總量管制區揮發性有機物管理制度設計與評估

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(1)國立高雄大學土木與環境工程學系 碩士論文. 總量管制區揮發性有機物管理制度設計與評估 Management Scheme Design and Evaluation for Volatile Organic Compounds in Cap and Trade Zone. 研究生:王嘉弘 撰 指導教授:甯蜀光 博士. 中華民國 一o一年七月.

(2) 謝誌 誠摯感謝指導老師甯蜀光博士兩年來細心教導,在研究上適時提 醒並指點我正確的方向,讓我得已順利完成論文撰寫。除此之外,老 師平時不僅督促學生的研究外,也在做人處事上教導許多,使我兩年 來受益良多,增廣許多見聞。感謝中山大學袁中新老師及東海大學陳 鶴文老師的指教,因有兩位老師的幫忙與督促,使得本論文能夠更完 整而謹慎。 在這兩年內,實驗室的生活點滴印記在心,感謝亞璇學姊與銘謙 學長在我剛進入實驗室時,耐心且細心引導我進入環境管理的領域, 並且解惑我在研究上的種種問題,特此感謝你們!!感謝同學淳健以及 世鴻、齡仟、珮儀與建鈞等學弟妹們這一年來的幫助,能夠跟你們在 一同實驗室是我的福氣,你們帶來的歡樂使我倍感溫馨。 感謝環工組的同學陳俔、書丞、岱霖、子源、永翰、昆燁這兩年 來的不離不棄,有你們的陪伴使我研究生生活多了許多歡樂。也感謝 土木組的啟榮在球場上的陪伴,不僅讓我球技進步,在我有追逐的目 標;當然還得感謝珮宜,除了照顧好啟榮外,也時時刻刻與我們分享 好東西。也感謝系羽的各位,李政達、謝政達、家瑋等人的幫助,讓 我拿到打了好多年都沒拿到的大環盃獎盃,由衷感謝你們! 誠摯謝謝陳俔兩年的陪伴支持,與你分享的所有快樂、一起遊玩 時光、共度的艱難時刻,都是我畢生難忘回憶。最後,感謝這兩年來 默默支持我念完碩士班的父親、母親、哥哥與姊姊。 王嘉弘 僅誌于高大工院 2012 七月.

(3) 目錄 目錄 ....................................................................................................................I 表目錄 ............................................................................................................. IV 圖目錄 ........................................................................................................... VII 摘要 .............................................................................................................. VIII ABSTRACT .................................................................................................... IX 第一章. 前言 .............................................................................................. 1. 1.1 研究緣起 ............................................................................................. 1 1.2 研究動機與目的 ................................................................................. 2 第二章. 文獻回顧 ...................................................................................... 4. 2.1 揮發性有機污染物 ............................................................................. 4 2.1.1 基本特性 ................................................................................... 4 2.1.2 管制策略 ................................................................................... 9 2.2 國內外揮發性有機物管制現況....................................................... 14 2.3 揮發性有機物控制技術................................................................... 27 2.4 國內外總量管制制度 ....................................................................... 49 2.5 抵換交易制度 ................................................................................... 63 2.6 抵換交易區域劃分 ........................................................................... 69 2.7 揮發性有機物抵換比例設計........................................................... 72 第三章. 研究方法 .................................................................................... 79. 3.1 優先管制揮發性有機物................................................................... 82 3.2 最佳可行控制技術 ........................................................................... 83 3.3 揮發性有機物總量管制削減策略模型........................................... 84 I.

(4) 3.4 抵換交易空間資料庫建置............................................................... 87 3.5 抵換交易區域劃分 ........................................................................... 88 3.5.1 模糊聚類分析法 ...................................................................... 88 3.5.2 區域人口總暴露風險分級法 ................................................. 93 3.6 揮發性有機物差異特徵化............................................................... 94 3.6.1 健康風險危害差異特徵化 ..................................................... 95 3.6.2 臭氧生成潛勢特性差異特徵化............................................. 95 3.6.3 產業特性差異特徵化 ............................................................. 96 3.7 揮發性有機物抵換比例訂定........................................................... 96 3.7.1 污染物危害特性差異評估 ..................................................... 98 3.7.3 考量買賣雙方之抵換比例訂定............................................. 99 第四章. 結果與討論 .............................................................................. 101. 4.1 揮發性有機物優先管制訂定......................................................... 101 4.2 大社、仁武、林園工業區揮發性有機物削減策略 .................... 108 4.2.1 案例背景資料 ........................................................................ 108 4.2.1.1 削減總量訂定 ............................................................. 109 4.2.1.2 行業別可行控制技術評估 ......................................... 112 4.2.2 揮發性有機物削減策略評估 ................................................ 115 4.3 抵換交易區域劃分 ......................................................................... 122 4.3.1 模糊聚類分析法 ................................................................... 123 4.3.2 區域暴露總人口風險法 ....................................................... 128 4.4 揮發性有機物危害特性分析......................................................... 132 4.4.1 污染物個別危害特性差異分級........................................... 133 II.

(5) 4.4.2 產業類別特性差異分級 ....................................................... 134 4.5 抵換比例訂定 ................................................................................. 137 4.5.1 污染物危害特性差異評估之抵換比例訂定....................... 138 4.5.2 產業特性差異評估之抵換比例訂定................................... 139 4.5.3 考量買賣雙方之抵換比例訂定........................................... 140 4.6 現行抵換交易制度檢討及建議..................................................... 142 第五章. 結論及建議 .............................................................................. 144. 5.1 結 論 ............................................................................................... 144 5.2 建議 ................................................................................................. 146 參考文獻 ....................................................................................................... 147. III.

(6) 表目錄 表 2-1 大氣中常見之揮發性有機化合物 ...................................................... 7 表 2-2 VOCs 物種暴露危害參數比較表 ........................................................ 7 表 2-3 美國致癌協會公佈污染物之致癌特性 .............................................. 8 表 2-4 毒性權重計算方法 .............................................................................. 8 表 2-5 揮發性有機物 MIR 值 ......................................................................... 8 表 2-6 控制技術基準與風險基準策略比較表 ............................................ 12 表 2-7 各國空氣中污染物濃度限值標準 .................................................... 16 表 2-8 印度規範空氣污染物與其濃度限值 ................................................ 19 表 2-9 美國都會區優先管制 33 種有害空氣污染物 .................................. 23 表 2-10 國內建議優先調查之 30 種有害空氣污染物及其相關資料 ........ 25 表 2-11 國外管制 VOCs 之情形 .................................................................. 27 表 2-12 揮發性有機物控制技術彙整(1/6) .................................................. 39 表 2-12 揮發性有機物控制技術彙整(2/6) .................................................. 40 表 2-12 揮發性有機物控制技術彙整(3/6) .................................................. 41 表 2-12 揮發性有機物控制技術彙整(4/6) .................................................. 42 表 2-12 揮發性有機物控制技術彙整(5/6) .................................................. 43 表 2-12 揮發性有機物控制技術彙整(6/6) .................................................. 44 表 2-13 加拿大 VOCs 污染防治平均成本函數-以子行業為基準............. 46 表 2-14 加拿大 VOCs 污染防治平均成本函數-以行業為基準................. 47 表 2-15 加拿大 VOCs 污染防治平均成本函數-以省為基準..................... 47 表 2-16 揮發性有機廢氣控制技術之比較 .................................................. 48 表 2-17 揮發性有機物常見處理方式之比較 .............................................. 49 IV.

(7) 表 2-18 重大污染源管制閾值及揮發性有機物之抵換比例 ...................... 53 表 2-19 OTC NOX Budget Program 其各階段總量管制策略彙整表 .......... 54 表 2-20 總量管制相關配套辦法公告實施狀況 .......................................... 61 表 2-21 國際間排放抵換與交易制度比較 .................................................. 64 表 2-22 美國各州針對 VOCs 之管制閾值及抵換比率比較表 .................. 66 表 2-23 新設(增)或變更固定污染源排放量之管制閾值 ........................... 68 表 2-24 各種適宜性分析法比較表 .............................................................. 71 表 2-25 國內抵換比例訂定參考之因子、污染物種及研究範圍 .............. 77 表 3-1 揮發性有機物削減情境設定 ............................................................ 84 表 3-2 抵換交易空間資料庫建置內容 ........................................................ 88 表 4-1 國際研究組織致癌物質分類對照表 .............................................. 104 表 4-2 大社工業區 VOCs 物種排放量計算與是否列入優先管制評估結果 ....................................................................................................................... 105 表 4-3 仁武工業區 VOCs 物種排放量計算與是否列入優先管制評估結果 ....................................................................................................................... 106 表 4-4 林園工業區 VOCs 物種排放量計算與是否列入優先管制評估結果 ....................................................................................................................... 106 表 4-5 大社、仁武、林園工業區揮發性有機物建議與已管制物種彙整.... ....................................................................................................................... 108 表 4-6 揮發性有機物削減策略案例背景資料 .......................................... 109 表 4-7 高屏空品區 NMHC 排放總量現況 ................................................ 111 表 4-8 大社、仁武、林園工業區行業別中類分類整理 .......................... 113 表 4-9 大社、仁武、林園工業區所屬行業 VOCs 可行控制技術彙整 .. 114 V.

(8) 表 4-10 情境 A:總成本最小化之評估結果 ............................................ 116 表 4-11 情境 B:削減相同比例之評估結果............................................. 118 表 4-12 情境 C:污染源削減個數最少情境之評估結果 ........................ 121 表 4-13 各種情境污染源削量總比較 ........................................................ 121 表 4-14 削減 VOCs 之各種情境下之總削減量與削減總成本之比較 .... 122 表 4-15 區域劃分及區域環境特性參數設計結果 .................................... 131 表 4-16 部分 VOCs 危害特性分級及相關參數評估結果 ........................ 134 表 4-17 產業危害特性分級評估 ................................................................ 136 表 4-18 高屏空品區抵換交易案例分析固定污染源基本資料 ................ 138 表 4-19 高屏空品區 VOCs 抵換比例案例評估結果 ................................ 139 表 4-20 產業特性差異抵換比例計算結果 ................................................ 140 表 4-21 考量與不考量賣方之抵換比例計算結果 .................................... 140 表 4-22 本研究建議之 VOCs 抵換交易制度所需資料及相關辦法之調整.. ....................................................................................................................... 143. VI.

