臺灣空氣品質監測網管理 與品保制度
李崇德 1 、張順欽 2
1 中央大學環境工程研究所 教授
2 行政院環境保護署 副執行秘書
2012.05.28
簡報大綱
• 臺灣空氣品質監測體系
• 各種類型空氣品質監測站
• 空氣污染長程傳輸對臺灣的影響
• 臺灣PM 2.5 監測
• 監測站操作維護與品質保證制度
2
臺灣空氣品質
監測體系 空氣品質監測站網(76)
空氣污染物
輔助氣象參數
逐時資料發布
空氣品質預報
污染形成機制監測
污染事件監控
專案調研
總懸浮微粒TSP (156)
落塵Dustfall (161)
空氣品質自動監測 (29)
環保局 環保署
工業部門
空氣品質自動監測站 (~80)
空氣污染定期監測
4
空氣 品質 監測 設施
普通 測站
特殊 測站
一般站 (63)
交通站 (6)
公園站 (2) –
陽明山、恆春
工業站 (5) –
頭份、線西、台西、前鎮、麥寮
背景站 (4) –
萬里、觀音、三義、橋頭
移動型測站
(監測車 5 部)
光化學測站 (9)
研究型測站
輔助 監測 設施
光達 (1)
– 中壢中央大學
逆溫儀 (3)
– 台北、台中、高雄
剖風儀 (1)
– 高雄左營
超級測站 (5)
通量測站 (2)
– 宜蘭棲蘭山
鹿林山背景站
–玉山國家公園
東沙、東引空氣背景測站
紫外線 (15),BTEX (10)
酸雨計 (15) 裝置於部分普通測站
(76站)
註:普通測站標示紅色及底線者,表示其兼具一般站功能
北部(1)
中部(1)
南部(3)
空氣品質監測項目
• 法規項目
– PM
10, SO
2, NO
X, CO, O
3– PM
2.5• 臭氧前驅物 – NMHC
– 56 種 VOCs (光化學評估監測站)
• 微粒成分監測(超級測站)
– 硫酸鹽、硝酸鹽、碳成分、光學係數
• 其它監測項目
– UV, 酸雨,CO
2,能見度 …
– 氣象參數(WS, WD, RH, RF, Temp)
PSI (空氣污染指標)
Pollutants Standard Index
6
氣態污染物監測儀器
微粒自動監測儀
8
高值觸發 採樣設備
8
原生污染物濃度呈現下降趨勢,但O
3濃度穩定上升,不過如果考量NO 滴 定效應 (NO+O
3→NO
2+O
2),O
x(O
x= O
3+ NO
2) 增加不多。
台北捷運運量增加並沒有使 NO
X或 CO濃度有相同程度的削減。
Source: SC Chang and CT Lee (2007) Environ. Monit. Asses., 127:87-96.
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
Year
0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8
N o rm a liz e d a n n u a l a ve ra g e
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
M R T ( d a ily p a s s e n g e rs , 1 0
6)
CO NOX SO2 PM10
O3, max O3, avg OX MRT
1.0
燃料油硫含量從
1% 降到 0.5% 柴油硫含量降到低於0.05%
台北市10年空氣污染物濃度變化
10
臺灣微粒超級測站分布
• 為了解微粒污染成因,提 供管制策略擬定參考
– 於2002年3月設立台北微 粒超級測站
– 2005年在高雄市大寮(輔 英科大)、橋頭、前鎮及屏 東縣潮州,設置四個微粒 超級測站
– 連續監測每小時PM
2.5質 量、化學成分、粒徑分 布、光學係數等
新 莊
橋 頭 前 鎮
潮 洲
輔 英
微粒超級測站
(super sites)
12
2002年至2008年台北超級測站微粒成分(μg m -3 )
有效日數 平均值 標準差 中位數 最大值
PM
2.52136 30.3 16.0 27.1 109.0
EC 1800 1.8 1.5 1.3 17.1
OC 1887 5.2 3.1 4.4 22.3
NO
3-1827 1.8 1.7 1.3 13.3
SO
42-1981 6.4 5.0 5.5 41.5
EC
EC, 6%
OC, 24%
Nitrate, 8%
Others, 33%
Sulfate, 29%
主要都會區
上午主要 盛行風方向
1
上風背景站下午主要 盛行風方向
都會區主要 排放源邊界
2
臭氧前驅物濃度最高站2
最高臭氧濃度站
3
4
下風極遠站光化學測站 設置原則
14
Hexane- 14.50 Unk1 Methylcyclopentane- 16.712,4-Dimethylpentane Benzene- 18.60 Cyclohexane- 19.38 2-Methylhexane 2,3-Dimethylpentane- 20.10 3-Methylhexane - 21.512,2,4-Trimethylpentane Heptane- 22.45 - 23.65 Methylcyclohexane 2,3,4-Trimethylpentane- 26.25 Toluene 2-Methylheptane- 27.25 3-Methylheptane Unk2- 28.02 Octane- 29.44 Unk3- 30.65 Ethylbenzene- 32.61 m,p-xylene Styrene- 34.11 o-Xylene Nonane- 35.15 Isopropylbenzene- 36.11 Unk4- 37.12 n-Propylbenzene- 37.77m-Ethyltoluenep-Ethyltoluene1,3,5-Trimethylbenzene o-Ethyltoluene- 38.87 1,2,4-Trimethylbenzene- 39.56 Decane 1,2,3-Trimethylbenzene- 40.87 m-Diethylbenzene- 41.80 p-Diethylbenzene - 43.09 Unk5 Undecane- 43.80 5
