汽車排放戴奧辛之特徵研究｜國立中央大學博碩士論文系統

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研究生：	徐玄健 Hsuan-Chien Hsu
論文名稱：	汽車排放戴奧辛之特徵研究 Characteristics of dioxin emissions in the exhaust of vehicles
指導教授：	張木彬 Moo-Been Cheng
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 環境工程研究所 Graduate Institute of Environmental Engineering
畢業學年度：	90
語文別：	中文
論文頁數：	128
中文關鍵詞：	戴奧辛、汽車、隧道、周界大氣
外文關鍵詞：	dioxin vehicels tunnel ambient
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近年來國內的都市廢棄物焚化廠之戴奧辛排放問題受到大眾關切，為因應大型都市垃圾焚化爐戴奧辛法規的排放標準0.1ng TEQ/Nm3，各廠都進行改善與監測，成效皆相當不錯，因此未來數年大氣中的戴奧辛主要貢獻來源，可能從過去的都市垃圾焚化爐轉移到不確定污染源，如移動性污染源。本研究分別針對隧道內外大氣及汽車管末尾氣進行採樣。採樣分析結果顯示四次隧道內大氣戴奧辛平均濃度為0.49、1.47、0.61、及1.12 pg/m3，而本研究大氣採樣期間(2001年11月至2002年2月)適逢焚化爐停爐改善，四次隧道外大氣戴奧辛平均濃度為0.23、0.53、1.10及0.60 pg/m3，除第三次採樣(2002年1月)外，隧道內大氣戴奧辛平均濃度均高於隧道外測值2-3倍，顯示通過隧道之車輛所排放之戴奧辛濃度在半封閉系統內累積而被採樣器收集。柴油車尾氣採樣結果顯示無轉速(惰轉)與有轉速(40%)濃度測值分別為4.077與0.275 ng/m3，惰轉排放戴奧辛濃度較有轉速排放戴奧辛濃度高出15倍，原因與引擎燃燒效率有關。惰轉時引擎不完全燃燒情況較嚴重，定速運轉時車輛引擎穩定運轉，不完全燃燒現象相對較不明顯，戴奧辛排放濃度也較低，因此對於都市易塞車造成惰轉情況地區需特別注意。汽車排放對大氣戴奧辛濃貢獻量為0.47 g I-TEQ/yr。與其他戴奧辛污染源之貢獻量做比較，顯示汽車排放對大氣戴奧辛貢獻量佔不到1%，貢獻程度不顯著。

Emission of PCDD/Fs from municipal waste incinerators (MWIs) has become a public concern in Taiwan, and a stringent emission standard (0.1 ng-TEQ/ Nm3) of dioxins from large-scale municipal waste incinerators (MWIs) has been promulgated. Since 1998 large-scale MWIs in Taiwan has effectively reduced their dioxin emissions. Therefore, our focus will switch to the mobile sources in future. This study measured PCDD/F concentrations in vehicle exhaust and tunnel air. The PCDD/F concentrations in tunnel air were measured as 0.49、1.47 and 1.12 pg/Nm3, respectively while the PCDD/F concentrations of the air outside the tunnel were 0.23、0.53 and 0.6 pg/Nm3, respectively. The results obtained from these measurements indicated that the tunnel air had higher PCDD/F concentrations compared to the air outside the tunnel. This provides the evidence that PCDD/Fs will be emitted by the vehicles. The PCDD/Fs concentrations in the exhaust emitted from the diesel car used in this study are 4.077 and 0.275 ng/Nm3 when the diesel-engine is idled and operated at 40% of full loading, respectively. The results indicate that the vehicles might emit higher PCDD/Fs concentration in the rush hour during which time vehicles would move at a slower speed or even stand still. The average emission factors obtained from the tunnel study range from 0.0014 to 0.0142 ng I-TEQ/km. Considering the vehicles number and average mileage traveled in Taiwan, PCDD/F emissions ranging from 0.047-0.470 g I-TEQ/yr are obtained for Taiwan. This indicates the vehicles emissions contribute little to the annual total PCDD/F emissions about 180 g I-TEQ/yr in Taiwan. The results presented here are in agreement with the most recent studies.

