空气品质规划与管理
内容大纲
一、空气污染概论 1.空气污染物 2.气象学与扩散理论二、空气污染物防制设施规划三、空气品质规划与管理四、未来的展望五、参考文献
空气污染物的种类
空气污染物的种类可分为气状污染物、粒状污染物、衍生性污染物、毒性污染物和恶臭污染物.衍生性污染物:又称为二次污染物,是在大气中经化学反应而形成者.二次污染物产生之污染,包括光化学雾、光化学性高氧化物等.比较常见的空气污染物包括氮氧化物、悬浮微粒、一氧化碳、硫氧化物和碳氢化合物等,大多是由人为因素而产生.
空气污染物的来源
自然污染源火山爆发、闪电、动植物屍体无氧分解 、海洋盐沫、温泉地热.(规模都比人为大,但多可飘散且频率低)人为污染源依规模分:点污染源、线污染源 、面污染源依活动状况分:移动性污染源、固定性污染源移动性污染源:包括汽机车、飞机、轮船及使用化石燃料的 火车. 固定性污染源:包括工厂之烟囱排放、厂内逸散、营建产生 之粉尘逸散、露天燃烧等.
空气污染的影响
空气污染对人类健康的影响可能有下列三种情形:急性疾病:可能导致死亡.慢性疾病:如慢性xxxx、肺气肿、xx等.这些疾病与空气污染的直接关系,很难被确认,也可能是空气污染与抽烟等共同引起的.一般性的刺激与不愉快的症状:例如感觉不舒服,眼睛的刺激,对臭味之不良反应等.
酸沈降
湖泊的酸化酸化造成世界上数以百计的湖泊不再支撑水栖生态,数以千计的湖泊面临生态崩解边缘.破坏森林酸会溶化土壤中的铝,铝会损害树的木质部,阻断水的传送,树会因吸不到水而死.损坏建筑物酸沈降也侵蚀人造的建筑物.例如:自由女神像、埃及神庙、古希腊的雕刻,这些不但是建筑上的工程,也是无价珍贵的艺术.酸雨也会造成房屋油漆的损坏以及刻蚀汽机车的表面.
气象学与扩散理论
烟柱之特性:烟柱可分为六类型,分别是烟圈型、圆锥型、扇型、燻烟型、屋顶型、集烟型
烟柱之特性
烟雾污染特性
洛杉矶型烟雾〈光化学雾〉洛杉矶在40年代就拥有250万辆汽车,每天大约消耗1100吨汽油,排出1000多吨碳氢化合物,3O0多吨氮氧化合物,700多吨一氧化碳.另外,还有炼油厂、供油站等其他石油燃烧排放,这些化合物被排放到阳光明媚的洛杉矶上空,等於制造了一个毒烟雾工厂.光化学烟雾可以说是工业发达、汽车拥挤的大城市的一个隐患.其形成原理十分复杂,其主要污染物来自汽车尾气.因此,目前人们主要在改善城市交通结构、改进汽车燃料、安装汽车排气系统催化装置等方面做著积极的努力,以防患于未然.
烟雾污染特性〈续〉
伦敦型烟雾酿成伦敦烟雾事件主要的凶手有两个,冬季取暖燃煤和工业排放的烟雾是元凶,逆温层现象是帮凶.伦敦工业燃料及居民冬季取暖使用煤炭,煤炭在燃烧时,会生成(H2O)、(CO2)、(CO)、(SO2)、(NO2)和(CH)等物质.这些物质进入人的呼吸系统后会诱发xxxx、肺炎、心脏病.
空气品质模式
空气品质模式空气品质模式,乃是利用数学或定量的方式,以计算或模拟污染物由排放源释出后在大气中传送、扩散及反应所形成的浓度场之时空分布.所以空气品质模式乃是用於联结排放源和扩散浓度场间之关系,而每个模式内含许多不同程序(如烟流上升、扩散、沉降等)之计算方法,有时同一个过程就有许多不同的演算法可供选择,但不同的方法其结果自然也不一样.
