鄭福田臺灣大學：環境工程學研究所王凱玄Wang, Kai-HsuanKai-HsuanWang2007-11-292018-06-282007-11-292018-06-282007http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/62622本研究於土城地區量測二次光化污染物的濃度，配合各樣因子分析，探討二次光化污染物與臭氧之變化趨勢，並藉由箱型模式模擬，探討高臭氧時段主要貢獻臭氧生成的物種。 分析2006年6月至2007年5月於土城測站所量測之二次光化污染物，在趨勢變化上分別分析其日夜變化及季節性變化趨勢，在本研究觀測時段中，發現H2O2與醛酮日夜變化大致與臭氧變化趨勢相同，皆在中午觀測時段容易有高值出現。在季節性變化方面，本研究發現臭氧季節性變化趨勢受到風向影響，在採樣時段盛行風向為東風時，臭氧濃度無明顯季節性變化趨勢，此時所量測醛酮化合物濃度大致落在一定範圍內；當盛行風向為西風系時，此時臭氧濃度以夏季觀測濃度較高，秋、冬季較低，春季則又呈現上升趨勢，與本研究所量測H2O2與醛酮濃度變化亦大致相同。 2007年5月3日為一臭氧事件日，本研究以此為案例，分析臭氧濃度變化成因，由各項因子分析來看，5月3日這天臭氧濃度較前一天高出許多的情況應不僅僅是光化反應所造成，本研究分析認為，風向變化應為可能的影響因子之ㄧ。 本研究應用光化學箱型模式，以2007年5月3日為研究案例，模擬日間臭氧濃度變化趨勢，並分析其主要敏感性物種。透過模擬發現，箱型模式確實能模擬臭氧濃度的初期變化：在敏感性物種分析上，以烷類、烯類、芳香族類及醛酮類為對象，模擬不同初始濃度下對臭氧的影響，在研究案例中發現醛酮化合物及芳香族類為致臭氧生成之最主要貢獻物種。This study observed the concentration of secondary photochemical air pollutants in Tucheng, cooperate with various kinds of factor, to confer the variation tendencies of secondary photochemical pollutants and ozone. It was also use box model with case simulation, to discuss the main contribution species during high ozone period. Analyze the concentration of secondary photochemical air pollutants in Tucheng from June of 2006 to May of 2007, its daily and seasonal variation tendency. In this research observe period, find it is roughly the same as ozone daily tendency that H2O2 and carbonyl. In this study, the seasonal variation tendency of ozone is influenced by the wind direction, in sample period at prevailing wind direction east wind, ozone does not have obvious seasonal variation tendency, the concentration of carbonyl were falls within the specific limits at this moment; When the prevailing wind direction is west wind, ozone has seasonal variation tendency at this moment, it is also roughly the same with H2O2 and Carbonyl. May 3, 2007 is ozone episode, this research regards this as the case, analyzed the concentration of ozone changes the origin cause of formation. By various kinds of factor analysis, wind direction was probably influence factor. This research regards May 3, 2007 as the case of studying through the photochemistry box model. The variation tendency of ozone in the daytime of simulation, analyze its main sensitiveness species. Find through simulation, change in initial stage when case type way can really imitate the concentration of ozone.Compare with paraffins、oleffins、atomatics and carbonyl,the sensitiveness species is aromatics and carbonyl as the main contribution species causing the ozone in this research case.