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空氣污染排放交易抵換係數之適用性分析

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Academic year: 2021

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全文

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國 立 交 通 大 學

環境工程研究所

碩士論文

空氣污染排放交易抵換係數之適用性分析

Applicability Analysis for Various Emission

Trading Offset Ratios

研究生 :何雅如

指導教授:高正忠

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空氣污染排放交易抵換係數之適用性分析

Applicability Analysis for

Various Emission Trading Offset Ratios

研 究 生:何雅如 Student:Ya-Zu Ho 指導教授:高正忠 Advisor:Jehng-Jung Kao 國立交通大學 環境工程研究所 碩士論文 A Thesis

Submitted to Institute of Environmental Engineering College of Engineering

National Chiao Tung University In Partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of Master of Science

in

Environmental Engineering July, 2006

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

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摘要

空氣污染排放交易是一個以市場誘因引導污染減量與技術提 昇,且能兼顧經濟與環境保護雙重目標的政策。抵換制度乃是交易時 排放權由賣方轉移至買方依一個抵換係數交易,以避免隨機交易,反 而增加對環境及人們健康的衝擊。過去研究雖曾提出以污染源間之距 離建立抵換係數,但並沒有分析其適用性,且未考量人口密度、環境 品質及曝露風險,故本研究提出以人口密度、環境濃度、曝露風險等 抵換因子建立抵換係數,並針對鄰近的上風污染源提出一個擴散影響 修正函數,以反應對賣方區域增加的環境風險。環境濃度因子以未交 易前之大氣污染物濃度為係數,此因子可避免特定區域因累積排放量 而導致污染濃度過高。曝露風險因子為人口數與大氣中污染物濃度之 乘積,此因子主要考量總曝露量,以減少交易後曝露量上升的情形。 本研究建立一個交易模擬模式,依據不同抵換因子建立之抵換係數, 以硫氧化物為案例污染物,分析不同扺換制度的差異,及探討各抵換 因子的適用性。研究結果顯示,抵換因子並不能一體適用,不同抵換 因子有其不同的適用情況,必須依據污染源之分佈及大小,選擇適當 的抵換係數,方能有效改善空氣品質及曝露風險。

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Abstract

Air pollution emission trading (APET) is an economic incentive program that can effectively promote pollution reduction and technology advance. An offset ratio can be applied to reduce significant environmental and health impacts caused by inappropriate pollution load redistribution after implementing an APET program. Although an offset ratio determined based on the distances among emission sources was previously reported, population, ambient air quality and exposure risk were not considered. This study was thus initiated to explore and propose various offset ratio functions based on the distance and three essential factors of population density, ambient pollutant concentration, and exposure risk for reducing environmental and health risks after applying an APET program. The population density based function is proposed to avoid emission permits being transferred into highly populated areas. The ambient pollutant concentration based function is intended to avoid the occurrence of excessively high concentration areas due to cumulative impacts. And the exposure risk based function is used to avoid high human exposure for reducing health risk.

An APET simulation model was established to implement several hypothetical case studies and to evaluate the applicability of each offset ratio function. As demonstrated by the results obtained for the illustrative cases, different offset ratio functions are applicable for different pollution source and population distributions. Carefully assessing the patterns of pollution source and population distributions is essential for selecting an appropriate offset function to improve air quality and decrease exposure risk.

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誌謝

我在新竹,經歷了兩個寒暑, 存了許多感動與回憶,或許還會更多… 過去這段時間,讓我受益良多與最感謝的是指導教授 高正忠 先生,除了不遺餘力的指導研究,他在做人處事上,給予學生的諄諄 教誨,更是一生受用。另外,本校白曛綾教授、中央大學廖述良教授 及中興大學望熙榮教授,在口試期間不吝於指導與建議,在此致上深 深的謝意。 最讓人難以忘懷的,就是與研究室大夥相處的點點滴滴,這其 中有歡笑和淚水,更有我尚未說出口的感謝。謝謝學長們:子欽、沛 濠、涵翔、親民、志軍、坤興、立夫、阿泰、文馨在研究及生活上的 教導與照顧;謝謝一路陪我的同學:彥超,和學弟妹們:宥禔、家豪、 育農、力偉、世澤、子民,因為他們,讓我的研究生活增加很多樂趣。 而讓我能在這裡無憂無慮的生活,是從小到大一直都無怨無悔 照顧我的爸爸媽媽,和陪我長大的姊姊弟弟,真的由衷地感謝他們; 好朋友:智琦、小佩、秀珍、文睿、趴趴、老大、芳瑜、桂君、冰冰、 怡吟、俊皓,及超好朋友:尤物的關心與支持,更是我一直堅持下來 的原因,謝謝他們。 於此,獻上最真誠的祝福,並將此論文獻給所有我愛的家人與 朋友。

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目錄

摘要 ··· i 英文摘要 ··· ii 誌謝 ··· iii 目錄 ··· iv 表目錄 ··· v 圖目錄 ··· vi 第一章 前言··· (一)-1 1.1 研究緣起 ··· (一)-1 1.2 研究目的 ··· (一)-3 1.3 研究流程 ··· (一)-4 1.4 論文內容 ··· (一)-5 第二章 文獻回顧 ··· (二)-1 2.1 排放交易及抵換制度 ··· (二)-1 2.2 排放交易抵換因子 ··· (二)-4 2.3 交易制度模擬 ··· (二)-5 2.4 影響及曝露風險分析 ··· (二)-6 第三章 研究方法 ··· (三)-1 3.1 抵換因子及係數公式 ··· (三)-1 3.2 排放交易抵換制度之模擬模式 ··· (三)-5 3.3 適用性分析方法 ··· (三)-8 第四章 結果與討論 ··· (四)-1 4.1 案例說明及抵換交易模擬原則 ··· (四)-1 4.2 距離因子之適用性分析 ··· (四)-2 4.3 人口密度因子之適用性分析 ··· (四)-4 4.4 環境濃度因子之適用性分析 ··· (四)-6 4.5 曝露風險因子之適用性分析 ··· (四)-9 4.6 綜合討論 ··· (四)-12 第五章 結論與建議 ··· (五)-1 5.1 結論··· (五)-1 5.2 建議··· (五)-3 參考文獻 ··· (參)-1 附錄 ··· (附)-1

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表目錄

表 2.1 國外已發展之排放交易抵換制度 ···(二)-7 表 2.2 國內法令硫氧化物排放標準演進之比較 ···(二)-9 表 2.3 污染物濃度與污染副指標值對照表 ···(二)-9 表 4.1 各案例交易結果···(四)-15 附表 1.1 行業之排放源統計資料 ···(附)-3 附表 1.2 各行業之迴歸分析結果 ···(附)-3

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圖目錄

圖 1.1 研究架構···(一)-6 圖 3.1 交易流程圖···(三)-10 圖 4.1 案例 1 原始排放源分佈圖 ···(四)-16 圖 4.2 案例 1 原始SO2濃度空間分佈圖···(四)-16 圖 4.3 案例 1 之 1:1 交易排放源分佈圖 ···(四)-17 圖 4.4 案例 1 距離因子抵換交易排放源分佈圖 ···(四)-17 圖 4.5 案例 1 之 1:1 交易SO2濃度空間分佈圖···(四)-17 圖 4.6 案例 1 距離因子抵換交易SO2濃度空間分佈圖 ···(四)-17 圖 4.7 案例 2 原始排放源及人口密度分佈圖 ···(四)-18 圖 4.8 案例 2 原始SO2濃度空間分佈圖···(四)-18 圖 4.9 案例 2 之 1:1 交易排放源及人口密度分佈圖 ···(四)-19 圖 4.10 案例 2 之 1:1 交易SO2濃度空間分佈圖···(四)-19 圖 4.11 案例 2 人口密度因子交易排放源及人口密度分佈圖···(四)-19 圖 4.12 案例 2 人口密度因子抵換交易SO2濃度空間分佈圖 ···(四)-19 圖 4.13 案例 3 原始排放源分佈圖 ···(四)-20 圖 4.14 案例 3 原始SO2濃度空間分佈圖···(四)-20 圖 4.15 案例 3 之 1:1 交易排放源分佈圖 ···(四)-21 圖 4.16 案例 3 環境濃度因子抵換交易排放源分佈圖···(四)-21 圖 4.17 案例 3 之 1:1 交易SO2濃度空間分佈圖···(四)-21 圖 4.18 案例 3 環境濃度因子抵換交易SO2濃度空間分佈圖 ···(四)-21 圖 4.19 案例 4 原始排放源及人口密度分佈圖 ···(四)-22 圖 4.20 案例 4 原始SO2濃度空間分佈圖···(四)-22 圖 4.21 案例 4 原始曝露風險空間分佈圖 ···(四)-22 圖 4.22 案例 4 之 1:1 交易排放源及人口密度分佈圖 ···(四)-23 圖 4.23 案例 4 曝露風險抵換交易排放源及人口密度分佈圖···(四)-23 圖 4.24 案例 4 之 1:1 交易SO2濃度空間分佈圖···(四)-24

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圖 4.25 案例 4 曝露風險抵換交易SO2濃度空間分佈圖 ···(四)-24

