空氣污染

1. 空氣污染 教材撰寫者：王文裕/朝陽科技大學 環境工程與管理系助理教授

2. 空氣污染 • 空氣污染簡介 • 空氣污染物及其分類 • 空氣污染物對健康及植物的影響 • 台灣空氣品質 • 空氣污染指標及空氣品質監測 • 苗栗縣空氣品質現況 • 苗栗縣空氣污染管制及成效

3. 空氣污染簡介 • 歷史上嚴重的空氣污染事件 • 臭氧層破洞 • 酸雨 • 火山爆發 • 沙塵暴 • 河川揚塵 • 霾害(森林大火) • 人為空氣污染

4. 歷史上嚴重的空氣污染事件 • 美國洛杉磯光化學煙霧 • 洛杉磯則是由臭氧引起的光化煙霧。洛杉磯煙霧事件出現於1951年，主要係因為汽車排放大量的氮氧化物及一氧化碳，加上當地陽光強烈照射，車輛廢氣在陽光作用下，產生光化學反應，形成以臭氧為主的光化煙霧。這種煙霧使人眼睛紅腫、喉嚨疼痛、呼吸困難、視力減退及手足痙癵等危害。資料來源：http://air.ksepb.gov.tw/dispPageBox/AQMPCP.aspx?ddsPageID=AQMPC1& http://yizitong.cn/upload/images10/ead9660cca9f83f07984d6826a2175df.jpg

5. 歷史上嚴重的空氣污染事件 1952年被酸霧籠罩的特拉法加廣場 http://www.bbker.com/F133559815.html • 英國倫敦酸霧 • 倫敦的煙霧主要是由硫氧化物引起的。倫敦煙霧事件發生在1952年冬季，低溫潮濕的雲霧覆蓋倫敦，而成千上萬煙囪照樣排放大量廢氣，導致硫氧化物凝結在煙塵上形成酸霧，造成了多人的死亡，因而被稱為「殺人煙霧」。資料來源：http://air.ksepb.gov.tw/dispPageBox/AQMPCP.aspx?ddsPageID=AQMPC1&http://zh.wikipedia.org/zh-tw/1952年倫敦煙霧事件 zh.wikipedia.org/zh-tw/1952年倫敦煙霧事件

6. 台灣的空氣污染事件—沙塵暴 2010.03.22 超強沙塵暴 臺灣北中南東全淪陷！ 除了台東，幾乎全台各地都被高濃度的懸浮微粒所籠罩，影響時間已經超過三十個小時，破了環保署所有的監測紀錄 http://www2.news.sina.com.hk/news/1160/3/2/1467094/1.html

7. 臭氧層 • 大氣密集在地球表面，隨著高度的增加，而有不同的特性，科學家為了便於探討，故依其特性將大氣分成若干層。 • 大氣圈依照氣溫的特性，可劃分為四層 • 增溫層 • 中氣層 • 平流層 • 對流層 • 對流層的厚度相較於整個大氣是微乎其微，但是空氣的總質量卻佔了整個大氣的4/5，整個天氣的變化都發生在對流層中。

8. 臭氧層 • 臭氧層位於平流層（Stratosphere）中，高度大約在20~30公里的位置；也因為有臭氧層吸收大量紫外線（Ultraviolet），使得平流層的溫度隨著高度增加而增加。 • 臭氧為淡藍色並具有刺激性氣味的氣體，但相當不穩定。 • 臭氧層吸收了太陽光中大部分的紫外線，以保護地球表面生物不受過度的紫外線照射。 • 為何臭氧層會出現在25公里的位置？ • 臭氧是由氧分子與氧原子結合而成，氧原子則是氧分子吸收波長短於2400埃米(A)的紫外線分解而成，但是2400-3000埃米(A)間的紫外線卻無法被氧氣所吸收，而需要臭氧來完成使命。否則地表很多的生物將在強烈紫外光的照射下死亡。 • 氧分子含量是愈下層含量愈高 • 綜合紫外線與氧分子含量的分佈情況，可知在平流層的氧原子含量是愈上層含量愈高 • 以氧分子與氧原子含量隨高度的分佈來看，在高度25公里附近，兩者碰撞而形成臭氧的機率最高。