(9) 圖目錄 圖 2-1 美國城市優先管制 HAPs 流程......................................................... 22 圖 2-2 最佳可行控制技術之評估步 ............................................................ 29 圖 2-3 有機廢氣處理技術分類 .................................................................... 38 圖 2-4 美國針對不符合標準地區的管制方式示意圖 ................................ 52 圖 2-5 RECLAIM 排放交易市場基本元素 .................................................. 56 圖 2-6 總量管制推動層級及內容 ................................................................ 60 圖 2-8 研擬中之排放抵換交易流程 ............................................................ 69 圖 2-9 美國空氣污染物排放權使用流程 .................................................... 73 圖 3-1 大社、仁武、林園工業區示意圖 .................................................... 80 圖 3-2 研究流程圖 ........................................................................................ 81 圖 4-1 建議之優先管制揮發性有機物標準程序 ...................................... 103 圖 4-2 模糊相似關係矩陣計算過程示意圖 .............................................. 125 圖 4-3 模糊等價關係矩陣計算過程示意圖 .............................................. 125 圖 4-4 模糊聚類分析法動態分析圖 .......................................................... 126 圖 4-5 模糊聚類分析法高屏空品區區域劃分成果 .................................. 127 圖 4-6 高屏空品區人口密度分佈圖 .......................................................... 130 圖 4-7 高屏空品區臭氧濃度平均值分佈圖 .............................................. 130 圖 4-8 高屏空品區之區域總人口暴露風險分級圖 .................................. 130 圖 4-9 中油高雄廠、大社、仁武工業區常見揮發性有機物 .................. 133. VII.

(10) 總量管制區揮發性有機物管理制度設計與評估 指導教授:甯蜀光 博士 國立高雄大學土木與環境工程學系 學生:王嘉弘 國立高雄大學土木與環境工程學系 摘要 有鑑於揮發性有機物(Volatile Organic Compounds, VOCs)複雜之組成與特性且其為 大氣中臭氧生成重要之前驅物質,因此在空氣品質管理上備受關注。本研究遂以 VOCs 為對象,首先建立管制物種篩選之評估程序,進而透過最佳化削減模型,考量污染控制 成本與環境品質目標,進行污染源削減策略之評估;此外,亦針對總量管制制度中之抵 換交易比例進行重新設計,以符合環境與健康風險之考量。研究中以國內目前空氣品質 較差之高屏空品區為研究範圍,依據所建立之管制物種篩選流程,提出新增列管氯乙烯、 甲醛、環氧乙烷、氯丁二烯、正己烷等污染物項目之建議。其次經由污染削減模型建立 並評估不同情境下工業區中 81 個污染源之 VOCs 減量策略,在削減總成本最小、相同 削減比例及最小削減數目等三個不同之規劃目標下,防治成本分別為 2.8×106 元、3.0×106 元及 2.9×106 元;須削減污染源數目則分別為 23 個、81 個及 10 個。在總量管制制度 中之抵換交易比例進設計部分,本研究首先利用總人口暴露風險分級法及模糊聚類分析 法,討論抵換交易區域之劃分,再依據 VOCs 危害風險差異及區域環境現況提出抵換交 易制度中 VOCs 交易比例之計算基準,同時提供決策者可依據政策方向調整權重值之設 計,冀望有助於國內工業區 VOCs 管制工作之推動。 關鍵字:揮發性有機物、總量管制、抵換交易制度、最佳化分析、健康風險. VIII.

(11) Management Scheme Design and Evaluation for Volatile Organic Compounds in Cap and Trade Zone Advisor: Dr. Shu-Kuang Ning Institute of Department of Civil and Environmental Engineering National University of Kaohsiung Student: Chia-Hung Wang Institute of Department of Civil and Environmental Engineering National University of Kaohsiung ABSTRACT Volatile Organic Compounds (VOCs) include a variety of chemicals and they are main precursor of ozone formation. Therefor, they were recerieved more concern in the control of air quality recently. In this study, we established the priority control flow chart of VOCs species. And then, we considered the information of air pollution control equipment and target of air quality to establish optimization model. In addition, this study considered health risk and environment design offset ratio of VOCs. According to the priority control flow chart of VOCs species, we proposed vinyl chloride, formaldehyde, ethylene oxide, chloroprene and n-hexane should be included in legislation. In optimization model, we used 81 sources in industrial zone to assess reduction strategy in different secenarios. The 23 sources should reduce NMHC 8649.96 ton/year and total reduction cost is 2.8 million in the secenario a. The 81 sources should reduce NMHC 8649.96 ton/year and total reduction cost is 3 million in the secenario b. The 10 source should reduce NMHC 8649.96 ton/year and total reduction cost is 2.9 million in the secenario c. We used total population exposure risk of ozone and fuzzy cluster analysis divided regional air quality classification which reflecting current environmental situation. Total population exposure risk of ozone was divided four levels, marginal, moderate, serious, severe. The result showed that Sanmin District, Sinsing District, Lingya District, Yancheng District, Cijin District and Cianjin District are severe. The result of fuzzy cluster analysis showed that Siaogang District has the most different current environmental situation.The evaluation of VOCs perniciousness considered in both on environmental impact and human health impact. At last, this study tried to create a new methodology based on the pollutant impact strength of health and environment for determining the offset ratio of VOCs. We expect he foregoing of object were helpful for cap and trade strategy. Keywords: Volatile organic compounds, cap and trade, emission trading program, optimization analysis, health risk. IX.

(12) 第一章 前言 1.1 研究緣起 高屏空品區之石化工業為臺灣經濟帶來許多利益,但也使得該地區 環境品質受到衝擊,如空氣污染、水污染、土壤污染等,其中空氣污染 為該地區長期被困擾之問題。空氣污染管制策略包含訂定空氣污染排放 標準、以行政法規限制污染源排放污染物濃度或利用總量管制配合經濟 誘因以促使產業主動削減污染物排放等。其中,限制排放污染物濃度之 管制策略,首要工作即為評估何種污染物必須受到規範,促使污染源加 裝污染控制設備減少污染物排放以求達到法規標準。如行政管制之效果 有限,則開始進入總量管制階段。行政院環保署因應民眾對改善空氣品 質之渴望,選定高屏空品區為優先實施總量管制之區域。依據「高高屏 地區總量管制計畫(初稿)」 ,第一期程從民國 99 年 7 月至民國 102 年 12 月,其目標為:既存固定污染源指定削減量為零,新設或變更固定污染 源須取得增量抵換,使固定污染源空氣污染物排放總量不增加;而第二 期程從民國 103 年起,目標為依據高屏地區產業發展情形、空氣品質改 善目標,訂定既存固定污染源指定削減對象及削減量原則。此外,國內 已參考國外許多實施總量管制之經驗,於民國 100 年 7 月 1 日正式公告 「固定污染源空氣污染物削減量差額認可保留抵換及交易辦法」,具體 規範差額排放量計算、抵換比例及行政管制程序等內容,讓固定污染源 能夠以更彈性、更經濟的方式達成改善空氣污染之目標。因此,空品區 內各項污染物之總量須進行評估,污染源之削減策略有待研擬,而抵換 交易比例之制訂亦需要再次檢視,以確保區域之空氣品質。. 1.

(13) 1.2 研究動機與目的 關於揮發性有機污染物(Volatile Organic Compounds, VOCs) 目前臺 灣已針對 30 種有害空氣污染物進行管控,其中有 21 種屬於 VOCs 物種, 但實際上具健康危害且尚未被管控之 VOCs 物種甚多,如何建立一套有 效率且具代表性之揮發性有機污染物優先管制流程,有其必要性。另一 方面,在總量管制制度實施中,期望達成逐步回復以往空氣品質水準, 最根本之方法為利用污染源削減策略降低空品區整體排放量,以寄望空 品區達到預期空氣品質。然而,如何針對 VOCs 確立減量目標與期程規 劃並管制污染源進行排放減量,仍有諸多問題有待釐清。此外,鑒於目 前 VOCs 之控制設備類型甚多,其成本與處理效率皆不相同,如何選擇 污染源最佳可行控制技術,也成為重要之課題。 在總量管制制度實施後,基於 VOCs 涵蓋多種物質,各污染源所排 放組成差異性高,在環境衝擊及健康危害上之影響亦有所差異。因此可 能發生賣方削減之 VOCs 物種對人體或環境之危害較低,但排放權買方 排放之污染物危害性較高之情形,此情境可能加劇對周遭居民之健康危 害,使得交易變得不具公平性且違背環境正義之理念,因此,基於上述 多項在 VOCs 管制策略上之問題,本研究訂定以下之研究目的: (1) 訂定工業區優先管制揮發性有機物篩選流程。 (2) 評估揮發性有機之最佳可行控制技術。 (3) 擬定工業區 VOCs 減量策略。 (4) 檢討現行空氣污染物抵換及交易相關辦法對 VOCs 之適用性。 (5) 探討 VOCs 交易區域範圍劃定之技術。. 2.

(14) (6) 擬定以健康、環境風險為基準之 VOCs 抵換交易制度。. 研究中將以高屏空品為研究範圍,期望相關成果有助國內空氣品質 中對 VOCs 管制制度之推動。. 3.

