性濕沈降的研究
指導教授:鄭曼婷鄭曼婷引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:環境工程學系
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:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
中文關鍵詞:加權pH年平均值年平均加權濃度酸性濕沈降通量
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本研究主要探討台中地區濕沉降的化學組成和濕沈降通量,雨水的樣本取自沙鹿、大里及東勢林場三個測站,採樣期程從2002年5月至2003年4月,總共收集182個雨水樣本,主要分析雨水的pH值、Cl-、NO3-、SO4=、Na+、NH4+、K+、Mg2+及Ca2+濃度。
台中地區雨水偏酸性,其加權pH年平均值為4.70,SO4=和NO3-年平均加權濃度分別為42.0及32.2 μeq L-1,與過去(1991年~1999年)台中港地區雨水數據比較,目前SO4=減少0.5倍,然NO3-則增加約1.2倍。與東亞國家日本及韓國比較,其SO4=濃度差異甚小,然本地NO3-濃度則分別高出2.1及1.3倍,顯示中部地區雨水中NO3-濃度偏高,彰顯移動性污染源所產生的影響。中和物種NH4+及Ca2+年平均加權濃度分別為44.0及15.7 μeq L-1,和台中港往年相比NH4+亦有偏高之情形。採樣期間三測站雨水酸化程度差異性並不大,其平均pH值介於4.69和4.71之間。但雨水中的SO4=和NO3-加權平均值有明顯空間上之差異,其中大里測站SO4=和NO3-濃度分別為51.5和41.0 μeq L-1,為沙鹿測站的1.7及2.2倍,然大里測站於採樣期間Ca2+濃度偏高,導致該地區在採樣期間雨水的酸化程度與其他兩站相似。
冬季時期台灣地區盛行東北季風,在此季風下台中地區境內雨水SO4=濃度均較其他季節高,除了SO4=之外其他污染物濃度也均有明顯增加,尤其沙鹿測站和東勢測站SO4=/NO3-增加較為顯著,而在人口及車輛密集的大里測站則較不明顯。在酸性濕沈降通量方面,大里測站nss-SO4=為32.8 Kg ha-1 yr-1,東勢測站為24.4 Kg ha-1 yr-1,沙鹿測站為15.8 Kg ha-1 yr-1。NO3-仍以大里測站最高,其次為東勢測站及沙鹿測站,其值分別為35.0 Kg ha-1 yr-1,27.1 Kg ha-1 yr-1,13.2 Kg ha-1 yr-1。
This study mainly investigated the chemical compositions and the deposition fluxes of wet precipitation in Taichung area. The rain samples were collected at the three stations - Shalu, Tali, and Tungshih forest. The sampling program started from May 2002 to April 2003. Totally 182 samples were collected for analyzing the pH and the concentrations of Cl-, NO3-, SO4=, Na+, NH4+, K+, Mg2+ and Ca2+. The average volume-weighted pH value in Taichung was 4.70 and the volume-weighted concentrations of SO4= and NO3- were 42.0 and 32.2 μeq L-1, respectively. SO4= concentration measured in this study were only 50 % as those obtained in 1991~1999. However NO3- concentrations were 20 % higher. No much difference was found in SO4= concentrations by comparing the data obtained in Taichung and in East Asia countries (Japan and Korea). But NO3- concentrations were nearly two times higher which indicated that the vehicular emissions in Taichung might affect the compositions of the precipitation. By comparing the data obtained at the three stations, it was found that the concentrations of SO4= and NO3- and the neutralizing Ca2+ at Tali station were much higher than those at Shalu and Tungshih stations. As a result the pH value at the three stations were all in the range between 4.69 and 4.71. Furthermore, the wet deposition fluxes of nss-SO4= at Tali, Tungshih and Shalu were 32.8, 24.4 and 15.8 Kg ha-1 yr-1, respectively. Similarly, the wet depositions of NO3- were 35.0, 27.1 and 13.2 Kg ha-1 yr-1, respectively.