目錄 第一章 前言 1 1.1 研究緣起 1 1.2 研究目標 4 第二章 文獻回顧 5 2.1對流層中的臭氧 5 2.1.1 對流層中臭氧的來源 5 2.1.2 對流層中臭氧濃度累積原因 6 2.1.3 全球各地臭氧變化趨勢 7 2.1.4 台灣地區的臭氧問題 8 2.2 二次光化污染物之特性 10 2.2.1 對流層中醛酮化合物與臭氧之關聯性 10 2.2.2 過氧化氫與臭氧之關聯性 12 2.3 物種觀測於光化學反應中之應用 15 2.3.1 空氣品質監測站 15 2.3.2 光化學評估測站 16 2.3.3 光化指標 17 2.4 光化學空氣品質模式 18 2.4.1 格點模式(Grid models) 18 2.4.2 軌跡模式(Trajectory models) 19 2.4.3 EKMA模式(Empirical Kinetic Modeling Approach) 20 2.4.4箱型模式(Box model) 21 第三章　研究方法 23 3.1 二次光化污染物量測 23 3.1.1定期採樣考量 23 3.1.2採樣地點選擇考量 24 3.1.3 密集採樣考量 24 3.2採樣與分析方法 25 3.2.1 醛酮類之採樣及分析方法 25 3.2.2 H2O2採樣分析方法 28 3.3 大氣光化學箱型模式 32 3.4 採樣分析QA/QC 35 第四章 結果與討論 38 4.1 二次光化污染物濃度長期變化趨勢 38 4.1.1 日夜變化趨勢分析 39 4.1.2 長期變化趨勢 42 4.1.3 風向與臭氧關聯性分析 43 4.1.4 季節性變化趨勢 43 4.2 臭氧濃度變化分析 45 4.2.1 污染物濃度分析 45 4.2.2 氣象因子變化分析 47 4.3 臭氧生成潛勢分析 50 4.3.1 箱型模式模擬 50 4.3.2 臭氧主要敏感性物種分析 51 4.3.3 MIR臭氧生成潛勢分析 52 第五章 結論與建議 89 5.1 結論 89 5.2 建議 91 參考文獻 92 附 錄 97 附錄一 RADM2 化學機制包含物種 98 附錄二 RAMD2反應機制 102 附錄三 各物種之MIR指標 108 圖目錄 圖1.1.1(A) 台灣地區民國85至96年臭氧月平均濃度趨勢 2 圖1.1.1(B) 台灣地區民國85至96年PSI大於100指標污染物分佈 2 圖2.2.1 臭氧與其前驅物關係 14 圖 3.2.1 醛酮與DNPH之反應式 26 圖3.2.2 H2O2採樣設備 28 圖3.2.3 H2O2之分析系統示意 31 圖 4.1.1 第一次連續觀測H2O2與O3時間序列 54 圖 4.1.2 第二次連續觀測H2O2與O3時間序列 55 圖 4.1.3 第三次連續觀測H2O2與O3時間序列 56 圖 4.1.4 第一次連續觀測醛酮與O3時間序列 57 圖 4.1.5 第二次連續觀測醛酮與O3時間序列 58 圖 4.1.6 第三次連續觀測醛酮與O3時間序列 59 圖 4.1.7 H2O2與臭氧長期變化趨勢 60 圖 4.1.8 醛酮與臭氧長期變化趨勢 61 圖 4.1.9 H2O2濃度分布 62 圖 4.1.10 醛酮濃度分布 62 圖 4.1.11 土城2004年平均風速、風向與臭氧濃度大於80 PPB之風玫瑰 63 圖 4.1.12 土城2005年平均風速、風向與臭氧濃度大於80 PPB之風玫瑰 63 圖 4.1.13 土城2006年平均風速、風向與臭氧濃度大於80 PPB之風玫瑰 64 圖 4.1.14 盛行風向為東南風之時間序列 66 圖 4.1.15 盛行風向為西風系之時間序列表 68 圖4.1.16 1994~2005年臭氧每日最大值月平均 70 圖 4.2.1 2007/05/02~2007/05/03 各污染物濃度時序圖 71 圖4.2.2 2007/05/02~2007/05/03氣象因子時間序列 72 圖 4.2.3 2007/5/3北部空品區臭氧濃度分布 73 圖 4.2.3 2007/5/3 北部空品區臭氧濃度分布(續) 74 圖 4.2.3 2007/5/3 北部空品區臭氧濃度分布(續) 75 圖 4.2.3 2007/5/3 北部空品區臭氧濃度分布(續) 76 圖 4.2.4 2007/05/02~2007/05/03地面天氣圖 77 圖 4.3.1 5月3日各污染物模擬結果 78 圖 4.3.1 5月3日各污染物模擬結果(續) 79 圖 4.3.1 5月3日各污染物模擬結果(續) 80 圖 4.3.1 5月3日各污染物模擬結果(續) 81 圖 4.3.1 5月3日各污染物模擬結果(續) 82 圖 4.3.1 5月3日各污染物模擬結果(續) 83 圖 4.3.1 5月3日各污染物模擬結果(續) 84 圖 4.3.1 5月3日各污染物模擬結果(續) 85 圖 4.3.2 5月3日各物種減量模擬結果 87 圖 4.3.3 5月3日各物種增量模擬結果 87 圖 4.3.4 不同NOX濃度減量比例下模擬結果 88 表目錄 表 3.1.1 採樣時段規劃及意義 25 表3.3.2 RADM2大氣光化學機制可排放物質物種列表 33 表3.3.3 RADM2化學機制模擬VOCS物種與光化學測站VOCS物種對照表 34 表3.3.4 方法偵測極限 37 表4.1.1 第一次連續觀測H2O2分析值 54 表4.1.2第二次密集採樣H2O2分析 55 表4.1.3第三次密集採樣H2O2分析 56 表4.1.4 第一次連續觀測醛酮分析值 57 表4.1.5 第二次連續觀測醛酮分析值 58 表4.1.6 第三次連續觀測醛酮分析值 59 表4.1.7 採樣時段盛行風向為東風系之觀測資料 65 表4.1.8 採樣時段盛行風向為西風系之觀測資料 67 表 4.1.9採樣時段無明顯盛行風向之觀測資料 69 表4.3.1 BOX MODEL模擬2007年5月3日土城日間臭氧變化所使用初始條件 78 表 4.3.2 減量時各物種致臭氧生成比較 86 表 4.3.3 增量時各物種致臭氧生成比較 86 表 4.3.4 甲醛、乙醛及丙酮致臭氧生成比較 86 表 4.3.5 利用MIR指標各物種致臭氧生成比較 86 表 4.3.6 NOX濃度致臭氧生成量比較 88en-US臭氧二次光化污染物風向光化學箱型模式臭氧敏感性物種ozone, secondary photochemical pollutants, wind direct, box model, sensitivity speciesthesis