圖 4.26 案例 4 之 1:1 交易曝露風險空間分佈圖 ···(四)-24 圖 4.27 案例 4 曝露風險抵換交易曝露風險空間分佈圖···(四)-24 圖 4.28 案例 4 交易前後總曝露風險值圓柱圖 ···(四)-25

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第一章 前言

1.1 研究緣起

台灣地區工商業發展快速,空氣污染源與量隨之增加,空氣品質環境 負荷亦逐年加重,環保署已訂定長程目標改善空氣品質(環保署,2005)。 為達到環境品質的改善,較直接的方法是採用更嚴格的排放標準,或進而 採用總量管制的手段來達成,然而這些方式均可能顯著提高污染防治成 本,且無法鼓勵排放源主動提昇防治技術,為了使資源能更有效的利用並 達到污染減量之目的,因此,在既有管制基礎上引用具彈性且積極的經濟 誘因制度,已是各先進國家共同之趨勢。排放交易即是一個具經濟誘因且 常被使用及討論的制度。

美國(USEPA,1992)1975 年提出排放交易制度(Emission Trading Policy, ETP)管制固定污染源之空氣污染物排放。ETP 為以市場導向的空氣品質改 善措施,提供污染源較大之選擇彈性,節省污染防治成本。ETP 一般的運 作方式乃是由行政管制層面決定環境品質標準,依照此標準研擬容許排放 總量,容許排放量確定後,污染物排放權即可藉由一定的原則或拍賣方式 分配予排放源且容許排放權在排放源間交易。此制度經過持續修正發展出 四種較具彈性之交易制度,分別是總量管制(Bubble) 、抵換(Offset)、淨值 (Netting)及保留(Banking),而其中抵換制度下,污染源在進行排放交易時, 將交易量乘上一個大於 1 之抵換係數(Tietenberg, 1985; 陳,1998),雖可使 交易後之總排放量逐步下降,但無法確實改善空氣品質、調整污染分佈公 平性及降低風險,因此本研究在交易中,加入適當之抵換係數,以改善抵 換制度。 由於不同之抵換係數將會影響污染分佈及交易結果,故抵換係數之決 定應考量一些重要因子。在過去研究中,加州曾提出以距離(Tietenberg, 1985)定義之抵換係數,主要是避免污染散播至較遠的地方。郭(2001)以距 離與人口密度為抵換因子進行抵換交易,其模擬結果顯示交易中加入距離

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及人口密度等抵換係數,可減緩空氣品質不良率升高的幅度及達到經濟效 益的雙贏效果。由於空氣污染防治一般主要是希望減少高污染區域及保護 敏感區域,故交易前的大氣環境濃度可作為決定扺換係數的一個重要因 子,以避免造成某特定區域因排放量累積而導致污染濃度過高。由於交易 後污染物的分佈將與交易前不同,為了保護人體的健康,對人體的曝露風 險亦應列入考量。本研究因而以人口數與大氣中污染物濃度之乘積作為計 算曝露風險量之依據,並作為決定抵換係數的一個因子。此外,由於排放 源鄰近區域的上風污染源,亦會影響該排放源所在區域,故本研究針對排 放源鄰近區域的上風污染源,提出擴散影響修正函數,修正抵換係數,以 避免交易之結果增加賣方區域之環境風險。由於交易區域內污染源及人口 分佈情形之不同,所適用之抵換制度亦會有所差別,因此本研究亦分析探 討各抵換係數所適用之污染源及人口分佈情形。 本研究參考郭(2001)之模式,建立排放交易抵換制度模式,以硫氧化 物為污染物,並依據各抵換因子決定抵換係數,模擬不同污染源及人口分 佈之示範案例,分析各抵換係數對於交易前後污染分佈之變化,並探討各 抵換係數所適用的情況。

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1.2 研究目的

本研究依據不同抵換因子所決定的抵換係數建立排放抵換交易制 度,並說明不同抵換係數的適用情況,提供決策者作為建立適當 ETP 抵換 係數之參考依據。主要研究目的如下: 一、 探討抵換因子並建立抵換係數:本研究以距離、人口密度、環境濃度 及曝露風險等為抵換因子,進一步訂定適當的抵換係數。另外以擴散 影響修正函數修正抵換係數。 二、 建立 ETP 抵換制度模式並進行模擬:本研究建立 ETP 抵換制度模式, 可用以交易模擬,並分析抵換交易制度之交易結果。 三、 分析不同抵換係數之適用性:本研究依據不同之排放源及人口分佈情 況,建立示範案例區,進行不同抵換係數之 ETP 模擬。以交易後之結 果與空氣品質變化,探討距離、人口密度、環境濃度及曝露風險等因 子決定之抵換係數之適用情況,所得結果可協助決策者評估扺換係數 的適用性。

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1.3 研究流程

本研究主要研究流程如圖 1.1 所示之七項工作,以下分別簡述各項工 作之內容: 一、 資料收集: 收集的資料包括有 ETPs、抵換制度、抵換因子及係數、影響及曝露 風險分析等國內外相關文獻,並收集案例資料、法令及污染防治規劃 等相關資料。 二、 決定抵換因子: 參考過去研究及環境品質、風險等考量決定抵換因子,有距離、人口 密度、環境濃度、曝露風險等。 三、 擬定抵換係數: 依據前述之抵換因子,建立不同之抵換係數,並以擴散影響修正函數 修正係數,以進行排放交易模擬。 四、 建立示範案例 依照不同之排放源分佈及人口分佈情形,建立示範案例,以說明各種 抵換係數的適用情形。 五、 建立排放交易模擬模式 修改郭(2001)之 ETP 模式,建立 ETP 抵換制度模式,以進行交易模擬。 六、 進行各抵換係數之排放交易模擬 依據不同之抵換係數進行排放交易模擬,以探討抵換係數之適用情 形。 七、 探討抵換係數之適用情形 本研究以環境濃度空間分佈顯示空氣品質之狀況,並以示範案例說明 各抵換係數之適用情形。

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1.4 論文內容

第二章介紹空氣污染排放交易及抵換制度、抵換因子、交易制度模 擬、影響及曝露風險之相關文獻回顧;第三章為研究方法,說明如何建立 抵換因子及係數公式、排放交易抵換制度模擬模式,並分析抵換係數之適 用性;第四章為結果與討論,包含距離因子、人口密度、環境濃度、曝露 風險之適用性分析,及綜合討論;第五章對本研究作一總結並說明建議事 項。

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資料收集 ETPs 抵換制度 案例資料 影響及曝露風險分析文獻 案例建立 抵換交易結果 適用性分析 抵換因子 人 口 密 度 曝 露 風 險 抵換係數之建立 排放交易模擬 模式之建立 依據不同之抵換係數 進行排放交易模擬 抵換因子及係數 距 離 環 境 濃 度 擴散影響修正函數 圖 1.1 研究架構

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第二章 文獻回顧

本章將回顧及討論研究相關重要文獻。以下將以:(1)排放交易及抵換 制度;(2)排放交易抵換因子;(3)交易制度模擬;(4)影響及曝露風險分析 等四個部分進行說明。

2.1 排放交易及抵換制度

隨著科技的進步、社會的發展,加上民眾教育程度普遍提昇,環保意 識覺醒,對於自身周遭的環境不再漠不關心,尤其對於空氣品質的要求更 為積極。嚴格的排放標準及總量管制的手段可達成環境品質的改善,卻可 能提高污染防治成本,故在既有管制基礎上引用具彈性且積極的經濟誘因 制度,目前為先進國家共同的趨勢。 美國的空氣污染排放交易系統在 1970 年間進行了多次的修定。在 1986 年,美國環保署公佈了空氣污染排放交易的最後版,且定義了可交易 的標準污染物如:二氧化硫、一氧化氮、及可能造成地面臭氧產生的物質。 此 系 統 包 括 總 量 管 制 (bubbles) 、 抵 換 (offsets) 、 淨 值 (netting) 、 保 留 (banking)。以下分別說明總量管制、抵換、淨值及保留。 1. 總量管制(Bubbles)(USEPA, 1992; Tietenberg, 1985; 陳, 87 年) 總量管制制度建立在 1979 年,總量管制容許把既存且需要達到排放 限制的污染源將其排放量以總量方式來限制,也就是將數個排放點源當成 是一個排放源來限制排放。總量管制的對象包括有一個公司擁有的一個設 施,或是各公司的所有設施,但是受總量管制的排放點必須在同一個已達 到空氣品質標準的地區或是未達到空氣品質標準的地區。 總量管制計畫必須經過修正且認可後才能成為一適當的州執行計畫 (State Implementation Plan, SIP)。在 1986 年未定下最後版本以前,美國環 保署已通過及待通過的總量管制計畫接近 50 件。此外,有 34 件已經通過

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年以前的總量管制計畫估計可以省下 30 億美元的傳統控制花費,其中額 外 13.5 億是經由州一般性的總量管制計畫所省下的。在 1986 年後,有關 額外省下的花費已無法計算。

2. 抵換(Offsets) (USEPA , 1992; Tietenberg, 1985; 陳, 87 年)