(15) 第二章 文獻回顧 為瞭解目前國外總量管制發展情形以及釐清揮發性有機物於抵換交 易制度實施可能產生之環境及健康疑慮,並尋求因應之解決、調適方案, 以下將針對揮發性有機污染物、國內外揮發性有機物管制現況、揮發性 有機物控制技術彙整、國內外空氣污染總量管制制度、國內外抵換交易 制度、抵換交易區域劃分、揮發性有機物抵換比例之評估進行回顧及討 論。. 2.1 揮發性有機污染物 隨著臺灣經濟發展,空氣污染問題日益嚴重,但近年來透過妥善之 空氣品質管理,懸浮微粒(PM10)、一氧化碳(CO)及二氧化氮(NO2)濃度已 呈下降趨勢,唯獨臭氧(O3)之濃度遲遲不見改善。此原因可能為臭氧可 藉由揮發性有機物(Volatile Organic Compounds, VOCs)之光催化反應產 生,尤其石化工業排放之氣體中,VOCs 占極大之比例。臭氧之所以被 受重視,主要是因為它為反應性高的氧化劑,許多研究顯示它對人體有 危害性,特別是呼吸系統,人類若長時間暴露於高臭氧下,會造成頭痛、 疲倦、咳嗽、氣喘等 不同症狀;同時對植物,包括農作物皆有不良影響。 除此之外它亦是溫室效應氣體之一,會吸收紅外線使地表溫 度增加而導 致氣候的變遷(歐,2005)。. 2.1.1 基本特性 揮發性有機空氣污染物(Volatile Organic Compound, VOCs)並非為單. 4.

(16) 一物種,其定義為:在標準狀態下(20℃,760 mmHg),蒸氣壓於 0.1 mmHg 以上,沸點於 260℃以下之有機化學物質。依據臺灣行政院環保署所公 佈「揮發性有機空氣污染管制及排放標準」中定義 VOCs 為有機化合物 之污染物總稱,但不包含甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、 碳酸鹽(H2CO3)、碳酸銨((NH4)CO3)、碳酸、碳化物等化合物。在美國 1996 年公佈之清潔空氣法修正案(Clean Air Act Amendments Tile III)中, 將有害空氣污染物(Hazardous Air Pollutants, HAPs)列出 188 種,其中 VOCs 估計占了 70%以上。非甲烷碳氫化合物(Non-methane Hydrocarbons) 為一次污染物,即直接由排放源排出之污染物;而臭氧、酮、醛、酸, 以及過氧硝酸乙醯酯等為因 VOCs 產生之二次污染物,即並非直接排放 而是由一次污染物在大氣中經反應而產生者稱之。揮發性有機空氣污染 物主要污染源可分為室外(outdoor)和室內(indoor)兩種情況,室外主要生 成來源有固定污染源、移動污染源以及自然排放源,室內主要生成來源 有油漆、清潔用品、建材、傢俱、辦公設備等(Barro et al., 2009)。表 2-1 所列為大氣中常見之揮發性有機物,部份 VOCs 物種之暴露危害參數整 理如表 2-2。美國癌症協會(International Agency for Research on Cancer, IARC)將物質致癌之可能性分成四群:第 1 組:對人體產生致癌性;第 2A 組:極可能對人體產生致癌性;第 2B 組:可能對人體產生致癌性; 第 3 組:不能分類對人體之致癌性;第 4 組:可能對會產生致癌性,如 表 2-3 所 示 。 而 在 美 國 環 保 署 於 2010 年 發 佈 之 Risk-Screening Environmental Indicator (RSEI)中,則進一步綜合考量化學物質之口服吸 收致癌斜率(Oral Slope Factors, OSFs)、吸入性單位風險度(Inhalation Unit. 5.

(17) Risks, IURs)、參考劑量(Reference dose, RfD)以及參考濃度(Reference concentration, RfC),以針對工業產生之化學物質擬定毒性權重(Toxicity weight)(US EPA, 2010)。毒性權重之計算方法彙整於表 2-4。根據行政院 環保署統計,在過去十年內空氣品質改善情形,懸浮微粒(PM10)、一氧 化碳(CO)、二氧化硫(SO2)及二氧化氮(NO2)皆有明顯改善,其中以二氧 化硫改善最大,而臭氧(O3)濃度卻有升高趨勢(歐,2005)。揮發性有機 空氣污染物為生成臭氧之主要物種,當大氣中 VOCs 與 NOx 有足夠濃度 且在太陽強烈照射下,易產生光化作用進而產生臭氧、光化衍生性污染 物以及懸浮微粒物質。光化污染物中含有臭氧、過氧硝酸乙醯酯(PAN)、 甲醛等,對人體造成刺激性等傷害,衍生之細懸浮微粒懸浮於空氣中會 造成視程障礙。Carter (1994)以美國 39 個都會區之 NOx 濃度代表都會區 大氣條件,評估 188 種 VOCs 光化反應下產生臭氧之情形,並利用最大 增量反應性(Max Incremental Reactivity, MIR)代表揮發性有機物在大氣 中生成臭氧之最大增量,如表 2-5 所示。理論上於低 VOCs/NOx 比值之 環境下,臭氧生成主要受 VOCs 之影響,Carter 以此模擬 MIR 值;在高 VOCs/NOx 之比值環境中,VOCs 對臭氧生成較小,Carter 以此模擬 MOIR(Max Ozone Incremental Reactivity, MOIR)值,結果顯示:MIR 在 不同條件下所得模擬值變化不大,而 MOIR 預測尖峰臭氧生成之效果較 好,但在臭氧生成累積預測上顯得較差,對於不同情境之模擬結果較敏 感;基於上述特點,MIR 質較適合用於法規,美國加州空氣資源局(CARB) 因此選擇以 MIR 值為 VOCs 控制策略之反應指標。. 6.

(18) 表 2-1 大氣中常見之揮發性有機化合物(Benitez, 1993;洪,2009). 碳氫 化合 物. 種 類. 揮 發 性 有 機 物. 直鏈揮發性有機物 (parafin). 甲烷,乙烷,丙烷,丁烷,戊烷,己烷,庚烷, 壬烷,正癸烷,乙烯,2 -丁烯. 苯環揮發性有機物 (benxenic). 苯,甲苯,乙苯,二甲苯. 含氫氧鍵揮發性有機物 (miscellaneous). 甲醇,丙酮,甲醛,環己酮,異丙醇,異戊醇. 含氮有機化合物 (organic nitrogen compound). 過氧硝酸乙醯酯(PAN),丙烯 腈. 鹵烷類 (alky halides). Methyl chloride,氯仿,四氯化碳,二氯乙烷, 1,2 二氯苯,三氯乙烯,四氯乙烯,氯丙烯,氯 苯. 氟氯碳化物 (chlorofluro carbons, CFCs). 氟氯化碳. 表 2-2 VOCs 物種暴露危害參數比較表 中文名. 英文名. 吸入性致癌風險 (µg/Nm3)-1. RfC (mg/m3). RfD (mg/kg-day). 苯. Benzene. 7.80E-06. 3.00E-02. 4.00E-03. 甲苯. Toluene. N/A. 5.00E+00. 8.00E-02. 乙苯. Ethylbenzene. N/A. 1.00E+00. 1.00E-01. 二甲苯. Xylene. N/A. 1.00E-01. 2.00E-01. 苯乙烯. Styrene. 5.70E-07. 1.00E+00. 2.00E-01. 1,3-丁二烯. 1,3 - butadiene. 3.00E-05. 2.00E-03. -. 二氯甲烷. Methyl chloride. -. 9.00E-02. -. 1,1-二氯乙烷. 1,1-Dichloroethane. -. -. -. 氯乙烯. Chloroethene. 4.40E-06. 1.00E-01. 3.00E-03. 1,2-二氯乙烯. 1,2 - dichloroethylene. -. -. 2.00E-03. 三氯乙烯. Trichloroethylene. 1.60E-05. -. 4.00E-03. 四氯乙烯. Tetrachloro ethylene. 6.00E-06. -. 2.00E-02. 1,1,1-三氯乙烷. 1,1,1-Trichloroethane. N/A. -. 2.00E-02. 甲醇. Methanol. -. -. 5.00E-01. 萘. Naphthalene. -. 3.00E-03. 2.00E-02. 註:”-“代表無資料。 資料來源:Integrated Risk Information System(http://www.epa.gov/IRIS/). 7.

(19) 表 2-3 美國致癌協會公佈污染物之致癌特性 IARC 分組 組別意義. 危害物質總數 舉例物種. 第1組. 對人體產生致癌性. 107. 苯、1,3-丁二烯. 第 2A 組. 極可能對人體產生致癌性. 59. 三氯乙烯、四氯乙烯. 第 2B 組. 可能對人體產生致癌性. 266. 苯乙烯、1,2-二氯乙烯. 第3組. 不能分類對人體之致癌性. 508. 甲苯、乙烯、丙烯. 第4組. 可能對人體不會產生致癌性. -. -. 表 2-4 毒性權重計算方法(US EPA, 2010) 口服吸收途徑. 吸入吸收途徑. 非致癌物質. 1 / RfD (mg/kg-day). 3.5 / RfC (mg/m3). 致癌物質 (類別 A 及 B). OSF (risk per mg/kg-day) / IUR (risk per mg/m3) / 1.0×10-6. 致癌物質 (類別 C). 2.8×10-7. OSF (risk per mg/kg-day) / IUR (risk per mg/m3) / (1.0×10-6×10). (2.8×10-7×10). 表 2-5 揮發性有機物 MIR 值(Carter, 1994) 物種. 化學名. MIR. 物種. 化學名. MIR. 甲烷. Methane. 0.01. 正-2-丁烯. cis-2-Butene. 13.22. 乙烷. Ethane. 0.31. 2-戊烯. cis-2-Pentene. 10.24. 丙烷. Propane. 0.56. 2-己烯. 2-Hexene. 6.17. 正丁烷. n-Butane. 1.33. 2-庚烯. trans-2-Heptenal. 5.5. 正戊烷. n-Pentane. 1.54. 3-辛烯. cis-3-Octene. 5.3. 正庚烷. n-Heptane. 1.28. 13.58. 環戊烷. Cyclopentane. 2.69. 1,3-丁二烯 1,3-Butadiene 丙炔 Propyne. 新戊烷. 2,2-Dimethyl propane 0.37. 苯. Benzene. 0.81. 異戊烷. Isopentane. 1.68. 甲苯. Toluene. 3.97. 乙烯. Ethene. 9.08. 苯乙烯. Styrene. 1.95. 丙烯. Propylene. Naphthalene. 3.26. 1-丁烯. 1-Butene. 11.58 萘 10.29 二氯甲烷. Methyl chloride. 0.03. 1-庚烯. 1-Heptene. 4.2. 三氯乙烯. Trichloroethylene. 0.6. 壬烯. Nonene. 2.76. 四氯化碳. Carbon Tetrachloride 0. 反-2-丁烯 trans-2-Butene. 13.91 甲醇 8. Methanol. 4.1. 0.71.

