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研究生: 李聖哲
Lee, Shin-Je
論文名稱: 台灣中部沿海地區之重金屬污染來源分析
Source Appointments of Heavy Metals in the Coastal Central Taiwan
指導教授: 吳義林
Wu, Yi-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: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 150
中文關鍵詞: 重金屬元素CMBISCPM10PM2.5
外文關鍵詞: Heavy metal, CMB, ISC, PM10, PM2.5
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  • 由於工業化程度增長,台灣中部地區固定污染源重金屬排放對環境影響議題越趨重要。本研究於中部地區進行環境採樣,綜合懸浮微粒之水溶性離子、碳成分以及重金屬元素分析等結果,透過化學質量平衡法(CMB)與擴散模式(ISC)推估探討不同產業對採樣點之貢獻量,以了解台灣中部地區懸浮微粒之重金屬元素污染來源。
    本研究於台中市清水區、龍井區、彰化縣伸港鄉、線西鄉與和美鎮進行懸浮微粒PM10與PM2.5實地採樣,採樣結果與台電設立之測站監測數據比對以驗證採樣之準確性。懸浮微粒質量濃度分佈呈現冬高夏低之趨勢,PM2.5/PM10平均在0.7以上,顯示懸浮微粒有細顆粒化之趨勢,PM10與PM2.5之成分組成皆以OC為主,陰離子SO42-與EC次之,陽離子HN4+再次之。以金屬元素而言,98與99年度採樣結果皆以Ca、Mg、Fe、Al與Zn為主要成分,佔總金屬元素質量其約80%,顯示懸浮微粒中之金屬元素來源大多來自於地表揚塵。
    以CMB方法推估金屬元素貢獻源,Hg於兩年間主要污染來源為燃油鍋爐、燃煤電業、儲煤場揚塵與燃煤鍋爐;Pb於兩年間為主要污染來源為道路鋪面揚塵、移動污染源及燃油鍋爐;As於兩年間為主要污染來源為道路鋪面揚塵、燃油鍋爐及儲煤場揚塵;Cd於兩年間為主要污染來源為移動污染源、燃油鍋爐及儲煤場揚塵。以ISC對汞污染物擴散推估結果顯示,中部地區汞污染物主要排放源為燃煤鍋爐、非鐵金屬二次熔融、燃油鍋爐與電弧爐,其平均增量佔觀測值約43%,當解析率超過80%時與CMB結果比較,兩者皆以燃煤鍋爐與燃油鍋爐為主。

    Since industrialization develop in Taiwan for years, the ambient heavy metal emission issue became more important. The object of this study is that using CMB and ISC model to analysis the source of heavy metals in the coastal central Taiwan.
    Five working sites were set for sampling PM10 and PM2.5 in central Taiwan, and the mass concentration result will compare with the local monitor site for make sure the accuracy of sampling. PM concentration in winter is higher than that in summer, and there is no significant different of PM concentration and the composition of PM in each site. Organic carbon is the major part both in PM10 and PM2.5, SO42- and elementary carbon are the second, and NH4+ is fewer. For heavy metal, calcium, magnesium, iron, aluminum and zinc were the major heavy metal species in 2009 and 2010 analysis results. It takes almost 80% mass for all heavy metal mass concentration, shows that the heavy metal species largely come from earth dust.
    For mercury pollutants, CMB says that heavy-oil boiler and coal-burning boiler were the major sources; Lead was come from road dust and mobile source; Arsenic was come from road dust and heavy-oil boiler; Cadmium was come from mobile source and heavy-oil boiler. ISC modeling result shows that coal-burning boiler and non-iron metal refine were the major sources.
    If we choosing ISC modeling cases which analysis rate over than 80%, the results of major source will be heavy-oil boiler and coal-burning boiler, similar with CMB.