目錄
摘要	Ⅰ
ABSTRACT	II
目錄	IV
表目錄	VIII
圖目錄	XII
第一章 前言	1
1.1 研究緣起	1
1.2 研究目的與範疇	2
第二章 文獻回顧	4
2.1柴油引擎運轉原理	4
2.2 油品的基本性質與特徵	5
2.3 柴油引擎排放之污染物	9
2.4 汽車排放戴奧辛濃度	13
2.5 隧道採樣間接推估性	19
第三章 研究方法	23
3.1 研究流程設計	23
3.1.1 採樣點的選擇	23
3.1.2 採樣時間選擇	33
3.1.3 採樣方法	34
3.1.4 採樣之品保品管程序	34
3.2 實驗藥品與試劑	37
3.2.1 實驗藥品	37
3.2.2實驗試劑	38
3.3 實驗材料與設備	38
3.3.1 實驗材料	39
3.3.2 實驗設備	40
3.4 分析方法	40
3.4.1 樣品前處理	40
3.4.2 樣品瓶之清洗程序	41
3.4.3 分析儀器條件之設定	50
第四章 結果與討論	51
4.1 隧道大氣樣品採樣期間背景資料	51
4.1.1採樣期間大氣氣象資料	51
4.1.2隧道出口空氣品質資料	55
4.1.3周界地區空氣品質資料	58
4.2 四次大氣樣品分析結果	59
4.2.1 各測站大氣中戴奧辛濃度之月變化	59
4.2.2 大氣環境中各測站戴奧辛之物種變化	81
4.2.3 空氣品質污染物與大氣中戴奧辛濃度之相關性	97
4.3焚化爐周界大氣與隧道內大氣之比較	102
4.4 柴油車尾氣採樣分析結果	102
4.4.1 柴油車尾氣採樣分析結果	102
4.3.2 柴油車尾氣中戴奧辛之物種變化	108
4.5 車輛之戴奧辛排放係數推估	112
4.5.1 從隧道採樣結果間接推估車輛之戴奧辛排放係數	112
4.5.2 從尾氣採樣結果間接推估車輛之戴奧辛排放係數	113
4.5.3 國內外車輛排放係數推估比對	114
第五章 結論與建議	118
5.1 結論	118
5.2 建議	120
參考文獻	121
附錄
附錄一 採樣記錄
附錄二 高解析度氣相層析質譜儀 (HRGC/HRMS) 分析之相關規範
表目錄
表2-1  油品的主要成分	6
表2-2  戴奧辛之物化性質	6
表2-3  柴油的元素分析	7
表2-4  汽油及機油的金屬及氯含量	8
表2-5  各國汽車排放戴奧辛研究結果	15
表2-6  不同車種的戴奧辛平均排放係數	18
表2-7  各國隧道內大氣PCDD/F濃度	21
表2-8  不同車種在不同路況的戴奧辛排放係數	22
表3-1  焚化廠環境監測點模擬結果	31
表3-2  北二高M隧道北口氣象資料	32
表3-3  北二高M隧道北口空氣品質監測報告	32
表3-4  北二高M隧道北口粒狀物濃度資料	33
表4-1  採樣期間北二高M隧道氣象資料	51
表4-2  民國90年11月M隧道內採樣期間氣象資料	51
表4-3  民國90年12月M隧道內採樣期間氣象資料	51
表4-4  民國91年01月M隧道內採樣期間氣象資料	52
表4-5  民國91年02月M隧道內採樣期間氣象資料	52
表4-6  民國90年11月06日至11月09日北二高隧道口空氣品質	55
表4-7  民國90年12月12日至12月14日北二高隧道口空氣品質	55
表4-8   民國91年1月09日至1月11日北二高沿線隧道口空氣品質	56
表4-9   民國91年2月4日至2月6日北二高隧道口空氣品質	56
表4-10  民國90年11月新店測站空氣品質	58
表4-11  民國90年12月新店測站空氣品質	58
表4-12  民國91年1月新店測站空氣品質	59
表4-13  民國90年2月新店測站空氣品質	59
表4-14  民國90年11月各測站大氣戴奧辛濃度	60
表4-15  民國90年12月各測站大氣戴奧辛濃度	61
表4-16  民國91年01月各測站大氣戴奧辛濃度	62
表4-17  民國91年02月各測站大氣戴奧辛濃度	63
表4-18  通過M隧道之車流量與隧道內大氣中戴奧辛濃度變化	77
表4-19  M地區大氣中戴奧辛平均濃度分布	80