抵換在 1976 年發展而成,它的出現使得在空氣品質不合格的地區, 在經濟成長與空氣品質改善的衝突減低。若沒有抵換政策的實施,則位於 空氣品質不合格地區中,主要的新工廠設置及主要的舊廠擴充的機會就會 變得沒有可能了(此處”主要的”是指平均年污染量超過 100 噸以上的工廠 而言)。在 1990 年的 Canadian Academic Accounting Association (CAAA)中 設下在臭氧不合格的地區採較高抵換比率。在抵換政策的實施下,可以允 許主要的新廠及需整修的舊廠由已經存在的舊廠得到排放減量權的抵換 後,可以在空氣品質不合格的地區進行擴充工廠。

3. 淨值(Netting) (USEPA, 1992; Tietenberg, 1985; 陳, 87 年)

淨值從 1980 年在美國開始實施,在既存污染源表示工廠內的排放並 沒有顯著增加的狀況下,淨值允許污染源在修正後可以避免新設污染的再 調查。淨值政策是在排放交易的活動中最常被使用的一項。在 1984 年中, 接近有 900 個污染源使用淨值的預備措施。利用這一年污染估算量來推測 自 1974 年約有 5000 到 12000 污染源使用淨值的估算量。

4. 保留(Banking) (USEPA, 1992; Tietenberg, 1985; 陳, 87 年)

美國環保署在剛開始的抵換政策中並不允許將貯存的排放減量權留 待將來時再使用或賣出。1977 年時在 CAAA 中,加入貯存,當作是抵換 的預備措施。雖然環保署通過好幾個貯存處,但是只有限制用於預備措 施。有報告提出一相關性的限制,公司所貯存減量排放權可以被州政府挪 用,使得所需的排放減量得以達到空氣品質標準。

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抵換對於空氣品質排放交易的整體性影響是屬於較中性的。在理論 上,將抵換的比率設定在一比一以下,可以確定在污染上有一定量的削 減;然而,淨值策略使污染量產生空間上的轉移,可能會造成空氣污染會 有一點小幅度的增加。 空氣污染排放抵換制度自 1970 年以後逐漸萌芽,歷經二十年於 1990 年後被廣泛運用,其目的在於減緩環保政策對經濟及新投資事業之衝擊, 近年來美國成功運用經濟誘因的排放抵換交易機制,已有效削減硫氧化 物、氮氧化物及鉛的排放量。歐洲國家亦開始將排放交易抵換制度運用於 跨國間之各項污染減量措施,有關國外發展的排放交易制度說明如表 2.1 所示,藉由各交易制度可有效削減污染量。 而在排放交易抵換制度上,更可思考以適當的抵換係數來改善環境正 義(Solomon and Lee, 2000),提升污染源分佈公平性,並使空氣品質提高。

表 2.2 為國內硫氧化物排放標準法令演進。表 2.3 為污染物濃度與污 染副指標值對照表,空氣污染指標(行政院環保署,2005)為依據監測資料 將當日空氣中懸浮微粒測值、二氧化硫濃度、二氧化氮濃度、一氧化碳濃 度及臭氧濃度等數值,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測站當日之空氣污染指標 值(PSI)。指標值在 100 以下者,即表示該測站當日空氣品質符合美國環境 空氣品質標準中之短期(24 小時或更短)之平均值,指標值在 100 以上之 日,依美國環境保護署之研究,對身體不好而較敏感的人會使其症狀更加 惡化。

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2.2 排放交易抵換因子

過去研究曾以距離因子及平均人口密度差因子改善交易公平性及改 善交易後之環境問題,說明如下。 在 Los Angeles(Tietenberg,1985;USEPA,1992),曾經考量距離因子 來設定 offset ratio,公式如下,利用此因子之抵換係數會比用法令使得污 染源減少的更多: Offset ratio= a + b × d 其中,a 為 1.2;d 為買者方間的距離(公里);當 d 在 8 公里以內時,b 為 0.0,若 d 超過 8 公里以上,則 b 為 0.01。 另外,郭(2001)為預防及避免污染物濃度人口曝露量及損害函數,因 排放交易而有升高的狀況發生,提出以平均人口密度差定義出之抵換係數 計算公式,修改抵換制度模擬模式,結果顯示此因子確實可改善污染物濃 度人口曝露量及損害函數。 因此,本研究除探討以上因子之結果與適用性。並思考其他適當因 子,建立抵換係數,以提升空氣品質、降低風險及增加公平性。

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2.3 交易制度模擬

為探討上節所述之抵換係數,其抵換交易後之結果與適用性,則需建 立交易模擬模式,以進行交易模擬。Alan(1983)提出”污染抵換”的制度, 污染抵換可符合初始排放許可權配置,成本最小的交易平衡(Kling, 1994), 亦可降低行政成本。因此污染抵換制度為排放源及行政管理當局最適合執 行方法,且可以知道其現實削減量最小成本的涵容力。 另外,Albert(1985)使用 Baltimore 空氣品質控制區域內 TSP 的排放模 型,模擬出一套較 CAC(command-and-control)能改善空氣品質並減少污染 源成本的可交易許可權。由政府定義區域內任一處的標準都相同,在不違 反標準情況下,許可權可自由交易。 而郭(2001) 假設交易行為主要是受成本效益所影響,亦即以污染防治 邊際成本(Marginal Cost, MC)與可交易許可的單位價格的差異所產生的經 濟誘因(Gersbach, and Glazer, 1999),來直接決定買進與賣出,若市場中交 易者均朝著最節省成本的方式進行買賣,則邊際防治成本最高的會向邊際 成本最低的公司買進排放權,進而降低成本。本研究參考上述說明,建立 抵換交易模擬模式,以瞭解抵換係數之適用性。

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2.4 影響與曝露風險分析

過去研究對空氣污染之政策影響及風險分析,主要以污染濃度分佈 圖、人口壓力分佈地圖、健康風險及人口資料作為分析有害的情況。如以 下說明。 Sengupta et al. (1996) 將孟買地區所得到的空氣品質指標值內插得到 污染濃度分佈地圖,再考慮人口成長及人口密度對地區造成的人口壓力分 佈地圖,利用 GIS 為工具,算出孟買五個風險較高的地區,針對此五個地 區建立不同空氣污染物的管理制度。 WHO(1982) 定義曝露評估是一種以空間及時間的污染物分佈函數來 表示人體影響、計算人體健康風險的方法,Ricci(1985)的研究指出,可以 用造成疾病或死亡的污染物,在每人吸入的污染量中表示濃度與健康效應 的關係,設定一個已知的健康終點(如生病、死亡)畫出不同污染劑量時的 反應機率曲線圖來表示曝露劑量與人體反應間的關係。

Cowell (1996)利用人口資料作為研究 SO2 煙囪排放的風險指標;Beer and Ricci (1999)之研究是根據一個簡單的曝露-反應函數,結合某一區域 的曝露頻率(area-specific frequencies of exposure)來求得健康風險的分佈, 不只模擬有害健康的效應及不同標準的狀況,並設定了不同的健康終點來 研究其關聯性。

因此,本研究以環境濃度、曝露風險作為分析的依據,探討交易結果, 並分析各抵換交易制度之適用性。

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表2.1 國外已發展之排放交易制度 項目 新設污染源排放交易抵換制度 (美國) 汽油含鉛量排放交易制度 (美國) 臭氧層破壞物質排放交易制度 (美國) 酸雨計畫 (美國) 實施 時程 此制度自 1977 年起迄今,為最早實 施的交易制度 自 1982 年開始至 1987 年 12 月 31 日結束 自 1988 年 8 月 12 日起實施 自 1993 年起 實施 目的 新設污染源若位於空氣不符合標準 之地區,不僅需符合最佳可行控制 技術,其新增排放量必須強制向同 區域其他污染源購買差額排放權 (ERC),使該區污染物排放量不會因 新設污染源而使空氣品質更為惡化 依據各煉油廠含鉛汽油的產量,逐 年計算核配該廠的鉛排放權,至 1987 年底之後即不再核配任何的 鉛排放權 期達成蒙特婁議定書所規定各締約 國必須分階段按既定時程削減臭氧 層破壞物質,為保護臭氧層而共同 努力 針對酸雨問題制定酸雨防制計畫 實施 範圍 新設污染源 汽油含鉛量 列管物質計有氟氯碳化物、海龍、 其他全鹵化氟氯碳化物、四氯化 碳、1,1,1-三氯乙烷、溴化甲烷、 氟氯烴類及氟溴烴類等八大類物質 對全國較大型電力設施的氮氧化物 及硫氧化物進行總量管制 實施 內容 新增污染量必須抵換大於一倍以上 的既存污染源排放減量,促使該區 域污染排放逐漸減少 有部份煉油廠能改善製程,提早降 低汽油含鉛量,若實際製造汽油所 含鉛量總合小於核發的鉛排放權 者,其過剩鉛排放權即能販賣給其 他未能達成規定的煉油廠 個別核配製造者逐年的生產量上限 或消費使用者逐年的使用量上限, 至使用期限為止即不再核配生產量 或使用量,並禁止任何製造或使用 環保署每年年初發給指定污染源硫 氧化物及氮氧化物之允許排放權, 其間允許污染源自由買賣或儲存, 年終時各污染源所持有排放權必須 大於或等於全年規定的排放量限值 目標 及 成果 允許新事業發展、促成經濟成長且 可有效改善空氣品質不良地區之空 氣品質 本制度促成業者提早降低汽油含鉛 量的動機及誘因,根據資料統計, 全國合計至少節省2億6仟萬美元 的成本,而且迅速降低鉛排放量, 並提早達成管制目標 根據至 1993 年 9 月資料顯示,生 產量或使用量之交易非常熱絡,已 達到所有核配量的百分之十 1997 年 6 月為止,此項措施已削 滅 40%以上的硫氧化物排放量

