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研究生: 李宗霖
Lee, Zong-Lin
論文名稱: 夜間混合層以上氣態污染物對日間光化反應所造成的影響
指導教授: 吳義林
Wu, Yee-Lin
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 環境工程學系
Department of Environmental Engineering
論文出版年: 2003
畢業學年度: 91
語文別: 中文
論文頁數: 129
中文關鍵詞: 繫留汽球混合層
外文關鍵詞: balloon, mixing layer
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  • 影響地面臭氧濃度主要有三種貢獻來源,分別是光化反應、氣團傳輸和垂直對流所帶下的混和層以上臭氧;由過去的研究發現垂直對流所帶下來的夜間混和層以上臭氧對於日間臭氧濃度的影響超過50%,因此夜間高空如殘留有高臭氧濃度,將會對日間的光化反應有很大影響。本研究目的以實際採樣所得的資料來推估夜間混和層以上臭氧對日間地表臭氧濃度的貢獻量。在推估方面首先以採樣地表處監測車所測得當地臭氧的小時平均濃度來求取實際臭氧生成速率,再扣除地表排放所造成的光化反應和氣團傳輸所造成的影響,以推估夜間混和層以上臭氧經垂直對流所帶下來的貢獻量。
    本研究藉由繫留汽球於高空所得臭氧的夜間濃度與日間地表最大小時臭氧濃度的比較,發現日間濃度確實有受到夜間混和層以上臭氧垂直對流的影響,且發現夜間高空與日間最大濃度間呈一個對數的關係,在800 m處與地表最大濃度的關係為y = 20.327ln(x) + 6.3125。將所求得之混合層以上臭氧濃度對日間的影響量與地表實際臭氧的生成量進行比較,發現貢獻比例約為10 ~ 30 %之間,且以早上時最大而越靠近中午影響程度越小。

    The concentration of ozone near the surface are mainly effected from three source: Photochemical reaction, Transformation and Vertical convection from the upper boundary layer; in the pass, find the vertical convection from the noctural boundary layer effect daily ozone more than 50 %, therefore if noctural upper boundary layer residue highly ozone, it will have a large effect to daily photochemical reaction. The purpose of this study is use the sampling data to estimate the contribution of vertical convection from the noctural boundary layer to daily ozone near the surface. At first, use a ozone monitor on the sampling groung to measure the local concentration of ozone, and use the hourly average to estimate the true production rate of ozone, then take off the effect from the photochemical reaction and transformation to estimate the contribution from the vertical convection.
    This study use the balloon to sample ozone from different height and use the sampling result to compare the max concentration hourly ozone, find that the daily ozone is truly effected from the vertical convection and will be display like a logarithm. At 800 m height,the relation is y=20.327ln(x)+6.3125. Finally, use the comtribution from the vertical convection to compare the truly production rate of ozone near the ground, find that the contribution rate is among 10 ~ 30 %, and max in the early morning.