(20) 2.1.2 管制策略 目前空氣污染防制策略主要可區分為行政管制及經濟誘因兩種主要 方式,在空氣污染防制初期,各國多採用行政管制之方式規範污染源之 排放行為。行政管制可使用之手段包含「排放濃度限制」與「空氣品質 標準訂定」 。 排放濃度限制為控制污染最簡單且最直接之方式,過去常 用傳統的控制與命令(command and control)方法來管制污染物之排放量, 實行該策略政府必須先制訂排放標準和決定最佳可行控制技術(best available control technology, BACT) ,然後建立排放許可制度、排放量的 監測和申報、違反規定的罰則等,在此一系統中政府要負擔很大的責任。 採用污染源管制措施,其執行方式雖較容易,且污染源是否遵循法令較 易確認,但較缺乏彈性、防制成本較高,且缺乏相關誘因機制,無法完 全抑制污染排放量之增加。在揮發性有機物管制策略部分,基於目前美 國公告之 HAPs 中,約有 70%均屬 VOCs,故 HAPs 之管制策略應適用 於 VOCs 管制策略。目前 HAPs 主要管制策略在國際間最常被使用的分 別為「控制技術基準」與「健康風險基準」,二者之特性說明如下(環保 署/國科會,2002): 1. 控制技術基準 以「控制技術基準」(Technology-base)管制有害空氣污染物,係考 慮污染物減量程度、能源、環境、經濟與其他成本之消耗,利用生產控 制或其他既存方法、系統與技術,定義各種不同污染源的排放上限,以 達成控制固定污染源所致有害空氣污染物之排放,降低其對環境及人體 健康危害。技術基準主要架構係以污染源類別(行業別)為管制對象,要. 9.

(21) 求各行業採用其可行之控制技術或對污染物訂定排放標準以達控制 HAPs 排放之管制。各國依不同需求採行不同控制技術,對固定污染源 管制均分類為新設及既存二類污染源,分別訂定不同管制要求。新設污 染源完成裝置設備時程較短或需要採用較嚴格控制技術時,要求以「最 佳可行控制技術」(Best available control technology, BACT)為主(例如: 德國、法國、瑞典等國家),美國加州南岸(South Coast)地區甚至針對 HAP 訂定「有害空氣污染物最佳可行控制技術」(Toxic-BACT, T-BACT);既 存污染源則多採「最低可達成排放率」(Lowest achievable emission rate, LAER)、「合理可行控制技術」(Reasonable available control technology, RACT)或「最大可達成控制技術」(Maximum achievable control technology, MACT),以較合理可得之控制技術要求污染源採行,以管制 HAPs 之排 放。除簡易訂定新設及既存污染源所採取控制技術外,德國更針對既存 污染源中對民眾及周界危害程度較大之工廠優先管制;法國則要求既存 之大型工廠須達新設污染源標準;美國聯邦政府針對主要污染源以最大 可達成控制技術(MACT)進行控制,面源控制則可採用最大可達成控制 技 術 (MACT) 或 一 般 可 行 控 制 技 術 (Generally Available Control Technology, GACT)標準;英國以污染防治技術之成本效益為主要考量, 訂定「不須過度花費之最佳可行技術」(Best available techniques not entailing excessive cost, BANEEC)為管制固定源列管污染物排放之執行 基準。 2. 健康風險基準 「健康風險基準」(Health risk-based)係以保障人體健康及環境福祉為. 10.

(22) 管制主要考量,在執行面上,管制污染排放控制程度可分為二種方法: 訂定「健康風險標準限值」及訂定「環境濃度限值」,二種方法可單獨 應用亦可組合使用。執行健康風險管制基準之工作可分為「風險評估」 及「風險管理」兩階段,前者包括高風險物質之辨識、重要污染源之辨 識及高風險排放源減量評估等作業;後者則應涵蓋:有害空氣污染物風 險值之訂定及風險管理標準之訂定。目前執行風險評估國家中,以美國 所訂規範最為週全,資料亦最詳盡,全美國超過 25 州要求使用「風險 技術基準」管制污染源排放控制程度。技術基準與風險基準策略比較彙 整如表 2-6 所示。 國際間在 HAPs 之管制策略上,多數國家同時應用技術基準與健康 風險基準作為建立管制策略的依據,例如:美國聯邦、美國加州、瑞士、 瑞典等國均以控制技術為基本要求管制污染源,再以健康風險角度加強 管理;而荷蘭、澳洲等國則先以人體健康為考量,對嚴重危害物質要求 排放減量。 美國由聯邦政府乃至地方機構均有 HAPs 管制規範或研究可遵循, 其管制策略及分工十分明確。聯邦政府主要訂定有害空氣污染物全國性 整體管制策略,其規範標準採行控制技術基準,對污染源類別(行業別) 進行管制,亦即「技術基準」是美國聯邦 HAP 管制策略核心,健康風 險則視各州政府或地方需求做為管制輔助工具。多數州採二種以上管制 基準,僅少數州採控制技術管制,或僅採行環境濃度限值。. 11.

(23) 表 2-6 控制技術基準與風險基準策略比較表(環保署/國科會,2002) 優. 點. 缺. 點.  明確定義管制標準、減量對  難以針對個別污染源管制, 象與目標,污染源(或行業 技. 管制缺乏全面性。. 別)技術及主管機關均有明  非以人體健康為考量,污染. 術 確管制依循規則,推動執行. 源達到控制技術標準仍無法. 較易。. 判定其對人體不具危害性。. 基 準.  訂 定 控 制 技 術 納 入 成 本 考  需對各行業調查可行控制技. 策 量,對污染源而言,可選擇. 術,以建立控制技術基準。. 略 較經濟有效性之技術方式達 成 HAPs 減量。  以人體健康為考量基準,限  需花較長時間執行評估程 制大氣中 HAPs 的排放濃 風. 序,且成本效益評估不易。. 度,使人體所受危害降低。  風險評估作業流程包含各種. 險  對於區域性污染源考量周. 不確定因素,輸入參數蒐集. 基. 全,可瞭解不同污染源所致. 較困難。. 準. 健康影響貢獻程度。.  污染源無直接依循減量控制. 策  針對重要污染源進行管制, 略. 方法,執行推動較為不易。. 對降低 HAPs 所致健康影響  為達低於風險值,目標污染 具明顯成效。. 源控制減量要求可能過於 嚴苛。. 12.

(24) 歐 洲 國 家 有 害 空 氣 污 染 物 管 制 政 策 包 括 二 類 : (1) 效 益 導 向 (effect-oriented)-定量風險評估進行管制;(2)污染源導向(source-oriented) -利用技術發展固定污染源排放標準;德國考量排放資料、控制技術、 暴露及危害性評估,管制策略以控制技術為基準,瑞士、荷蘭採雙軸策 略管制有害空氣污染物;多數國家合併應用兩種策略,僅政策應用順序 或管制規範著重部份略有不同:亞洲國家如日本、新加坡以環境濃度限 值為主要策略。此外,加拿大以風險評估為主要管制基準策略。在上述 諸項管制措施之整體策略規劃與績效評估上,國際間已有不少成果。 Cannibal and Lemon (2000) 認為決策者應以證明、展示污染管制策略造 成的正向轉變,這需要對策略本身造成的影響有深入地了解,同時也應 透過媒體宣揚其環境效益。目前環保署政策偏向結合行政及經濟管制措 施,即除了訂定管道排放標準外,在既有管制基礎上更引用較具彈性且 積極之經濟誘因管制措施,如空氣污染防制費徵收制度及總量管制(差額 認可、排放抵換及交易制度等)。Florig et al. (2002) 回顧了中國近 25 年 陸續推行的一系列空氣污染管制策略,同時進行管制成效之檢視;研究 建議未來將朝向訂定以暴露程度為基準進行可吸入顆粒之規範,並執行 總量管制,同時應控制家戶及鄰近污染源而非工業污染源之暴露情形, 如此可提高生命安全之經濟效益。Streets et al. (2001) 針對策略進行分析 後,提出有別於美國環保署之臭氧管制策略,研究建議集中控制美國東 北污染區,並降低與臭氧污染距離較遠處之管制標準,如此可提昇 2~3 倍經濟效益。好的管制策略將可提昇策略執行之經濟效益,然而管制策 略選項多元,且各有其優勢,如何訂定較適合、有效之管制政策亦為環. 13.

(25) 境保護重要的一環。為了訂定有效的管制策略,決策者首先應了解策略 對污染指標之影響及成本,再選擇優先管制項目及最佳策略。Carnevale et al. (2008b) 結合來源-受體模式及減排成本函數建立非線性空氣品質 評估模式,並以類神經網路求解,以評估污染削減之策略。Cowling et al. (1998) 計劃管制氮於環境中分佈的量,須先找出污染源以評估受到危害 的程度,在兼顧農業及林業發票下,以低成本管制氧化態氮(硝酸鹽)及 還原態氮(氨氣)之氮量,建立結合管制策略,比起單一污染物管制更有 效率。Carneval et al. (2008a) 以類神經網路模擬臭氧生成機制,並建立 滿足最低成本與空氣品質指標雙重目標下之最佳化模型,決定管制之策 略。Shaban et al. (1997) 則建立一混合整數規劃模型,以總控制成本最 小為目標,匯入欲控制之污染物類型、管制策略選項及其成本,以評選 最佳單一策略或策略組合,管制策略最佳實施時機亦可透過此模型決定, 此模型並應用於科威特尿素製造廠針對氨氣及二氧化碳排放減量策略 之評估。. 2.2 國內外揮發性有機物管制現況 政府評估各種污染物之影響,對室外空氣污染物濃度所訂定限值, 稱為空氣品質標準(air quality standard)。若大氣中污染物濃度符合空氣 品質的規定,就不致於對人體健康產生危害,因此在符合空氣品質之地 區,應致力於維持現況,避免空氣品質惡化;在不符合標準之地區,則 致力於改善環境現況,恢復清淨空氣。訂定環境濃度之管制物種選擇方 面,世界衛生組織建立污染物優先管制篩選標準包括:1.所構成之化合. 14.