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表2.1 國外已發展之排放交易制度(續) 項目 加州區域清空誘因市場計畫 (加州) 移動污染源排放交易制度 (美國) 州際臭氧傳輸委員會之氮氧化物抵 換交易方案(美國東岸十一個州) 全球溫室氣體管制策略 (三十八個工業國與歐洲聯盟) 實施 時程 起始年為 1994 年 1993 年推動此制度 1998 年開始規劃推動此制度 1997 年開始推動此制度 實施 目的 污染源每年應至少削減 8.3%硫氧 化物排放量及 6.8%氮氧化物排放 量,此各年所允許排放權將詳細登 載於許可證上,以利污染源確實遵 循 改善移動污染源之污染量 解決跨州之間的光化學煙霧問題 削滅且管制溫室氣體排放量 實施 範圍 硫氧化物或氮氧化物排放量大於 4 公噸/年且依規定應設置連續自動 監測設施之指定污染源 汰換老舊車輛者、自願定期檢修保 養者或開發乾淨車輛製造商 大於 250mmBtu/小時之電力設施、 15MW 以上汽電共生設備及大型蒸 氣鍋爐 管制六種溫室氣體,CO2、CH4、N2O 管制基準年為 1990 年,而 HFCs、 PFCs 與 SF6 為 1995 年 實施 內容 污染源若能進行削減,且實際年排 放量低於核定限值者,其差額得與 未能符合允許排放權之污染源進行 排放交易 以上說明之污染源,得檢具車輛排 氣實測資料、尚可行駛里程及空氣 污染物淨削減量,申請差額排放 權,其差額排放權得與其他污染源 進行排放抵換交易 以污染源歷年平均排放量為基礎, 分別核定個別污染源之氮氧化物允 許排放權 允許認可議定書國家,彼此可以進 行碳排放權交易 目標 及 成果 本措施則為區域政府推動經濟誘因 管制措施典型成功之案例,這個計 畫名稱為「區域清空誘因市場計 畫」,係由加州南岸空氣品質管理局 (SCAQMD) 所 建 制 。 資 料 顯 示 , 1994~1999 年 約 削 減 30% 之 污 染 量,2000~2003 年約削減 50%之污 染量 加州即依本項措施於 1993 年汰換 8,000 輛車齡在 1971 年以前的老 舊車輛。 第一階段預計自 1999 年 5 月開 始,氮氧化物排放總量管制目標為 219,000 公 噸 , 第 二 階 段 預 計 自 2003 年開始,氮氧化物排放總量管 制目標為 143,000 公噸 三十八個工業國及歐洲聯盟的溫室 氣體排放量必須削滅且管制,即在 公元 2008~2012 年時,將其溫室氣 體排放量控制在各國 1990 年的水 準,平均再削減 5.2%

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表 2.2 國內法令硫氧化物排放標準演進之比較 64 年公告 81 年公告 88 年公告 硫氧化物(SOx): 1.硫氧化物濃度:1 小時值 之各平均值須在下列之限 值以下,且全年間須符合 下列各條件 z 1 小時值 一般地區:0.3ppm 工業地區:0.5ppm z 1 小時值之日平均值 一般地區:0.1ppm 工業地區:0.15ppm z 1 小時值之年平均值 一般地區:0.05ppm 工業地區:0.075ppm 2.硫氧化物累積量:對 100cm2捕氣面積於任何連 續30 天以三氧化硫之累積 量論,須在下列限值以下 (單位: mg (SO3) /100cm2/ 30 天) 一般地區:60 工業地區:90 壹、 二氧化硫(SO2): z 小時平均值:0.25ppm z 日平均值:0.1ppm z 年平均值:0.03ppm 貳、二氧化硫(SO2): z 小時平均值:0.25ppm z 日平均值:0.1ppm z 年平均值 0.03ppm 資料來源:行政院環保署空氣污染防制法規(88 年 9 月) 表2.3 污染物濃度與污染副指標值對照表 PM10: 24 小 時平均值 SO2: 24 小 時平均值 CO:8 小時 平 均之最大值 O3: 小時 之最大值 NO2: 小時 之最大值 PSI 值 單位:μg/m3 單位:ppb 單位:ppm 單位:ppb 單位:ppb 50 50 30 4.5 60 - 100 150 140 9 120 - 200 350 300 15 200 600 300 420 600 30 400 1200 400 500 800 40 500 1600 500 600 1000 50 600 2000

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第三章 研究方法

本研究之流程如第一章之說明,除了資料收集及探討抵換係數之適用 情況,主要包括擬定抵換因子及係數公式、建立排放交易抵換制度之模擬 模式、分析適用情況等三大項工作,以下一一說明及討論各項工作所採用 的方法。

3.1 抵換因子及係數公式

排放交易抵換制度乃是於交易時,將排放許可權乘上抵換係數後才進 行交易(Atkinson and Tietenberg, 1987),抵換係數值一般為大於 1,係數值 愈大,表示交易後可抵換的許可量愈小。採用適當的抵換因子及抵換係數 可讓排放許可量分佈較分散均勻且減少總排放量,進而改善空氣品質及降 低曝露風險。本研究分別探討以距離、人口密度、環境濃度及曝露風險等 作為抵換因子,建立適當的抵換係數,並以擴散影響修正函數修正各抵換 係數。以下分別說明各抵換係數及擴散影響修正函數。 1. 距離 Tietenberg (1985)提出以距離作為抵換因子進行排放交易抵換制度,當 排放許可被交易至較遠的地區,可提升賣方排放源之空氣品質,卻可能造 成買方排放源所在區域的空氣品質顯著變差,因而藉由限制排放源交易距 離,降低長距離之買賣誘因,可避免以鄰為壑的情形發生。Tietenberg(1985) 曾提出以下依據距離因子所建立之抵換係數公式: d k a Sd = + d × (1) 其中Sd為依買賣方排放源間距離而定之抵換係數; d為排放源之間的距離 (km);a、kd為常數。當排放源間的距離越大,則抵換係數越大,買到的排

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2. 人口密度 依據郭(2001)之研究,交易許可由低人口密度賣到高人口密度的地區 時,污染物濃度人口曝露量及損害風險會有升高的狀況發生,為預防及避 免此狀況,需考量人口密度。本研究建立抵換係數公式如下列: ) ( b s p p a k P P S = + × − (3) 其中Sp為依買賣方排放源所在區域平均人口密度差而定之抵換係數;(Pb-Ps) 為買方與賣方排放源所在位置之平均人口密度的差異(人); a、kp為常數; 當(Pb-Ps)越大,抵換係數Sp越大,則抵換交易後之排放許可越少。考量人 口密度因子之抵換交易,可避免污染物濃度人口曝露量及損害風險顯著升 高。 3. 環境濃度 為避免某特定區域交易後,因排放量累積而導致污染濃度過高、空氣 品質降低,及減少高污染區域,本研究提出以交易前污染物於環境之濃度 為抵換因子,並建立抵換係數公式,藉由此抵換係數,於排放交易時,分 散污染分佈及提升交易區域之空氣品質。抵換係數公式如下列所示: ) ( b s c c a k C C S = + × −         (2) 其中Sc為依買賣方排放源交易前大氣之環境濃度差而建立之抵換係數;akc為常數;Cb為買方所在位置大氣環境中污染物(如SO2)濃度,Cs為賣方所 在位置大氣環境中污染物濃度。當買賣雙方所在位置大氣環境中污染物濃 度差異越大,則抵換係數Sc越大,可抵換之排放許可量越少,可避免原本 位於低SO2環境濃度之排放源因抵換交易後,污染量增加太多,並限制原 為高環境濃度排放源取得更多排放許可。

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4. 曝露風險

為了同時保護人體健康及提升環境品質,污染物對於人體的曝露風險 應列入排放交易時之考量。本研究的曝露風險乃參考 Erkut and Verter(1995) 所提出之毒性物質風險評估曝露公式,為環境濃度與人口數之乘積,如下 列: P C E= ×             (4) 其中 E 為排放源鄰近區域之曝露風險;C 為排放源所在位置之環境濃度 (ppb);P 為排放源所在位置之人口數(百萬人)。 依據曝露風險作為抵換因子所建立抵換係數公式如下列:

(

b s

)

e e a k E E S = + × −         (5) 其中Se為依買賣方排放源交易前之曝露風險差異而建立之抵換係數; a、 ke為常數; Eb、Es分別為買方、賣方排放源所在區域之曝露風險。當買賣 雙方排放源鄰近區域之曝露風險差異越大,抵換係數Se越大,抵換交易之 排放許可則越少,如此,可避免曝露風險較高之地區風險升高,並可分散 及降低風險。

