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研究生:莊鳳宸
研究生(外文):Fong-Chen Jhuang
論文名稱:六輕離島工業區附近地區懸浮微粒來源之受體模式分析
論文名稱(外文):Chemical mass balance source apportionment of TSP in nearby regions of No.6 Naphtha Cracking Project
指導教授:張艮輝張艮輝引用關係
指導教授(外文):Ken-Hui Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:環境與安全工程系碩士班
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:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:154
中文關鍵詞:污染指紋化學質量平衡受體模式
外文關鍵詞:Finger PrintChemical Mass BalanceReceptor Model
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懸浮微粒在近年來之研究越來越重要,主要係由於每年11月至隔年3月間,濁水溪在枯水季所形成大面積河灘地的大自然因素,使裸露地之細砂因顆粒細小隨風飛揚。每當東北季風來臨位於下風處的崙背站懸浮微粒濃度急遽上升,其濃度高達952 µg m-3,更為背景濃度的10倍以上,亦為濁水溪河床相關。加上雲林縣六輕離島工業區內製程之污染物排放量,造成具有二次反應性污染物及衍生性懸浮微粒等污染物產生的可能性,使得附近地區出現空氣品質劣化的情形。
綜合以上發現,懸浮微粒揚塵對空氣品質有非常顯著之影響。為對照六輕離島工業區及濁水溪可能之影響。本研究於2009/02/10 ~ 2009/02/13觀測期間在六輕離島工業區空氣品質監測站附近架設大氣氣膠採樣器進行採樣外,並於濁水溪之上風處進行同步觀測。樣品以離子層析儀(Ion Chromatography, IC)分析水溶性離子,並以感應偶合電漿原子發射光譜儀(Inductively Coupled Plasma Optima Optical Emission Spectrometer, ICP-OES)分析金屬元素及熱反射比法 (Thermal/Optical Reflectance, TOR)分析有機碳(OC)及元素碳(EC),並搭配化學質量平衡模式(Chemical Mass Balance, CMB)進行研究解析,以瞭解懸浮微粒的污染來源及貢獻比例。
研究六輕離島工業區與濁水溪揚塵主要污染指紋發現,各測站受到工業製程影響,以下風處台西、麥寮金屬濃度呈現高值(29.6 µg m-3、22.1 µg m-3),其來源亦可能來自重工業所造成;然而位於濁水溪上風處之大城測站則受到西南氣流影響,濁水溪揚塵最為顯著。
由氣象資料與受體模式定量分析得知,當風向為東北風時,台西測站為下風處,因而使工業製程之貢獻比例高達58%以上,其次為麥寮測站(40%)。然而,濁水溪之貢獻比例以下風處之崙背測站最高,其佔當日總貢獻量之27%,最少者為大城測站(5%);當平均風向轉變,濃度呈現相反現象,顯示六輕離島工業區與濁水溪揚塵受到季風季節影響,對附近地區影響甚大。
It is getting more and more import to research the suspend particulate matter in recent years. It is a nature factor that Jhuoshuei River formed a large flood land period during November to March in the following year. The suspended particulate density that located in the Lunbei station rise hurriedly whenever the northeast monsoon approached. The density reached a high value as 952 μg m-3. The value was 10 times above the background numerical. It was also related by Jhuoshuei River bed. Addition to the huge amount of air pollution released by No.6 Naphtha Cracking Project in Yunling country result in the produce of the secondary aerosols possibly. It cause the air quality in local and nearby areas getting worse.
See the research given above, the suspend particulate and dust are extremely remarkable to the air quality. This research investigate the characteristic of particles and the contributions of emission source to total suspend particulate(TSP) not only at the near of the stationary emission source ,but also the upwind area of Jhuoshuei River for comparing the No.6 Naphtha Cracking Project with the Jhuoshuei River. The samples were analyzed to identify TSP mass, water-soluble ions, carbonaceous contents and trace elements,and the chemical mass balance(CMB) for showing of source and quantity of total suspend particulate(TSP).
In the present study showed that the No.6 Naphtha Cracking Project and the Jhuoshuei River main pollution finger print, Various survey stations affected by the industrial process, the following wind Department Taihsi, Mailiao high metal concentration (29.6 μg m-3, 22.1 μg m-3), the source may also be caused from heavy industry; However, at the Jhuoshuei River Department of the dacgeng of wind measurement stations affected by the southwest flow, the most significant dust Jhuoshuei River.
