張能復臺灣大學：環境工程學研究所陳昌輝2007-11-292018-06-282007-11-292018-06-282004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/62762摘要 台灣每年農稻廢棄物約160萬公噸，近年來由於農耕習慣與人力不足常以露天燃燒方式處理，而農廢露天燃燒常伴隨著PM10、CO、NOx、HCs等污染物排出，其中NOx與NMHC在充足的光化反應條件下，會造成二次污染物O3的生成。如在不利擴散的天候條件，加上傳輸效應，農廢露天燃燒常會造成跨區空氣品質污染的情況發生。 為了瞭解台灣稻草農廢露天燃燒跨區傳輸的影響，本研究利用環保署監測空氣品質監測資料，以2003年二期稻農廢露天燃燒事件分析中彰雲嘉南(源區)稻草露天燃燒對高屏地區(受體區)光化學煙霧生成之影響。 本研究方法先挑選農燃事件日與非農燃事件日，配合受體區各空氣品質監測站10~18時氣團反軌跡，篩選事件日與非事件日各測站受源區傳輸作用之監測值，利用此監測值可以得到事件日與非事件日長程傳輸下對光化煙霧(PM10、CO、NOx、NMHC、O3)濃度增量影響，進而比較事件日與非事件日濃度增量的不同推估一般農收時期源區稻草露天燃燒對受體區光化煙霧生成之影響；最後由農燃特性配合傳輸作用更進一步分析源區與受體區的因果關係。 研究成果顯示ㄧ般農燃時期源區稻草露天燃燒時期對受體區之影響以PM10、CO最為明顯、而NOx、NMHC與二次衍生物O3次之，各污染物濃度增量比例為PM10：9.2 ~ 19.2 %、CO：12.2 ~ 27.4 %、NOx：2.9 ~ 20.6%、NMHC：0.1 ~ 12.5 %與O3：0.6 ~ 11.2 %；而源區與受體區因果關係之間有ㄧ時序上由北到南傳遞的現象，且受體區濃度增量統計會因源區稻草露天燃燒量增加而有倍增的現象。 關鍵字：農廢露天燃燒、跨區傳輸，反軌跡分析、農燃特性Abstract Each year ,more than 1.6 million tons of agricultural rice straw waste are produced in Taiwan and have been disposed by via open burning because of agricultural way and village’s manpower of outward migration in the past few years. But agricultural open burning will emit some pollutants as PM10, CO, Nox and HCs . Among these，NOx and HCs will contribute the formation of second pollutant －O3 when in enough sunlight. By the transport effect ，agricultural open burning often causes a transboundary transport serious influence on air quality if in the weather condition which is difficult to diffuse. To realize the effect of agricultural open burning, in this study, I choose a 2003 second rice straw open burning episode from EPA ambient air monitoring data to analysize the rice straw open burning in Taichung, Changhua, Yunlin, Chiayi and Tainan areas which we define as source areas are influential to the formation of photochemical smog in Kaohsiung and Pingtung area which we define as accepting area. In the research method, at first, I chose an agricultural open burning episode and a non agricultural open burning episode. From the ambient air monitoring of accepting area back trajectory, we improve these two episodes having similar transport routes. Then we can gather statistics of the pollutants’ increasing concentration of episode and non- episode. Second, comparing the increasing concentration of episode with non- episode, we can know that how serious the influence of agricultural open burning in source area affect the air quality of