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5. 擴散影響修正函數

由於排放源鄰近上風處污染源,可能會造成排放源之污染提高,故本 研究針對排放源鄰近區域之上風污染源,依據高斯煙流模式(Gaussian Plume Dispersion Model),提出擴散影響修正函數,當買方排放源位於賣方 排放源之上風影響範圍內,需以此函數修正抵換係數,以避免增加交易後 之環境風險。擴散影響修正函數如下所示: d k a F = + f × (6) 其中F為擴散函數抵換係數,F值介於 0 和 1 之間,若買方排放源位於上風 影響範圍內,則抵換係數需除以此函數作為交易之抵換係數;a、kf為常數; d為買賣方排放源之間的距離。當買賣方排放源距離越小,F值越小,抵換 係數越大,抵換交易之排放許可則越少,可避免交易後環境風險上升的情 況發生。

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3.2 排放交易抵換制度之模擬模式

為了解各種抵換係數的適用性,本研究以排放交易模式模擬不同抵換 係數的交易情形,並分析各種抵換交易結果。郭(2001)曾建立排放交易模 擬模式,該模式假設交易主要是以污染防治邊際成本(Marginal Cost, MC) 與可交易許可的單位價格的差異所產生的經濟誘因(Gersbach, and Glazer, 1999),進行交易行為,決定買進與賣出之排放源及數目,以降低成本。在 交易市場中,為了降低成本,一般由較高邊際防治成本的排放源向低邊際 防治成本的排放源買進排放權,以降低總成本。本研究採用上述模式理 論,分別以前一節所列之抵換係數進行排放交易抵換制度之模擬,亦進行 抵換係數為 1 之交易行為模擬,以分析各種抵換交易結果之適用情形。 在交易制度中,首先決定各排放源可交易的量,可用基準排放許可的 方式設定污染源之容許污染量,及排放原容許賣出買進之許可量,本研究 以基準排放量(Grandfathering or baseline emission),即根據排放源過去之排 放量訂立排放許可,並依據大氣涵容能力分配基準排放量,此方式須以模 式模擬將進行排放交易空品區的空氣品質,以了解大氣的涵容能力,做為 基準排放量的分配準則(McGartland and Oates,1983)。

交易區域之排放源排放許可決定後,則進行交易模擬,交易流程如圖 3.1 所示,交易模擬模式及交易行為之執行步驟如下列說明: 1. 成本函數: 在利用各排放源的邊際防治成本進行模擬交易前,須先定義各排放源 的防治成本函數,成本函數因不同的防治設備、不同的行業別與不同的污 染規模,會有不同的污染防治成本函數。 交易的開始,交易區域中之各排放源依據以上之防治成本函數,進行 邊際成本函數之計算。接著,將對各排放源進行篩選的動作,選出符合下

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2. 交易者排放權買賣的限制: 排放源需符合以下各項限制,才能進行交易。 (1) 排放源處理效率:設定每一排放源應至少達到某一基本去除效 率。未符合此限制即不容許其參與交易。 (2) 決定終止交易之條件:以可交易排放源中的最高與最低 MC 值差 額小於一定值,即不具交易誘因,而停止交易。MC 值依據排放 源之排放量及成本函數估算。 (3) 若某對排放源之前已曾交易且目前買賣角色與之前交易時互 換,則限制此情形發生,以免發生買回原賣出之排放權。且買賣 雙方均需滿足步驟(1),(2)所定之條件限制,否則不進行交易。 (4) 若不足一個單位的量,則不進行交易。 符合以上限制之排放源則進入交易池中,進行以下的交易步驟。 3. 決定買賣方: 將交易池中之排放源依照 MC 值大小進行排序,以最節省成本為目 標,取目前市場中 MC 值最大的一方作為買方。 買方決定後,計算各排放源之 MC 值乘上抵換係數之值,此數值最小, 即與買方 MC 值之差異最大者,作為賣方。 4. 決定交易價格: 一般排放權的交易價格應介於買賣方邊際防治成本間,才會使排放 源產生誘因進行交易。Goldenberg(1991)拍賣的方式,排放許可交易的 價格以最高被拒絕的價格作為交易價格,本研究站在賣方之立場,選擇 可交易之次高邊際防治成本作為交易價格,若有交易競爭者,則只要賣 方能出比次高邊際成本高的價格,在合理情形下即無其他排放源能參與 競價,故以次高邊際成本為交易價格。若兩者 MC 值間無其他 MC 值, 則以買賣雙方 MC 平均值為交易價格。

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5. 交易量: 交易行為模擬買方排放源依距離、人口密度、環境濃度及曝露風 險等抵換係數(如 3.1 節說明)乘上一個單位的量,向賣方排放源抵換一 個單位的排放許可量。而無抵換係數之交易行為模擬,每次交易買賣 方排放源交換一個單位的量。 6. 進行交易並重新計算 MC 值: 依據以上步驟決定交易價格,並將交易後之排放量依據成本函數 重新計算 MC 值,重覆 2.至 6.步驟進行交易模擬至無滿足交易條件的 買賣方時結束模擬。

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3.3 適用性分析

此節將說明如何模擬各種抵換排放交易制度之結果,並分析抵換交易 之適用性,研究步驟包含空氣品質模擬,影響與曝露風險分析,及適用性 分析,以下一一說明之。 1.空氣品質模擬 進行空氣污染排放抵換交易後,各污染源之排放量會改變,大氣中之 污染物濃度亦會因而不同,為了解各交易情況對於大氣濃度之影響,本研 究應用 ISC3 模式,針對交易前與各種抵換交易後之排放量分佈情形,進 行空氣品質模擬,分析不同交易情形下,環境濃度空間分佈情形。本研究 將案例區劃分為 1 公里×1 公里之網格區域,以進行 ISC 模式模擬。模擬結 果將以網格等濃度分佈圖呈現。 2.影響與曝露風險分析 交易後,污染物排放量將改變,在空氣中的濃度亦將改變,而隨著濃 度分佈不同,對不同區域將有不同程度之影響。本研究以排放量分佈圖分 析各抵換交易結果,並以濃度及曝露風險等空間分佈圖,探討交易前與各 種抵換交易之 ISC3 模擬結果,如以下說明。 排放量分佈 以排放量分佈圖呈現交易前與各種抵換交易後之排放量變化,並探討 各種抵換交易制度之污染排放量空間分佈情形。 環境濃度 以 ISC3 模式模擬交易後大氣中污染物濃度分佈情形,所模擬之環境 濃度將以空間性 GIS 圖層呈現交易後案例區之濃度分佈情形,探討各種抵 換交易後,各案例區環境濃度的變化與適用性。

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曝露風險 由於各種抵換係數所要解決的環境問題並不一致,而適用之案例區域 亦不相同,故本研究以不同之排放源分佈與大小,建立不同之示範案例 區,以分析各種交易結果之排放量分佈情形、環境濃度空間分佈及曝露風 險空間分佈變化情形,探討抵換係數適用之交易區域及改善效果。 3.適用性分析 其中 E 為網格之曝露風險;C 為網格之環境濃度(ppm);P 為網格之人 口數(百萬人)。

採用 Erkut and Verter(1995)所提出毒性物質風險評估曝露公式,本研 究曝露風險定義為環境濃度與人口數之乘積,乘積越大者曝露風險越高。 環境濃度為 ISC3 模式模擬交易後之大氣中污染物濃度。本研究以交易前 與各種抵換交易後之曝露風險空間分佈情形,探討抵換係數之適用情形。 曝露風險計算公式如下所示: P C E= ×       (1)

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  START Permit 買方以抵換係 數乘上一個單 位的量,向賣 方換一個單位 的排放許可 Screen Pollution Sources

1.需達到處理效率 2.最大與最小MC值差異 需大於一定值 3.需大於一單位的量 Traded Once Trading Pool END 交易池中之排放源 小於兩家停止交易 未符合篩選條件者,重 回所有工廠進行篩選 Buyer MC值最大 者 Seller 排 放 源 中 M C 值 乘 上 抵 換 係 數 最 小者 Price 次高邊際成本 為交易價格; 無次高者,以 買賣方MC平均 值為交易價格 每一家排放 源進行MC 值的計算 NO YES 買賣方重回計算MC值及篩選 YES NO 圖 3.1 交易流程圖