输入资料
空气品质模式
输出结果
模式种类及使用规定
模式种类高斯扩散模式、轨迹模式、网格模式各模式使用规范包括适用污染物、模拟期程、模拟范围、参数设定、受体点网格及其他个别模式需求之规定定性及定量分析为使模式模拟结果在某种xx度内,规定须做定性及定量分析
空气品质模式模拟规范
高斯扩散模式运用时机与模拟污染物种类新设或变更之固定污染源控制或处理后{zd0}年排放增加量粒状物达15公吨、硫氧化物达60公吨、氮氧化物达40公吨以上者.污染物年排放增加量达许可证记之年许可排放量20%以上之变更固定污染源.控制或处理后{zd0}年排放增加量粒状物达200公吨、硫氧化物达250公吨、氮氧化物达200公吨以上者.模拟之污染物悬浮微粒、二氧化硫或二氧化氮
空气品质模式模拟规范〈续〉
轨迹模式运用时机与模拟污染物种类新设或变更之固定污染源,氮氧化物与挥发性有机物申请年许可排放量合计达500公吨,但未达1000公吨者.硫氧化物与氮氧化物申请年许可排放量合计达500公吨,但未达1000公吨者.模拟之污染物臭氧与悬浮微粒
空气品质模式模拟规范〈续〉
网格模式运用时机与模拟污染物种类新设或变更之固定污染源氮氧化物与挥发性有机物申请年许可排放量合计达1000公吨以上者.硫氧化物与氮氧化物申请年许可排放量合计达1000公吨以上者.臭氧与悬浮微粒适用轨迹模式者,可直接使用网格模式
粒状污染物防制设备
重力尘降室(Gravity Settling Chamber)旋风集尘噐(Cyclone)湿式洗尘器(Scrubbers)喷水式洗尘器(Spray-Chamber Scrubbers)旋风式洗尘器(Cyclone Spray Chambers)开孔湿式及冲击湿式洗尘器 (Wet Scrubber)文式洗尘器(Venturi Scrubber)静电集尘噐(ESP)滤袋集尘噐(Bag Filter)
旋风集尘器(Cyclone)
湿式洗尘器(Scrubbers)
静电集尘器(ESP)
滤袋集尘器(Bag Filter)
各种粒状物防制设备之比较
需很高的去除小颗粒粉尘﹔气体体积流率很大﹔需回收有价物质
95~95%
< 1 m
静电集尘噐
需很高的去除效率﹔需乾燥地收集有价物质﹔气体温度恒高於露点温度﹔气体体积流量不大
>99%
< 1 m
袋式集尘噐
<98%
> 0.5 m
文式洗尘器
<97%
> 5 m
冲击洗尘器
<90%
> 2 m
开孔洗尘器
<95%
> 5 m
旋风洗尘器
需高效率去除细微粒﹔需冷却处理且湿气存在影响不大﹔气体具可燃性﹔气态及粒状污染物需同时去除
<90%
> 8 m
喷水洗尘器
粉尘颗粒粗大﹔粉尘浓度高﹔不需很高效率
50~90%
5~25 m
旋风集尘噐
用於前处理去除粒径大粉尘以减轻后段设备负荷
< 50%
50 m
重力尘降室
适用时机
收集效率
可收集最小粒径
硫氧化物控制技术
减少SO2的产生燃料脱硫改用低硫份燃料SO2产生后的减量–排烟脱硫技术湿式洗涤法 (市场占有率超过85%以上)半乾式洗涤法乾式吸收法
硫氧化物控制技术〈续〉
高100~120%
130~150%
Activated Carbon
>80%
活性碳
较高
20~50%
20~30%
Na2CO3, CaO
>50%
乾式注入法
低65~90%
80~{bfb}
Na2CO3, CaO
>90%
喷雾乾燥
高110~120%
120~170%
MgO
>90%
氧化镁
较高
100~110%
100~120%
CaO, Na2CO3, NaOH等>90%
双硷除硫
高110~120%
150~170%
NaOH
>90%
Wellman-Load
低80~{bfb}
50~70%
海水, CaO
>90%
海水/石灰
较高
50~90%
80~{bfb}
Mg(OH)2
>90%
氢氧化镁
低{bfb}
{bfb}
CaCO3/CaO
>90%
石灰石
操作费用
投资费用
空间需求
吸收剂
除硫效率
程序种类
氮氧化物控制技术
燃烧改善少量过剩空气(Excess Air Combustion)二段式燃烧(Two Stage Combustion)排气循环(FGR)燃烧器设计之改良(Low NOx Burner)控制设备选择性非触媒还原设备(SNCR)选择性触媒还原设备(SCR)
氮氧化物控制技术〈续〉
二段式燃烧(Two Stage Combustion)主要为降低高峰火焰温度仅供应95%空气在一次燃烧室,另供应一部份至第二燃烧室,以求xx燃烧.排气循环(FGR)回送部份之排气回至燃烧室,回流气中氧气已不充分,可使尖峰温度降低,减少NOx排放锅炉於增加燃烧量时,可采此法燃烧器设计之改良(Low NOx Burner)将燃烧器采为切线式燃烧
固定污染源{zj0}可行控制技术
SOx之技术主要为排烟脱硫、洗涤、低硫份燃料.NOx之技术主要为SCR、SNCR、LNB .VOC之技术主要为热焚化技术(焚化炉)、活性碳吸附.TSP之技术主要为静电集尘器、滤袋集尘器.
总量管制
总量管制之主要目标空气污染物及管制对象 目标空气污染物:悬浮微粒、臭氧及其形成前趋物. 对象:包含固定污染源、移动污染源、与逸散污染源. 划分符合及未符合空气品质标准地区并公告总量管制 依地形、气象条件之空气品质监测现况,计算各类污染物空气污染物浓度与空气品质标准比值,划分为未符合及符合空气品质标准地区. 中央订定总量管制计画 中央主管机关应公告总量管制区,分别对未达空气品质标准及符合标准之总量管制区,因地制宜订定总量管制计画.
