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研究生:丁振洲
研究生(外文):Jen-Jou Ding
論文名稱:楠梓加工出口區空氣中細懸浮微粒(PM2.5)之季節性變化及重金屬特性分析
論文名稱(外文):The seasonal trend and characteristics of heavy metals in atmospheric particulate matter (PM2.5) in Nantzu Export Processing Zone
指導教授:楊磊楊磊引用關係
指導教授(外文):Yang Lei
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:海洋環境及工程學系研究所
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:2015
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:高能燃料地殼元素細懸浮微粒煉油廠單/雙粒徑懸浮微粒手動採樣器環保署
外文關鍵詞:Environmental Protection Administration(EPA)high energy fuelcrustal elementsRefineryfine particulate maters(PM2.5)Single/ double particle aerosol sampler manual
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本研究針對楠梓加工出口區利用空氣中單/雙粒徑懸浮微粒手動採樣器,作為期一年(2013年10月至2014年9月)的觀測研究,調查時程包括春(3~5月)、夏(6~8月)、秋(9~11月)、冬(12~2月)四個季節,針對細懸浮微粒中的重金屬成份進行分析,期能了解各項污染物的濃度及分佈現況,及探討可能的污染源。
結果發現,高雄楠梓加工區內之細懸浮微粒平均質量濃度約為25.3~44.1 μg/m3,秋、冬兩季濃度明顯大於春、夏兩季。在質量濃度分佈上,經由與FRM的線性迴歸關係式可換算出監測站FEM等似濃度,監測結果細顆粒佔了總濃度約50%之上,比例相當高,這顯示高雄楠梓加工出口區於本研究監測採樣期間之空氣中細懸浮微粒為主要分佈。另外,PM2.5手動採樣雖無法直接與自動監測PM2.5及PM10比較,但兩者之間隨著季節及氣候變化也有顯著之相關性。
金屬成份在PM2.5中,春、夏、秋、冬四個季節,仍以地殼元素(Al、Fe、Ca、Mg、K、Na)占大部分,而地殼元素主要來自土壤再懸浮及環境中的粉塵,佔了總濃度將近45%。非重金屬元素S占約41%,比例相當高,研判此與車輛排放及細懸浮微粒之化學反應機制有關。非重金屬元素B占約15%,研判來源為加工區鄰近中油煉油廠在高能燃料製程中貢獻。
在監測採樣相關性方面,環保署公告手動採樣與自動採樣在檢測原理不同、儀器構造、微粒揮發及半揮發損失、微粒量測時乾燥狀態等,量測的結果會有系統上的差異,但透過本研究的實驗流程與手動採樣數據,可建立兩者的比對,瞭解差異性,並呈現出自動監測採樣數據的可參考性。
To characterize the size distributions, concentrations and sources of heavy metal associated with suspended particles, a total of 12 months of sampling periods were taken by Air One / Two particle aerosol sampler manual in the Nantzu Export Processing Zone from October 2013 to September 2014,
The concentrations of suspended particles ranged from 25.3~44.1 μg/m3. Both autumn and winter had significantly higher levels of suspended particles than in spring and summer. FRM via a linear regression equation can be converted from FEM stations and other similar concentrations of fine particulate monitoring results accounted for about 50% above the total concentration, the ratio is very high, which shows Nanzih period Kaohsiung Export Processing Zone in the present study monitoring and sampling the fine suspended particles in the air as the main distribution. In addition, PM2.5 manual sampling, although can not be compared directly with the automatic monitoring of PM2.5 and PM10, but between climate change with the seasons and it has significant correlation.
The crustal elements (Al, Fe, Ca, Mg, K and Na) and sulfate are dominant during the sampling periods, which accounting for most of the total concentrations. The main elements of the crust and the environment from the soil resuspension of dust, accounting for nearly 45% of the total concentration. Non-heavy metal elements S accounted for about 41%, the proportion is very high, judged this vehicle emissions and chemical reaction mechanism of the vehicle-related fine suspended particles. Non-heavy metal element B accounted for about 15%, judged for the processing zone near the source of the contribution of the oil refinery in the high-energy fuel manufacturing process.
The results from monitoring and sampling relevance indicated that EPA announcement manual sampling and automatic sampling different detection principle, the instrument structure, particle volatile and semi-volatile loss, when measured in a dry state and other particles, the difference on the measurement system that be, but through this study and experimental procedures manual sampled data can be established between the two than to understand the differences, and showing the automatic monitoring and sampling data can be informative.
論文審定書 i
誌謝 ii
中文摘要 iii
英文摘要 iv
第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究內容 1
第二章 文獻回顧 3
2.1 懸浮微粒 3
2.1.1 懸浮微粒定義 3
2.1.2 懸浮微粒之來源及分類 3
2.1.3 懸浮微粒之形成機制 4
2.1.4 細懸浮微粒的研究 6
2.1.5 懸浮微粒之化學特性 7
2.1.6 懸浮微粒上重金屬特性 10
第三章 研究方法 13
3.1 採樣規劃 13
3.1.1 採樣地點之環境描述 13
3.2 採樣時間與頻率 15
3.3 儀器設備 16
3.3.1 空氣中單/雙粒徑懸浮微粒手動採樣器 16
3.3.2 感應耦合電漿發射器(ICP-AES) 17
3.3.3 精密天平 17
3.4 試藥 17
3.5 分析方法 17
3.5.1 懸浮微粒質量濃度稱重分析 17
3.5.2 金屬成份分析及ICP-AES校正 18
3.6 品保與品管 19
3.6.1 採樣方法之品保與品管 19
3.6.2 分析方法之品保與品管 20
第四章 結果與討論 23
4.1細懸浮微粒之質量濃度 23
4.1.1採樣時間及秤重計算結果 23
4.1.2 不同季節之質量濃度變化 23
4.1.3 PM10、PM2.5質量濃度比較 24
4.1.4 PM2.5與PM10相關性比較 26
4.2 金屬元素與S(硫) 29
4.2.1 細懸浮微粒之元素組成 29
4.2.2 PM2.5之金屬元素分佈 29
4.2.3 各元素於PM2.5之季節性變化情形 31
4.3 PM2.5之手動監測與自動監測之差異性 55
第五章 結論與建議 57
5.1結論 57
5.2建議 58
參考文獻 59
附錄 66


