淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
進階搜尋


下載電子全文限經由淡江IP使用) 
系統識別號 U0002-3107200710084200
中文論文名稱 排放控制對空氣品質影響的評估
英文論文名稱 Evaluating the Impacts of an Emission Control Program on Air Quality
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 水資源及環境工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Water Resources and Environmental Engineering
學年度 95
學期 2
出版年 96
研究生中文姓名 吳楨祥
研究生英文姓名 Jhen-Siang Wu
學號 694330803
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2007-06-08
論文頁數 112頁
口試委員 指導教授-江旭程
委員-許慶聞
委員-陳俊成
中文關鍵字 空氣品質模式  臭氧事件日  排放量交易  模式驗證  新污染評估 
英文關鍵字 Air Quality Model  Ozone Episode  Emission Trading  Model Validation  New Source Evaluation 
學科別分類 學科別應用科學環境工程
中文摘要 空氣品質模式是空氣品質管制系統中重要工具,本研究針對空氣品質模式應用於新污染源評估或排放權交易時,所產生的一些問題進行探討。本研究模擬連續一個月在台灣中部的光化學空氣污染。空氣品質模式採用Environ公司發展的CAMx模式,而氣象輸入資料使用RAMS模式進行模擬;並根據USEPA所建議的標準,對於氣象模擬和地面污染濃度的結果與實際的監測值相互比較,模擬的結果十分合理。
本研究選擇大型的火力發電廠作為排放源,排放源對於臭氧事件日並不會有太大的改變,然而新污染源對光化學污染所造成的最壞影響可能發生在不是臭氧事件日的期間。所以建議新污染源評估必需要有長時間的模擬,要包含事件日和非事件日。如果改變發電廠的位置,即使總排放量不變,臭氧濃度範圍將會改變。本研究結果顯示在光化學污染管理中採用排放權交易應用在光化學污染管理中,還是必須配合空氣品質模式的模擬。
英文摘要 The air quality model is an important tool in air quality management system. In this study we investigate the problems associated with the application of air quality models to new source evaluation and emission trading program. In this study, a one-month continuous simulation of photochemical air pollution in central Taiwan was carried out. The air quality model used in this study is CAMx developed by Environ and the required meteorological inputs were generated by RAMS model. The results of meteorological simulations and ground-level pollutant concentrations were compared with observations. The performances of simulation are very reasonable when they were judged by the criteria suggested by USEPA.
The emissions from a large power plant were selected for case study. The emission form this sources may not alter the dates of ozone episodes, however, the worst impact on the photochemical pollution caused by this source may occur during the no-episode days determined by using exist sources. This suggests that a longer simulation period, including episode days as well as non-episode days, is necessary for new source evaluation. If the location of this power plant was changed, the ozone concentration field will be altered even the total emission rate was kept constant. This indicates that the application of emission trading program to photochemical pollution management should be used together with air quality simulations.
論文目次 中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
表目錄 V
圖目錄 VI
第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 6
第二章 台灣地區臭氧分析 8
