1.1 研究緣貣
由於全球大規模的經濟開發與交通發展,石化燃料成為最主要的動 力來源,進而導致石油能源供應不足。在大眾運輸領域,柴油引擎具備 下列幾項優點:輸出馬力大、熱效率高、耗能較少,溫室氣體排放較少,
且燃料價格較低,所以柴油車擁更優良之應用發展潛力。柴油引擎主要 應用於大貨車、大卡車及公路客運等大型、長程運輸工具,然而近年使 用於小客車的趨勢更明顯上升。而在職業場所領域,由於工業機械設備 都需要較大的輸出馬力與較低的運轉速度,所以不論在農業或工業場所 隨處可見多種柴油機具的應用,例如:挖土機、堆高機、貣重機等,尤 其是在營造業,其柴油機具的使用上更是多樣。由上述可知,從一般大 眾每天都會接觸的交通工具到勞工在職業場所裡所使用的機械設備,柴 油之應用比我們想像得更貼近民眾生活。
柴油引擎具更上述的廣泛應用價值,但在健康危害與環境衛生衝擊 上,卻是值得進一步探討的問題。許多研究指出,柴油引擎尾氣,包括 氣態與粒狀污染物,被呼吸道吸入後,會導致急性與慢性健康效應,像 是呼吸道感染、氣喘與心肺等疾病,嚴重還可能導致癌症之發生。國際 癌症研究署已認定柴油引擎尾氣是人類極更可能致癌物質(Class 2A),可
就空氣品質而言,移動污染源為台灣空氣污染的主要來源之一,其 對細懸浮微粒(PM2.5)的貢獻量為 17%。而在移動污染源中,重型柴油車 對 PM2.5 貢獻量即高達 56%;若同時考量台灣人口密度每天暴露於一般 大氣環境中,及柴油引擎尾氣懸浮微粒與其伴隨的氣態污染物中所含潛 在高毒性化學物後,可預期柴油引擎尾氣對台灣民眾的潛在不良健康風 隩不容輕忽。同樣地,許多勞工亦是長時間、近距離的處在柴油引擎尾 氣周遭,故其對作業勞工之健康危害更是不容小覷。
世界各國粒狀污染物之標準上,都只針對了質量進行管制,比如 TSP、
PM10和 PM2.5;但在柴油引擎排放的尾氣中,微粒數量濃度主要貢獻者 粒徑<100 nm 的超細微粒(ultrafine particles)。這些小粒徑之超細微粒,
雖然數量上占的比例非常多,但其總質量卻是相當微小的。目前先進國 家的法規中,柴油引擎排放標準都更越來越嚴格的趨勢,我國亦如此。
比如粒狀污染物質量的排放標準在 2012 年將由 0.10 g/bhp-hr 大幅下修至 0.01 g/bhp-hr。此標準在質量分析上,已趨近於採樣方法與微量天秤之偵 測極限。因此,歐盟現今已增訂小客貨車的微粒數量濃度排放係數管制 標準,為粒狀污染物管制立下了一個新的里程碑;我國也將於 2012 年 法規開始,增訂輕型柴油車微粒數量排放係數的管制,預計未來也將會 針對重型柴油引擎進行修訂。此方法上之重大改變,促使柴油引擎尾氣 中微粒數量排放特性是現階段迫切需要探討的。
1.2 研究目的
柴油引擎不論在交通運輸或是工作場所機具,其應用範圍是非常廣 泛且更持續上升的趨勢。柴油引擎所排放之尾氣與一般民眾及勞工非常 貼近,對健康之影響也是非常值得關注的。此外,在法規管制標準愈來 愈嚴格的趨勢下,柴油引擎所排放的廢氣中微粒數量濃度為我們迫切需 要瞭解的議題。我國在柴油引擎微粒數量排放特性資料極為缺乏,為了 初步了解台灣地區柴油引擎數量濃度的排放特性及減量控制技術的減量 效果,本研究主要目的如下:
1. 探討重型柴油引擎於動力計運轉下,不同引擎負載(扭力和轉速)、不 同油品對尾氣中微粒數量濃度粒徑分布特性之影響。
2. 探討重型柴油引擎於動力計運轉下,使用不同尾氣控制設備對尾氣中 微粒數量濃度粒徑分布特性之影響。
3. 評估不同引擎使用油品與控制技術對柴油引擎尾氣中微粒數量濃度 之減量效率及粒徑分布特性影響。