空品測站汙染來源分析

8 12 16 20

OC /EC Con c. ( g /m

) PM

OM EC

0 12 0 12 0 12 0 12 10/18 10/19 10/20 10/23 10/24 10/25 10/26 10/17

圖 4. 20 本研究於 2013/10/17-10/26 在交通大學使用 TEOM-FDMS 所測得之

PM2.5,F(b-r)濃度和OM 及 EC 濃度的時序變化圖。

4.1.5 空品測站汙染來源分析

本研究將2011 年 5 月至今在新莊、中山及竹東測站所採集的 PM10、PM2.5及 PM0.1微粒質量濃度(新莊：55 筆、中山：55 筆及竹東：62 筆)，以及樣本中的所分 析出的25 種元素、5 種水溶性離子、元素炭及有機碳等數據，輸入美國環保署所 提供的PMF (Positive Matrix Factorization) 3.0 版程式進行各測站的汙染物來源分 析。其中各種元素的標準偏差是由物種之分析不確定性(0.05)加上 0.2 倍偵測極限 所計算出。對各測站的PM 數據做 dQ 值分析，結果顯示各個測站所有的 PM 數據 最佳的分析因子數目皆為5 種，故以下皆選用 5 種因子對汙染物來源進行分析。

127

PMF

觀察新莊測站附近地形可發現，新莊測站附近均有交通流量大的幹道，工廠 分布主要為東北方3.5 公里處的五股工業區、北方 3.5 公里處的泰山工業區及西北 邊 6 公里處的林口工二、工三工業區，這些工業區主要以傳統工業為主，其中對 空氣品質影響最顯著的為石油以及煤製品的製造廠。此外，由於本國為海島地形，

因此也需考慮海鹽微粒的貢獻，故本研究初步設定新莊測站附近的汙染物來源為 汽機車排放、工業排放、路面揚塵、海鹽及二次汙染物五個來源。圖4. 21 為新莊 測站PMF 分析結果，結果顯示汽機車排放、工業排放、路面揚塵、海鹽及二次汙 染物五個來源對PM0.1來源的貢獻百分比分別為38.0、21.0、15.1、4.0 及 21.6 %，

對PM2.5來源的貢獻百分比分別為35.0、31.0、9.0、7.4 及 17.6 %，而對 PM10來源 的貢獻百分比則分別為17.0、29.0、31.0、7.6 及 15.6 %。由上述的分析結果可看 出，新莊測站的細微粒及超細微粒都以汽機車排放及二次汙染物為主要汙染源，

符合新莊測站位於新莊市區的污染條件。粗微粒中則以地表揚塵以及工業排放為 主要汙染源，符合新莊測站周圍工業區的現況。

圖4. 21 新莊測站 PMF 分析結果: (a)PM0.1; (b) PM2.5; (c) PM10 (單位:百分比)。

中山測站位於交通繁忙的台北市地區，附近有許多高架橋以及當地的主要幹 道，此外在測站西北方及西方分別有北投及頂崁工業區，其地理條件和新莊測站 類似，故本研究也以相同的汙染物來源進行分析。圖4. 22 為中山測站 PMF 的分 析結果，結果顯示汽機車排放、工業排放、路面揚塵、海鹽及二次汙染物對PM0.1

貢獻來源百分比分別為36.1、18.5、16.0、6.3 及 23.2%，對 PM2.5貢獻來源百分比

128

分別為34.4、17.6、8.8、7.7 及 31.6 %，而對 PM10貢獻來源百分比則分別為19.7、

24.4、31.6、5.2 及 19.2 %。由上述的分析結果可看出，中山測站的 PM0.1及PM2.5

均主要來自汽機車排放及二次汙染物，中山測站位於交通繁忙的台北市，交通排 放之汙染物經過光化學反應後將轉化為二次汙染物，因此當地二次汙染物之貢獻 量相當高。而PM10則是以路面揚塵和工廠排放為其主要汙染物來源。

圖4. 22 中山測站 PMF 分析結果: (a)PM0.1; (b) PM2.5; (c) PM10 (單位:百分比)。

竹東測站附近除了當地市區內的交通排放源，其東邊還有一條東西向快速道 路，附近也有一座水泥工廠，所選用的汙染物因子也同上述兩測站。圖4. 23 為竹 東測站PMF 分析結果，其中 PM0.1所佔上述汙染物來源的百分比分別為30.5、9.8、

13.9、6.0 及 39.8 %，PM2.5所佔上述汙染物來源的百分比分別為26.4、20.0、8.4、

6.7 及 38.4 %，而 PM10所佔上述汙染物來源的百分比則分別為15.2、14.8、43.0、

5.9 及 21.1 %。竹東測站相對於新莊及中山測站位置偏南，受到日照時間較長，微 粒受光化學作用明顯，因此在PM0.1及PM2.5中二次汙染物都占有極高的比例，而 交通汙染的貢獻則不如上述兩個測站明顯。在 PM10 中則以地表揚塵為主要汙染 源，由於竹東測站附近的工廠相對於前兩個測站較少，因此工廠排放在竹東測站 所占的貢獻量並不顯著。

129

圖4. 23 竹東測站 PMF 分析結果: (a)PM0.1; (b) PM2.5; (c) PM10 (單位:百分比)。

修正

PM

PMF

由於在過去研究中發現PM2.5微粒中的Cl^-、NO3-及NH4+離子會因揮發而造成濃 度低估，為了探討這些揮發的離子是否影響PMF分析的結果，本研究利用Liu et al.