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第四章 結果與討論

本章主要為說明案例及抵換交易模擬原則,並探討各抵換係數之適用 性,最後進行綜合討論。

4.1 案例說明及抵換交易模擬原則

本研究以桃竹苗空品區為案例基礎,分別篩選不同之排放源分佈大小 及不同之人口密度分佈,建立 4 個示範案例,案例區之大小為 70.5 公里×90 公里。假設案例區域主要風向為北風,以二氧化硫為案例污染物,應用 ISC 3 模式模擬 24 小時之空氣品質。 本研究假設交易行為主要以污染防治邊際成本(Marginal Cost, MC)與 可交易許可的單位價格的差異所產生的經濟誘因(Gersbach, and Glazer, 1999),建立排放交易模擬模式。進行模擬交易前,須先建立排放源的防治 成本函數。交易模擬中使用的污染防治邊際成本函數,如式(1)所示,根據 中鼎工程公司(中技社,1998)(中鼎,1999)所提供之排放源防治成本、排放 量及防治去除效率等資料,以線性回歸統計方法,建立成本函數。 TC=a*Vb*Ec (1) 其中,TC 為排放源防治總成本(萬元/年);V 為排放源防治前排放量(噸/ 年);E 為排放源防治去除效率(%);a,b,c 為常數。詳細的污染防治邊際成 本函數,請參考附錄。 本研究進行各種抵換交易模擬,均設定交易排放源的最高與最低邊際 防治成本差額小於 2 千元/噸時,即終止交易,每次交易單位則依據不同的 抵換係數而有所不同。設定每一排放源應至少達到 80%的去除效率,未符 合此限制即不容許其參與交易。若交易者不足一個單位的量,即一噸的 量,則不進行交易。

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4.2 距離因子之適用性分析

抵換係數 以距離因子作為交易依據之抵換制度,使用之抵換係數公式如下: 250000 1 . 1 D ratio= + (2) 其中,ratio 為抵換係數,買方排放源以此係數值,向賣方排放源抵換一噸 的排放量;D 為買賣方排放源之距離(公尺),當 D 小於 8000 公尺,ratio 設定為 1.1。 本研究以交易區域中各排放源距離為依據,定義出公式(2)。為使示範 案例 1 中之抵換係數值介於 1.1 ~ 1.5 之間,因此設定公式(2)中之常數為 1.1 及 250000。當抵換係數值範圍越趨近於 1,則削減之總排放量越少,空氣 品質改善程度較低,且無法確實達到設立此係數之目的。而抵換係數值越 高時,可有效達成係數設立目的,但抵換之經濟誘因則降低,甚至無法促 成抵換交易。本研究之抵換係數設定範圍,可使交易具經濟誘因,且可達 到改善空氣品質與此係數設立目的,如以下結果說明。 交易結果 本研究以示範案例 1 作為說明,交易區域中有 35 家排放源,可交易 總排放量為 3092 噸,交易前之案例區排放源分佈如圖 4.1 所示,排放源大 小及分佈如圖中之圓圈大小與位置,大排放源分佈於案例區域之上方,小 排放源則分佈於大排放源之下方。 交易結果如表 4.1 所示,1:1 之交易模擬結果共完成 1226 次交易,節 省之總防治成本為 886 萬元,由此可知,排放交易確實可降低成本。而以 距離因子抵換交易,共完成 1165 次交易,節省之總防治成本為 861 萬元, 由於加上抵換係數之限制,故使得交易次數及節省成本較少,但兩者相差 不到 5%,且在交易區域中,污染物總排放量有 8.1%之削減,有助於空氣 品質改善。

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1:1 交易後之排放量分佈如圖 4.3 所示,交易使排放量分佈趨於均勻, 大排放源之排放量變小,排放量轉移到案例區域之中下方。而加入距離抵 換係數進行交易之排放量分佈如圖 4.4 所示,相較於 1:1 交易結果,距離 因子降低遠距離之交易,限制上方之賣方排放量交易至下方買方排放源, 而上方排放源大部分排放量多轉移至位於圖中之鄰近區域。 空氣品質模擬 本研究以ISC3 模擬交易前後之空氣品質,交易前之SO2濃度空間分佈 情形如圖 4.2 所示,顏色深淺代表環境濃度之高低,濃度高的情形多分佈 於案例區域之上方。1:1 交易後之濃度空間分佈如圖 4.5 所示,交易使排放 量趨於均勻,使賣方排放源之污染物濃度下降,但卻使距離較遠之買方排 放源鄰近區域污染濃度升高。因此以距離因子抵換交易改善此狀況,交易 後之濃度空間分佈如圖 4.6 所示,相較於原始污染物濃度分佈(圖 4.2),抵 換交易使原大排放源鄰近區域之污染物濃度下降,而相較於 1:1 交易後之 濃度分佈(圖 4.5), 藉由距離因子之限制,可減緩較遠之買方排放源(如圖 下方之排放源)鄰近區域污染濃度升高情形。 適用情況 考量距離因子之抵換制度,主要是降低長距離之買賣誘因,適用於交 易區域中有長距離交易,且交易後賣方排放源空氣品質提升,卻使距離較 遠之買方排放源鄰近區域空氣品質變差之情況。於本研究示範案例 1 中, 賣方多位於案例區之上方,買方則於下方,兩者相距一段距離,以距離因 子抵換交易,可限制遠距離之交易,排放量大部分轉移至大排放源之鄰近 區域,並使大排放源鄰近區域之污染物濃度下降,避免較遠買方排放源鄰 近區域污染濃度升高。 另外,若交易區中無長距離交易、無買方排放源鄰近區域空氣品質變

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4.3 人口密度因子之適用性分析

抵換係數 以人口密度因子作為交易依據之抵換制度,所使用之抵換係數公式如 下: 500 1 . 1 Pb Ps ratio= + − (3) 其中,ratio為抵換係數,買方排放源以此係數值,向賣方排放源抵換一噸 的排放量;Pb、Ps分別為買、賣方排放源鄰近區域之人口密度(人數/平方公 里);當(Pb-Ps)小於 0 人數/平方公里,ratio設定為 1.1。 本研究以交易區域中各排放源所在地區之人口密度為依據,定義出公 式(3)。由常數 1.1 及 500 之設定,使得抵換係數在示範案例 2 中,交易之 係數值介於 1.1 ~ 1.5 之間,此範圍設定如 4.2 節抵換係數部份之說明。 交易結果 本研究以示範案例 2 作為說明,交易區域中有 38 家排放源,可交易 總排放量為 1956 噸。交易前之案例區排放源及人口密度分佈如圖 4.7 所 示,排放源大小及分佈如圖中之圓圈大小與位置,大排放源分佈於案例中 間區域,小排放源則分佈於案例區域上方及下方;人口密度分佈如圖中灰 階表示,顏色之深淺代表人口密度之高低,高人口密度分佈於此案例區域 之下方,低人口密度分佈於案例區域上方。 進行交易模擬後,交易結果如表 4.1 所示,1:1 交易模擬結果共完成 965 次交易,節省之總防治成本為 647 萬元,由此可知,排放交易確實可 降低成本。而人口密度因子抵換交易制度,共完成 920 次交易,節省之總 防治成本為 615 萬元,由於加上抵換係數之限制,故使交易次數及節省成 本較少,但相差不到 5%,且在交易區域中,污染物總排放量有 7.0%之削 減,有助於空氣品質改善。

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1:1 交易模擬之排放量分佈如圖 4.9 所示,交易使排放量分佈趨於均 勻,大排放源之排放量變小,排放量轉移到案例區域上方與人口密度較高 之下方。人口密度因子抵換交易後之排放量分佈如圖 4.11 所示,相較於 1:1 交易結果,加上人口密度因子之抵換交易,可限制排放量賣至高人口 密度區域,排放量大部分轉移至案例中人口密度不高的區域。 空氣品質模擬 本研究以ISC3 模擬交易後之空氣品質,交易前之SO2濃度空間分佈情 形如圖 4.8 所示,顏色深淺代表環境濃度之高低,濃度高的情形多分佈於 案例區域中間,污染量多位於人口密度不高之區域。 1:1 交易模擬後之濃 度空間分佈如圖 4.10 所示,交易使排放量趨於均勻,使原大排放源區域之 污染物濃度下降,但卻使位於高人口密度地區之買方排放源鄰近區域污染 濃度升高。因此,本研究以人口密度因子抵換交易改善此問題,交易後之 濃度空間分佈如圖 4.12 所示,相較於原始污染物濃度分佈(圖 4.8),此抵換 交易使大排放源鄰近區域之污染濃度下降,而相較於 1:1 交易後之濃度分 佈(圖 4.10),藉由人口密度因子之限制,可避免高人口密度區域污染濃度 升高。 適用情況 在抵換交易中,當排放量由低人口密度區域賣至高人口密度區域,高 人口密度區域之污染量隨之升高,因此考量以人口密度為因子建立抵換制 度,避免上述情形發生。於本研究示範案例 2 中,賣方排放源分佈於案例 中間區域,買方排放源則分佈於案例區域上方及下方(高人口密度區),以 人口密度因子抵換交易,可限制排放量賣至高人口密度區域,排放量大部 分轉移至案例中人口密度不高的區域,並可避免高人口密度區域污染濃度 升高之情形。 若交易區域人口分佈平均,無須考量人口分佈問題,則人口密度因子

(40)