2.1 臭氧事件的時空分佈 8
2.2 模擬期間綜觀天氣概述 11
第三章 氣象模擬 15
3.1 氣象模式之選用 15
3.2 RAMS氣象模式 15
3.3 制御方程式和網格結構 16
3.4 雙向鑲嵌網格 17
3.5 數值方法 19
3.6 邊界條件 19
3.7 資料分析技術 19
3.8 四維資料同化和逼近邊界條件因素 20
3.9 模式處理流程 21
3.10 氣象模式驗證 23
第四章 光化學模式 26
4.1 CAMx制御方程 26
4.2 網格結構 28
4.3 擴散及傳輸 29
4.4 化學反應 29
4.5 移除項 29
4.6 邊界條件與初始條件 31
4.7 CAMx模式輸入資料及其來源 33
4.8 污染物排放量推估 36
4.9 排放模式 36
4.10 網格模式驗證 41
第五章 結果與討論 43
5.1 模擬個案選擇 43
5.2 氣象模擬值與監測值之比較 45
5.3 每日臭氧濃度計算值與監測值結果比較 59
5.4 大污染源對臭氧事件日的影響 82
5.5 排放源改變對模擬結果的影響 90
第六章 結論與建議 106
參考文獻 108

表目錄
表2. 1 在2003年5月臭氧濃度超過120ppb的事件 10
表3. 1 RAMS模式輸入資料及來源 22
表4. 1 CAMx模式所需輸入資料 34
表4. 2 CAMx模式所需輸入檔案 35
表5. 1 小時臭氧濃度模擬結果之定量分析 72
表5. 2 小時二氧化氮濃度模擬結果之定量分析 77


圖目錄
圖2- 1 在2003年北中南三區最大小時的臭氧事件日發生頻率次數 9
圖2- 2 2003/05/06下午2點氣象圖 12
圖2- 3 2003/05/10下午2點氣象圖 12
圖2- 4 2003/05/15下午2點氣象圖 13
圖2- 5 2003/05/20下午2點氣象圖 13
圖2- 6 2003/05/27下午2點氣象圖 14
圖3- 1 RAMS鑲嵌網格所模擬的區域大小 18
圖4- 1 中部地區小點源、面源和線源每平方公里氮氧化物的排放量 39
圖4- 2 中部地區小點源、面源和線源每平方公里VOC的排放量 40
圖5- 1 模擬範圍內16個空氣品質測站的位置分佈 44
圖5- 2 2003年5月份測站實測值與模式模擬之溫度時序列比較圖 46
圖5- 3 2003年5月份測站實測值與模式模擬之溫度時序列比較圖 47
圖5- 4 2003年5月份每日實測值與模式模擬之地表溫度統計圖 50
圖5- 5 2003年5月份測站實測值與模式模擬之溫度統計圖 51
圖5- 6 2003年5月份測站實測值與模式模擬之風速時序列比較圖 53
圖5- 7 2003年5月份測站實測值與模式模擬之風速時序列比較圖 54
圖5- 8 2003年5月份每日實測值與模式模擬之表面風速統計圖 56
圖5- 9 2003年5月份測站實測值與模式模擬之風速統計圖 57
圖5- 10 模擬台灣地區臭氧濃度計算值與監測值的時序列比較圖 61
圖5- 11 模擬台灣地區臭氧濃度計算值與監測值的時序列比較圖 62
圖5- 12 模擬臭氧濃度的計算值與監測值相關性分析示圖 63
圖5- 13 光化學模式於模擬時間下午二點臭氧濃度分佈圖(2003/5/2-5) 66
圖5- 14 光化學模式於模擬時間下午二點臭氧濃度分佈圖(2003/5/6-9) 67
圖5- 15 光化學模式於模擬時間下午二點臭氧濃度分佈圖(2003/5/10-13) 68
圖5- 16 光化學模式於模擬時間下午二點臭氧濃度分佈圖(2003/5/20-23) 69
圖5- 17 光化學模式於模擬時間下午二點臭氧濃度分佈圖(2003/5/24-27) 70
圖5- 18 模擬台灣地區二氧化氮濃度計算值與監測值的時序列比較圖 74
圖5- 19 模擬台灣地區二氧化氮濃度計算值與監測值的時序列比較圖 75
圖5- 20 模擬二氧化氮的計算值與監測值相關性分析示圖 76
圖5- 21 模擬台灣地區氮氧化物濃度計算值與監測值的時序列比較圖 79
圖5- 22 模擬台灣地區氮氧化物濃度計算值與監測值的時序列比較圖 80
圖5- 23 模擬氮氧化物的計算值與監測值相關性分析示圖 81
圖5- 24 無火力發電廠的空氣品質背景值與監測值的時序列圖 83
圖5- 25 無火力發電廠的空氣品質背景值與監測值的時序列圖 84
圖5- 26 火力發電廠的氮氧化物和空氣背景值之差異性分佈(2003/5/8-11) 86
圖5- 27 火力發電廠的氮氧化物和空氣背景值之差異性分佈(2003/5/12-15) 87
圖5- 28 火力發電廠的臭氧濃度和空氣背景值之差異性分佈(2003/5/8-11) 88
圖5- 29 火力發電廠的臭氧濃度和空氣背景值之差異性分佈(2003/5/12-15) 89
圖5- 30 各測站的臭氧濃度在不同個案與空氣背景值的差異值 92
圖5- 31 各測站的臭氧濃度在不同的個案與空氣背景值的差異值 93
圖5- 32 各測站的氮氧化物濃度在不同的個案與空氣背景值的差異值 94
圖5- 33 各測站的氮氧化物濃度在不同的個案與空氣背景值的差異值 95
圖5- 34 個案三的臭氧濃度與背景值的差異圖(2003/5/8-11) 97
圖5- 35 個案三的臭氧濃度與背景值的差異圖(2003/5/12-15) 98
圖5- 36 個案四的臭氧濃度與背景值的差異圖(2003/5/8-11) 99
圖5- 37 個案四的臭氧濃度與背景值的差異圖(2003/5/12-15) 100
圖5- 38 個案三的氮氧化物濃度與背景值的差異圖(2003/5/8-11) 102
圖5- 39 個案三的氮氧化物濃度與背景值的差異圖(2003/5/12-15) 103
圖5- 40 個案四的氮氧化物濃度與背景值的差異圖(2003/5/8-11) 104
圖5- 41 個案四的氮氧化物濃度與背景值的差異圖(2003/5/12-15) 105

參考文獻 Bott, A. 1989. A Positive Definite Advection Scheme Obtained by Nonlinear Renormalization of the Advective Fluxes. Mon. Wea. Rev., 117, 1006-1015.