9. 臭氧層 • 平流層的最高溫為何不是出現在臭氧層，而是出現在平流層頂？ • 因為太陽輻射中的紫外線在行經大氣時，首先被上層的臭氧吸收而逐漸向下層減弱，因此最大加熱率在臭氧密度最大的高度之上。 • 又因為高度愈高空氣密度愈稀薄，也就愈容易加熱，所以溫度最高處是在平流層頂，而非臭氧層內。 • 臭氧對太陽輻射的有兩個吸收較大的高度，在45公里處有較弱的極值，主要是紫外光頻段的吸收，在此高度以下，向下太陽輻射的紫外光頻段吸收已近乎飽和，而在20公里附近的極大值主要是可見光區的臭氧吸收帶所造成，吸收量雖然比較多，但是空氣密度比較大，反而加熱率比較小。 http://highscope.ch.ntu.edu.tw/phpBB/viewthread.php?tid=569

10. 臭氧層破洞 • 1974年莫林納(Molina)和羅蘭(Rowland)研究發現，人工製造的氟氯碳化物(CFC)會破壞平流層中的臭氧。 • 1985年英國南極探險隊由近30年在南極觀測臭氧總量的結果發現，臭氧急速減少的現象已持續發生。 • 日常生活中破壞臭氧層的物品，大都被應用在冷氣機、冰箱中的冷媒和坐墊、隔熱泡棉、保麗龍製品等的發泡劑，與滅火設備、殺菌劑、除蟲劑、電子等清洗劑，以及作為各式噴霧產品的噴霧劑。 • 1987年簽訂蒙特婁議定書，而使得氟氯碳化物的使用遽減，然先前產生的氟氯碳化物，仍將持續地破壞臭氧層。仍需數十年，臭氧層才會慢慢開始恢復正常。 • 臭氧層破洞：臭氧濃度低到紫外線幾乎可以不受影響地直達地面之區域。

11. 臭氧層破洞 • 從1975年開始，南極上空經常有大面積的臭氧洞。臭氧洞之面積一般在冬季達到最大，最大時甚至擴及到南美洲部分地區

12. 臭氧層破洞 • 過度的紫外線照射會引起 • 人類各種皮膚疾病，包括皮膚癌以及白內障等疾病罹患率增加 • 動物免疫系統受抑制 • 植物生長遲滯、農作物減產 • 破壤自然生態的平衡，改變氣候、增強溫室效應

13. 酸雨 • 酸雨的正確名稱應為「酸性沈降」，包括： • 濕沈降：所有氣狀污染物或粒狀污染物，隨著雨、雪、霧或雹等降水型態而落到地面者。 • 乾沈降：在不下雨的日子，從空中降下來的落塵所帶的酸性物質。

14. 酸雨 化學上定義水之pH(酸鹼)值等於七為中性，小於則是酸性。 自然大氣中含有大量二氧化碳，二氧化碳在常溫時溶解於雨水中並達到氣液相平衡後，雨水之酸鹼值約為 5.6，因此大自然的雨水是酸的。 大自然中，仍存在其他致酸的物質，例如，火山爆發所噴出的硫化氫，海洋所釋放出的二甲基硫，高空閃電所導致之氮氧化物等，均會使雨水進一步酸化，而酸鹼值會降至 5.0 左右。

15. 酸雨 • 目前台灣酸雨情形已經較1990年代改善許多，除了台北、桃園一帶雨水pH明顯低於5.0以下外，其餘各地雨水皆在5.0左右，顯示台灣北部仍是主要酸雨發生地點。 台灣酸雨資訊網http://acidrain.epa.gov.tw/index.htm