    目錄 第1章 前言 1 1.1 研究緣起 1 1.2 研究目的 2 1.3 研究架構 2 第2章 文獻回顧 5 2.1 懸浮微粒 5 2.1.1 懸浮微粒之定義與粒徑分佈 5 2.1.2 懸浮微粒之化學性質與來源 6 2.2 重金屬元素 13 2.2.1 汞 15 2.2.1.1 汞的基本特質 15 2.2.1.2 汞的來源 17 2.2.2 鉛 20 2.2.2.1 鉛的基本特質 20 2.2.2.2 鉛的來源 21 2.2.3 鎘 21 2.2.3.1 鎘的基本特質 21 2.2.3.2 鎘的來源 22 2.2.4 砷 23 2.2.4.1 砷的基本特質 23 2.2.4.2 砷的來源 24 2.3 中部沿海地區產業特性 25 2.3.1 台中港加工出口區 27 2.3.2 彰濱工業區 30 2.4 環保署中部地區相關監測結果 31 第3章 研究方法 35 3.1 實地監測採樣 35 3.1.1 採樣地點的選擇 35 3.1.2 採樣時程與頻率 35 3.2 監測採樣方法 35 3.2.1 周界PM2.5、PM10 採樣方法 35 3.2.2 空氣中氣相與固相汞污染物採樣方法 36 3.3 分析方法 40 3.3.1 懸浮微粒分析方法 40 3.3.1.1 離子成分分析 40 3.3.1.2 重金屬元素分析 41 3.3.1.3 有機碳與元素碳分析 42 3.3.2 空氣中氣相與固相汞污染物分析方法 42 3.4 品保與品管作業(QA/QC) 48 3.4.1 懸浮微粒採樣與分析方法 48 3.4.1.1 採樣站架設 48 3.4.1.2 採樣步驟之品保品管 48 3.4.1.3 濾紙準備與秤重 49 3.4.1.4 萃取與樣品分析 50 3.4.2 空氣中氣相與固相汞之採樣與分析方法 52 3.4.2.1 氣相與固相汞之採樣 52 3.4.2.2 氣相與固相汞之現場空白 53 3.5 ISC模式簡介 53 3.6 受體模式簡介 56 第4章 結果與討論 59 4.1 懸浮微粒採樣分析 59 4.1.1 懸浮微粒採樣與分析之品管/品保結果 59 4.1.2 懸浮微粒之質量濃度分析結果 70 4.1.3 陰陽離子成分分析結果 83 4.1.3.1 98年度PM10與PM2.5 陰陽離子成分分析結果 83 4.1.3.2 99年度PM10與PM2.5 陰陽離子成分分析結果 92 4.1.4 碳元素分析結果 101 4.1.4.1 98年度PM10與PM2.5有機碳與元素碳分析結果 101 4.1.4.2 99年度PM10與PM2.5有機碳與元素碳分析結果 108 4.1.5 金屬元素分析結果 114 4.1.5.1 98年度PM10與PM2.5金屬元素分析結果 114 4.1.5.2 99年度PM10與PM2.5金屬元素分析結果 122 4.2 汞元素採樣分析 130 4.2.1 氣相汞與固相汞濃度分析結果 130 4.3 受體模式CMB分析結果 133 4.3.1 懸浮微粒之受體模式分析結果 133 4.3.2 金屬元素之受體模式分析結果 137 4.4 汞污染物擴散模式分析結果 138 第5章 結論與建議 143 5.5 結論 143 5.6 建議 144 第6章 參考文獻 145

    1. Brich, M. E. and R. A. Gray "Elemental Carbon-based Method for Occupational Monitoring of particulate Diesel Exhust:Metrology and Exposure Issues. "Analyst, 1996, Vol.121,pp. 1183-1190.
    2. Blanchard, P., F. A. Froude, J. B. Martin, H. Dryfhout-Clark, J. T. Nriagu Jeromeand and C. Becker "Volcanic Emissions of Mercury to the Atmosphere: Global and Region Inventories." The Sci. of the Total Environ, 2003, 304, 3-12.
    3. Holsen, T. M. and K. E. Noll "Dry Deposition of Atmospheric Particles: Application of Current Models to Ambient Data. "Environmental Science and Technology, 1992, Vol. 26, No. 9, pp.1802-1814.