Results of Meteorological data and CMB modeling showed that the main contributors to TSP mass at wind direction for northeaster, the following direction to north-easterly, Taihsi station, thus causes contribution proportion the industry system regulation to present the high value (58%), Mailiao (40%). However, contribution proportion the Jhuoshuei River is highest by the following wind Lunbei station, it accounts for the same day always to contribute 27%, few for dacgeng station (5%); when the average change in wind direction contrary to the phenomenon of concentration, showed that No.6 Naphtha Cracking Project and Jhuoshuei River raise the dust to come under the monsoon season influence, the impact on the surrounding areas well.
目次
中文摘要
英文摘要
誌謝
目錄
表目錄
圖目錄

一、前言
1.1 研究緣起
1.2 研究目的與架構
二、文獻回顧
2.1 懸浮微粒相關文獻
2.1.1 懸浮微粒的來源
2.1.2 懸浮微粒的組成
2.2 懸浮微粒質量濃度
2.2.1 各國質量濃度標準
2.2.2 懸浮微粒之相關研究
2.3 水溶性離子相關研究
2.3.1 懸浮微粒中硫氧化物及氮氧化物轉化
2.3.2 懸浮微粒之酸鹼性(N.R.)
2.3.3 陰陽離子當量濃度比值(Anion /Cation, A/C)
2.4 懸浮微粒中金屬之成份
2.5 懸浮微粒中總碳元素之成份
2.6 各成份元素污染來源
2.6.1 水溶性離子可能污染來源
2.6.2 金屬元素可能污染來源
2.6.3 總碳元素可能污染來源
2.7 受體模式研究相關文獻
2.7.1 受體模式之基本理論
2.7.2 化學質量平衡
2.7.3 受體模式之應用
2.7.4 國外相關受體模式文獻
2.7.5 國內相關受體模式文獻
三、 研究方法
3.1 環境背景概述
3.1.1 雲林縣六輕離島工業區
3.1.2 濁水溪流域
3.1.3 雲林縣台西鄉台西國中
3.1.4 雲林縣麥寮鄉麥寮高中
3.1.5 雲林縣崙背鄉崙背國中
3.1.6 彰化縣大城鎮永光國小
3.2 懸浮微粒採樣時間
3.3 懸浮微粒採樣設備
3.3.1 高流量採樣器(High-volume air sampler)
3.3.2 微孔均勻沉降衝擊器(MOUDI)
3.4 採樣方法之品保與品管
3.5 定量分析及化學分析方法
3.5.1 懸浮微粒質量濃度秤重分析
3.5.2 水溶性離子成份分析
3.5.3 金屬成份分析
3.5.4 碳元素分析
3.6 分析方法之品保與品管
3.7 受體模式模擬分析
3.7.1 污染源排放組成蒐集與建立
3.7.2 受體模式污染源判別共線性
3.7.3 程式應用
3.7.4 模式結果說明
3.7.5 污染源資料庫測試及定量
四 、結果與討論
4.1 懸浮微粒之質量濃度分析
4.1.1 懸浮微粒質量濃度稱重分析
4.1.2 懸浮微粒粒徑分析
4.1.3 觀測數據與環保署測站監測質量濃度之比較
4.2水溶性離子成份分析
4.2.1 水溶性離子組成濃度
4.2.2 懸浮微粒之S.O.R.、N.O.R
4.2.3 懸浮微粒之酸鹼性(N.R.)
4.2.4 陰陽離子當量濃度(A/C)比值
4.3 碳元素成份分析
4.4 金屬元素成份分析
4.4.1 不同地區之懸浮微粒污染來源分析比較
4.4.2 六輕污染與濁水溪揚塵之定性解析
4.5 受體模式定量解析
4.5.1 本土重要污染指紋資料說明
4.5.2 六輕污染源與濁水溪揚塵之定量解析
4.5.3 氣象資料與受體模式解析結果比較
五、結論與建議
5.1 結論
5.2 建議
六、參考文獻
附錄 A 採樣儀器之品保品管資料
附錄 B 受體模式之國內污染源資料庫
附錄 C 受體模式逐筆解析結果

表目錄
目次
表2.1 各國懸浮微粒標準比較表
表2.2 WHO對於顆粒物的空氣品質準則和過渡時期目標
表2.3 受體模式統計指標判定準則
表3.1 文獻相關的解決共線性方法
表4.1 台西站水溶性離子之間的相關係數
表4.2 麥寮站水溶性離子之間的相關係數
表4.3 崙背站水溶性離子之間的相關係數
表4.4 大城站水溶性離子之間的相關係數
表4.5 不同觀測點懸浮微粒之S.O.R.、N.O.R
表4.6 不同粒徑懸浮微粒之S.O.R.、N.O.R.