16. 酸雨 • 控制酸雨的方法 • 取締大量排放廢氣的工廠和汽車，削減排放在空中的二氧化硫和氮氧化物的數量。 • 加裝防制污染的設備（如汽車加裝觸媒轉化器，使用無鉛汽油） • 多搭乘大眾運輸工具及節約用電，便可減少空氣污染，更可減少酸雨的產生。 台灣在1995年實施徵收空汙費政策後，硫排放已經大幅減少，而中國卻因經濟成長，硫的排放逐年增加，當東北季風吹拂時，很容易將污染物傳送至台灣，這可能是北台灣酸雨持續嚴重的原因之一。

17. 火山爆發 http://tech.big5.enorth.com.cn/system/2011/11/07/008085250.shtml • 2010冰島火山爆發 • 2010年3月20日和4月14日冰島南部的艾雅法拉火山分別發生兩次噴發，第1次噴發的時候，只有煙沒有火，第2次噴發出濃煙和火焰，釋放的能量是第1次的10到20倍，產生出了大量的火山灰，噴發的火山灰狀為粉末，一顆的直徑小於2毫米，造成艾雅法拉冰川融化，附近居民撤離。 • 造成多國封閉領空。火山灰反射太陽輻射，會使全球氣溫降低，會持續數月乃至幾年時間。科學家表示這種降溫並不能扭轉全球變暖的趨勢。 紅色為空中交通完全受影響的國家，橙色為部分受影響zh.wikipedia.org/zh-tw/2010年冰島火山爆發 全球目前有大約500座活火山，其中有近70座在水下，其餘均分布在陸地上 全球大約四分之一的人口生活在火山活動區的危險地帶 在近400年的時間裡，火山噴發奪去了大約27萬人的生命

18. 沙塵暴 • 2009年7月7日伊朗德黑蘭遭沙塵暴突襲

19. 沙塵暴 • 沙塵暴是一種多發生在乾旱和半乾旱地區的天氣現象 • 沙塵暴是沙暴與塵暴的總稱，由強風颳起乾燥地表上的鬆軟沙土和塵埃形成，其導致空氣混濁，能見度變低。 • 最近幾十年來的沙塵暴的主要發生地曾經都是大草原，沙塵暴是大草原植被破壞的標誌 • 美國開墾大草原（Prairie）造成30年代的「黑風暴」 • 前蘇聯開墾大草原（Steppe-蒙古草原西部）造成60年代沙塵暴 中國吉林省，當地時間2001年4月7日上午7時，灰塵遮天蔽日猶如午夜，能見度下降至約20米（65英尺） 。美國NASA Terra衛星抓獲了這場沙塵暴的圖像

20. 沙塵暴 • 沙塵暴是一種季節性天氣形態引發的現象，主要發生於大陸西北 ( 內蒙 ) 地區裸露地面，遇地面強風及乾燥對流層，低層上升氣流將沙塵帶到高空乾燥空氣中，若配合高空氣流引導及低相對濕度，則沙塵可能隨西風東移，進行長程傳送。 • 沙塵暴可能橫越中國大陸，主要影響區域包含朝鮮半島、日本及北太平洋西部等地，沙塵暴系統底層沙塵微粒則可能透過東北季風傳送達台灣上空。 • 沙塵暴所夾帶的戈壁沙漠之塵土與中國大陸的工業污染物甚至能遠渡太平洋而侵襲美西地區，影響範圍廣達美國國土四分之一面積。

21. 沙塵暴 • 近十年來中國頻發的沙塵暴是中國北方草原（Steppe-蒙古草原東部）被開墾，生態持續惡化的標誌 • 沙塵暴源頭曾經是草原而不是森林，因為那裡降雨量少，不能長樹。所以植樹不植樹和沙塵暴成因沒什麼關係。保護草原植被，禁止開墾和其他破壞草原的行為才是防治沙塵暴的根本辦法。