(2013)中所測得各離子濃度修正揮發量前後所作之關係圖，圖中的斜率加以修正 PM2.5微粒中的Cl^-、NO3-及NH4+濃度，並比較修正前後PMF分析結果的差異，如表 4. 6所示。由表可見在修正PM2.5微粒中的Cl^-、NO3-及NH4+揮發的濃度後，發現3個 測站路面揚塵來源的比例皆下降至10%以下。由於路面揚塵屬於大顆的粗微粒，因 此PM2.5來源中路面揚塵此來源的比例理應不高，由此可知在修正離子揮發後的 PMF結果更貼近真實情況。此外也發現在修正後中山測站PM2.5的汽機車排放遠高 於新莊及竹東測站，以地理位置來說，中山測站北方10公尺處便是一條車流量極 大的道路(民權東路)，而新莊測站位於輔大校園內，距離最近道路約200公尺，竹 東測站則是位於郊區，附近車流遠比另外兩測站低，因此此修正後的PMF結果合 乎現況。

表4. 6 3 個測站修正 PM2.5離子濃度揮發前後的PMF 來源分析結果(單位：%)。

新莊PM2.5 中山PM2.5 竹東PM2.5

修正前 修正後 修正前 修正後 修正前 修正後 汽機車排放 30.0 35.0 36.3 34.4 23.1 26.4

工業排放 22.1 31.0 20.6 17.6 12.0 20.0 路面揚塵 11.1 9.0 10.1 8.8 15.4 8.4

海鹽 10.3 7.4 5.2 7.7 8.9 6.7

二次汙染物 26.6 17.6 27.8 31.6 40.7 38.4

130

加入

PM

OC/EC

PMF

除了使用修正後的離子數據進行 PMF 分析外，本研究也嘗試加入 PM2.5 的 OC/EC 數據，期望能得到更好的來源分析結果。本研究選定竹東測站有同時進行 手動採樣及OC/EC 監測的數據重新進行 PMF 來源分析，由於加入 OC/EC 數據後 便可再多分析生質燃燒造成的影響，因此本研究也將生質燃燒列入來源因子進行 分析。表4. 7 為竹東測站 PM2.5微粒在修正揮發後的離子濃度並加入OC/EC 濃度 後所得到的PMF 來源分析結果。結果顯示，加入 OC/EC 的數據後以二次氣膠(24.3

%)、汽機車排放(34.3 %)及生質燃燒(21.3 %)為主要汙染來源，由於竹東附近為郊 區，也有許多農業活動，因此生質燃燒也是當地 PM2.5來源之一，在加入 OC/EC 數據後由於能分析生質燃燒造的來源，可以使PMF 來源分析結果更貼近現況。此 外也發現海鹽的比例也降低了，由於海鹽也是屬於大顆的粗微粒，在前面離子成 分結果也顯示粗微粒中有不少Na⁺、Mg²⁺等海洋性離子，因此本研究認為海鹽來源 降低的結果更為合理。

表4. 7 分別使用(a)原始數據、(b)修正後離子揮發後及(c)修正離子揮發並加入 OCEC 數據所分析出之竹東測站各PM2.5汙染物來源的比例 (單位，%)。

竹東測站

PM2.5 (a)原始數據 (b)修正後離子揮發後(c)修正離子揮發並加 入OCEC 數據

汽機車排放 23.1 26.4 24.3

工業排放 12.0 20.0 10.7

路面揚塵 15.4 8.4 5.6

海鹽 8.9 6.7 3.7

二次汙染物 40.7 38.4 34.3

生質燃燒 -- -- 21.3

條件機率函數分析

前一節的結果為判定各個汙染源的貢獻比例，本研究也進一步利用CPF 來分 析這些汙染物的方位，再配合觀察測站周遭的地形、工廠分布、河川分布及盛行 季風，對這些污染源可能的來源做進一步地探討。圖4. 24 為新莊測站的分析結果，

圖中顯示各種汙染物來自各個方向所佔的比例，這五個汙染物來源分別為二次氣 膠、工業排放、海鹽、汽機車排放及地表揚塵。分析結果顯示，二次氣膠主要來 自於北方和西南方，主要是受到幹道交通排放源在光化作用後的產物影響；工業

131

132

其中新莊及竹東所使用的為BAM-1020，中山則是使用 VEREWA-F701。

可能造成此量測誤差的主因包括微粒含水量、無機鹽類的揮發以及玻璃纖維 濾紙吸附酸氣造成的正向干擾將在以下進行討論。另外由於 VEREWA-F701 至今 仍未獲得FEM 認證，且其和 Dichot 之間的差異也較 BAM-1020 大上許多，因此後