4.4 環境濃度因子之適用性分析

抵換係數 以環境濃度因子作為交易依據之抵換制度,所使用之抵換係數公式如 下: 10 ) ( 1 . 1 Cb Cs ratio= + − (4) 其中,ratio為抵換係數,買方排放源以此係數值,向賣方排放源抵換一噸 的排放量;Cb、Cs分別為買、賣方排放源鄰近區域之環境濃度(ppb);當(Cb -Cs)小於 0 ppb,ratio設定為 1.1。本研究使用之Cb與Cs是以ISC3 模擬案例 區域之排放量所得,建議實際交易,以排放源鄰近測站公布之 24 小時平 均污染物濃度(ppb)為Cb、Cs值。 本研究以交易區域中各排放源所在地區之環境濃度為依據,定義出公 式(4)。由常數 1.1 及 10 之設定,使得抵換係數在示範案例 3 中,交易之係 數值介於 1.1 ~ 1.5 之間,,此範圍設定如 4.2 節抵換係數部份之說明。 交易結果 本研究以示範案例 3 作為說明,交易區域中有 26 家排放源,可交易 總排放量為 2306 噸。交易前之案例區排放源分佈如圖 4.13 所示,排放源 大小及分佈如圖中之圓圈大小與位置,大排放源分佈於案例中間區域,小 排放源則分佈於案例區域上、中、下各區。 進行交易模擬後,交易結果如表 4.1 所示,1:1 交易模擬結果共完成 1095 次交易,節省之總防治成本為 796 萬元,由此可知,排放交易確實可 降低成本。而環境濃度因子抵換交易制度,共完成 1043 次交易,節省之 總防治成本為 730 萬元,由於加上抵換係數之限制,故使交易次數及節省 成本較少,但相差不到 5%,且在交易區域中,污染物總排放量有 7.4%之 削減,有助於空氣品質改善。

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1:1 交易模擬之排放量分佈如圖 4.15 所示,交易使排放量趨於平均分 佈於各排放源,大排放源之排放量變小,排放量轉移到案例區域中上、中、 下方。環境濃度因子抵換交易後之排放量分佈如圖 4.16 所示,相較於 1:1 交易結果,加上環境濃度因子之抵換交易,可限制排放量賣至原大排放源 居多,且污染濃度較高之中間區域,分散排放量至案例區域之上方與下方。 空氣品質模擬 以ISC3 模擬交易前後之空氣品質,案例區交易前之SO2濃度空間分佈 情形如圖 4.14 所示,顏色深淺代表環境濃度之高低,濃度高的情形分佈於 案例區域中間兩地區。 1:1 交易模擬後之濃度空間分佈如圖 4.17 所示,交 易使排放量分散於各排放源,但原為高污染濃度之中間區域,其污染物濃 度卻無顯著降低。因此,本研究以環境濃度因子抵換交易改善此問題,交 易後之濃度空間分佈如圖 4.18 所示,相較於原始污染物濃度空間分佈(圖 4.14),此抵換交易使排放量分散於原污染濃度較低之區域,而相較於 1:1 交易後之濃度空間分佈(圖 4.17),藉由環境濃度因子限制,可避免原污染 濃度較高之區域排放量增加和污染濃度升高,使案例區域之環境濃度因交 易而降低且更趨於平均。 適用情況 若某區域因交易後,排放量累積而導致污染濃度升高,則需以環境濃 度為因子建立之抵換交易制度進行交易,可避免因交易而造成之空氣品質 降低,及減少高污染濃度區域。於本研究示範案例 3 中,賣方排放源分佈 於案例中間區域,買方排放源則分佈於案例區域上、中、下各區。以環境 濃度因子抵換交易,可限制排放量賣至原大排放源居多且污染物濃度較高 區域,避免原污染濃度較高之區域排放量增加和污染濃度升高,並分散排 放量至其他區域,使案例區域之環境濃度因交易而降低且更趨於平均。

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若交易區域無因交易而造成空氣品質變差之問題,則環境濃度因子於 交易中無法產生顯著之功能;若交易區域需考量人口分佈不平均之情況, 則須視交易狀況使用人口密度因子或曝露風險因子建立之抵換交易制度。

(43)

4.5 曝露風險因子之適用性分析

抵換係數 以曝露風險因子作為交易依據之抵換制度,所使用之抵換係數公式如 下: 50 1 . 1 Eb Es ratio= + − (5) 其中,ratio為抵換係數,買方排放源以此係數值,向賣方排放源抵換一噸 的排放量;Eb、Es分別為買、賣方排放源鄰近區域之曝露風險值(ppb.百

萬人/平方公里),當(Eb-Es)小於 0 ppb.百萬人/平方公里,ratio設定為 1.1。

本研究使用之Eb與Es,是以ISC3 模擬案例區域排放量所得之濃度值,

乘上排放源所在區域之人口密度。建議實際交易以排放源鄰近測站公布之 24 小時平均污染物濃度(ppb)值,乘上排放源所在區域之人口密度作為Eb與 Es。 本研究以交易區域中各排放源所在地區之曝露風險值為依據,定義出 公式(5)。由常數 1.1 及 50 之設定,使得抵換係數在示範案例 4 中,交易之 係數值介於 1.1 ~ 1.5 之間,此範圍設定如 4.2 節抵換係數部份之說明。 交易結果 本研究以示範案例 4 作為說明,交易區域中有 27 家排放源,可交易 總排放量為 2510 噸。交易前之案例區排放源及人口密度分佈如圖 4.19 所 示,排放源大小及分佈如圖中之圓圈大小與位置,大排放源分佈於案例上 方區域,小排放源則分佈於案例區域上、中、下方;人口密度分佈如圖中 灰階表示,顏色之深淺代表人口密度之高低,高人口密度分佈於此案例區 域之下方,低人口密度分佈於案例區域上方。

(44)

1125 次交易,節省之總防治成本為 835 萬元,由此可知,排放交易確實可 降低成本。而以曝露風險因子抵換交易制度,共完成 1088 次交易,節省 之總防治成本為 803 萬元,由於加上抵換係數之限制,故使交易次數及節 省成本較少,但相差不到 5%,且在交易區域中,污染物總排放量有 7.9% 之削減,有助於空氣品質改善。 1:1 交易模擬之排放量分佈如圖 4.22 所示,交易使排放量分佈趨於均 勻,大排放源之排放量變小,排放量轉移到案例區域之各排放源。曝露風 險因子抵換交易後,排放量分佈如圖 4.23 所示,相較於 1:1 交易結果,加 上曝露風險因子之抵換交易,限制排放量賣至高曝露風險區域,排放量大 部分轉移至曝露風險不高的區域。 空氣品質模擬與曝露風險 本研究以ISC3 模擬交易前後之空氣品質,案例區交易前之SO2濃度空 間分佈情形如圖 4.20 所示,顏色深淺表示污染濃度高低,濃度高的情形多 分佈於案例區域上方,污染量多位於人口密度不高之區域;曝露風險空間 分佈如圖 4.21 所示,顏色深淺表示曝露風險值之高低,高曝露風險多位於 案例區之上方及下方。 經過 1:1 交易模擬後,濃度空間分佈如圖 4.24 所 示,交易使排放量趨於均勻,使原大排放源區域之污染物濃度下降,污染 濃度分佈更平均,但卻未顯著改善空氣品質,而曝露風險空間分佈如圖 4.26 所示,排放量轉移至高人口密度地區,造成該地區之曝露風險上升。 因此,本研究以曝露風險因子抵換交易改善此問題,交易後之濃度空 間分佈如圖 4.25 所示,相較於原始污染物濃度空間分佈(圖 4.20),此抵換 交易使大排放源鄰近區域之污染濃度下降,並分散交易區域整體污染濃 度;曝露風險空間分佈如圖 4.27 所示,相較於 1:1 交易後之曝露風險空間 分佈(圖 4.17),藉由曝露風險因子之限制,可避免高曝露風險區域風險值 升高,分散交易區域之曝露風險。 交易前後之總曝露風險變化如圖 4.28 所示,由於 1:1 交易未考量曝露

(45)

風險因子,排放量轉移至高人口密度區及高污染濃度區,因此總曝露風險 上升 75%,而曝露風險抵換交易制度,交易後使總曝露風險降低 12%。由 此可知,加上曝露風險因子可降低交易區域之總曝露風險值。 適用情況 在抵換交易中,當交易區域有人口分佈不均的問題,並欲改善環境品 質,且交易後高人口密度或高污染濃度地區之曝露風險上升時,則考量以 曝露風險因子建立抵換交易制度,避免上述交易問題。於本研究示範案例 4 中,賣方排放源分佈於案例上方區域,買方排放源則分佈於案例區域上、 中、下方;高人口密度分佈於此案例區域之下方,低人口密度分佈於案例 區域上方。加入曝露風險因子抵換交易,可限制排放量賣至高曝露風險區 域,避免高曝露風險區域風險值升高,並使排放量大部分轉移至曝露風險 不高的區域,分散交易區域之曝露風險。 若交易區域僅有人口分佈不均影響交易之公平性,則使用人口密度抵 換交易制度即可;若只需考量環境品質的問題,則使用環境濃度抵換交易 制度即可;以上兩種情形亦可適用於曝露風險抵換交易制度。

(46)