10 15
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46
Ethane- 9.48 Ethene- 10.31 Propane- 12.61 Propene- 19.44 i-Butane- 21.94 Butane- 23.19 Acetylene- 25.09 - 27.32 - 28.04 t-2Butene- 28.60 1-Butene Unk6- 29.93 cis-2-Butene- 30.61 Cyclopentane- 31.60i-Pentane Pentane- 32.69 t-2Pentene- 35.84 - 36.49 1-Pentene cis-2-Pentene- 37.44 2,2-Dimethylbutane- 38.45 2,3-Dimethylbutane- 39.132-Methylpentane3-Methylpentane Isoprene- 40.88 2-Methyl-1-Pentene- 42.90 - 43.95
5 10 15 20 25
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46
Hexane- 14.50 Unk1 Methylcyclopentane- 16.712,4-Dimethylpentane Benzene- 18.60 Cyclohexane- 19.38 2-Methylhexane 2,3-Dimethylpentane- 20.10 3-Methylhexane - 21.512,2,4-Trimethylpentane Heptane- 22.45 - 23.65 Methylcyclohexane 2,3,4-Trimethylpentane- 26.25 Toluene 2-Methylheptane- 27.25 3-Methylheptane Unk2- 28.02 Octane- 29.44 Unk3- 30.65 Ethylbenzene- 32.61 m,p-xylene Styrene- 34.11 o-Xylene Nonane- 35.15 Isopropylbenzene- 36.11 Unk4- 37.12 n-Propylbenzene- 37.77m-Ethyltoluenep-Ethyltoluene1,3,5-Trimethylbenzene o-Ethyltoluene- 38.87 1,2,4-Trimethylbenzene- 39.56 Decane 1,2,3-Trimethylbenzene- 40.87 m-Diethylbenzene- 41.80 p-Diethylbenzene - 43.09 Unk5 Undecane- 43.80 5
10 15
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46
Ethane- 9.48 Ethene- 10.31 Propane- 12.61 Propene- 19.44 i-Butane- 21.94 Butane- 23.19 Acetylene- 25.09 - 27.32 - 28.04 t-2Butene- 28.60 1-Butene Unk6- 29.93 cis-2-Butene- 30.61 Cyclopentane- 31.60i-Pentane Pentane- 32.69 t-2Pentene- 35.84 - 36.49 1-Pentene cis-2-Pentene- 37.44 2,2-Dimethylbutane- 38.45 2,3-Dimethylbutane- 39.132-Methylpentane3-Methylpentane Isoprene- 40.88 2-Methyl-1-Pentene- 42.90 - 43.95
5 10 15 20 25
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46
BP-1
PLOT
56種臭氧前驅物分析圖譜
14
14
Aromatic(芳香族) Paraffin(烷類) Olefin(烯類)
Benzene n-Hexane n-Decane Ethylene
Toluene Methylcyclopentane n-Undecane Propylene
Ethylbenzene 2,4-Dimethylpentane n-Dodecane Acetylene
m,p-Xylene Cyclohexane Ethane t-2-Butene
Styrene 2-Methylhexane Propane 1-Butene
o-Xylene 2,3-Dimethylpentane Isobutane cis-2-Butene
Isopropylbenzene 3-Methylhexane n-Butane t-2-Pentene
n-Propylbenzene 2,2,4-Trimethylpentane Cyclopentane 1-Pentene
m-Ethyltoluene n-Heptane iso-Pentane cis-2-Pentene
p-Ethyltoluene Methylcyclohexane n-Pentane Isoprene
1,3,5-Trimethylbenzene 2,3,4-Trimethylpentane 2,2-Dimethylbutane 1-Hexene o-Ethyltoluene 2-Methylheptane 2,3-Dimethylbutane
1,2,4-Trimethylbenzene 3-Methylheptane 2-Methylpentane 1,2,3-Trimethylbenzene n-Octane 3-Methylpentane m-Diethylbenzene n-Nonane
p-Diethylbenzene
56種臭氧前驅物
16
測站名稱 測站類型 北部