表4.7 各測站懸浮微粒之N.R.值
表4.8 不同粒徑之N.R.值
表4.9 各測站EC及OC質量濃度之差異
表4.10 不同粒徑EC及OC質量濃度之差異
表4.11 各行業別之主要指標元素
表4.12 本研究選用適合之六輕離島工業區及濁水溪相關污染指紋資料
表4.13 整合六輕離島工業區及濁水溪揚塵對各測站之貢獻量

圖目錄
目次
圖3.1 研究流程與架構
圖3.2 各地點相關位置圖
圖3.3 雲林縣六輕離島工業區
圖3.4 濁水溪流域
圖3.5 台西測站位置圖
圖3.6 麥寮測站位置圖
圖3.7 崙背測站位置圖
圖3.8 大城測站位置圖
圖3.9 High-volume air sampler之構造圖
圖3.10 High-volume air sampler裝置
圖3.11 採樣裝置的採樣附件
圖3.12 MOUDI採樣器示意圖
圖3.13 MOUDI某一階示意圖
圖3.14 AG 245 型天平
圖3.15 陰離子標準品層析圖譜
圖3.16 陽離子標準品層析圖譜
圖3.17 受體模式作業流程圖
圖3.18 受體模式輸入格式
圖4.1 台西測站觀測質量濃度變化
圖4.2 麥寮測站觀測質量濃度變化
圖4.3 崙背測站觀測質量濃度變化
圖4.4 大城測站觀測質量濃度變化
圖4.5 整合各測站觀測質量濃度變化
圖4.6 不同粒徑之質量濃度變化
圖4.7 PM10觀測數據與環保署監測站數據之比較
圖4.8 PM2.5觀測數據與環保署監測站數據之比較
圖4.9 台西站水溶性離子組成濃度
圖4.10 麥寮站水溶性離子組成濃度
圖4.11 崙背站水溶性離子組成濃度
圖4.12 大城站水溶性離子組成濃度
圖4.13 整合各測站之水溶性離子濃度
圖4.14 懸浮微粒化學元素組成平均濃度比例
圖4.15 不同測站之陰陽離子當量濃度比值
圖4.16 不同粒徑之陰陽離子當量濃度比值
圖4.17 各測站金屬離子元素成份的平均濃度
圖4.18 台西測站觀測四天日夜風速風向變化
圖4.19 崙背測站觀測四天日夜風速風向變化
圖4.20 二林測站觀測四天日夜風速風向變化
圖4.21 各測站之東北風風向圖
圖4.22 東北季風時各測站之金屬離子濃度變化
圖4.23 各測站之西南風風向圖
圖4.24 西南風時各測站之金屬離子濃度變化
圖4.25 東北風與各測站濁水溪金屬元素之濃度變化
圖4.26 西南氣流時對各測站濁水溪金屬元素之濃度變化
圖4.27 台西測站於不同採樣時間之貢獻量
圖4.28 麥寮測站於不同採樣時間之貢獻量
圖4.29 崙背測站於不同採樣時間之貢獻量
圖4.30 大城測站於不同採樣時間之貢獻量
圖4.31 台西測站之氣象資料
圖4.32 麥寮測站於不同採樣時間之貢獻量
圖4.33 麥寮測站之氣象資料
圖4.34 麥寮測站於不同採樣時間之貢獻量
圖4.35 崙背測站之氣象資料
圖4.36 崙背測站於不同採樣時間之貢獻量
圖4.37 大城測站之氣象資料
圖4.38 大城測站於不同採樣時間之貢獻量
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蔣本基、張怡怡、江鴻龍、王鑫堂、陳文屹、胡辰昌、黃冠穎,“都會型氣膠(PM2.5)管制策略規劃”,行政院國家科學委員會專題研究計畫,NSC-91-EPA-Z-002-003,2003
鄭曼婷、林煜棋、蔡明杰、許世傑、周崇光、劉紹臣,“2002年大陸沙塵事件日灣中部氣膠物理化學特性”,2003年氣膠科技研討會,2003