防制区之划分与管理
防制区之划分一级防制区,指国家公园及自然保护(育)区等依法划定之区域. 二级防制区,指一级防制区外,符合空气品质标准区域. 三级防制区,指一级防制区外,未符合空气品质标准区域. 管理方式一级防制区除维系区内住户民生之需要设施,国家公园经营管理之必要措施或国防设施外,不得新增或变更固定污染源.
防制区之划分与管理(续)
二级防制区新增或变更之固定污染源,污染物排放量达一定规模者,其污染物排放量须经模式模拟,证明不超过污染源所在地及邻近防制区污染物容许增量限值.三级防制区既存之固定污染源应削减污染物排放量;新增或变更固定污染源污染物排放量达一定规模者,应采用{zj0}可行控制技术〈BACT〉,且其污染物排放量经模式模拟证明不超过污染源所在地及邻近防制区污染物容许增量限值.
排放权之保留、抵换及交易
总量管制制度中最重要的机制为排放权之取得保留及交易.使空气之管制更趋弹性及经济诱因.例如某家工厂较规定目标多削减了100公吨的排放量,这个差额就可以计价抵换给欲设立在此地的新厂,得避免该地区因空气污染品质超过而无法设立新工厂.此制度对於实际从事污染减量之工厂具有经济诱因.
排放权之保留、抵换及交易〈续〉
空气品质改善目标
为进一步改善各地区的空气品质,环保署将空气污染物互相流通、地理位置及气象条件相关联之一个或多个县市,划为同一个空气品质区.目前全国共划成七个空气品质区并分别依其空气品质现况,订定与全国改善目标一致之各空品区空气品质改善目标.
空气品质监测站〈续〉
北部空品区 包括基隆市、台北市、县及桃园县,共25个测站,其中有18个一般测站、4个交通测站、1个国家公园测站、2个背景测站. 竹苗空品区 包括新竹市县及苗栗县,共6个测站,其中有4个 一般测站、1个工业测站、1个背景测站. 中部空品区 包括台中市县、彰化县及南投县,共11个测站,其中有9个一般测站、1个工业测站、1个特殊测站.
空气品质监测站〈续〉
云嘉南空品区 包括云林县、嘉义市县及台南市县,共10个测站,9个一般测站、1个工业测站. 高屏空品区 包括高雄市、县及屏东县,共15个测站,其中有10个一般测站、2个交通测站、1个工业测站、1个国家公园测站、1个背景测站. 宜兰空品区 仅含宜兰县,共2个一般测站. 花东空品区 包括花莲县及台东县,共2个一般测站.
空气品质净化区
为达成空气品质净化区之基本理念,设置时就必须要做到下列各项基本条件:四维绿容积:指植物枝叶所覆盖四维(或四度)空间的体积.树叶越多其改善空气品质的能力越好.秋冬季不落叶或少落叶或落叶时间越短越好.不可以有裸露之土壤、树苗应以容器苗为主.种植吸收污染能力较高的本土性原生树种.植栽设计应注意整体的环境美学.
空气品质净化区〈续〉
设计力求与自然环境和谐,具有环境教育的功能.良好的维护管理,以确保植物生长快速,提升四维绿容积.鼓励民间及企业团体认养或积极参与.空气品质净化区设置最终目的是藉由植栽绿化及植物自身净化功能降低空气中的污染气体及悬浮微粒浓度以改善国人之生活空间与品质,而民众是空气品质净化区最终与最直接的受益者.
未来的展望
台湾空气品质在各级环保单位共同努力下,在削减空气污染物排放量方面,以获得良好的成果.以下的防制工作都是未来应积极努力的目标:环境xxx的因应作法所谓『环境xxx』,系指外因性干扰生物体内分泌之化学物质,可能阻害生物体生殖机能或引发恶性肿瘤,对怀孕期胚胎或成长初期影响颇大.日本已列出七十种「环境xxx」之化学物质,其中15种,为行政院环保署已公告之毒性化学物质,30种已列入环保署毒性污染物筛选优先列管名单中.
未来的展望〈续〉
粒状污染物改善方面 对於海岸、河床及裸露地等大型的粒状污染物逸散源,将积极研究其最适当的改善措施,如以碎石覆盖或草本植物定砂、防风林绿化植栽等,以改善其粒状扬尘的污染.毒性污染物方面 加强毒性污染物之检测方法及管制方式之立法,使业者有法可循.今后当持续朝向引进及推广低污染防制技术、鼓励产业进行绿色生产,并加强生态环境保育,提升国民生活品质,迈向永续发展的清净新世纪.
参考文献
行政院环境保护署网站蔡 俊鸿( 2004 )固定污染源许可审查暨查核技术.国立成功大学环境工程学系钱玉兰( 2004 )经济政策工具与都市空气污染防制.国立台北大学资源管理研究所温丽琪( 2003 )经济政策工具与都市