目錄
章 節 頁次
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 研究方法 1-2
第二章 文獻回顧及背景資料 2-1
2-1 濕沈降機制 2-1
2-2 乾沈降機制 2-2
2-3 酸性降水及酸雨 2-3
2-4 酸性污染物的來源 2-4
2-4-1 SO2氧化成SO4=之基本機制 2-5
2-4-2 NOx氧化成NO3-之基本機制 2-6
2-5 台中地區近6年來雨量分佈 2-6
2-6 台中地區環境和人口相關資料 2-10
2-7 1997年~2002年台中地區空氣品質及各行業污染源排放資料 2-13
2-8 國內外相關研究 2-20
第三章 實驗方法 3-1
3-1 酸雨的採樣和分析 3-2
3-1-1 酸雨測站地點與環境描述 3-2
3-1-2 採樣方式 3-3
3-2 酸性沈降物實驗及分析方法 3-4
3-2-1 採樣設備 3-4
3-2-2 雨水樣本前處理 3-5
3-2-3 雨水樣本後處理 3-5
3-2-4 水溶性陰陽離子分析 3-6
3-2-5 雨水樣本之篩選方法 3-6
3-3 分析儀器設備及藥品 3-8
3-4 估算大氣酸性污染物的沈降總量 3-9
第四章 實驗結果分析與討論 4-1
4-1 台中地區酸雨現況及特性 4-1
4-1-1 有效雨水樣本篩選率 4-1
4-1-2 三測站雨水樣本月平均值 4-3
4-2 各測站酸雨之季節變化及特性 4-3
4-2-1 沙鹿測站 4-8
4-2-2 大里測站 4-8
4-2-3 東勢測站 4-9
4-2-4 雨水pH值及酸雨發生率 4-12
4-2-5 雨水陰陽離子濃度及相關性 4-15
4-2-5-1 沙鹿測站 4-15
4-2-5-2 大里測站 4-16
4-2-5-3 東勢測站 4-17
4-2-5-4 小結 4-17
4-3 酸性污染物對台中地區環境影響 4-18
4-3-1 歷年pH值變化 4-18
4-3-2 歷年SO4=、NO3-、NH4+及Ca2+濃度變化 4-18
4-3-3 小結 4-19
4-4 台中地區酸性污染物與國內外地區比較 4-21
4-5 計算濕沈降通量 4-26
4-6 濕沈降通量計算方式 4-26
4-7 台中地區酸性污染的沈降總量 4-27
4-7-1 濕沈降通量 4-27
4-7-2 乾沈降推估量 4-31
4-7-3 台中地區境內總沈降量 4-34
4-8 台中地區沈降總量與國內外其他地區比較 4-35
第五章 逆軌跡分析 5-1
5-1 HYSPRIT逆軌跡分析 5-1
5-2 台中地區酸性污染物篩選方式 5-1
5-3 HYSPRIT逆軌跡推估成果 5-3
第六章 結論 6-1
第七章 建議 7-1
參考文獻 R-1
附錄
附錄一、酸性沈降物之調查研究計畫標準作業程序(SOP) Ⅰ-1
 酸雨採樣標準作業程序
 水溶性陰陽離子分析標準作業程序
附錄二、化學分析作業程序之品保品管 Ⅱ-1
附錄三、沙鹿、大里及東勢2002年5月~2003年4月份水溶性陰陽離子濃度 Ⅲ-1
附錄四、台灣地區日雨量累積圖2002年5月~2003年4月 Ⅳ-1
表目錄
表2-1 台中地區境內各鄉鎮市內土地面積及人口 2-12
表2-2 台中地區境內地區SO2排放量固定污染源及新增重大污染源 2-19
表2-3 台中地區境內地區NOx排放量固定污染源及新增重大污染源 2-19
表3-1 本研究酸雨測站地理位置及座標 3-3
表4-1 沙鹿測站雨水之降雨量、加權pH值及陰陽離子加權濃度 4-4
表4-2 大里測站雨水之降雨量、加權pH值及陰陽離子加權濃度 4-5
表4-3 東勢測站雨水之降雨量、加權pH值及陰陽離子加權濃度 4-6
表4-4 各測站年降雨量、加權pH值及加權陰陽離子濃度 4-7
表4-5 沙鹿測站、大里測站及東勢測站陰陽離子之加權季平均濃 4-10
表4-6 台中地區境內三測站之酸雨發生率 4-13
表4-7 沙鹿測站水溶性陰陽離子相關性分析表 4-15
表4-8 大里測站水溶性陰陽離子相關性分析表 4-16
表4-9 東勢測站水溶性陰陽離子相關性分析表 4-17
表4-10 1991年~2000年台中港測站及2002年沙鹿測站之水溶性陰陽離子加權平均濃度 4-20
表4-11 1991年~2000年及2002年之SO4=、NO3-、NH4+、Ca2+、Na+及Cl-濃度比較表 4-20
表4-12 台中地區酸性污染物與國內外地區比較 4-22
表4-13 2002年5月~2003年4月沙鹿測站各月濕沈降通量表 4-28
表4-14 2002年5月~2003年4月大里測站各月濕沈降通量表 4-29
表4-15 2002年5月~2003年4月東勢測站各月濕沈降通量表 4-30
表4-16 各測站累積12個月之水溶性陰陽離子總沈降通量 4-31
表4-17-a 三測站乾沈降推估量 4-32
表4-17-b 三測站乾沈降推估量 4-33