林易玄,“區域性大氣氣膠組成之時空變異特性研究”,嘉南藥理科技大學環境工程與科學所碩士論文,2004
賴沛君,“應用CMB受體模式分析懸浮微粒高污染事件之研究”,國立中興大學環境工程所碩士論文,2004
喻南華、陸瑩、劉沛宏、賀克勤、曾素媛、黃馨儀、馮金源、杜盛清,“重大污染源指紋建檔計畫”,行政院環境保護署計畫,EPA-94-E3S4-02-03,2004
黃進輝,“工業園區環境(污泥及河川底泥)中特殊污染物調查”,行政院環境保護署計畫,EPA-93-E3S4-02-02,2004
顏有利、陳宜清、陳杜甫、賴美秀、陳立偉、許偉哲、李原豪、林彥廷,“雲嘉地區高污染特性監測研究計畫”,行政院環境保護署計畫,EPA-94-U1L1-02-102,2005
張章堂,“各類型排放管道中粒狀污染物粒徑分析研究(III)”,行政院環境保護署計畫,EPA154940110,2005
高滄志,“濁水溪南岸之季風懸浮微粒來源追蹤及空氣品質影響研究”,大葉大學環境工程所碩士論文,2005
邱嘉斌,“台灣中部都會與沿海地區PM2.5及PM2.5-10氣膠化學組成及污染源貢獻量之研究”,國立中興大學博士論文,2005
陳康興、陳瑞仁、林銳敏、黃國林、王文正、呂局校、李翰杰、彭子倫、紀宜君,“高屏地區大氣細微粒(PM2.5)特徵及來源分析研究子計畫一:高屏地區大氣細微粒(PM2.5)化學組成特性時空變化調查分析、來源模擬及成因探討研究”,行政院國家科學委員會專題研究計畫,NSC 94-EPA-Z-110-001-,2005
行政院環境保護署檢測方法,“空氣中粒狀污染物檢測法—高量採樣法”,NIEA A102.12A
陳瑾,“環境中懸浮微粒採樣方法比較及其水溶性離子之特性分析研究-以斗六及崙背站為例”,國立雲林科技大學環境與安全衛生工程所碩士論文,2006
梁志鋒,“受體模式CMB與PMF之比較與驗證”,國立中興大學環境工程學系所碩士論文,2006
侯伶佳,“運用受體模式與軌跡模式探討懸浮微粒之貢獻與傳輸”,逢甲大學環境工程與科學所碩士論文,2006
郭崇義、林傳堯、林昭遠、黃隆明、望熙榮,“中部地區河川揚塵對空氣品質影響之調查評估專案工作計畫”,行政院環境保護署計畫,EPA-95-FA14-03-A216,2007
王富民,“利用CMB與PMF模式針對不同共線性程度之污染源的分析與比較”,國立中興大學環境工程學研究所碩士學位論文,2007
倪佩貞、唐文聰、呂佩貞、楊玉妃、蔡國聖、郭明哲、魏憶琳、劉盈利,“空氣污染物排放清冊更新管理及空氣品質損量推估計畫(第二年)”,行政院環境保護署計畫,EPA-95-FA11-03-D067,2007
余志達,“空氣品質指標調整規劃及細懸浮微粒(PM2.5)空氣品質改善策略推動與效益評估”,行政院環境保護署計畫,EPA-96-FA11-03-A186,2008
張家豪,“應用CMB模式解析固定源鄰近大氣中懸浮微粒貢獻源之研究”,國立高雄第一科技大學/環境與安全衛生工程所,2008
許美華,“應用CMB受體模式解析中台灣沿海與都會區空氣懸浮微粒污染來源”,國立中興大學環境工程學研究所碩士學位論文,2008
蔡怡君,“不同地區懸浮微粒成份特徵之觀測與模擬分析研究”,國立雲林科技大學環境與安全衛生工程所碩士論文,2008
行政院環境保護署監資處,濁水溪新聞稿,2009
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