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『環保資訊』月刊第206期

周邊空氣中細懸浮微粒的來源

道路附近空氣中的懸浮微粒

    

王秋森

周邊空氣中懸浮微粒的粒徑分布範圍甚大。最小的粒徑約1 nm1 nanometer = 1奈米 = 10億分之1米),最大的約100 mm1 micrometer = 1微米 = 100萬分之1米)。總懸浮微粒(不分粒徑大小,將所有微粒全部計入)的質量濃度隨空氣污染程度而異,約從數十至數百mg/m31 mg = 1微克)不等。周邊空氣中懸浮微粒的一個特性是:不同粒徑的微粒在總懸浮微粒的質量濃度中所佔比率不同。

前面所稱的粒徑其實並沒有明確的定義。空氣中的懸浮微粒多不是圓球形,而且質量密度亦多不等於標準密度(1 g/cm3)。為了描述微粒在空氣中的運動特性一般以氣動直徑來代表其尺寸。一個微粒的氣動直徑定義為:與此微粒具有相同重力沉降速度且具有標準密度的圓球的直徑。譬如,水珠呈圓球形,而水的質量密度等於標準密度,因此水珠的氣動直徑與它的直徑相等;若一個微粒與一個水珠有相同的重力沉降速度,則微粒的氣動直徑等於水珠的直徑。   

懸浮微粒隨著空氣被吸入肺部,在支氣管或肺泡沉積後對人體產生健康效應。但只有氣動直徑小於10 mm的微粒才能通過鼻腔、咽喉和氣管而進入肺部;因為氣動直徑大於10 mm的微粒不易隨氣流在鼻腔氣道的轉彎處改變運動方向,亦無法隨鼻腔內的氣流漩渦做急速轉向,以致幾乎全部會撞到鼻腔氣道的管壁。

在許多都會區實地測量的結果顯示,周邊空氣中的懸浮微粒大致以氣動直徑 2.5 mm為分割點分為兩部分。氣動直徑小於 2.5 mm的懸浮微粒稱為細懸浮微粒,簡稱 PM2.5。(粒狀物質英文稱為Particulate Matter ,簡寫為 PM)。氣動直徑介於 2.5 mm10 mm之間的懸浮微粒稱為粗懸浮微粒。細懸浮微粒的健康危害性高於粗懸浮微粒,因為細懸浮微粒在肺泡區的沉積機率較高;又因細懸浮微粒含有重金屬及致癌性有機化合物,其毒性亦較高。

目前台灣中南部的細懸浮微粒污染相當嚴重,如何降低周邊空氣中細懸浮微粒濃度是居民高度關注的議題。細懸浮微粒包括原生性微粒與衍生性微粒兩部分。原生性微粒是指直接從污染源排放的微粒;衍生性微粒則是從污染源排放的硫氧化物、氮氧化物、揮發性有機物與氨等氣態污染物在大氣中經化學反應形成的。 環保署於今(2015)428日公布2010年全國各類污染源原生性PM2.5排放量比率分別為:工業(含電力業)23%、車輛23%、非公路運輸 1%、商業9%、營建/道路揚塵37%、露天燃燒6%、其他1%。而衍生性微粒的前驅物硫氧化物及氮氧化物的工業排放量比率則分別為88%41%。(資料來源:http://enews.epa.gov.tw/enews/fact_Newsdetail.asp?InputTime=1040428103015)。

除了環保署公布的排放源,懸浮微粒及衍生性微粒的前驅物亦可能隨大氣氣流從國外輸入。有些大型企業竟以此為理由表示,細懸浮微粒的防治不應只針對某些特定排放源,還要考量境外長程傳輸的影響。這個說法完全忽略了污染源與受污染地區之間的關係。輸入一個受污染地區的污染物可能來自許多排放源,但各排放源在該地區的污染物濃度所佔比率則隨排放量、排放源與受污染地區之間的距離、排放口離地面的高度、風速、風向、氣溫以及地形等因素而異。受污染地區距離排放源愈近,所受影響愈大。因此排放細微粒的工廠鄰近地區周邊空氣中懸浮微粒大部分來自該廠。排放細微粒的工廠必須履行社會責任,儘速減低排放量。

燃煤火力發電廠是細微粒的主要排放源。台灣約有50%的電量來自燃煤火力發電廠(資料來源:http://www.iea.org/stats/WebGraphs/TAIPEI2.pdf)。擁有燃煤火力發電廠的某些企業以及政府相關單位的說辭是:台灣必須在使用生煤與限電之間有所取捨;若禁止燒煤,台灣的電肯定不夠用。這類說辭完全忽視了鄰國日本的經驗。日本於2011年發生福島核災後,全國的核電廠幾乎全部停止運轉(自20139月開始進入零核電時期)。四年來日本藉由節約用電、增加火力發電量以及加速設置太陽光電發電系統來滿足電力需求。其用於增加火力發電量的燃料絕大部分是天然氣(其排放的原生性細微粒、硫氧化物及氮氧化物遠低於煤炭)。

根據環保署公布的各類污染源原生性PM2.5排放量比率資料,車輛所佔比率與工業相同。道路附近空氣中的細懸浮微粒主要來自汽油車、柴油車及機車的排氣。而台灣各大都會區有不少住家、商店、學校及小型工廠座落於交通頻繁的道路附近。如何降低車輛的污染物排放量是政府相關單位及民眾必須嚴肅面對的課題。比較可行的防制方法包括:鼓勵民眾利用大眾運輸系統、共乘方式、自行車和步行,以及改用電動車。(請參見『環保資訊』月刊第205期,「道路附近空氣中的細懸浮微粒」)。

綜上所述,台灣中南部細懸浮微粒污染防制亟待業界、政府相關單位及開車族群的共同行動。