Carolyn Eve Nobel, B.S., M,S., ” Evaluating the Air Quality Impacts of NOx Emission Trading”, The University of Texas at Austin, May 2001.
Carter, W.P. 1990. A Detailed Mechanism for the Gas-Phase Atmospheric Reactions of Organic Compounds. Atmos. Environ., 24A, 481-518.
Carter, W.P. 1996. Condensed Atmospheric Photooxidation Mechanisms for Isoprene. Atmos. Environ., 30, 4275-4290.
Carter, W.P., 2000, Programs and files implementing the SAPRC-99 Mechanism and its associates emissions processing procedures for Models-3 and other regional models.
Chang, J.S., R.A. Brost, I.S.A. Isaksen, S. Madronich, P. Middleton, W.R. Stockwell, and C.J, Walcek. 1987. A Three-dimensional Eulerian Acid Deposition Model: Physical Concepts and Formulation. J. Geophys. Res., 92, 14,681-14,700.
Cotton, W.R., M.A. Stephens, T. Nehrkorn, and G.J. Tripoli. 1982. The Colorado State University three dimensional cloud/mesoscale model -1982. Part II: An ice phase parameterization. J. de Rech. Atmos., 16, 295-320.
Farrell Alex, “ The NOx Budget: market-based control of tropospheric ozone in the northeastern United States ”, Resource and Energy Economics 21-1999.103–124.
Emery, C. ,and Edward Tai, 2001, “Enhanced Meteorological Modeling and Performanc Evaluation for Two Texas Ozone Episodes “, prepared for the Texas Near Near Non-Attainment Areas through the Alamo Area Council of Government, by ENVIRON International Corp , Novato ,CA .
ENVIRON International Co., 1997, User’s Guide to the Comprehensive Air Quality Model with Extensions(CAMx), Novato, CA .
Environ International Corporation, 2003, User’s Guide to Comprehensive Air Quality Model with Extensions, CAMx, Version 4.0, Novato California.
Kinnee, E., Geron, C., and Pierce, T. 1997. United States land use inventory for estimating biogenic ozone precursor emissions. Ecological Application, 7, 46-58.
Maul, P.R. 1980. Atmospheric Transport of Sulfur Compound Pollutants. Central Electricity Generating Board, MID/SSD/80/0026/R, Nottingham, England.
Nichols, A., “Accounting for Location and Timing in NOx Emission Trading Programs. Prepared for the Electric Power Research Institute, EPRI TR-109515, Cambridge, MA: National Economic Research Associates, Inc.
Nichols, A., “Accounting for Location in NOx Emission Trading Programs: Empirical Results from the OTAG Region,” Prepared for the Electric Power Research Institutes, EPRI TR-110266, Cambridge, MA: National Economic Research Associates, Inc.
Pielk, R. A. 1984. Mesoscale Meteorological Modeling, Academic Press.
Sehmel, G.A. 1980. Particle and Gas Deposition, a Review. Atmos. Environ., 14, 983-1011.
Seinfeld, J.H., 1988, Air quality models: A critical review, J. Air Pollution Control Assoc., 38, 616-645.
Seinfeld, J.H., and S.N. Pandis. 1998. Atmospheric Chemistry and Physics, From Air Pollution to Climate Change. John Wiley and Sons, Inc., NY.
Smolarkiewicz, P.K. 1983. A Simple Positive Definite Advection Scheme with Small Implicit Diffusion. Mon. Wea. Rev., 111, 479-486.
Strader, R., Gurciullo C., Pandis S.N., Kurmar N., and Lurmann F.W., 1998,Development of gas-phase chemistry, secondary organic aerosol, and aqueous-phase chemistry modules for PM modeling. Final report for CRC Project A21-1.
USEPA. 1986. Guideline on Air Quality Models (revised), EPA450/2-78-027R, USEPA, Research Triangle Park, NC.
USEPA. 1990. User’s Guide for the Urban Airshed Model-Volume I; User’s Manual for UAM(CB-IV). U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, NC, EPA-450/4-90-007a.