地區
萬華站
類型2或3土城站
類型2或3測站名稱 測站類型
雲嘉 南 地區
台西站
類型2朴子站
中間傳輸台南站
類型3測站名稱 測站類型
南部 地區
橋頭站
類型1小港站
類型2潮州站
類型3類型1 上風背景站
類型2 前驅物濃度最高站
類型3 臭臭氧濃度最高站
類型4 下風極遠站
臺灣光化學測站網分布
臺灣空氣品質監測數據發布
18 18
空氣監測資訊主動服務
• WEB 2.0(網路社群)
–iGoogle
–Web Services
–微網誌(Plurk, Twitter)
• 高值簡訊通報
–各地環保局
–環保署空保處
–環保署監資處
20
2006年環保署在鹿林山
(2,862 m)設置背景監測站,
進行污染長程傳輸研究。
22
LABS
NCU Astronomy Observatory
aerial view of LABS
22
LABS, Taiwan
24
Honeycomb denuder Samplers
PM
10& PM
1samplers
Dichotomous Sampler
Aerosol (PM
10) Visibility Radiation Radiation
Mercury
Weather Tower Acid Rain
26
0 5 10 15 20 25 30 35
2008 10/13 2008 10/20 2008 10/27 2008 11/03 2008 11/10 2008 11/17 2008 11/24 2008 12/01 2008 12/08 2008 12/15 2008 12/22 2008 12/29 2009 01/05 2009 01/12 2009 01/19 2009 01/26 2009 02/02 2009 02/09 2009 02/16 2009 02/23 2009 03/02 2009 03/09 2009 03/16 2009 03/23 2009 03/30 2009 04/06 2009 04/13 2009 04/20 2009 04/27
PM10Light-scattering coefficient (Mm-1)
Date MLO
450 nm 550 nm 700 nm
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
2008 10/13 2008 10/20 2008 10/27 2008 11/03 2008 11/10 2008 11/17 2008 11/24 2008 12/01 2008 12/08 2008 12/15 2008 12/22 2008 12/29 2009 01/05 2009 01/12 2009 01/19 2009 01/26 2009 02/02 2009 02/09 2009 02/16 2009 02/23 2009 03/02 2009 03/09 2009 03/16 2009 03/23 2009 03/30 2009 04/06 2009 04/13 2009 04/20 2009 04/27
PM10Light-absorption coefficient (Mm-1)
Date MLO
467 nm 530 nm 660 nm 0
100 200 300 400 500 600 700
2008 10/13 2008 10/20 2008 10/27 2008 11/03 2008 11/10 2008 11/17 2008 11/24 2008 12/01 2008 12/08 2008 12/15 2008 12/22 2008 12/29 2009 01/05 2009 01/12 2009 01/19 2009 01/26 2009 02/02 2009 02/09 2009 02/16 2009 02/23 2009 03/02 2009 03/09 2009 03/16 2009 03/23 2009 03/30 2009 04/06 2009 04/13 2009 04/20 2009 04/27
PM10Light-scattering coefficient (Mm-1)
Date LLN
450 nm 550 nm 700 nm
0 20 40 60 80 100 120
2008 10/13 2008 10/20 2008 10/27 2008 11/03 2008 11/10 2008 11/17 2008 11/24 2008 12/01 2008 12/08 2008 12/15 2008 12/22 2008 12/29 2009 01/05 2009 01/12 2009 01/19 2009 01/26 2009 02/02 2009 02/09 2009 02/16 2009 02/23 2009 03/02 2009 03/09 2009 03/16 2009 03/23 2009 03/30 2009 04/06 2009 04/13 2009 04/20 2009 04/27
PM10Light-absorption coefficient (Mm-1)
Date LLN
467 nm 530 nm 660 nm
PM
10散光係數
2003年至2009年鹿林山 PM 2.5 、有機碳(OC)、
元素碳(EC)月平均濃度
Source: Lee, C.-T.*, Chuang, M.-T., Lin, N.-H., Wang, J.-L., Sheu, G.-R., Chang, S.-C., Wang, S.-H., Huang, H., Chen, H.-W., Weng, G.-H., Hsu, S.-P. (2011 Oct) “The enhancement of
PM2.5 mass and water-soluble ions of biosmoke transported from Southeast Asia over the Mountain Lulin site in Taiwan,” Atmospheric Environment 45, 5784-5794.