22. 沙塵暴 • 環保署資料顯示，台灣歷年沙塵暴頻率雖未明顯消長，懸浮微粒污染值濃度卻有逐年飆高趨勢 • 1994~2007年期間，襲台的380幾場沙塵暴對民眾健康的影響，發現空氣中懸浮微粒增加導致空氣品質惡化，讓心血管疾病致死率攀高(詹長權研究團隊分 析) • 環保署監資處強調：「襲台時間短、濃度高的沙塵暴對人體傷害性，遠大於連續多天但濃度低的沙塵暴。」 美國《時代》週刊選出年度十大照片。圖為蘇丹4月時出現哈布風暴，周圍卷起強大的沙塵 台北國道馬拉松賽，因沙塵影響，參賽選手在一片灰濛濛中行進，一旁的圓山飯店幾乎看不見了。

23. 沙塵暴

24. 河川揚塵 • 台灣本土沙塵暴 • 根據調查，中部地區的空氣品質有日漸惡化趨勢，其中有30%是來自幾條大溪裸露的河床。 • 主要係每年10月至隔年4月間因東北季風吹拂，沿海裸露地之土砂因顆粒細小隨風飛揚所致。 • 砂塵之來源除河川裸露地外，亦有部分來自沿海灘地及臨近內陸土地。 http://taqm.epa.gov.tw/taqm/zh-tw/RiverDust.aspx

25. 霾害—森林大火 • 1997聖嬰年，東南亞苦旱，印尼大火燒山造成霾害 • 2006年東南亞霾害 • 印尼蘇門答臘多達300處的森林大火隨季風飄散，並影響馬來西亞、新加坡等鄰近東南亞國家環境污染災害，事件在2006年9月中旬開始為傳媒報導，10月初轉趨嚴重 • 而山火是由於當地許多農民或園林公司在旱季末期經常以火大面積的燒芭(火耕)方式清理農地 • 造成蘇門答臘當地飛機航班延誤或者取消，居民須佩戴口罩才能踏出家門 • 新加坡空氣污染指標並曾一度升至130（高於100即有損健康） • 馬來半島砂州斯里阿曼在10月7日空氣污染指數更達「非常不健康」水平（221點） • 馬六甲在10月8日早上以肉眼瞭望，可視度不及1公里。 1997年衛星觀測到的大氣懸浮膠粒子(Aerosol)含量分佈，可具體看出野火所造成煙塵之分佈狀態。摘自 PME 2006年10月7日霾霧籠罩新加坡

26. 人為空氣污染 • 依移動性分類 • 固定空氣污染源 ( 如工廠煙囪或營建工程 ) • 移動空氣污染源(如汽機車、燃煤火車或飛機 ) • 依空間分布分類 • 點空氣污染源 ( 如工廠煙囪) • 線污染源 (如高速公路汽車行駛) • 面污染源 ( 森林火災或大面積的露天農地焚燒 ) • 依是否為燃燒加以分類 • 燃燒空氣污染源 ( 如發電廠中煤的燃燒或機動車廢氣排放 ) • 非燃燒空氣污染源 ( 如道路揚塵)

27. 空氣污染物 • 根據我國「空氣污染防制法」中的定義，其為：空氣中足以直接或間接妨害國民健康或生活環境之物質。 • 廣義方面來說，凡是空氣中的固體、液體或氣體，對於人體、動物及周遭環境具有負面影響之物質，皆可以稱之為空氣污染物。

28. 空氣污染物 • 空氣污染物種類主要包括 • 硫氧化物、氮氧化物及碳氫化合物等氣狀污染物 • 懸浮微粒、金屬燻煙及油煙等粒狀污染物 • 光化學霧及臭氧等衍生性污染物 • 戴奧辛及氰化氫等毒性污染物 • 惡臭污染物、有機溶劑蒸氣及塑、橡膠蒸氣

29. 空氣污染物的分類 • 依空氣污染物的狀態 • 氣狀污染物 • 粒狀污染物 • 液體微粒 • 固體微粒 • 依形成的順序 • 初始污染物(原生性污染物) • 二次污染物(衍生性污染物) • 依化學成份分類 • 有機空氣污染物 • 無機空氣污染物

