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系統識別號 U0026-2808201719205400
論文名稱(中文) 高雄地區揮發性有害空氣污染物排放及大氣濃度特性分析
論文名稱(英文) Characterization of Airborne Organic Air Toxics and Emission Sources Profiles in Kaohsiung
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 環境工程學系
系所名稱(英) Department of Environmental Engineering
學年度 105
學期 2
出版年 106
研究生(中文) 李俊毅
研究生(英文) Chun-Yi Lee
學號 P56041219
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 166頁
口試委員 指導教授-蔡俊鴻
口試委員-陳鶴文
口試委員-許逸群
口試委員-姚永真
中文關鍵字 大氣環境VOCs特徵  揮發性有害空氣污染物  排放量推估  AERMOD高斯擴散模式 
英文關鍵字 Characteristic of atmospheric VOCs  Organic Air Toxics  Emission estimate  AERMOD 
學科別分類
中文摘要 本研究為瞭解高雄工業都會區受移動源排放揮發性有害空氣污染物(以下簡稱有害VOCs)影響,於道路及街廓執行大氣採樣,亦參考美國聯邦環邦環保署SPECIATE排放係數及臺灣環保署發布的排放清冊以建立各污染源有害VOCs排放資料,同時應用AERMOD模式模擬不同屬性地區之有害VOCs濃度分布差異性,並探討有害VOCs環境影響程度。
於高雄工業都會區1處交通要道之主要道路及街廓內執行大氣採樣 (共採48個樣品),結果顯示主要道路總揮發性有機物 (TVOCs) 濃度 (125.8±68.4 ppbV) 較其他採樣地點濃度高,濃度時序變化為尖峰 (7-8時及18-19時) > 日間離峰 (10-11時及14-15時) > 夜間離峰 (3-4時及22-23時);主要道路旁之夜間時段 (22-23時) 車流量仍高於夜間離峰時段,因此,TVOCs濃度亦高 (167.2±66.6 ppbV)。夏冬兩季之TVOCs濃度值比較,顯示冬季濃度 (119.3±47.2 ppbV)較夏季 (88.4±31.7 ppbV) 高,因係日照強度及混合層高度等季節氣象條件不同所致。以有機物族群討論,於冬季之道路樣品主要為醛酮類 (15.8~32.1%),其次為其他 (28.1~30.2%);街廓樣品之各有機物族群濃度相似。夏季之道路樣品亦以醛酮類 (18.6%~43.7%) 為主,其次為烷類 (23.0~29.2%),街廓樣品亦以醛酮類濃度為高 (25.8%~35.9%)。
目標污染物種 (苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、丙烯醛、1,3-丁二烯及正己烷) 於道路及街廓大氣採樣濃度與光化測站同時段之物種監測值比較,結果顯示大氣採樣所得濃度皆大於測站監測值。於主要道路尖峰時段之目標污染物採樣濃度較測站測值高出3~7倍,呈現極大差異。以特徵比值推測採樣地點可能污染來源,結果顯示T/B比值落於4.7~6.8,甲苯濃度高於苯濃度,表示其受到鄰近工業活動排放影響;m,p-X/E比值為3.4~3.8,表示採樣點之環境空氣受到其他污染源蒸發影響。另以B/T及X/B比值推估氣團年齡,顯示道路、街廓及測站氣團皆屬新鮮氣團。
將高雄市分為二個工業密集區 (工業A及工業B)、一個都會區及一個郊區等4類不同屬性區域討論目標物種之排放特徵;工業密集區 (工業A及工業B) 主要排放源為固定源,其次為移動源;二工業區排放有害VOCs因區內行業別組成不同而有差異,工業A區主要排放有害VOCs行業為化學材料及製品業與運輸製造業,排放物種以二甲苯、甲苯及乙苯佔較高比例,工業B區則多屬化學材料及製品業,排放物種以二甲苯、甲苯及苯乙烯為主。都會區排放量較郊區高,主要排放源皆為移動源,甲苯、二甲苯、苯、乙苯等為小客車排放所致,甲醛主要排放車種為大貨車及四行程機車,丙烯醛、1,3-丁二烯則以四行程機車排放占比最大。
應用AERMOD模式模擬研究區域 (工業A、工業B、都會區及郊區) 之目標污染物增量濃度,以呈現高雄市不同屬性地區之有害VOCs濃度分布。結果顯示固定源增量濃度較高區域集中於工業區附近,移動源增量濃度分布主要位於道路,其中省道及國道增量濃度最大;面源除港區船舶排放甲醛及1,3-丁二烯等污染物增量濃度大外,其餘物種增量濃度並不明顯。以已知人體致癌物「苯」為例,檢視國內環境大氣苯濃度水準,將模擬增量濃度與日本環境省訂定之環境基準 (苯為3 μg/m3) 為比較基準,結果顯示高雄市工業區及部分都會區環境大氣苯年平均濃度較日本標準為高,其他研究區域皆低於標準濃度值,高雄市揮發性有害空氣污染物濃度主要來源為移動源,工業區逸散源亦為重要。
英文摘要 This study is to know the effect of organic air toxics in the industrial metropolitan area, and use AERMOD modeling to simulate the distribution of VOCs in Kaohsiung area.