圖目錄
圖2-1 大氣中懸浮微粒之粒徑分佈及來源 6
圖3.1 楠梓加工出口區衛星地圖 13
圖3.2 本研究採樣地點 14
圖3-3 研究架構流程圖 15
圖3.4 Partisol 2000i Air Sampler 16
圖3.5 VARIAN VISTA-PRO 17
圖4.1 PM2.5與PM10年平均濃度 27
圖4.2 台灣主要氣象站逐日氣溫雨雨量圖 28
圖4.3 PM2.5中Cr濃度分布圖 32
圖4.4 PM2.5中Cr濃度百分比圖 33
圖4.5 PM2.5中Cu濃度分布圖 34
圖4.6 PM2.5中Cu濃度百分比圖 34
圖4.7 PM2.5中Pb濃度分布圖 35
圖4.8 PM2.5中Pb濃度百分比圖 36
圖4.9 PM2.5中Zn濃度分布圖 37
圖4.10 PM2.5中Zn濃度百分比圖 37
圖4.11 PM2.5中Fe濃度分布圖 38
圖4.12 PM2.5中Fe濃度百分比圖 39
圖4.13 PM2.5中Al濃度分布圖 40
圖4.14 PM2.5中Al濃度百分比圖 40
圖4.15 PM2.5中B濃度分布圖 41
圖4.16 PM2.5中B濃度百分比圖 42
圖4.17 PM2.5中Ba濃度分布圖 43
圖4.18 PM2.5中Ba濃度百分比圖 43
圖4.19 PM2.5中Ca濃度分布圖 44
圖4.20 PM2.5中Ca濃度百分比圖 45
圖4.21 PM2.5中Mg濃度分布圖 46
圖4.22 PM2.5中Mg濃度百分比圖 46
圖4.23 PM2.5中Na濃度分布圖 47
圖4.24 PM2.5中Na濃度百分比圖 48
圖4.25 PM2.5中K濃度分布圖 49
圖4.26 PM2.5中K濃度百分比圖 49
圖4.27 PM2.5中S濃度分布圖 50
圖4.28 PM2.5中S濃度百分比圖 51
圖4.29 春季時各元素於PM2.5的濃度變化 52
圖4.30 夏季時各元素於PM2.5的濃度變化 52
圖4.31 秋季時各元素於PM2.5的濃度變化 53
圖4.32 冬季時各元素於PM2.5的濃度變化 54
圖4.33 PM2.5中各金屬元素濃度百分比圖 54








表目錄
表2-1 不同污染源排放懸浮微粒之主要成分 9
表4.1 各月份PM2.5濃度統計表 24
表4.2 PM2.5與PM10平均質量濃度統計表 27
表4.3 楠梓、左營區居住人口統計表 29
表4.4 PM2.5中Cr濃度統計表 32
表4.5 PM2.5中Cu濃度統計表 33
表4.6 PM2.5中Pb濃度統計表 35
表4.7 PM2.5中Zn濃度統計表 36
表4.8 PM2.5中Fe濃度統計表 38
表4.9 PM2.5中Al濃度統計表 39
表4.10 PM2.5中B濃度統計表 41
表4.11 PM2.5中Ba濃度統計表 42
表4.12 PM2.5中Ca濃度統計表 44
表4.13 PM2.5中Mg濃度統計表 45
表4.14 PM2.5中Na濃度統計表 47
表4.15 PM2.5中K濃度統計表 48
表4.16 PM2.5中S濃度統計表 50
表4.17 PM2.5中金屬元素濃度統計圖(春、夏) 51
表4.18 PM2.5中金屬元素濃度統計圖(秋、冬) 53




附錄目錄
附錄一 各元素空白測試統計表 67
附錄二 各元素查核樣品測試統計表 69
附錄三 各元素檢量線 70
附錄四 各元素MDL值 73
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