4.6 綜合討論

以下將針對以上各抵換制度之交易結果、空氣品質與曝露風險、適用 情形及擴散影響修正函數進行討論。 交易結果 依據不同之抵換係數,於各示範案例下進行交易模擬,其交易次數與 節省之總防治成本,和 1:1 交易制度相較,差異皆於 5%以內,故於本研究 中,加入抵換因子之限制,交易之經濟誘因與 1:1 交易制度相異不大。而 各抵換因子在總排放量上,相較於 1:1 交易制度,有 7.0~8.1%之削減量, 皆有助於改善環境品質。 而 1:1 交易制度,可使排放量較平均分佈於各排放源,但未考量交易 公平性,亦可能造成某區域污染上升及風險增高等問題,故以抵換因子進 行改善。考量抵換因子之抵換制度,除了加入抵換係數之限制,仍具有分 散排放量之功用。 於示範案例 1 中,為改善較遠買方排放源鄰近地區之空氣品質降低情 形,以距離因子抵換係數降低遠距離之交易誘因,使賣方排放源之排放量 多轉移至鄰近之買方排放源。示範案例 2 中,為保護多數人口健康,加入 人口密度因子,以限制高人口密度區域之買方排放源購買過多排放量。環 境濃度因子則應用於示範案例 3 中,此因子可限制排放量交易至污染濃度 高之地區,使排放量分散至其他地區,進而提升交易區域整體之空氣品 質。而示範案例 4 中,為避免排放量賣至高曝露風險地區,因此以曝露風 險因子限制交易,分散排放量於其他地區,並降低總曝露風險值。

(47)

空氣品質與曝露風險 由交易後之排放量分佈,進行 ISC3 空氣品質模式模擬,結果得知,1:1 交易制度使排放量分佈更平均,但在污染濃度空間分佈上,卻可能造成問 題,故須進一步以抵換因子解決交易問題。 在示範案例 1 中,原污染濃度較高地區可透過交易,使污染濃度降低, 卻使距離較遠買方排放源之污染濃度上升,因而加入距離因子可改善此問 題。示範案例 2,經由交易,使原污染濃度較高之地區提升空氣品質,但 高人口密度區域污染濃度卻升高,經由人口密度因子之限制,則可避免此 情形發生。而在示範案例 3 中,1:1 交易仍無法改善原污染濃度較高地區 之空氣品質,故加入環境濃度因子之限制;結果顯示,此因子可使整體交 易區域之污染濃度趨於平均。另外,在示範案例 4 中,1:1 交易使污染濃 度分佈更平均,但卻使交易區域之總曝露風險增加,因此以曝露風險因子 改善,結果說明加入此因子,可避免高曝露風險地區風險值上升,分散交 易區域之曝露風險,並降低總曝露風險值。 適用情形 由以上,可知各抵換係數所要解決之環境問題並不相同,因此適用之 案例區域亦不全然一致,如下列討論: 距離因子: 交易區域中有長距離交易,且交易後賣方排放源空氣品質提升,卻使 距離較遠之買方排放源鄰近區域空氣品質變差之情況,如示範案例 1,則以距離因子抵換制度改善此問題。 人口密度因子:

(48)

環境濃度為因子: 當交易後,某地區因排放量累積而導致污染濃度升高,如示範案例 3, 則需以環境濃度為因子建立之抵換交易制度進行交易,以避免該地區 排放量增加和污染濃度升高。 曝露風險因子: 交易區域有人口分佈不均的問題,並欲改善環境品質,且交易後高人 口密度或高污染濃度地區之曝露風險上升時,如示範案例 4,則以曝 露風險因子建立之抵換交易制度進行交易,避免上述交易問題。 由以上討論可知,各抵換因子有其適用性,但亦有其不適用情況(參 考 4.2~4.5 節之適用情況說明),需以交易區域之排放源分佈與大小,及人 口分佈情形作考量,選擇適用之抵換因子進行交易。 擴散影響修正函數 由於排放源鄰近上風處之污染源,可能會造成該排放源之污染提高, 故本研究提出擴散影響修正函數,欲修正抵換係數。本研究建立之四個抵 換係數,皆以該函數修正之,但因各示範案例之排放源大多位於其他排放 源上風影響範圍外,故此修正函數於本研究案例中,效果不甚明顯。

(49)

表 4.1 各案例交易結果 案例 交易類型 交易 次數 節省成 本(萬元) 交易金 額(萬元) 總排放 量(噸) 削減量 百分比 1:1 交易 1226 886 902 3092 無 案例 1 距離因子抵換 1165 861 895 2842 8.1% 1:1 交易 965 647 655 1956 無 案例 2 人口密度因子抵換 920 615 623 1819 7.0% 1:1 交易 1095 796 804 2306 無 案例 3 環境濃度因子抵換 1043 730 742 2136 7.4% 1:1 交易 1125 835 846 2510 無 案例 4 曝露風險因子抵換 1088 803 821 2311 7.9%

(50)

圖 4.1 案例 1 原始排放源分佈圖

ppb

(51)

圖 4.3 案例 1 圖 4.4 案例 1

1:1 交易排放源分佈圖 距離因子抵換交易排放源分佈圖

ppb ppb

圖 4.5 案例 1 圖 4.6 案例 1 距離因子 1:1 交易SO2濃度空間分佈圖 抵換交易SO2濃度空間分佈圖

(52)

圖 4.7 案例 2 原始排放源及人口密度分佈圖

ppb

(53)

ppb 圖 4.9 案例 2 圖 4.10 案例 2 1:1 交易排放源及人口密度分佈圖 1:1 交易SO2濃度空間分佈圖 ppb 圖 4.11 案例 2 人口密度因子 圖 4.12 案例 2 人口密度因子 抵換交易排放源及人口密度分佈圖 抵換交易SO2濃度空間分佈圖

(54)

圖 4.13 案例 3 原始排放源分佈圖

ppb

(55)

圖 4.15 案例 3 圖 4.16 案例 3 環境濃度因子 1:1 交易排放源分佈圖 抵換交易排放源分佈圖 ppb ppb 圖 4.17 案例 3 圖 4.18 案例 3 環境濃度因子 1:1 交易SO2濃度空間分佈圖 抵換交易SO2濃度空間分佈圖

(56)

圖 4.19 案例 4 原始排放源及人口密度分佈圖 ppb×pop/Km2 ppb 圖 4.20 案例 4 原始 圖 4.21 案例 4 原始 SO2濃度空間分佈圖 曝露風險空間分佈圖

(57)

圖 4.22 案例 4 之 1:1 交易排放源及人口密度分佈圖

(58)

ppb ppb 圖 4.24 案例 4 之 1:1 交易 圖 4.25 案例 4 曝露風險抵換交易 SO2濃度空間分佈圖 SO2濃度空間分佈圖 ppb×pop/Km2 ppb×pop/Km2 圖 4.26 案例 4 之 1:1 交易 圖 4.27 案例 4 曝露風險抵換交易 曝露風險空間分佈圖 曝露風險空間分佈圖

(59)

0.67 1.18 0.59 0 0.5 1 總曝露風險值 (ppb×百萬人/Km2) 原始 1:1交易 曝露風險抵換交易 圖 4.28 案例 4 交易前後總曝露風險值圓柱圖

數據

表 2.1  國外已發展之排放交易制度  項目  新設污染源排放交易抵換制度  (美國)  汽油含鉛量排放交易制度 (美國)  臭氧層破壞物質排放交易制度 (美國)  酸雨計畫 (美國)  實施 時程  此制度自 1977 年起迄今,為最早實施的交易制度  自 1982 年開始至 1987 年 12 月 31 日結束  自 1988 年 8 月 12 日起實施  自 1993 年起  實施 目的  新設污染源若位於空氣不符合標準之地區,不僅需符合最佳可行控制 技術,其新增排放量必須強制向同 區域其他污染源購
表 2.1  國外已發展之排放交易制度(續)  項目  加州區域清空誘因市場計畫  (加州)  移動污染源排放交易制度 (美國)  州際臭氧傳輸委員會之氮氧化物抵換交易方案(美國東岸十一個州)  全球溫室氣體管制策略  (三十八個工業國與歐洲聯盟)  實施 時程  起始年為 1994 年  1993 年推動此制度  1998 年開始規劃推動此制度  1997 年開始推動此制度  實施 目的  污染源每年應至少削減 8.3%硫氧化物排放量及 6.8%氮氧化物排放 量,此各年所允許排放權將詳細登 載於許可證上,
表 2.2 國內法令硫氧化物排放標準演進之比較  64 年公告 81 年公告 88 年公告  硫氧化物(SOx):  1.硫氧化物濃度:1 小時值 之各平均值須在下列之限 值以下,且全年間須符合 下列各條件  z  1 小時值    一般地區:0.3ppm    工業地區:0.5ppm  z  1 小時值之日平均值      一般地區:0.1ppm    工業地區:0.15ppm  z  1 小時值之年平均值      一般地區:0.05ppm    工業地區:0.075ppm  2.硫氧化物累積量:對 1
表 4.1  各案例交易結果  案例  交易類型  交易 次數 節省成  本(萬元) 交易金 額(萬元) 總排放 量(噸)  削減量百分比 1:1 交易  1226 886  902  3092  無  案例 1  距離因子抵換    1165 861  895  2842 8.1%  1:1 交易  965 647  655  1956  無  案例 2  人口密度因子抵換    920 615  623  1819 7.0%  1:1 交易  1095 796  804  2306  無  案例 3
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參考文獻

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