The concentration of TVOCs in two seasons is mainly affected by different weather conditions, and in winter is 1.1~1.5 times higher than in summer. And the daily change of TVOCs concentration is related to traffic flow. Analysis of possible sources by characteristic ratio showed that sampling is not only affected by the mobile source but also by the emission or evaporation of adjacent industrial activities. The distribution of organic air toxics in different industrial areas varies by their attribute. Among them, the chemical materials industry and the transportation industry contribute to the industrial areas primarily, while metropolitan areas and suburbs are mainly mobile source. In Kaohsiung area, mobile sources exhausting BTEX are mainly passenger cars, formaldehyde and acrolein are large trucks and four-stroke motorcycle, and 1,3-Butadiene is four-stroke motorcycle. Using AERMOD modeling simulates the distribution of harmful VOCs. The results showed that Benzene, higher than Janpan annual Benzene concentration, and the main pollution sources were mobile source, partial industrial process and ship emission.
論文目次 中文摘要 I
Extended Abstract III
誌謝 VI
目錄 VIII
表目錄 XI
圖目錄 XIII
第壹章 前言 1
1-1 研究緣起 1
1-2 研究目的 2
第貳章 文獻回顧 3
2-1 揮發性有機物特性 3
2-2 大氣環境中揮發性有機物監測及採樣方法 7
2-2-1 國外大氣揮發性有機物監測及採樣方法 7
2-2-2 國內大氣揮發性有機物監測方法 8
2-3 大氣環境揮發性有機物濃度分布及來源分析 13
2-3-1 國外大氣揮發性有機物濃度特性 13
2-3-2 國內大氣揮發性有機物濃度特性 15
2-4 空氣污染物排放量推估 17
2-4-1 空氣污染物排放量推估基本方法 17
2-4-2 排放係數資料庫介紹 18
2-5 空氣品質模式模擬 22
2-5-1 AERMOD模式簡介 22
2-5-2 AERMOD模式驗證 24
2-5-3 AERMOD模擬案例 25
第參章 研究方法 29
3-1 研究架構 29
3-2 研究對象 32
3-2-1 研究區域 32
3-2-2 研究物種 32
3-2-3 高雄地區背景簡介 32
3-3 大氣環境揮發性有機物採樣作業 39
3-3-1 大氣採樣地點擇定 39
3-3-2 大氣採樣時間擇定 40
3-3-3 大氣採樣作業流程 41
3-3-4 大氣樣品分析 43
3-4 排放量推估 49
3-4-1 固定源污染物排放量推估 49
3-4-2 移動源污染物排放量估 49
3-4-3 面源污染物排放量推估 52
3-5 模式介紹 54
3-5-1 排放量空間分配 54
3-5-2 氣象資料 54
3-5-3 地形資料 55
3-5-4 模式性能驗證 56
第肆章 結果與討論 59
4-1 大氣中揮發性有機物污染特性與環境因素相關性分析 59
4-1-1 總揮發性有機物 (TVOCs) 59
4-1-2 有機化合物族群濃度 65
4-1-3 目標污染物濃度特徵 70
4-1-4 綜合討論 84
4-2 大氣採樣結果與光化測站監測濃比對分析 99
4-2-1 大氣採樣濃度與光化測站監測濃度比較 99
4-2-2 大氣環境特徵比值 107
4-2-3 綜合討論 110
4-3 各地區污染源排放有害空氣污染物特徵 117
4-3-1 工業密集區污染揮發性有害空氣污染物排放特性 117
4-3-2 都會區揮發性有害空氣污染物特性 122
4-3-3 郊區揮發性有害空氣污染物特性 125
4-3-4 綜合討論 127
4-4 AERMOD模式模擬結果分析 134
4-4-1 模式性能驗證評析 134
4-4-2 揮發性有害空氣污染物模擬值與大氣採樣濃度值比對 134
4-4-3 不同屬性地區揮發性有害空氣污染物空間分布 136
4-4-4 綜合分析 146
第伍章 結論與建議 160
5.1 結論 160
5.2 建議 162
參考文獻 163
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45.行政院環保署空氣品質監測網:http://taqm.epa.gov.tw/taqm/tw/default.aspx
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