30. 氣狀污染物—加油站油氣回收

31. 粒狀污染物 • PM10 • 空氣中粒徑在10微米（μm）以下之粒狀污染物 • PM2.5 • 空氣中粒徑在2.5微米（μm）以下之粒狀污染物 Pope, C.A.III., Burnett, R.T., Thun, M.J., Calle, E.E., Krewski, D., Ito, K., Thurston, G.D., Lung Cancer, Cardiopulmonary mortality, and long-term exposure to fine particulate air pollution, JAMA, 287, 1132-1141, 2002.

32. PM2.5對的人體的危害 • 由於PM2.5較PM10更容易深入人體肺部，對健康影響更大，若細微粒又附著其他污染物，將更加深對呼吸系統之危害

33. 空氣污染物對健康的影響 • 一氧化碳會破壞血液中紅血球攜帶氧氣的功能。 • 苯可引起血癌的發生。 • 懸浮微粒會影響呼吸道系統並引發氣喘病的發生。 • 鉛及氮氧化物都會害紅血球、肝、腎、神經及智力。 • 紫外線照射則會導致皮膚癌及白內障病等病變。 • 酸雨會刺激皮膚及眼睛。

34. 空氣污染物對健康的影響 34 • 室內空氣品質 • 2011.11.08立法院三讀通過「室內空氣品質管理法」 • 一般場所二氧化碳的「室內空氣品質建議值」為1,000 ppm以下 • 在居家環境周圍種植適量綠色植物，可使居住的人，身體更健康，並且可吸收二氧化碳的排放，使居家生活更為健康環保

35. 空氣污染對植物的影響 • 懸浮微粒會使葉面佈滿灰塵，影響植物的光合作用。 • 臭氧、二氧化氮及二氧化硫會形成酸雨而傷害葉片，使得葉面產生斑點，影響樹木生長速率。 • 紫外線照射則會造成植物生長緩慢，果實變小。 • 硫氧化物造成水稻壞疽黑斑。 • 臭氧使煙草葉面產生白點變色。

36. 台灣空氣品質 • 春季時期 • 主要為滯留鋒面及華南雲雨帶東移之天氣型態。 • 若滯留鋒面徘徊於台灣，造成連續性降水，則各地空氣皆相當良好。 • 若滯留鋒面如徘徊於東海附近，台灣附近氣壓梯度微弱，造成台灣各地皆位於暖區、風速小、則空氣品質皆會較差。

37. 台灣空氣品質 • 夏季與秋初時期 • 主要受太平洋副熱帶高壓及西南季風之影響。 • 南部地區因西南季風而有較大之風速，且午後對流旺盛，空氣品質普遍較佳。 • 北部及東北部地區因地形阻擋致使空氣品質較差。 • 至於太平洋副熱帶高壓之影響，因其下沈氣流伴隨之空氣較隱定且溼度小，使全國各地皆不利於污染物之擴散，其影響程度則需視副高壓之強度及其高壓脊所在之位置而定。 • 此外，此季節常會受颱風之影響 • 當颱風侵襲時，各地風速顯著增強，空氣品質較佳 • 但若颱風並未直接登陸，只受颱風外圍環流之影響，則台灣各地之空氣品質隨颱風位置不同而有差異，其中臭氧濃度於此時變化頗大。

38. 台灣空氣品質 • 秋末與冬季時期 • 主要受鋒面及東北季風影響。 • 北部及東部地區空氣品質普遍較佳。 • 中南部地區因位於中央山脈之背風面，風速微弱且日照較強，清晨近地面即易形成逆溫層，不利於污染物之擴散，空氣品質較差。 • 此外，在高壓出海的天氣型態下，綜觀尺度風場較具東西分量，因中央山脈之阻擋，西部地區之污染物濃度相當容易累積，尤其是中部及雲嘉地區易有污染物濃度高值出現。