    4. Kumal, A. V., R. S. Patil and K. S. V. Nambi "Source Apportionment of Suspended Particulate Matter at Two Traffic Junctions in Mimbai, India. " Atmospheric Environment, 2001, Vol.35, No.25, pp.4245-4251.
    5. Licate, A., E. Balles and W. Schuttetnhelm "Mercury Control Alternative for Coal-Fired Power Plants." 10th Annual NAWTEC Conference, Orlando, USA, 2002.
    6. Lin, C.J., S.O. Pehkonen "Two-phase Model of Mercury Chemistry in the Atmosphere. " Atmos. Environ, 1998, 32, 2543-2558.
    7. Malcolm, E. G., G. J. Keeler, S. T. Lawsonb and T. D. Sherbatskoy "Mercury and Trace Elements in Cloud Water and Precipitation collected Mt. Mansfield, Vermont."J. Environ. Monit, 2003, 5, 584-590.
    8. Miller, W., H. Schipper., J. Lee., J. Singer and S. Waxman "Mechanisms of action Toxicology." 2002, Lett.133, 1-16.
    9. Naqvi S., C. Vaishnavi., H. Singh., J. R. Nriagu. and W. John "Arsenic in the Environment, Part II : Human Health and Ecosystems Effects."1994, 187.
    10. Jennifer A. K., D. A. Jaffe., A. Baklanov and A. Mahura "Heavy Metals on the Kola Peninsula: Aerosol Size Distribution." The Science of the Total Environment, 1995, 160/161, 135-138.
    11. Pirrone, N., G. J. Keeler and J. O. Nriagu "Regional Differences in Worldwide Emissions of Mercury to the Atmosphere."Atoms. Environ, 1996, 30, 2981-2987.
    12. Sakugawa, H. and I. R. Kaplan "Observation of the Diurnal Variation of Gaseous H2O2 in Los Angeles Air using a Cryogenic Collection Method", Aerosol science and Technology, 1990, 12, 77.
    13. Seinfeld, J.H. "Atmospheric Chemistry and Physics of Air Pollution." Wiley-interscience, 1986, New York.
    14. Watson, J. G., J. C. Chow, Z. Lu, E. M. Fujita, D. H. Lowenthal, D.R. Lawson and L. L. Ashbaugh "Chemical Mass-Balance Source Apportionment of Pm10 during the Southern California Air-Quality Study." Aerosol Science and Technology, 1994, 21, 1, 1-36.
    15. Watson, J. G., J. C. Chow, J. E. Houck "PM2.5 Chemical Source Profiles for Vehicle exhaust, Vegetative burning, Geological material, and Coal burning in Northwestern Colorado during 1995." Chemosphere, 2001, 43, 8, 1141-1151.
    16. Wang, Q., W. G. Shen and Z. W. Ma "Estimation of mercury emission from coal combustion in China. Environmental" Science & Technology, 2000, 34, 13, 2711-2713.
    17. Wang, K. S., K. Y. Chiang, K. L. Lin and C. J. Sun "Effect of a water-extraction process on heavy metal behavior in municipal solid waste incinerator fly ash." Hydrometallurgy, 2001, 62, 73-81.
    18. Wey, M. Y., K. Y. Liu, T. H. Tsai and J. T. Chou "Thermal treatment of the fly ash from municipal solid waste incinerator with rotary kiln." J. Hazard. Mater, 2006, B137, 981-989.
    19. U.S. EPA "MMSOILS:Multimedia Contaminant Fate, Transport, and Exposure Model Documentation and User Manual" Exposure Assessment Group, Office of Health and Environmental Assessment, Office of Research and Development, 1996.
