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研究生： 李佳樺
Chia-Hua Li
論文名稱： 東亞大氣汞之長程輸送研究：
指導教授： 林能暉
Neng-Huei Lin
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 化學學系
Department of Chemistry
畢業學年度： 93
語文別： 中文
論文頁數： 99
中文關鍵詞： 長程輸送 、總汞 、冷蒸氣原子螢光光譜儀
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    • 摘要
    過去研究中，藉由量測PAHs，硫化物等，作為長程輸送污染物之指標。但在大氣汞的探討較缺乏，尤其在東亞地區（以中國為最大排放源）則付之闕如。本論文旨在研究當東北季風盛行時，定量分析台灣北部竹子山區層狀雲內總汞含量，以探討汞作為長程輸送指標污染物之可能性。
    以風標式雲霧水採樣器進行採樣，採樣時間為2004年1月27日至2004年2月5日，共採得2個雲事件，31個雲霧水樣本，利用冷蒸氣原子螢光光譜儀分析雲霧水中總汞含量，分析結果平均濃度為30.0 ng L-1 (3.6 - 405.9 ng L-1)，此兩次雲事件之雲中總汞總負載量為556.2 pg m-3 (1.6-141.0 pg m-3)。
    吾人為了進一步探討汞污染與長程輸送之關係，配合氣流軌跡模式來判斷汞污染物之可能來源區域，結果顯示來源之上風處主要經過中國華北(北京、山西)與華南(貴州、廣東)一帶，以伴隨之天氣型態來看，東北季風盛行時所挾帶的總汞量較多(18.8 pg m-3) ，鋒面型態較少(16.6 pg m-3)。
    吾人假設以汞與二氧化硫的比例來推算和不同氣流之上游來源之關係，當氣流上游來源來自台灣及鄰近區域時， Hg/SO2的比值約2.65 x 10-3，且數值分布呈現一致性。反之，來自中國華南沿海之比值則為10.11 x 10-3，而來自中國華北地區平均比值為8.01 x 10-3;氣流上游若來自中國華南內陸地區(如貴州、廣東一帶)時， Hg/SO2為1.44 x 10-3。此結果似乎說明Hg/SO2與源區污染現狀有一定之關聯性，未來可進一步確認。

    目錄 摘要…………………………………………………………………i 目錄…………………………………………………………………ii 致謝辭………………………………………………………………iii 表目錄………………………………………………………………vi 圖目錄………………………………………………………………vii 第一章 緒論…………………………………………………………1 1-1 研究動機…………………………………………………………1 1-2 研究目的…………………………………………………………2 第二章 文獻回顧………………………………………………………4 2.1 汞的基本性質，來源及其危害性…………………………………4 2.1.1 汞的基本性質………………………………………………4 2.1.2 汞之大氣化學………………………………………………6 2.1.3 汞的來源……………………………………………………7 2.1.4 汞的危害……………………………………………………14 2-2 汞循環……………………………………………………………16 2-3 汞分析相關研究之回顧…………………………………………18 第三章 實驗步驟與樣品分析…………………………………………23 3.1 實驗藥品與儀器設備……………………………………………23 3.2 藥品配置…………………………………………………………24 3.2.1 標準品的配置………………………………………………24 3.2.2實驗試劑的配置……………………………………………26 3.3 雲霧水採樣站………………………………………………28 3.4 分析方法…………………………………………………………30 3.4.1 清洗相關實驗器具之步驟…………………………………30 3.4.2 採樣方法……………………………………………………30 3.4.3 分析步驟……………………………………………………38 3.4.4 實驗操作原理………………………………………………42 第四章 結果與討論……………………………………………………44 4.1 雲水中總汞與主要離子定量分析結果…………………………44 4.1.1 檢量線………………………………………………………47 4.1.2 品保品管分析結果…………………………………………48 4.2 各事件之分析………………………………………………48 4.3 事件間之相互比較…………………………………………68 4.4 總汞與液態水含量(Liquid Water Content)、主要離子之相關性..72 4.5 總汞含量分析結果對台灣北部之影響…………………………75 4.5.1 分析結果與其他地區之比較………………………………75 4.5.2 東北季風與鋒面雲系對汞之負載量………………………75 4.5.3 不同氣流來源之特徵………………………………………76 第五章 結論與展望…………………………………………………81 5.1 結論………………………………………………………………81 5.2 建議與展望………………………………………………………82 參考文獻………………………………………………………………83 附錄一…………………………………………………………………88 表目錄 表 2-1 汞於大氣環境下常見之反應。