(26) 物(或混合物)普遍存在於污染源;2.個人暴露潛勢高;3.對健康或環境影 響有新的數據湧現;4.目前監測技術具有可行性;5.環境中濃度為正向 趨勢且為顯而易見。欲建立污染物空氣品質標準時,該組織則提出必須 考量空氣背景濃度、分析技術可行性、控制技術可行性、污染控制與削 減策略,並同時考量經濟、社會、文化等因素。而在訂定法規標準時, 由於法律屬於保護特定族群,利益攸關雙方,故須利用成本效益分析、 有效控制技術分析與執法措施的設立;其中成本效益分析為設立標準關 鍵步驟,在這個步驟中進行排放控制與削減措施之成本效益比較。控制 措施之成本常為「每噸污染物成本」或「每暴露單位成本」,成本必須 包含投資、營運、維護費用以及不可預期之影響(如技術創新或發展), 並且計算控制過程中所產生之間接成本(Leeuwan, 2002)。目前世界各國 對於揮發性有機物在大氣中訂定空氣品質標準甚少,且各國對於關心之 污染物物種略有不同。如同表 2-7 所示,歐盟規範大氣中揮發性有機物 物種有苯及多環芳香烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs),分別 訂定濃度標準苯為不超過年平均 5 µg/m3,多環芳香烴以量測苯駢(a)芘 [Benzo(a)pyrene]濃度為主,不超過年平均 1 ng/m3 為標準。澳洲規範大 氣中揮發性有機物物種包括苯、苯駢(a)芘、甲醛、甲苯、二甲苯。紐西 蘭則規範大氣中揮發性有機物物種包括苯、1,3-丁二烯、甲醛、乙醛、 苯駢(a)芘。泰國規範大氣中揮發性有機物物種:乙醛、丙烯 腈、苯、氯 化芐、1,3-丁二烯等 19 種物質,。瑞典則訂定大氣中苯駢(a)芘濃度標準 為年平均 0.3 ng/m3。印度亦規範大氣中揮發性有機物物種有苯與苯駢(a) 芘如表 2-8 所示。. 15.

(27) 表 2-7 各國空氣中污染物濃度限值標準 平均周期/濃度限值 國. 管制項. 30 化學名. 家. 目. 分. 8 小時. 24 小時. 每日最大 8. 3 月移動. 平均. 平均. 小時平均. 平均. 1 小時. 年平均. 鐘 PM2.5. 5 µg/m3. Fine articles (PM2.5). 二氧化. 350 125 µg/m3. Sulfur dioxide (SO2) µg/m3. 硫 二氧化. 200 40 µg/m3. Nitrogen dioxide (NO2) 3. 氮. µg/m. PM10. PM10. 鉛. Lead (Pb). 50 µg/m3. 40 µg/m3 0.5 µg/m3. 一氧化 10 mg/m3. Carbon monoxide (CO) 歐. 碳. 盟. 苯. Benzene. 臭氧. Ozone. 砷. Arsenic (As). 6 ng/m3. 鎘. Cadmium (Cd). 5 ng/m3. 鎳. Nickel (Ni). 20 ng/m3. 5 µg/m3 120 µg/m3. 1 ng/m3( 濃 度 多環芳. Polycyclic Aromatic. 測. 香烴. Hydrocarbons (PAHs). Benzo(a)pyrene 為主). 二氧化 5 µg/m3. Sulfur dioxide (SO2) 硫 氮氧化. 60 20 µg/m3. Nitrogen dioxide (NO2) µg/m3. 物. 120 臭氧. Ozone µg/m3. 瑞 典. 揮發性 VOCs 有機物 PM10. Particle (PM10). 35 µg/m3. PM2.5. Particle (PM2.5). 20 µg/m3. 苯 駢 (a) 0.3 ng/m3. Benzo(a)pyrene 芘. 16. 量.

(28) 表 2-7 各國空氣中污染物濃度限值標準(續) 平均周期/濃度限值 國. 管制項. 家. 目. 化學名 30 分鐘. 8 小時. 24 小時. 平均. 平均. 1 小時. 每日最. 3 月移. 大8小. 動. 時平均. 平均. 年平均. 苯 (2002). Benzene. 10 µg/m3. 苯(2010). Benzene. 3.6 µg/m3. 1,3-Butadiene. 2.4 µg/m3. 1,3 - 丁 二烯 100 甲醛. Formaldehyde µg/m3 Acetaldehyde. 30 µg/m3. Benzo(a)pyrene. 0.0003 µg/m3. 汞(無機). Mercury (inorganic). 0.33 µg/m3. 汞(有機). Mercury (organic). 0.13 µg/m3. 六價鉻. Chromium VI. 0.0011 µg/m3. 金 屬 鉻. Chromium metal and. 和鉻 III. chromium III. 砷(無機). Arsenic (inorganic). 0.0055 µg/m3. 砷化氫. Aresine. 0.05 µg/m3. 鉛. Lead. 乙醛 苯 駢 (a) 紐 芘 西 蘭. 0.11 µg/m3. 0.2 µg/m3 苯. Benzene. 0.003 ppm. Benzo(a)pyrene. 0.3 ng/m3. 苯 駢 (a) 芘 澳. 0.04 甲醛. Formaldehyde. 洲. ppm 甲苯. Toluene. 二甲苯. Xylenes. 1 ppm. 0.1 ppm. 0.25 0.2 ppm ppm. 17.

(29) 表 2-7 各國空氣中污染物濃度限值標準(續) 平均周期/濃度限值 國. 30 管制項目. 3 月移. 1. 化學名. 家. 分 鐘. 8 小時. 24 小時. 每日最大 8. 平均. 平均. 小時平均. 小. 動. 時. 年平均. 平均 3. 乙醛. Acetaldehyde. 860 µg/m. -. 丙烯腈. Acrylonitrile. 10 µg/m3. -. 苯. Benzene. 7.6 µg/m3. 1.7 µg/m3 氯化芐. Benzyl Chloride. 12 µg/m3. 1,3-丁二烯. 1,3-Butadiene. 5.3 µg/m3. 0.33 µg/m3. 溴甲烷. Bromomethane. 190 µg/m3. -. 四氯化碳. Carbon Tetrachloride. 150 µg/m3. -. 氯仿. Chloroform. 57 µg/m3. 0.43 µg/m3 1,2-二溴乙烷. 1,2-Dibromoethane. 370 µg/m3. -. 1,4-二氯苯. 1,4-Dichlorobenzene. 1100 µg/m3. -. 1,2-二氯乙烷. 1,2-Dichloroethane. 48 µg/m3. 泰 國 0.4 µg/m3 二氯甲烷. Dichloromethane. 210 µg/m3. 22 µg/m3. 1,2-二氯苯. 1,2-Dichloropropane. 82 µg/m3. 4 µg/m3. 1,4-二氧陸圜. 1,4-Dioxane. 860 µg/m3. -. 2-丙烯醛/丙烯醛. 2-Propenal/acrolein. 0.55 µg/m3. -. 四氯乙烯. Tetrachloroethylene. 400 µg/m3. 200 µg/m3 1,1,2,21,1,2,2-四氯乙烷. 83 µg/m3. -. Tetrachloroethane 三氯乙烯. Trichloroethylene. 130 µg/m3. 23 µg/m3. 氯乙烯. Vinyl Chloride. 20 µg/m3. 10 µg/m3. 資料來源: 歐盟:http://ec.europa.eu/environment/air/quality/standards.htm 紐西蘭:Ambient Air Quality Guidelines (2002) 澳洲:National Environment Protection Council Service Corporation (2011) National Environment Protection (Air Toxics) Measure. 瑞典:Swedish Environmental Protection Agency (2004) 泰國:Ambient Air Quality Standards in Asia Survey Report (2009). 18.

(30) 表 2-8 印度規範空氣污染物與其濃度限值(Ambient Air Quality Standards in Asia Survey Report, 2009) 污染物. 英文名. 二氧化硫. Sulfur dioxide (SO2). 二氧化氮. PM10. Nitrogen dioxide (NO2). PM10. 工業、農村、住宅與其. 生態敏感區(由中. 平均周. 它地區. 央政府通知). 期. 50 µg/m3. 20 µg/m3. 年. 3. 80 µg/m. 3. 80 µg/m. 24 小時. 40 µg/m3. 30µg/m3. 年. 80 µg/m3. 80µg/m3. 24 小時. 3. 3. 60 µg/m. 60µg/m. 年. 100 µg/m3. 100µg/m3. 24 小時. 3. PM2.5. Fine articles (PM2.5). 臭氧. Ozone. 鉛. Lead (Pb). 40 µg/m. 3. 40µg/m. 30 分鐘. 60 µg/m3. 60µg/m3. 24 小時. 100 µg/m3. 100µg/m3. 8 小時. 3. 3. 180 µg/m. 180µg/m. 1 小時. 0.5 µg/m3. 0.5µg/m3. 年. 1 µg/m3. 1µg/m3 3. 一氧化碳. Carbon monoxide (CO). 2,000 µg/m. 2,000µg/m. 8 小時. 4,000 µg/m3. 4,000µg/m3. 1 小時. 3. 100 µg/m. 氨. Ammonia (NH3). 24 小時 3. 3. 3. 年. 3. 100µg/m. 400 µg/m. 400µg/m. 24 小時. Benzene. 5 µg/m3. 5µg/m3. 年. Benzo(a)pyrene. 1 ng/m3. 1 ng/m3. 年. 砷. Arsenic (As). 6 ng/m3. 6 ng/m3. 年. 鎳. Nickel (Ni). 20 ng/m3. 20 ng/m3. 年. 苯 苯駢(a)芘 (僅含粒狀污染物). 然而,基於揮發性有機物物種甚多,並非所有國家皆有針對各物種 訂定空氣品質標準。一般而言,揮發性有機物常與空氣中其它有害空氣 污染物進行管制,如重金屬、多環芳香烴、多溴聯苯醚等。在美國為了 解決空氣中有害空氣污染物,美國環保署雖然已選定188種有害空氣污 染物,但基於訂定管制物種過多,執行不易的情況下,美國環保署被要 求選擇30個主要造成市區健康與環境最大威脅之有害空氣污染物。美國. 19.