    第一章 前言 1 1-1 研究動機 1 1-2 研究目的 2 1-3 研究架構 2 第二章 文獻回顧 4 2-1 混合層高度 4 2-1-1 量測方法 5 2-2 污染物垂直分布 6 2-3 臭氧之形成機制 7 2-3-1 臭氧形成速率 8 2-4 逆軌跡 14 2-5 空氣品質自動監測 15 2-6 臭氧向下混合效應 16 第三章 研究方法 22 3-1 高空繫留汽球採樣方法和設備 22 3-1-1 採樣設備 23 3-1-2 分析設備 24 3-1-3 採樣袋的decay測試 29 3-2 輕航機採樣方法和設備 30 3-3 地表監測方法和設備 31 3-3-1 J-NO2的量測 31 3-3-2 H2O2的量測 35 3-3-3 HCHO的量測 37 3-3-4 Denuder的量測 39 3-4 QA/QC 40 第四章 結果與討論 51 4-1 地表監測 51 4-1-1 地面污染物濃度比較 51 4-1-2 逆軌跡 54 4-1-3 J-NO2的量測 54 4-1-4 H2O2的量測 55 4-1-5 HCHO的量測 56 4-1-6 Denuder採樣結果 57 4-2 探空結果 58 4-2-1 利用溫度場判斷混合層高度 58 4-2-2 氣狀污染物垂直剖面 59 4-2-3 輕航機於傳輸斷面的量測 67 4-3 影響量推估 72 4-3-1 臭氧向下混合效應(downward mixing) 72 4-3-2 影響程度 74 第五章 結論與建議 124 參考文獻 127 表2-2-1量測混合層高度的方法和優點 19 表2-2-2文獻中利用繫留汽球量測垂直剖面的整理 20 表2-2-3繫留汽球採樣方法 20 表2-6-1臭氧向下混合回歸方程式 21 表3-1-1儀器偵測極限和穩定時間 44 表3-1-2採樣袋中各物種decay係數資料表 48 表4-1-1實地觀測期間空氣品質測站大氣污染物濃度日平均值 80 表4-1-2事件日監測車和監測站之相關係數 85 表4-1-3非事件日監測車和監測站的相關性 85 表4-2-1輕航機飛行時間、高度與相關位置關係 110 表4-3-1夜間高空所殘留的臭氧與隔天地表最大小時濃度關係式 120 表4-3-2夜間高空殘留濃度與隔天地表最大小時濃度間的相關性 120 表4-3-3利用逆軌跡所求出採樣期間的上下風測站點 121 表4-3-4採樣期間傳輸上下邊界所得之臭氧濃度(ppb) 121 表4-3-5夜間高空殘餘濃度對日間影響的平均比例 123 圖1-1架構流程圖 3 圖2-1-1利用溫度場判斷混合層高度 18 圖2-1-2利用溫度場判斷混合層高度 18 圖2-1-3速度場判斷混合層高度 18 圖2-2-1污染物Decay測試 21 圖3-1-1濃度來源關係圖 44 圖3-1-2採樣示意圖 45 圖3-1-3濃度decay曲線 46 圖3-3-1 Dynacalibrator穩定測試 48 圖3-3-2穩定測試之J-NO2 49 圖3-3-3 H2O2採樣裝置圖 49 圖3-4-1品保品管作業流程 50 圖3-4-2 H2O2檢量線 50 圖4-1-1臭氧最大小時濃度之等濃度圖 83 圖4-1-2事件日逐時濃度比較圖 86 圖4-1-3非事件日逐時濃度表比較圖 88 圖4-1-4氣團傳輸逆軌跡 90 圖4-1-5 J-NO2與時間關係圖 91 圖4-1-5-1 J-NO2與時間關係圖 91 圖4-1-6日照強度和時間的關係圖 91 圖4-1-7 J-NO2與日照強度的關係 92 圖4-1-8近三百年來大氣中H2O2濃度與人口的關係 92 圖4-1-9 H2O2與時間的關係(三月份) 92 圖4-1-10 H2O2與時間的關係(五月份) 93 圖4-1-11醛酮與時間的關係 93 圖4-1-12醛酮與時間的關係(五月份) 93 圖4-1-13 HNO3與時間的關係(五月份) 94 圖4-2-1清晨7點時溫度與高度間的關係 95 圖4-2-2上午9點時溫度與高度間的關係 95 圖4-2-3中午12時溫度與高度間的關係 95 圖4-2-4中午15時溫度與高度間的關係 96 圖4-2-5下午17點時溫度與高度間的關係 96 圖4-2-6晚上20點時溫度與高度間的關係 96 圖4-2-7 3/26繫留汽球採樣之物種濃度與高度的關係 97 圖4-2-8 3/27繫留汽球採樣之物種濃度與高度的關係 98 圖4-2-9 5/1繫留汽球採樣之物種濃度與高度的關係 99 圖4-2-10 5/2繫留汽球採樣之物種濃度與高度的關係 100 圖4-2-11 5/3繫留汽球採樣之物種濃度與高度的關係 101 圖4-2-12 5/4繫留汽球採樣之物種濃度與高度的關係 102 圖4-2-13 5/5繫留汽球採樣之物種濃度與高度的關係 103 圖4-2-14 5/6繫留汽球採樣之物種濃度與高度的關係 104 圖4-2-15 5/7繫留汽球採樣之物種濃度與高度的關係 105 圖4-2-16 5/8繫留汽球採樣之物種濃度與高度的關係 106 圖4-2-17 3/27 O3+NO2組合濃度與高度的關係 107 圖4-2-18 5/2 O3+NO2組合濃度與高度的關係 107 圖4-2-19 5/7 O3+NO2組合濃度與高度的關係 107 圖4-2-20各物種平均垂直濃度剖面 108 圖4-2-21 5/2清晨2點時臭氧垂直濃度剖面圖 109 圖4-2-22 5/2早上7點臭氧垂直濃度剖面圖 109 圖4-2-23 5/2上午10點臭氧垂直濃度剖面圖 111 圖4-2-24 5/2下午13點時臭氧垂直濃度剖面圖 111 圖4-2-25 5/2晚上18點時臭氧垂直濃度剖面圖 111 圖4-2-26 5/2晚上22點時臭氧垂直濃度剖面圖 112 圖4-2-27 5/4清晨2點時臭氧垂直濃度剖面圖 112 圖4-2-28 5/4上午6點臭氧垂直濃度剖面圖 112 圖4-2-29 5/4上午10點時臭氧垂直濃度剖面圖 113 圖4-2-30 5/4下午13點時臭氧垂直濃度剖面圖 113 圖4-2-31 5/2 7:54~9:45 O3濃度與高度、時間的關係 113 圖4-2-32 5/2 7:54~9:45 NOx濃度與高度、時間的關係 114 圖4-2-33 5/2 16:44~18:14 O3濃度與高度、時間的關係 114 圖4-2-34 5/3 5:27~7:07 O3濃度與高度、時間的關係 114 圖4-2-35 5/3 16:36~18:19 O3濃度與高度、時間的關係 115 圖4-2-36 5/4 05:23 ~ 06:58 O3濃度與高度、時間的關係 115 圖4-2-37 5/4 16:33 ~ 18:40 O3濃度與高度、時間的關係 115 圖4-2-38 5/2 8、17點地表臭氧與NOx等濃度圖 116 圖4-2-39 5/3 8、17點地表臭氧與NOx等濃度圖 117 圖4-2-40 5/4 8、17點地表臭氧與NOx等濃度圖 118 圖4-3-1夜間800 m臭氧濃度與日間臭氧最大小時濃度的關係 119 圖4-3-2夜間400 m臭氧濃度與日間臭氧最大小時濃度的關係 119 圖4-3-3夜間200 m臭氧濃度與日間臭氧最大小時濃度的關係 119 圖4-3-4實際量測之臭氧形成速率與時間的關係 120 圖4-3-5 Eulerian model的基本形式 120 圖4-3-6氣團傳輸所造成的影響量與時間的關係圖 122 圖4-3-7自由基形成速率與時間關係圖 122 圖4-3-8 radical budget所求出的臭氧形成速率與時間的關係 122 圖4-3-9夜間混和層以上殘餘濃度對日間影響速率與時間關係 123

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2003-08-18公開
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