2003年至2009年鹿林山
PM 2.5 和水溶性離子月平均濃度
Source: Lee, C.-T.*, Chuang, M.-T., Lin, N.-H., Wang, J.-L., Sheu, G.-R., Chang, S.-C., Wang, S.-H., Huang, H., Chen, H.-W., Weng, G.-H., Hsu, S.-P. (2011 Oct) “The enhancement of PM2.5
2003年至2009年東南亞生質燃燒傳輸氣流 鹿林山 PM 2.5 、有機碳(OC)、元素碳(EC)
Source: Lee, C.-T.*, Chuang, M.-T., Lin, N.-H., Wang, J.-L., Sheu, G.-R., Chang, S.-C., Wang, S.-H., Huang, H., Chen, H.-W., Weng, G.-H., Hsu, S.-P. (2011 Oct) “The enhancement of PM2.5 mass and water-soluble ions of biosmoke transported from Southeast Asia over the Mountain Lulin site in Taiwan,” Atmospheric Environment 45, 5784-5794.
傳輸至鹿林山逆溯氣流軌跡線(Hysplit)
(a) BB:
生質燃燒期間氣流來自燃燒區
(b)
(b) SNBB:
非生質燃燒期間氣流來自燃燒區
(c) FT:
氣流來自海洋和高層自由對流層
(d) Anthropogenic:氣流來自本地和低層自由對流層2003年至2009年鹿林山4種軌跡線分類 PM 2.5 水溶性離子平均濃度及增益比值
4種軌跡線分類水溶性離子平均濃度 4種軌跡線分類水溶性離子濃度增益比值
生質燃燒氣流(綠色)增益比值最大的水溶性離子是NO
3-和nss-K
+。
人為影響氣流(藍色)增益比值最大的水溶性離子是nss-SO
42-。
34
空氣污染長程傳輸對臺灣的影響
• 本地污染改善後,外來污 染影響顯著
• 2010/3/21 沙塵事件
– 100 < PSI <199 : 17 站
– 200 < PSI <299 : 12 站
– PSI > 300: 40 站
2006年3月19日亞洲沙塵傳輸
0 12 24 12 24 12 24 12 24 12 24
Hours 0
100 200 300 400
PM10 (g m-3 ) Sinjhuang Wanli
Yangming
03/20 03/21 03/19
03/18 03/17
(a)
0 12 24 12 24 12 24 12 24 12 24
Hours 0
1 2 3 4
CO (ppm)
Sinjhuang Wanli Yangming
03/20 03/21 03/19
03/18 03/17
(b)
0 12 24 12 24 12 24 12 24 12 24
Hours 0
5 10 15 20 25 30
SO2 (ppb)
Sinjhuang Wanli Yangming
03/20 03/21 03/19
03/18 03/17
(c)
0 12 24 12 24 12 24 12 24 12 24
Hours 0
30 60 90 120
O3 (ppb)
Sinjhuang Wanli Yangming
03/20 03/21 03/19
03/18 03/17
(e)
0 12 24 12 24 12 24 12 24 12 24
Hours
0 2 4 6 8 10
WS(msec-1 )
N NE E SE S SW W NW N
WD
WS (L) WD (R)
03/20 03/21 03/19
03/18 03/17
0 12 24 12 24 12 24 12 24 12 24
Hours 0
50 100 150 200
NOX (ppb)
Sinjhuang Wanli Yangming
03/20 03/21
03/19 03/18
03/17 (d)
Source: Chang, S.-C., Chou, Charles C.-K., Wei-Nai Chen and Lee, C.-T.* (2010 Jan) “Asian dust and pollution
2006年3月19日亞洲沙塵傳輸
36
0 12 24 12 24 12 24 12 24 12 24
Hours 0
50 100 150 200 250
PM (g m-3)
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Ratios of PM2.5/PM10 PM2.5
PM2.5-10 PM2.5/PM10
03/20 03/21 03/19
03/18 03/17
0 12 24 12 24 12 24 12 24 12 24
Hours 0
10 20 30
SO42-,NO3- (g m-3)
0 5 10 15 20
BC(g m-3)