(31) 環保署原本傾向從量測個人暴露濃度或監測站量測環境濃度來決定管 制物種,但由於個人暴露數據較少,且監測站所測得環境濃度主要為標 準污染物,如臭氧或懸浮微粒等。基於這些原因,美國環保署利用現有 調查研究、城市累積暴露分析與基於風險的污染物排名計算來評選出城 市優先管制物種(Smith et al., 1999),篩選流程如圖2-1,其結果如表2-9 所示。從世界衛生組織建立污染物優先管制標準流程與美國環保署對於 解決有害空氣污染物之方法看出,欲選擇優先管制物種,現地的污染物 調查十分重要,在目前的國際研究上,也不乏相關之文獻。Woodruff et al. (1998)利用Cumulative Exposure Project(CEP)比較致癌物質與非致癌性 物質的基準濃度,提出了1,3-丁二烯、苯、甲醛、二氯化乙烯相對有較 高癌症風險;在非致癌HAPs中,丙烯醛、錳、鹽酸、乙醛、甲基溴為 危險比率最高。Pratt et al. (2000) 從CEP模擬結果與監測HAPs濃度狀況 估計Minnesota的空氣有毒物質,發現空氣中HAPs包含丙烯醛、砷、苯、 1,3-丁二烯、四氯化碳、鉻、氯仿、二溴乙烯、甲醛、鎳和多環芳香烃 有機物質(polycyclic organic matter, POM),其中POM、1,3-丁二烯、鉻、 甲 醛 、 四 氯 化 碳 和 苯 之 癌 症 風 險 貢 獻 度 在 CEP 模 擬 結 果 佔 95% 。 Morello-Frosch et al. (2000)在California利用CEP模型篩選超過健康基準 濃度之HAPs並確認其排放來源;結果得知致癌風險分析中,鉻、1,3-丁 二烯、甲醛、POM、苯之致癌風險大於1×10-5或高於70%危害調查;非 致癌風險以丙烯醛與鉻在最大危害指數中貢獻最大,且移動污染源與面 污染源為主要HAPs排放來源。Tam and Neumann (2004)監測Portland五個 點並分析來自點源、面源或移動污染源之43種HAPs,依據監測結果計. 20.

(32) 算致癌風險與非致癌風險。結果發現有17種HAPs在五個監測點致癌風 險皆大於10-6,19種HAPs在一個以上之監測點大於10-6,其中四氯化碳、 1,3-丁二烯、甲醛、1,1,2,2-四氯乙烷貢獻超過50%;非致癌風險則僅有 丙烯醛危害比率(hazard ratios)超過1。在污染來源貢獻度分析部分,經計 算後得知移動污染源貢獻68%之HAPs排放量。Wu et al. (2009)透過採樣 分析將西雅圖之PM2.5與VOCs進行來源分析與危害風險評估。其揮發性 有機物種特別針對乙醛(Acetaldehyde)、甲醛(Formaldehyde)、苯(Benzene)、 1,3- 丁 二 烯 (1,3-Butadiene) 、 四 氯 化 碳 (Carbon tetrachloride) 、 氯 仿 (Chloroform)、四氯乙烯(Tetrachloroethylene)、三氯乙烯(Trichloroethylene) 作為評估物種。結果顯示,HAPs總風險值為6.09×10-5,其中以背景值貢 獻之風險為1.61×10-5最高,材油燃燒貢獻之風險值為9.82×10-6、燃燒木 材貢獻之風險值為9.45×10-6,說明當地區域環境現況有待改善。而PM2.5 與VOCs個別風險總貢獻量而言,VOCs總和高於PM2.5,顯示該地區必須 注重揮發性有機物之管制。Wu et al. (2011)在2000年至2002年西雅圖六 個測站量測十五種HAPs,揮發性有機物與金屬物種各占七種與八種, 其中量測之揮發性有機物包含乙醛(Acetaldehyde)、苯(Benzene)、1,3-丁 二烯(1,3-Butadiene)、四氯化碳(Carbon tetrachloride)、氯仿(Chloroform)、 甲 醛 (Formaldehyde) 、 四 氯 乙 烯 (Tetrachloroethylene) 、 三 氯 乙 烯 (Trichloroethylene);而利用隨機效應模型(random-effects models)與主成 分分析(principal component analyses)評估HAPs之時空變化關係結果則 顯示,HAPs的時間變異性大於空間變異性,而在健康危害風險則以揮 發性有機物貢獻量大於金屬物種。. 21.

(33) HAPs 城市排名分析策略. 風險評估/危害排名研究. 累積暴露項目. 暴露/毒性指標排名. ◆依據 14 個城市研究結果. ◆以健康為基準利用模試模擬比較環境中. ◆針對 188 種污染物編制七種指數. ◆各種污染物風險研究結果正規化並排序. HAPs 濃度. ◆計算各污染物在各指標下之排名 急性吸入危險. 環境慢性指數. 第 95 百分位之 24hr 濃度. 長期平均濃度除以慢性 RBC. TRI 排放資料或 speciated. 除以急性 RBC. PM/VOC 資料庫計算人口暴露 風險. Case 1. Case 2. RBC 或 RfC. RBC 或 RfC. 低於 10. -6. 低於 10-4. ◆以排放數據為基礎,計算長 期人口暴露風險。. 排放/慢性/吸入. 排放/慢性/口服. ◆加入背景濃度。. NTI 排放率. NTI 排放率除以. 除以慢性 RBC. 口服慢性 RBD. 篩選總濃度超出癌症風險(大 於 10-6)或 RfC. 將模擬結果暴露風險大於健康. Case 1. Case 2. Case 1. Case 2. RBC 或 RfC. RBC 或 RfC. RBC 或 RfD. RBC 或 RfD. 低於 10-6. 低於 10-4. 低於 10-6. 低於 10-4. 風險基準之 HAP 排名 七個指數正規化並平均七個排名總和 綜合城市評估 HAP 名單:33 種 HAP 排放數據公開檢討(不論面源貢獻) 基於以下條件選出 30 種城市 HAP; 1.. 公開審查排放數據的可用性. 2.. 全國城市排放至少 25%來自面源. 圖 2-1 美國城市優先管制22HAPs 流程(US EPA, 2000).

(34) 表2-9 美國都會區優先管制33種有害空氣污染物(US EPA, 2000) Acetaldehyde. Coke Oven Emissions*. Manganese Compounds. Acrolein. Dioxin. Mercury Compounds. Acrylonitrile. 1, 2-Dibromoethane*. Methylene Chloride(Dichloromethane). Arsenic Compounds. Propylene Dichloride. Nickel Compounds. Benzene. 1, 3-Dichloropropene. Polychlorinated (PCBs). Beryllium Compounds. Ethylene Polycyclic Dichloride(1,2-Dichloroethane) (POM). 1,3-Butadiene. Ethylene Oxide. Quinoline. Cadmium Compounds. Formaldehyde. 1, 1, 2, 2-Tetrachloroethane. Carbon Tetrachloride*. Hexachlorobenzene. Tetrachloroethylene (Perchloroethylene). Chloroform. Hydrazine. Trichloroethylene. Chromium Compounds *面源貢獻量不顯著. Lead Compounds. Vinyl Chloride. Organic. Biphenyls Matter. 在國內揮發性有機物管制現況部分,於1992年行政院環保署所頒布 的「固定污染源空氣污染物排放標準」中,針對揮發性有機物訂定了臭 氣或厭惡性異味行為管制,以及苯、甲苯及二甲苯的周界濃度標準分別 為0.5 ppm、2 ppm 及2 ppm。另外,99年修訂定之「勞工作業環境空氣 中有害物容許濃度標準」,其中規定空氣中苯、甲苯及二甲苯的容許濃 度分別為1 ppm (3.2 mg/m3)、100 ppm (376mg/m3)及100 ppm (434 mg/m3)。 然而,台灣目前尚未針對有害空氣污染物進行明確定義,目前主要有害 空氣污染物問題包括以下幾類:揮發性有機物(VOCs)、重金屬、酸性氣 體及氟化物等,由於有害空氣污染物影響環境頗大,環保署除制定各行. 23.

(35) 業相關管制標準(規範)外,亦執行多項研究計畫,其內容以有害空氣污 染物管制為主要架構,或其內容與有害空氣污染物管制有密切關係,包 括:「有害空氣污染物排放管制規範」研訂計畫、「有害空氣污染物砷、 鉻、鎘、鉛暨戴奧辛管制規範及排放標準」研訂計畫.「有害空氣污染 物(甲醇、夫喃、甲基異丁酮、醋酸丁酯、二硫化碳、環氧乙烷、甲酚) 排放調查及管制規範」研訂計畫。目前環保署依據各種HAPs對人體健 康及環境品質危害性大小,考慮其致癌性潛能、運作量多寡、生物濃縮 性大小、急毒性程度等因素已篩選出30種有害空氣污染物作為初期管制 之對象,如表2-10所示。其中包括21種揮發性有機物、4種重金屬、3種 酸氣及其他兩種污染物,表中同時也將這30種有害空氣污染物之TLV, AALG等相關資料加以彙整,在這些資料中均可給予未來管理上的明確 指引。爾後並於87年重新檢討評估,建議刪去PAHs並增列丙烯晴 (Acrylonitrile)、環氧乙烷(Ethylene oxide)、丁酮(Methyl Ethyl ketone)、 氯乙烯(Vinyl Chloride)、及甲醛(Formaldehyde)。. 24.