39. 空氣污染指標 • 環保署參考美國環保署(EPA)、環境品質評議會(CEQ)及其它機構的研議決定之指標，作為訂定國內的「空氣污染指標」(Pollutant Standard Index, PSI)之依據。 • 「空氣污染指標」為依據監測資料將當日空氣中懸浮微粒(PM10)測值、二氧化硫(SO2)濃度、二氧化氮(NO2)濃度、一氧化碳(CO)濃度及臭氧(O3)濃度等共五種數值。以其對人體健康的影響程度各換算出該污染物之污染副指標值，再以當日各副指標值之最大值為該監測站當日之空氣污染指標值，此即所謂之PSI值。

40. 空氣污染指標 • 空氣污染指標在 0 到 500 之間，共分成五個等級，而數字愈小則代表空氣品質愈好或愈乾淨。 • 當PSI值小於100，代表該測站當日空氣品質符合美國環境空氣品質標準中短期 (24小時或更短 ) 之平均值，對健康沒有不良影響。 環境品質資料倉儲系統 ttp://edw.epa.gov.tw/topicAir.aspx

41. 空氣品質監測 • 空氣品質監測主要管理空氣品質監測資料、環境空氣戴奧辛監測資料以及縣市環保局空氣品質人工檢測資料，供使用者依空氣品質監測站查詢空氣品質監測結果。 • 環保署於民國79年起著手規劃空氣品質監測網，82年正式運轉，目前空氣品質監測站總數已增至76站。

42. http://taqm.epa.gov.tw/taqm/zh-tw/PsiMap.aspx

43. 發現空氣污染該怎麼辦 • 如果在你生活周遭發現空氣污染情況 • 若是緊急狀況，則聽從當地村里通知或廣播應變 • 若是嚴重沙塵暴，則暫時減少出外活動 • 若是有惡臭或露天燃燒，則通報苗栗縣政府環保局 • 24小時民眾陳情電話037-277007分機88 • 免付費專線電話：0800-066666 • 例如任意露天燃燒廢棄物除了造成空氣污染及影響身體健康外，依法可處新臺幣5千元 以上10萬元以下罰鍰

44. 苗栗縣空氣品質現況 • 縣轄境內之空氣品質監測站 • 苗栗縣污染負荷與空氣品質現況 • 95~101年各月份平均空氣品質(PSI) • 苗栗、頭份、三義 • 91~101年各類空氣污染物濃度日平均值 • 懸浮微粒、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧

45. 苗栗縣空氣品質監測站 • 苗栗縣轄境內共有3個連續自動監測站 • 苗栗測站為一般大氣測站 • 頭份測站為工業測站 • 三義測站則為背景兼一般大氣測站 • 監測項目 • 懸浮微粒(PM10) • 二氧化硫(SO2) • 二氧化氮(NO2) • 一氧化碳(CO) • 臭氧(O3) • 非甲烷碳氫化合物(NMHC)

46. 苗栗縣環境負荷趨勢變化及空品現況 • 污染負荷 單位：公噸/年 • 空品現況 • 本縣為台灣西部地區空氣品質較佳之縣市 • 指標污染物以臭氧和懸浮微粒居多 -46- -46-

48. 二氧化硫濃度 二氧化氮濃度 一氧化碳濃度 臭氧濃度

49. 苗栗縣空氣污染管制及成效 • 苗栗縣空氣污染管制對策 • 苗栗縣空氣污染管制與成效 • 固定污染源 • 移動污染源 • 逸散污染源 • 地方特色管制成效

50. 空氣污染管制對策 目 標 策 略 苗栗縣空氣污染管制 1、提升空氣品質 2、污染物削減 3、IAQ管理 4、戴奧辛管制 5、提升機車定檢率 6、推廣節能減污 7、提升營建工地削減目標 8、推動寺廟封爐及設置防制設備 9、推動紙錢集中燃燒 10、空氣品質淨化區設置 -50- -50- -50-