SO42 - (L) NO3- (L) BC (R)
03/20 03/21
03/19 03/18
03/17
0 40 80 120 160
PM2.5 (g m-3) 0
5 10 15 20 25 30
SO42- (g m-3 )
Before dust (y=3.3+0.071x; R2=0.73) Duri ng dust (y=0.198x; R2=0.78) After dust (y=0.141x; R2=0.87)
(a)
0 40 80 120 160
PM2.5 (g m-3) 0
5 10 15 20 25 30
NO3- (g m-3 )
Before dust (y=0.103x; R2=0.67) Duri ng dust (y=0.081x; R2=0.68) After dust (y=0.108x; R2=0.69)
(b)
0 40 80 120 160
PM2.5 (g m-3) 0
5 10 15 20 25 30
BC (g m-3 )
Before dust (y=0.157x; R2=0.78) Duri ng dust (y=0.056x; R2=0.90) After dust (y=0.184x; R2=0.79)
(c)
Source: Chang, S.-C., Chou, Charles C.-K., Wei-Nai Chen and Lee, C.-T.* (2010 Jan) “Asian dust and pollution transport—a comprehensive observation in the downwind Taiwan in 2006,” Atmospheric Research 95, 19-31.
2010年沙塵新聞報導
38
2010年沙塵報紙報導
38
2010年3月21日亞洲沙塵影響範圍廣泛
• PM 10 小時最高濃度1724
g m -3 (台北士林)
• 沙塵遠傳到東沙島PM 10 小 時最高濃度= 557 g m -3
0 500 1000 1500 2000
PM10 (g m-3 )
東沙DS 萬里WL 士林SL 崙背LB 小港SK
東沙 557
小港 915 士林 1724 崙背 1082
韓國 3000 Max PM
10conc. In
2010 AD event
2000
???
2010年3~4月東沙島氣膠特性
19-Mar 20-Mar 21-Mar 22-Mar 23-Mar 10-Apr 11-Apr 12-Apr 13-Apr 14-Apr 15-Apr 16-Apr 17-Apr 18-Apr 19-Apr
0 25 50 75 0 25 50 75 0 25 50 75 0 25 50 75 0 25 50 75 0 25 50 75 0 10 20 0 25 50 75 100
PM2.5-unresolved PM10-unresolved PM2.5-TC
Weight %Con. (g m-3 )
PM10-TC PM2.5-WSI
S
PM10-WSI
S
PM2.5
PM10
水溶性離子 是 PM
2.5的主要成分 (51.1% ± 7.2%)。
(Atmospheric Environment, accepted)
2010年3~4月東沙島氣膠PM
2.5和 PM
10-2.5水溶性離子
19-Mar 20-Mar 21-Mar 22-Mar 23-Mar 10-Apr 11-Apr 12-Apr 13-Apr 14-Apr 15-Apr 16-Apr 17-Apr 18-Apr 19-Apr
0.0 0.5 1.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0.0 0.2 0.4 0.00 0.25 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.00 0.25 0.50 0.75 0.00 0.25 0.50 0.75 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0
Na+ NH4+ nss-K+
Concentration (g m-3 )
nss-Mg2+
nss-Ca2+
Cl- NO3-
(a) nss-SO42-
(a) PM
2.5: nss-SO
42-, nss-K
+, NH
4+(b) PM
10-2.5: NO
3-, Cl
-, Na
+19-Mar 20-Mar 21-Mar 22-Mar 23-Mar 10-Apr 11-Apr 12-Apr 13-Apr 14-Apr 15-Apr 16-Apr 17-Apr 18-Apr 19-Apr
0 2 4 6 0.00 0.25 0.00 0.25 0.00 0.25 0 1 2 0 2 4 6 0 2 4 6 0.0 0.5 1.0 1.5
Na+ NH4+ nss-K+
Concentration (g m-3 )
nss-Mg2+
nss-Ca2+
Cl- NO3
-
nss-SO
4
(b) 2-