(36) 表 2-10 國內建議優先調查之 30 種有害空氣污染物及其相關資料. 8.30E-06. 急性可接受 濃度 (μg/Nm3)-1 0.00E+00. 慢性可接受 濃度 (μg/Nm3)-1 7.10E+01. 30TWA. 2 3 4. 5.70E-07 2.00E-05 2.00E-06. 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00. 7.00E+02 0.00E+00 6.40E+02. 215TWA 347TWA 270TWA. Ethylbenzene 乙苯 Chloroform 氯仿 Toluene 甲苯 Xylene 二甲苯 Tetrachloroethylene 四氯乙烯 Methylene chlororide 二氯甲烷 Dimethyl Formamide 二甲基甲醯胺 1,1-Dichloroethane1,1-二氯乙烷 Phenol 酚 Tetrachloromethane 四氯甲烷 1,1,1-Trichloroethane1,1,1-三氯乙 烷. 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15. 0.00E+00 5.30E-06 0.00E+00 0.00E+00 5.80E+07 0.00E+06 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 5.80E+05 0.00E+00. 4.00E+03 4.00E+03 4.00E+03 4.40E+03 4.00E+03 3.50E+03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 1.90E+05. 1.00E+03 3.50E+01 2.00E+02 3.00E+02 0.00E+00 3.00E+03 3.00E-02 5.00E-02 4.50E+01 0.00E+00 0.00E+00. 435TWA 50TWA 375TWA 435TWA 335TWA 105TWA 19TWA 1900TWA. Methanol 甲醇 Furans 夫喃 Methyl phenol 甲酚 Methyl isobutyl ketone 甲異丁酮 Butylacetate 醋酸丁酯 Carbon disulfide(二硫化碳). 16 17 18 19 20 21. 0.00E+00 0.00E+00 -. 0.00E+00 0.00E+00 1.20E+03 3.30E+02. 6.20E+02 3.50E+00 8.00E+01 0.00E+00. 205TWA 31TWA. 含 重 金 屬. Arsenic 砷 Chromium 鉻 Cadmium 鎘 Lead 鉛. 1 2 3 4. 3.30E-03 1.40E-01 4.20E-03 8.00E-05. 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 1.50E+00. 5.00E-01 2.00E-03 3.50E+00 1.50E+00. 0.2TWA 0.5TWA 0.01TWA 0.15TWA. 酸. Nitric acid 硝酸 Hydrogen chloride 鹽酸 Sulfuric acid 硫酸. 1 2 3. 0.00E+00 -. 3.00E+30 -. 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00. 1900TWA 1900TWA 1900TWA. Carcinogenic PAHs 致癌性多環芳 香烴化合物 Naphthalene 奈. 1. -. -. -. -. 類 別. 揮. 發. 性. 有. 機. 物. 氣. 其 他. 國內 30 種優先列管之有害空氣污 染物. 排 序. 致癌風險性 (μg/Nm3). Benzene 苯. 1. Styrene 苯乙烯 1,2-Dichloroethane1,2-二氯乙烯 Trichloroethylene 三氯乙烯. 2. 0.00E+00. 0.00E+00. 1.40E+01. TLV (mg/Nm3). 50TWA. AALG (mg/Nm3) 9.6E-2 年 TWA 26.3 年 TWA 0.046 年 TWA 0.39 年 TWA 130 年 TWA 0.022 年 TWA 140 年 TWA 5200, 8 小時 TWA 0.86 年 TWA 300 年 TWA 90, 8 小時 TWA 36400, 8 小 時 TWA 490, 8 小時 TWA 150, 24 小時 TWA 4.66E-5 年 TWA 1.67E-5 年 TWA 1.1E-4 年 TWA 1.5 年 TWA 21, 8 小時 TWA 2, 8 小時 TWA 120, 8 小時 TWA. 註:- , 資料不足 AALG(Ambient Air Level Goal), 空氣品質目標值。 TLV(Threshold Limit Value), 恕限值,係美國工業衛生協會所訂勞工作業環境容許濃度。 TWA(Time Weighted Average), 時量平均容許濃度。 資料來源:行政院環保署『有害空氣污染物管制規範及排放標準研定計畫』,EPA-84-F1-03-09-07。. 先前提到早期空氣品質管理常採用命令與管制的策略,但此種策略 並不是最符合經濟效益的方法,因此逐漸發展出以經濟誘因作為管制策 略的方法。目前「行政管制」與「經濟誘因」並存之雙軌制度,已成為 25.

(37) 各國污染管制立法新趨勢,各國採行之經濟誘因制度,包括收費制度、 補貼、排放權交易以及防污保證金制度。 臺灣在經濟誘因方面,為了落實污染者付費之精神,自民國 96 年起 徵收 VOCs 空污費,希望鼓勵業者能主動進行 VOCs 之減量及改善,並 達到降低整體 VOCs 排放量之目標。揮發性有機物空污費徵收主要分為 兩階段,第一階段為民國 96 年至 98 年,此階段僅徵收一般性 VOCs 空 污費,採單一費率為 12 元/公斤之 VOCs 排放量。VOCs 排放量計算方 式如下:. VOCs 排放量/季=排放係數×活動強度×(1-控制因子). 揮發性有機物空污費徵收第二階段從民國 99 年起,將規劃加徵 13 種有害 VOCs,並回歸「質量平衡」計算原則,藉由收費制度提高排放 量之掌握度及正確性,規劃分三級累進費率徵收,並納入防制區差別費 率。 揮發性有機物在行政管制方面,目前國外有針對一般 VOCs 進行徵 收,如表 2-11 所示。徵收項目分為一般 VOCs 與加徵有害 VOCs,徵收 方式有依據實際排放量徵收與隨燃(物)料徵收。而國內目前也針對 13 種 VOCs 依據實際排放量計算進行排放費用之徵收,分別為甲苯、二甲苯、 苯、乙苯、苯乙烯、二氯甲烷、1,1-二氯乙烷、1,2 二氯乙烷、三氯甲烷 (氯仿)、1,1,1-三氯乙烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯。. 26.

(38) 表 2-11 國外管制 VOCs 之情形(行政院環保署,2009b) 國家. 一般 VOCs. 美國 (南加州). ○. 波蘭. ○. 澳洲 列支敦斯登 加拿大 瑞士 日本. ○ ○ ○ ○ ○. 丹麥. 中國. 徵收項目及物種 徵收方式 有害 VOCs 實際排放 隨燃(物) 量徵收 料徵收 有加徵 收費物種 苯、二氯乙烯、三氯乙烯、 四氯乙烯、氯甲烷、1,3-丁二 烯、甲醛、二溴乙烯、1,4○ ○ 二氧六圜、PAHs、含氯戴奧 辛、呋喃(26 種) 苯、1,1,1-三氯乙烷、戴奧 ○ ○ 辛、呋喃 苯、Benzo[a]pyren ○ ○ 無 ○ 無 ○ 無 ○ 無 ○ 三氯乙烯、四氯乙烯、二氯 ○ ○ 甲烷 苯、甲醛、乙醛、丙烯醛、 甲醇、酚類、苯胺類、氯胺 ○ ○ 類、硝基苯、丙烯晴、氯乙 烯、苯乙烯. 2.3 揮發性有機物控制技術 總量管制制度實行中,新設污染源設立與既有污染源變更污染排放量 皆必須使用最佳可行控制技術方可於總量管制區內設立或變更。依據空 氣污染防制法第六條第三項及第八條第三項規定,我國定義最佳可行控 制技術包含下列技術: 1. 使用低污染性原(物)料、燃料 2. 採用低污染製程 3. 裝置空氣污染排放控制設備 4. 其他經主管機關或中央主管機關委託之政府其他機關認定之空氣 污染減量技術 27.

(39) 然而使用低污染性原(物)料、燃料與採用低污染製程視污染源不同, 減量方法皆不盡相同,但裝設空氣污染排放控制設備為控制污染物排放 最簡易之方法。故在評估最佳可行控制技術部分,政府機關應著重於各 種產業對於裝置空氣污染排放控制設備作概略性評估並提出規範。 目前揮發性有機物常用之污染控制設備包括燃燒式控制技術與非燃 燒式控制技術兩類;燃燒式控制技術主要為破壞排氣中之揮發性有機物 成分,目前控制技術有熱焚化法、觸媒焚化法、廢氣燃燒塔,對大部分 氣態有機污染物去除效果較好;非燃燒式控制技術主要以回收揮發性有 機物以達到控制目的,目前控制技術有活性碳吸附回收法及冷凝回收法 等,每一種技術之去除效率及成本支出皆不同,如何在成本負擔可接受 之前提下選擇一項有效之控制技術,成為工業生產的重要工作。最佳可 行控制技術(BACT)之精神正是污染源業者在依其本身個別情形考量的 基礎上,於符合法令限制的前提下,對於任何由主要排放設施所可能排 放或衍生的污染物,透過製程變更或可行控制方法的選擇,將能源耗用、 環境影響及經濟成本上的衝擊列入考慮之後,選擇用以控制排放之污染 物,藉以達成該排放設施所能達到的最大程度削減量(maximum degree of reduction)的技術或方法。 在最佳可行控制技術之評估上,本研究擬參考美國環保署公告之一 套 Top-Down 分析程序來進行分析,其主要程序包括下列五項步驟,圖 2-2 說明各步驟之考量因素 (李,2004): 1.所有控制技術確認。 2.刪除技術上不可行之選擇。. 28.

(40) 3.剩餘之控制技術依控制效率進行排序。 4.評估最有效控制技術及結果。 5.最佳可行控制技術之選擇。. 製程/污染源 污染排放特性分析 (排放風量/污染物種類/濃度). 步驟一. 列出所有控制技術. 步驟二. 剔除技術上不可行之技術. 步驟三. 可行技術依處理效率排序. 步驟四. 經濟/能源/環境 衝擊分析評估. 步驟五. 最佳可行控制技術 (BACT). 包括尾氣處理及製程改善 技術 考量污染物之物化特性(如 水溶性,蒸氣壓…),製程 及排氣特性,空間需求以 及工程施作困難性,…. 經濟面 初設及操作成本、單位產 品利潤衝擊 能源面 能源需求及成本 環境面 二次污染排放衝擊及必須 處理時之成本. 圖 2-2 最佳可行控制技術之評估 揮發性有機物控制技術依照處理方式可分為燃燒式控制技術與非燃 燒式控制技術。燃燒式控制技術主要為破壞排氣中之揮發性有機物,主 要控制技術有熱焚化法、觸媒焚化法、廢氣燃燒塔等,其對大部分氣態 有機污染物之去除效率甚高,因此應用較多;非燃燒式控制技術主要以 29.