    20. 王竹方、楊末雄、蔣本基、張勝棋、羅夢娜,「台灣地區懸浮微粒污染排放源調查分析與防治策略研擬」,EPA-86-FA42-09-19,環保署期末報告,1997。
    21. 王景良,「中部空品區污染源逸散粉塵的組成分析」,碩士論文,國立中興大學環境工程所,2000。
    22. 林明輝,「中部科學園區(台中園區)大氣懸浮微粒中含砷濃度的調查研究」,碩士論文,國立中興大學環境工程所,2007。
    23. 林國旋,「重金屬於焚化爐中之動態評估」,技術與訓練,第七十二卷,第二期,1992。
    24. 李佳樺,「東亞大氣汞之長程輸送研究:雲水中汞之定量分析與指紋建立」,碩士論文,國立中央大學化學研究所, 2004。
    25. 李俊德、尤鴻昌、李文智,「鍋爐煙道廢氣重金屬之排放特徵」,氣膠研討會,1997。
    26. 何鴻哲,「垃圾焚化飛灰中揮發性重金屬之移動特性」,博士論文,淡江大學水資源及環境工程所,2008。
    27. 何家達,「鋼鐵工業懸浮微粒物化特性及暴露評估」,碩士論文,國立中山大學環境工程系,2004。
    28. 吳秀東,「都市垃圾焚化過程中重金屬的分佈及去除效率之探討」,碩士論文,國立中央大學環境工程研究所,1998。
    29. 吳家誠,「重金屬之化學分類與分析技術」,化學,vol49,NO.4,1991。
    30. 邱家斌,「台灣中部都會與沿海地區PM2.5及PM2.5-10氣膠化學組成及污染源貢獻量之研究」,博士論文,國立中興大學環境工程所,2005。
    31. 周韋均,「PM2.5及PM2.5-10氣膠化學組成量測及應用逆軌跡模式分析其污染來源」,碩士論文,國立中興大學環境工程研究所,2006。
    32. 黃美惠,「燃煤程序重金屬排放特性之初步研究」,碩士論文,國立中央大學環境工程研究所,2005。
    33. 楊奇儒,「積塵再捲揚作.用對地面附近大氣粒狀汙染物濃度之影響」,碩士論文,國立成功大學環境工程研究所, 1994。
    34. 楊瑩文,「台灣嘉南平原西南沿海烏腳病地區地下水砷之氧化還原反應」,碩士論文,國立成功大學地球科學研究所,2006。
    35. 孫孟棋,「利用受體模式推估中部空品區受到河川揚塵之影響」,碩士論文,國立中興大學環境工程研究所,2008。
    36. 孫世勤,「都市垃圾焚化爐廢棄中重金屬物質之控制方式」,中興工程,第四十一期,1992。
    37. 梁志鋒,「受體模式CMB與PMF之比較與驗證」,碩士論文,國立中興大學環境工程研究所,2006。
    38. 陳穩至,「大氣中懸浮微粒之特性與來源」,碩士論文,國立成功大學環境工程研究所,2000。
    39. 鄭曼婷、邱嘉斌、黃美倫、王景良,「台中沿海與都會區大氣粗細懸浮微粒特性及污染來源探討」,第十六屆空氣污染控制技術研討會論文集,第19-25頁,1999。
    40. 鄭曼婷、陳昭忞、邱嘉斌,「鍋爐煙道排放PM2.5及PM10微粒之特性與化學特性組成」,國科會專題研究計劃期末報告,NSC90-2211-E-005E014,2002。
    41. 盧彥勳,「大氣中微粒污染與重金屬成分之模擬與分析」,碩士論文,東海大學環境科學與工程所,2009。
    42. 魏仕杰,「農廢燃燒對大氣氣膠濃度與組成之影響」,碩士論文,國立成功大學環境工程研究所,2010。
    43. 謝徨麒、楊錫賢、陳瑞仁、謝祝欽,「固定污染源煙道廢氣粒狀物中金屬元素特徵」,第十七屆空氣污染控制技術研討會論文集,2000。
    44. 謝宗成,「農廢燃燒對嘉南地區空氣品質影響」,碩士論文,國立成功大學環境工程研究所,2010。
    45. 台中縣環境保護局,中部空品區氣象與污染成因調查及改善策略研擬計畫,2007。
    46. 行政院環境保護署,固定污染源毒性空氣污染物(戴奧辛及重金屬)排放清冊調查及管制計畫,2007。
    47. 行政院環境保護署,固定污染源戴奧辛及重金屬排放調查與健康風險評估計畫,2010。

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