accepting area during the general agricultural open burning time. At last, combining characteristics of agricultural open burning and transport effect, we can analyze the relationship of source area and accepting area in detailed. The study results indicate that during the general agricultural open burning time PM10 and CO were the most obvious pollutants that agricultural open burning of source area affect the air quality of accepting area, and the following pollutants were NOx, O3 and NMHC. The ratio of effect were PM10: 9.2~19.2%, CO: 12.2~27.4%, NOx: 2.9~20.6%, NMHC: 0.1~12.5% and O3: 06~11.2%. And about the relationship of source area and accepting area, we can discover a pollutant transport phenomenon is happen from the north to the south, and the influence of accepting area will be more serious as the increasing quantity of agricultural open burning. Key word：agricultural open burning, transboundary transport, back trajectory analysis, characteristics of agricultural open burning目 錄 頁 次 目錄 I 表目錄 IV 圖目錄 VII 第一章 前言 1.1 研究緣起 1-1 1.2 研究目的 1-2 第二章 文獻回顧 2.1 台灣稻草農廢之介紹 2-1 2.1.1 台灣稻草農廢之處理方式 2-1 2.1.2 台灣稻草農廢量之介紹 2-2 2.1.2.1台灣稻田收穫面積調查說明 2-2 2.1.2.2台灣稻田收穫面積分配情形與收獲量 2-2 2.1.3台灣稻作收成季節性 2-4 2.2稻草農廢露天燃燒影響介紹 2-7 2.2.1 農廢燃燒所排放之污染物種與影響 2-7 2.2.2稻草農廢露天燃燒排放量 2-8 2.2.3長程傳輸的影響 2-10 2.3 物理作用的影響 2-10 2.3.1 擴散作用 2-10 2.3.1.1 混和層高度 2-11 2.3.1.2 通風指數 2-11 2.3.2 傳輸作用 2-11 2.3.2.1 客觀分析法 2-12 2.3.2.2 變分分析法 2-12 2.3.2.3 反軌跡分析 2-13 2.4 光化學煙霧介紹 2-14 2.4.1 對流層中的臭氧 2-14 2.4.1.1 臭氧的源 2-14 2.4.1.2 臭氧的匯 2-16 2.4.2 對流層中的氮氧化物 2-16 2.4.2.1 氮氧化物的源 2-16 2.4.1.2 氮氧化物的匯 2-16 2.4.3 對流層中的一氧化碳 2-17 2.4.4 對流層中的非甲烷碳氫化合物 2-17 第三章 研究方法 3.1 研究流程說明 3-1 3.1.1 稻草露天燃燒事件日與非事件日挑選方法 3-3 3.1.2 受體區分析方法 3-9 3.1.2.1 受體區分區方法 3-9 3.1.2.2 PM10、CO、NOx、NMHC和O3 物種統計分析 3-11 3.1.3 源區與受體區因果關係分析 3-13 3.1.4 結論與建議 3-15 3.2 研究資料 3-16 第四章 案例篩選 4.1 事件日挑選 4-1 4.1.1 事件日基準期篩選 4-1 4.1.2 事件日探討時段篩選 4-3 4.2 非事件日挑選 4-6 4.3事件日、非事件日基準期與探討時段天氣參數分析 4-6 4.3.1 化學性作用 4-6 4.3.2 物理性作用 4-9 4.4 事件日與非事件日反軌跡分析 4-10 4.4.1 事件日反軌跡分析 4-10 4.4.2 非事件日反軌跡分析 4-11 4.5綜合討論 4-17 第五章 結果與討論 5.1 受體區PM10、CO、NOx、NMHC、O3各物種分析 5-1 5.1.1 PM10分析 5-2 5.1.2 CO分析 5-7 5.1.3 NOx分析 5-12 5.1.4 NMHC分析 5-17 5.1.5 O3分析 5-22 5.1.6 綜合分析 5-27 5.2 源區與受體區因果關係探討 5-28 第六章 結論與建議 6.1 結論 6-1 6.2 建議 6-3 參考文獻 R-1 附錄A 客觀分析法 A-1 附錄B 變分分析法 B-1 附錄C 受體區各區濃度增量比例表 C-1 附錄D 源區與受體區因果關係分析圖 D-1 附錄E 受體區各測站日平均濃度增量表 D-1 表 目 錄 表2.1.2.2-1 88 ~ 91年農稻收穫面積與收穫量 2-3 表2.1.2.2-2 89年各縣市水稻田種植面積與所佔台灣水稻田分配比 2-3 