USEPA. 1992. User’s Guide for the Urban Airshed Model, Vol. 4, User’s Manual for the Emission Preprocessor System 2.0, PB93-122380.
USEPA. 1995. A User’s Guide for the CALPUFF Dispersion Model. U.S. Environmental Protection Agency, Office of Air Quality Planning and Standards, Research Triangle Park, NC, EPA-454/B-95-006.
USEPA. 1995. Urban Airshed Model (UAM) Biogenic Emission Inventory System, Ver. 2, (BEIS2) User’s Guide. RTP, NC.
USEPA. 1998. EPA Third-Generation Air Quality Modeling System, Models-3 Vol. 9b, User Manual, EPA-600/R-98/069(b), RTP, NC.
Wesely, M.L. 1989. Parameterization of Surface Resistances to Gaseous Dry Deposition in Regional-Scale Numerical Models. Atmos. Environ., 23, 1293-1304.
Walko R.L. and Tremback C.J., 2004,Regional Atmospheric Modeling System Version 4.3/4.4.
江旭程,2004,空氣品質網格模式模擬技術研發計畫,期末報告。
吳俊傑等,1999,南高屏地區空氣污染總量管制規畫 – D1子計劃:MM5氣象模式模擬及觀測資料驗證期末報告,EPA-88-FA21-03-0012,台北市。
李清勝、俞家忠和郭鴻基,1997,空氣品質預報技術之發展(三)。環保署研究報告EPA-86-E3L1-09-01。
林沛練等,1999,南高屏地區空氣污染總量管制規畫 – D2子計劃:MM5氣象模式模擬及四維同化期末報告,EPA-88-FA21-03-0012,台北市。
張章堂,1999,南高屏地區空氣污染總量管制規劃—子計劃A4,農林礦業及雜項排放量整合與推估計劃,環保署研究報告EPA024880388。
張艮輝等,1999,南高屏地區空氣污染總量管制規畫 – E4子計劃:台灣空氣品質模式(TAQM)空氣污染事件之應該與特徵解析期末報告,EPA-88-FA21-03-0012,台北市。
張能復、曹志宏,1998,以光化學反應性軌跡模式檢討MIR指標應用於台灣臭氧前驅物排放減量的效果,第十五屆空氣污染控制技術研討會論文集pp. 1-9,中央大學。
何俊和,1999,台灣北部高臭氧來源分析初探,淡江大學水資源及環境工程研究所碩士論文。
薛旭吾,2001,1996年10月27至30日台灣地區高臭氧事件的數值模擬,淡江大學水資源及環境工程研究所碩士論文。
張佩琳,2004,氣象輸入資料對光化學空氣品質模式計算結果的影響,淡江大學水資源及環境工程研究所碩士論文。
劉其欣,2004,境外污染物對台灣地區空氣品質影響,江大學水資源及環境工程研究所碩士論文。
蔡增瑋,2004,台灣地區地面臭氧濃度的長期模擬,江大學水資源及環境工程研究所碩士論文。
謝祝欽、王麗婷,1998,自然源揮發性有機物現場觀測與排放量推估之研究,國立雲林科技大學環安所碩士論文。
環保署,空氣品質模式認可要點規範,環署空字第0920094039號。
環保署,2006,95年環境白皮書。
環保署,2007,網格模式結果性能評估規範。
USGS, 2003, Global Land Cover Characterization, http://edcdaac.usgs.gov/glcc/glcc.html
環保署,2007 a,環保署固定污染源管制之管制背景,http://www.epa.gov.tw/b/b0100.asp?Ct_Code=04X0000146X0000211&L=2 
環保署,2007 b,環保署空氣品質管理之空氣污染排放清冊,http://www.epa.gov.tw/b/b0100.asp?Ct_Code=04X0000145X0010219&L=1
環保署,2007c,環保署空氣品質管理之空氣品質改善策略-經濟誘因改善策略,http://www.epa.gov.tw/b/b0100.asp?Ct_Code=05X0000202X0000260&L=1
環保署,2007 d,空氣品質管理之總量管制制度-總量管制策略(前言) , http://www.epa.gov.tw/b/b0100.asp?Ct_Code=06X0005334X0005355&L=1
環保署,2007 e,空氣品質管理之空氣品質改善策略-總量管制策,http://www.epa.gov.tw/b/b0100.asp?Ct_Code=05X0000202X0001219&L
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2007-08-02公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2007-08-02起公開。


  • 若您有任何疑問,請與我們聯絡!
    圖書館: 請來電 (02)2621-5656 轉 2281 或 來信