…………………………………6 表 2-2 台灣常見之汞污染來源。………………………………………9 表 2-3 台灣對於汞污染之相關防治條例。 …………………………10 表 2-4 1995年中國於工業上之各式汞排放量。……………………12 表 2-5 1995年總汞於全球之排放量。………………………………13 表 2-6 環境保護署環檢所公告之分析汞檢測方法。 ………………20 表 2-7 國外常用之汞分析檢測方法。……………………………… 21 表 3-1 2004年陽明山雲霧水事件一採樣時間表。…………………36 表 4-1 事件一 總汞與主要離子分析結果。…………………………45 表 4-2 事件二 總汞與主要離子分析結果。…………………………46 表 4-3 品保品管分析結果。..…………………………………………48 表 4-4 汞與主要離子、LWC、pH與導電度值相關係數比較表。……74 表 4-5 事件與天氣型態之總汞含量。………………………………78 表 4-6 總汞與硫化物比例一覽表。…………………………………80 圖目錄 圖 1 1995年總汞於全球的排放量。……………………………………3 圖 2 全球汞循環示意圖。……………………………………………17 圖 3-1 雲水採樣地點。………………………………………………29 圖 3-2 鐵氟龍製風標式雲霧水採樣器。……………………………34 圖 3-3 採樣步驟。……………………………………………………35 圖 3-4 氣體洗滌瓶裝置圖。…………………………………………39 圖 3-5 儀器架構圖。…………………………………………………41 圖 3-5(a) 2610 Pump Mode。…………………………………………42 圖 3-5(b) 2600 Control Unit。………………………………………42 圖 3-5(c) 2620 Automatic Sample Changer。…………………………43 圖 4-1 汞標準品之檢量線。…………………………………………47 圖 4-2(a) 2004年1月27日20時之地面天氣圖。……………………50 圖 4-2(b) 2004年1月28日20時之地面天氣圖。……………………50 圖 4-2(c) 2004年1月29日20時之地面天氣圖。……………………51 圖 4-2(d) 2004年1月30日20時之地面天氣圖。……………………51 圖 4-2(e) 2004年1月31日20時之地面天氣圖。……………………52 圖 4-3 事件一: 雲水中之主要離子濃度時序變化圖。……………53 圖 4-4 pH與導電度值之時序變化圖。………………………………54 圖 4-5(a) 2004年1月27日之氣流軌跡圖。…………………………55 圖 4-5(b) 2004年1月28日之氣流軌跡圖。…………………………55 圖 4-5(c) 2004年1月29日之氣流軌跡圖。…………………………56 圖 4-5(d) 2004年1月30日之氣流軌跡圖。…………………………56 圖 4-5(e) 2004年1月31日之氣流軌跡圖。…………………………57 圖 4-6 事件一主要離子與總汞濃度之時序變化圖。………………59 圖 4-7 事件一: 各主要離子於雲水中所佔之比例。………………60 圖 4-8(a) 2004年2月2日20時之地面天氣圖。………………………62 圖 4-8(b) 2004年2月3日20時之地面天氣圖。………………………62 圖 4-8(c) 2004年2月4日8時之地面天氣圖。………………………63 圖 4-9(a) 2004年2月2日之氣流軌跡圖。…………………………64 圖 4-9(b) 2004年2月3日之氣流軌跡圖。…………………………64 圖 4-9(c) 2004年2月4日之氣流軌跡圖。…………………………65 圖 4-9(d) 2004年2月5日之氣流軌跡圖。………………………65 圖 4-10 事件二之主要離子與總汞濃度之時序變化圖。……………66 圖 4-11 事件二:各主要離子於雲水中所佔之比例。………………67 圖 4-12 採樣期間主要離子與總汞濃度時序變化圖。………………70 圖 4-13 中國各省之主要汞排放源圖。………………………………71 圖 4-14 液態水含量對總汞濃度散佈圖。……………………………72 圖 4-15 陽明山竹子湖區之總汞濃度與液態水含量散佈圖。………73 圖 4-16 總汞濃度與來源關係圖。……………………………………78 圖 4-17 Hg/SO2比值與氣流來源比較圖。……………………………79

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