表2.1.3 89年各縣市一、二期稻收割開始及結束月份表 2-5 表2.2.1 稻草排放係數表 2-7 表2.2.2-1 稻草露天燃燒活動強度資料 2-8 表2.2.2-2 稻草農廢燃燒年排放量與占各縣市總排放量比率表 2-9 表3.1.1 稽查資料與環保署測站對照表 3-5 表4.1.1-1台灣中南部92年二期稻收穫進度表 4-2 表4.1.1-2台灣中南部縣市二期稻前五稻米產量最大縣市農收穫累積表 4-2 表4.3.1-1事件日與非事件時期溫度比較表 4-7 表4.3.1-2( a) 事件日探討時段日照時數表 4-8 表4.3.1-2( b)非事件日探討時段日照時數表 4-8 表4.3.2事件日與非事件日時期中南部地區10~18時平均通風指數 4-9 表4.4.1(a) 事件日高屏各區軌跡分析表 4-12 表4.4.1(b) 事件日北區各測站軌跡分析表 4-13 表4.4.1(c) 事件日沿海區各測站軌跡分析表 4-13 表4.4.1(d) 事件日內陸區各測站軌跡分析表 4-14 表4.4.1(e) 事件日深陸區各測站軌跡分析表 4-14 表4.4.2 ( a ) 非事件日高屏各區軌跡分析表 4-15 表4.4.2 ( b ) 非事件日北區各測站軌跡分析表 4-15 表4.4.2 ( c ) 非事件日沿海區各測站軌跡分析表 4-16 表4.4.2 ( d ) 非事件日內陸區各測站軌跡分析表 4-16 表4.4.2 ( e ) 非事件日深陸區各測站軌跡分析表 4-16 表5.1.1-1 ( a ) 事件日PM10 資料有效性分析表 5-4 表5.1.1-1 ( b ) 事件日PM10 各區測站統計表 5-4 表5.1.1-1 ( c ) 非事件日PM10資料有效性分析表 5-4 表5.1.1-1 ( d ) 非事件日PM10 各區測站統計表 5-5 表5.1.1-2 ( a ) 事件日PM10濃度增量統計表 5-6 表5.1.1-2 ( b ) 非事件日PM10濃度增量統計表 5-6 表5.1.2-1 ( a ) 事件日CO資料有效性分析表 5-9 表5.1.2-1 ( b ) 事件日CO各區測站統計表 5-9 表5.1.2-1 ( c ) 非事件日CO資料有效性分析表 5-9 表5.1.2-1 ( d ) 非事件日CO各區測站統計表 5-10 表5.1.2-2 ( a ) 事件日CO濃度增量統計表 5-11 表5.1.2-2 ( b ) 非事件日CO濃度增量統計表 5-11 表5.1.3-1 ( a ) 事件日NOx資料有效性分析表 5-14 表5.1.3-1 ( b ) 事件日NOx各區測站統計表 5-14 表5.1.3-1 ( c ) 非事件日NOx資料有效性分析表 5-14 表5.1.3-1 ( d ) 非事件日NOx 各區測站統計表 5-15 表5.1.3-2 ( a ) 事件日NOx濃度增量統計表 5-16 表5.1.3-2 ( b ) 非事件日NOx濃度增量統計表 5-16 表5.1.4-1 ( a ) 事件日NMHC資料有效性分析表 5-19 表5.1.4-1 ( b ) 事件日NMHC各區測站統計表 5-19 表5.1.4-1 ( c ) 非事件日NMHC資料有效性分析表 5-19 表5.1.4-1 ( d ) 非事件日NMHC 各區測站統計表 5-20 表5.1.4-2 ( b ) 非事件日NMHC濃度增量統計表 5-21 表5.1.4-2 ( a ) 事件日NMHC濃度增量統計表 5-21 表5.1.5-1 ( a ) 事件日O3資料有效性分析表 5-24 表5.1.5-1 ( b ) 事件日O3各區測站統計表 5-24 表5.1.5-1 ( c ) 非事件日O3資料有效性分析表 5-24 表5.1.5-1 ( d ) 非事件日O3各區測站統計表 5-25 表5.1.5-2 ( b ) 非事件日O3濃度增量統計表 5-26 表5.1.5-2 ( a ) 事件日O3濃度增量統計表 5-26 表5.1.6中彰雲嘉南稻草露天燃燒對受體區空氣品質影響之比率 5-27 表5.2上下游源區與受體區各物種濃度增量統計表 5-30 圖 目 錄 圖2.1.3 ( a )台中市、台中縣、彰化縣、南投縣收成進度圖 2-6 圖2.1.3 ( b )雲林縣、嘉義市、嘉義縣、台南市、台南縣收成進度圖 2-6 圖2.1.3 ( c )高雄縣、高雄市、屏東縣收成進度圖 2-6 圖3.1 研究流程圖 3-2 圖3.1.1 事件日基準期與探討時段挑選流程圖 3-7 圖3.1.2.1受體區各區測站分布圖 3-9 圖4.1.2 ( a )台中縣稽查資料與稻草露天燃燒特性篩選對照圖 4-4 圖4.1.2 ( b )雲林縣稽查資料與稻草露天燃燒特性篩選對照圖 4-4 圖4.1.2 ( c )台南縣稽查資料與稻草露天燃燒特性篩選對照圖 4-4 圖5.1.3 NOx 內陸地區濃度增量比例分布圖 5-13 圖5.2.1 ( a )中彰雲嘉南地區濃度增量比例分布圖 5-31 圖5.2.1 ( b )高屏地區濃度增量比例分布圖 5-313546360 bytesapplication/pdfen-US農廢露天燃燒反軌跡分析跨區傳輸農燃特性agricultural open burningback trajectory analysischaracteristics of agricultural open burningtransboundary transportthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/62762/1/ntu-93-R91541104-1.pdf