表4-18 台中地區沈降總量與國內外其他地區濕沈降通量比較表 4-36
表5-1-a 台中地區各測站之天氣型態、降雨量、pH值及各污染物濃度表 5-6
表5-1-b 台中地區各測站天氣型態、降雨量、pH值及各污染物濃度表 5-7
圖目錄
圖2-1 濕沈降與污染物間之各種作用 2-1
圖2-2 台中地區屯區台中及大坑二氣象站1997年∼2002年,年平均逐月降雨日數圖(年平均降雨天數117 day yr-1,年平均降雨量1773 mm) 2-8
圖2-3 台中地區海區大甲、大肚及橫山氣象站1997年∼2002年,年平均逐月降雨日數圖(年平均降雨天數87 day yr-1,年平均降雨量1408 mm) 2-8
圖2-4 台灣地區的季節及天氣型態之變化 2-9
圖2-5 中部地區各鄉、鎮、市地理分佈圖 2-11
圖2-6 1997年~2002年沙鹿空氣品質監測站SO2逐月平均值 2-14
圖2-7 1997年~2002年大里空氣品質監測站SO2逐月平均值 2-14
圖2-8 1997年~2002年豐原空氣品質監測站SO2逐月平均值 2-14
圖2-9 1997年~2002年沙鹿空氣品質監測站NOx逐月平均值 2-14
圖2-10 1997年~2002年大里空氣品質監測站NOx逐月平均值 2-14
圖2-11 1997年~2002年豐原空氣品質監測站NOx逐月平均值 2-14
圖2-12 1997年~2002年沙鹿空氣品質監測站CO逐月平均值 2-15
圖2-13 1997年~2002年大里空氣品質監測站CO逐月平均值 2-15
圖2-14 1997年~2002年豐原空氣品質監測站CO逐月平均值 2-15
圖2-15 1997年~2002年沙鹿空氣品質監測站PM10逐月平均值 2-15
圖2-16 1997年~2002年大里空氣品質監測站PM10逐月平均值 2-15
圖2-17 1997年~2002年豐原空氣品質監測站PM10逐月平均值 2-15
圖2-18 1997年~2002年台中地區三空品監測站SO2年平均值 2-16
圖2-19 1997年~2002年台中地區三空品監測站NOx年平均值 2-16
圖2-20 1997年~2002年台中地區三空品監測站CO年平均值 2-16
圖2-21 1997年~2002年台中地區三空品監測站PM10年平均值 2-16
圖2-22 2000年台中地區各行業SOx排放量百分比 2-17
圖2-23 2000年台中地區各行業NOx排放量百分比 2-17
圖2-24 2000年台中地區各行業PM10排放量百分比 2-18
圖2-25 2000年台中地區各行業CO排放量百分比 2-18
圖3-1 酸性濕沈降採樣和分析的工作流程圖 3-1
圖3-2 中部地區酸性濕沈降特性研究之各監測站地點示意圖 3-2
圖3-3濕沈降採樣器 3-5
圖4-1 陰陽離子總和相關性 4-2
圖4-2 沙鹿測站pH值、降雨量及離子濃度季節性變化 4-7
圖4-3 大里測站pH值、降雨量及離子濃度季節性變化 4-8
圖4-4 東勢測站pH值、降雨量及離子濃度季節性變化 4-9
圖4-5 沙鹿測站雨水pH值分佈圖 4-14
圖4-6 大里測站雨水pH值分佈圖 4-14
圖4-7 東勢測站雨水pH值分佈圖 4-14
圖4-8 國內外各地pH值之時空變化圖 4-24
圖4-9 國內外各地酸性離子與鹼性離子之之時空變化圖 4-25
圖4-10 國內外各地酸性濕沈降通量之時空分佈圖 4-37
圖5-1 5/21鋒前暖區型態低濃度日使用HYSPRIT模式72小時逆軌跡圖 5-8
圖5-2 6/11鋒前暖區型態低濃度日使用HYSPRIT模式72小時逆軌跡圖 5-8
圖5-3 7/28太平洋高壓型態逆軌跡推估日使用HYSPRIT模式72小時逆軌跡圖 5-9
圖5-4 8/18太平洋高壓型態逆軌跡推估日使用HYSPRIT模式72小時逆軌跡圖 5-9
圖5-5 10/20東北季風型態逆軌跡推估日使用HYSPRIT模式72小時逆軌跡圖 5-10
圖5-6 11/28鋒前暖區型態高濃度日使用HYSPRIT模式72小時逆軌跡圖 5-10
圖5-7 12/26鋒面滯留型態高濃度日使用HYSPRIT模式72小時逆軌跡圖 5-11
圖5-8 1/26鋒面滯留型態高濃度日使用HYSPRIT模式72小時逆軌跡圖 5-11
圖5-9 3/6鋒面過境型態逆軌跡推估日使用HYSPRIT模式72小時逆軌跡圖 5-12
圖5-10 3/9高壓出海型態逆軌跡推估日使用HYSPRIT模式72小時逆軌跡圖 5-12
圖5-11 3/20鋒面滯留型態逆軌跡推估日使用HYSPRIT模式72小時逆軌跡圖 5-13
圖5-12 4/3鋒面滯留型態高濃度日使用HYSPRIT模式72小時逆軌跡圖 5-13
圖5-13 4/9高壓出海型態高濃度日使用HYSPRIT模式72小時逆軌跡圖 5-14
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