表4-20  隧道中間測站大氣中戴奧辛物種分布特性	84
表4-21  隧道末端測站大氣中戴奧辛物種分布特性	85
表4-22  A國小測站大氣中戴奧辛物種分布特性	86
表4-23  B學院測站大氣中戴奧辛物種分布特性	87
表4-24  柴油車尾氣戴奧辛濃度	102
表4-25  柴油車尾氣中戴奧辛物種分布特性	109
表4-26  隧道採樣推估車輛之戴奧辛排放係數(濃度)	112
表4-27  隧道採樣推估車輛之戴奧辛排放係數(毒性
當量)	112
表4-28  柴油車尾氣採樣推估柴油車之戴奧辛排放係數
(濃度)	113
表4-29  柴油車尾氣採樣推估柴油車之戴奧辛排放係數
(毒性當量)	113
表4-30  國內外研究推估之排放係數之比較	115
表4-31  柴油車與焚化爐排放戴奧辛濃度之比較	116
表4-32  戴奧辛污染源對大氣戴奧辛貢獻量推估	115
圖目錄
圖1-1  推估日本境內不同來源對環境中戴奧辛貢獻	1
圖2-2  石油的分子結構	6
圖2-3  汽車尾氣PCDD/F物種分布	20
圖2-4  隧道內大氣的PCDD/F物種分布	23
圖3-1  研究設計流程	26
圖3-2  PS-1採樣器示意圖	27
圖3-3  M焚化爐周界大氣戴奧辛三年平均等濃度分佈圖	28
圖3-4  採樣點分布	29
圖3-5  縱流式通風簡介	31
圖3-6  戴奧辛分析流程	43
圖3-7  戴奧辛樣品之萃取流程	44
圖3-8  戴奧辛樣品酸洗流程	46
圖3-9  酸性矽膠管柱淨化步驟	47
圖3-10 酸性氧化鋁管柱淨化流程	48
圖3-11 活性碳/矽藻土管柱淨化流程	49
圖4-1  民國90年11月中央氣象局台北測站風花圖	61
圖4-2  民國90年12月B測站氣象塔風花圖	61
圖4-3  民國91年1月B測站氣象塔風花圖	62
圖4-4  民國91年2月B測站氣象塔風花圖	62
圖4-5  民國90年11月各測站大氣戴奧辛濃度	72
圖4-6  民國90年11月各測站大氣戴奧辛毒性當量濃度	73
圖4-7  民國90年12月各測站大氣戴奧辛濃度	74
圖4-8  民國90年12月各測站大氣戴奧辛毒性當量濃度	75
圖4-9  民國91年1月各測站大氣戴奧辛濃度	76
圖4-10 民國91年1月各測站大氣戴奧辛毒性當量濃度	77
圖4-11 民國91年2月各測站大氣戴奧辛濃度	78
圖4-12 民國91年2月各測站大氣戴奧辛毒性當量濃度	79
圖4-13  M隧道內大氣中戴奧辛濃度與通過隧道車流量變化
趨勢	85
圖4-14  A測站大氣中戴奧辛濃度物種分布	95
圖4-15  A測站大氣中戴奧辛毒性當量濃度物種分布圖	96
圖4-16  B測站大氣中戴奧辛濃度物種分布圖	97
圖4-17  B測站大氣中戴奧辛毒性當量濃度物種分布圖	98
圖4-18  C測站大氣中戴奧辛濃度物種分布圖	99
圖4-19  C測站大氣中戴奧辛毒性當量濃度物種分布圖	100
圖4-20  D測站大氣中戴奧辛濃度物種分布圖	101
圖4-21  D測站大氣中戴奧辛毒性當量濃度物種分布圖	102
圖4-22  E測站大氣中戴奧辛濃度物種分布圖	103
圖4-23  E測站大氣中戴奧辛毒性當量濃度物種分布圖	104
圖4-24  本研究測站與廢棄物焚化廠鄰近地區之相關位址	104
圖4-25  A測站兩季大氣戴奧辛濃度與空氣污染物之變化
趨勢	104
圖4-26  B測站四季大氣戴奧辛濃度與空氣污染物之變化
趨勢	105
圖4-27  C測站四季大氣戴奧辛濃度與空氣污染物之變化
趨勢	106
圖4-28  D測站四季大氣戴奧辛濃度與空氣污染物之變化
趨勢	107
圖4-29  柴油車尾氣中戴奧辛濃度	111
圖4-30  柴油車尾氣中戴奧辛毒性當量濃度	112
圖4-31  柴油尾氣中戴奧辛濃度物種分布圖	114
圖4-32  柴油尾氣中戴奧辛毒性當量濃度物種分布圖	115

                                

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