(41) 回收揮發性有機物已達成污染控制目的,主要控制技術為吸附法、吸收 法及冷凝法,詳細分類如圖 2-3 所示。以下為美國環保署清潔空氣中心 對於揮發性有機物可行控制技術種類介紹與說明並彙整於表 2-12:. 1. 蓄熱式焚化爐-RTO(Regenerative Incinerator-RTO)(US EPA, 2003a) 此控制技術稱為再生熱氧化(regenerative thermal oxidizer, RTO),控制 技術主要以燃燒氧化破壞為主,可處理之污染物為揮發性有機物。揮發 性有機物破壞效率為 95~99%,取決於室內溫度、停留時間、濃度、混 合程度,在低濃度情況下,控制效率則會降低。一般而言,高流率(大於 2.4 sm3/sec 之氣流)且低濃度(小於 1000 ppmv 之 VOCs)為最適合蓄熱式 焚化爐系統。由於懸浮微粒可能堵塞焚化爐固定床,故在前處理部分, 必須透過過濾器或預處理技術將懸浮微粒去除。常規設計之蓄熱式焚化 爐成本範圍,以低流速之廢氣(2.4 scm/s),低濃度之揮發性有機物(小於 100 ppmv),且不包含氧化後之酸性氣體處理成本之評估結果。一般而 言,控制低濃度之廢氣較控制高濃度廢氣之成本較高。. 2. 蓄熱式焚化爐-RCO(Regenerative Incinerator-RCO)(US EPA, 2003a) 此控制技術稱為再生催化氧化劑(regenerative catalytic oxidizer, RCO), 與 RTO 不同之處在於此控制技術有使用催化劑。此類型控制技術為燃 燒或催化氧化破壞,可處理之污染物為揮發性有機物與一氧化碳。揮發 性有機物破壞效率為 90~99%,取決於室內溫度、停留時間、濃度、混 合程度,在低濃度情況下,控制效率則會降低;使用貴金屬催化劑,可. 30.

(42) 去除超過 98%之一氧化碳。一般而言,高流率(大於 2.4 sm3/sec 之氣流) 且低濃度(小於 1000 ppmv 之 VOCs)為最適合蓄熱式焚化爐系統。由於 懸浮微粒可能堵塞焚化爐固定床或使催化劑產中毒反應而失效,故在前 處理部分,必須透過過濾器或預處理技術將懸浮微粒去除。若催化劑使 用鉑或鈀等重金屬時,RCO 可處理含有氯化物、溴化物與其它鹵素元素 之揮發性有機物之廢氣,但若廢氣中含有矽、磷、砷或其它重金屬時, 催化劑有中毒之可能性存在。常規設計之蓄熱式焚化爐不含催化劑之成 本範圍,以低流速之廢氣(2.4 scm/s),低濃度之揮發性有機物(小於 100 ppmv) ,且不包含氧化後之酸性氣體處理成本之評估結果。一般而言, 控制低濃度之廢氣較控制高濃度廢氣之成本較高。. 3. 催化焚化爐(Catalytic Incinerator)(US EPA, 2003b) 此 控 制 技 術 也 稱 為 催 化 氧 化 劑 (catalytic oxidizer) 或 催 化 反 應 器 (catalytic reactor),控制技術為氧化破壞。催化焚化爐可去除之污染物為 揮發性有機物(VOCs)與懸浮微粒(PM)。催化劑常為單一性或混合金屬氧 化物,如氧化鈷、氧化銅/氧化錳催化劑常用於氧化含氯化合物之氣體, 鉑可用於氧化含硫之揮發性有機物,但對於含氯之氣體則較無效果。揮 發性有機物破壞效率取決於氣體組成、濃度、操作溫度、氧氣濃度、催 化劑性質、氣體流率,其中又以操作溫度與氣體流率影響最大,隨著氣 體流率增加,破壞效率降低,溫度升高,破壞效率隨之提升。以催化劑 床層體積為 0.014~0.057 m3,在操作溫度為 450 ℃,氣體流率 0.47 sm3/sec 之情況下,VOCs 破壞效率可達 95%。然而,增加催化劑劑量或提高操. 31.

(43) 作溫度,則可使破壞效率達到 98~99%。催化焚化爐常運用於控制 VOCs 為蒸發過程產生之行業,如溶劑、表面塗層、印刷業務等行業,適合具 有低廢氣量或氣體組成與濃度變化不大之行業。. 4. 熱焚化爐(Thermal Incinerator) (US EPA, 2003c) 此控制技術也被稱為直接式火焰焚化爐、熱氧化劑或後燃器。主要控 制揮發性有機物,部分煤煙組成之懸浮微粒也會有不同程度之破壞。揮 發性有機物去除效率取決於氣體組成、濃度、操作溫度、氧氣濃度、催 化劑性質、氣體流率。典型之熱焚化爐去除效率從 98%至 99.99%以上, 滿足此效率或廢氣濃度為 2,000,000 ppmv 以上時需要之操作條件為:燃 燒溫度 870℃,停留時間 0.75 秒,並做適當攪拌。若處理含鹵素化合物 之廢氣,建議燃燒溫度提升至 1100℃,停留時間為 1.0 秒,並在處理後 端加裝酸性氣體洗滌器。VOCs 濃度小於 2,000 ppmv 時,去除速率下降。 熱焚化爐適用於任何工業生產所產生之揮發性有機物。熱焚化爐以處理 揮發性有機物濃度為 1,000 至 1,500 ppmv 之成本評估,不包含後端酸氣 處理系統,操作與維護成本、年度成本與成本效能以補充燃料所需之成 本為主。. 5. 焚燒爐-直燃式(Incinerator - Recuperative Type) (US EPA, 2003d) 此控制技術也被稱為熱氧化(thermal oxidizer)、熱焚化爐(thermal incinerator)。主要可處理 VOCs 與煤焦組成之懸浮微粒(PM)。典型直燃 式焚化爐揮發性有機物之破壞效率為 98~99.9%,取決於操作溫度、停. 32.

(44) 留時間、進氣濃度、混合程度,若要達到 98%以上破壞效率,排氣濃度 為 20 百萬 ppmv,操作溫度 870 ℃,停留時間 0.75 秒,並做適當攪拌。 當處理含鹵素化合物之廢氣時,須將燃燒溫度提升至 1100 ℃,停留時 間為 1.0 秒,並建議在下游設置氣體洗滌器。直燃式焚化爐對於處理懸 浮微粒(PM)之控制效率為 0~99%,破壞效率範圍較大。直燃式焚燒爐可 處理大部分固定污染源所排放之揮發性有機物,以下之類別除外:(1) 油 漆製造業;(2) 橡膠製品與聚合物製造業;(3) 合板製造業;(4) 表面塗 層操作,如電器、電磁線、汽車、金屬罐、紙張、薄膜、織物塗層、金 屬家具、木製家具、雜項金屬製品;(5)乙烯基與聚氨酯塗料;(6)有害廢 棄物處理儲存與處理設施。 直燃式焚化爐操作成本為依據常規設計且正常操作下,評估之成本範 圍。估計之成本為氣體流率 1,000~1,500 ppmv 時之範圍,且不包含後端 氧化之酸性氣體處理成本。一般而言,控制低濃度之廢氣較控制高濃度 廢氣之成本較高。對於揮發性有機物處理為最積極且最有效之方法之一, 處理效率可能達到 99.9%,且由於可回收 70%餘熱,較直熱焚化爐 (straight thermal incinerators)經濟。. 6. 燃燒塔(Flare) (US EPA, 2003e) 燃燒塔為將揮發性有機物用管道運輸至偏僻處,如高空、露天空曠處, 利用特別設計之燃燒器噴嘴,混合輔助燃料、蒸氣或空氣,將揮發性有 機物混合燃燒達到去除效果。燃燒過後之揮發性有機物將轉化為二氧化 碳與水,部分揮發性有機物因不完全燃燒,可能產生其他有機化合物,. 33.

(45) 如醛類、酸類等。破壞效率主要取決於火燄溫度以及燃燒停留時間,正 常運作下,燃燒塔可處理大於 11 (MJ/sm3)之氣體流率。燃燒塔可用於處 理所有 VOCs 廢氣,主要應用於石油與石化行業。在化工業與煉油廠也 有燃燒塔之設計應用,應用於發生緊急狀況且需要釋放大量氣體時,可 大量處理廢氣。. 7. 文氏洗滌器(Venturi Scrubber) (US EPA, 2003f) 此 控 制 設 備 又 稱 作 氣 體 霧 化 噴 霧 洗 滌 器 (gas-atomizing spray scrubbers)。此種類型空氣污染控制技術稱為「濕式洗滌」,技術原理為 利用慣性與擴散攔截空氣污染物。主要處理包含 PM10 與 PM2.5 之懸浮微 粒,對於揮發性有機物控制僅限於高溶解性氣體。文氏洗滌器收集效率 從 70~99%不等,取決於應用程序。主要可應用於化工、礦產品、木材、 紙漿、石製品、瀝青製造業;鋁、鉛、鐵、鋼鑄鐵生產行業、焚化爐, 一般情況下,文氏洗滌器對於微細顆粒收集效率高,因此適用於控制排 放源含有高濃度之細微懸浮微粒。文氏洗滌器之成本範圍,以流量為 7 g/sm3 之懸浮微粒,控制效率達 99%之,不包含後處理、使用溶劑及廢 棄物處置費用之結果。. 8. 纖維床洗滌器(Fiber-Bed Scrubber) (US EPA, 2003g) 此控制設備又稱作濕式過濾洗滌器(wetted-filter scrubbers)和除霧氣 (mist eliminators)。此種類型空氣污染控制技術稱為「濕式洗滌」,技術 原理為利用慣性與擴散攔截空氣污染物。可處理細微或可溶性懸浮微粒. 34.

數據

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參考文獻

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