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提升能見度 迎未來新挑戰

2021-08-27 07:40經濟日報 蕭大智 (臺灣大學環工所副教授)

能見度與懸浮微粒粒徑相關性 。(資料來源:蕭大智等人,2018)
能見度與懸浮微粒粒徑相關性 。(資料來源:蕭大智等人,2018)

近年來受水氣(霧)或空氣污染(霾)的影響,臺灣北中南各地民眾皆曾反映有能見度不佳的情形。困擾大眾的大哉問是:依據環保署的監測數據顯示細懸浮微粒(PM2.5,懸浮於空氣中且顆粒直徑/氣動粒徑「小於」2.5微米的所有微粒)的質量濃度逐年改善,然而為何能見度改善程度卻不顯著?

能見度不佳主要是環境中的光線在前進過程中,碰觸到干擾物質(空氣中的懸浮微粒或氣態物質)而改變原來前進路徑,使得原本該直接進入眼睛的光線發生偏折,光強度隨距離衰減,造成視覺上無法清楚識別較遠的景物。然而這裡所謂的懸浮微粒不僅是指懸浮在空氣中的顆粒物質(particulate matter, PM),亦包含水氣凝結成的小水滴(霧),而混合兩者則形成霧霾。因此,能見度下降並非只能以顆粒物質量濃度上升來解釋。此外,能見度還同時受到懸浮微粒的大小分布與化學成分的影響。這當中最能直接影響能見度的是容易吸收水氣並改變粒徑的鹽類顆粒物,然而空品測站手動採樣及機器自動監測的觀測數據均是經過除水乾燥後所測得的「乾顆粒」質量濃度,且未能提供詳細的微粒粒徑資訊。簡言之,能見度不佳不能簡單化約為PM2.5空氣污染問題。

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然而,懸浮微粒如何影響能見度?空氣中懸浮微粒對光行進的干擾主要透過散光(light scattering)與吸光(light absorption)兩種機制,兩者合稱為微粒的消光效應(light extinction)。此效應主要受粒徑落於0.1-1.0微米的微粒所影響,其中又以粒徑大小與可見光波段(範圍約介於0.4-0.7微米)相近的微粒最重要,且又在大氣中的懸浮時間較長,因故PM1.0(氣動粒徑「小於」1微米的所有微粒,包含於PM2.5中)與能見度有更直接的關聯性。所以如PM2.5總質量濃度的改善是發生於「大於」1微米(然而小於2.5微米)的微粒,則不見得能有效增加能見度,或者說對於改善能見度而言,應更重視PM1.0。

一般而言,能見度降低常見於穩定氣象型態(低風速與擴散不良)及高相對濕度的情況。主因為大氣化學反應發生的「二次污染物/衍生污染物」增加,其化學成分以鹽類(硝酸鹽與硫酸鹽)和有機碳為主,且多產生在PM1.0的粒徑範圍內,尤其硝酸鹽類成分常是造成能見度劣化的主要貢獻者。在高相對濕度時,鹽類微粒因吸收環境中水氣而成長,濕度同時也是增進衍生性污染物生成的重要因子,相輔相成下會加劇能見度下降。故可發現夜晚與凌晨時段因為相對濕度較高,易發生或醞釀能見度不佳的情況,而白天的能見度則常受穩定的氣象條件所影響。

目前各國在其空氣品質標準中,從早期的總懸浮微粒(TSP)、懸浮微粒(PM10),到目前各界最關注的細懸浮微粒(PM2.5),標準納管的項目已逐漸從粗微粒調整為粒徑較小的細微粒,且濃度標準逐漸加嚴。對於能見度而言,PM1.0的影響更為顯著,其中衍生性硝酸鹽微粒扮演相當重要的角色。然而至今世界各國對於PM1.0仍未訂定標準檢測方法與管制標準,建議政府單位與學術單位共同對PM1.0進行相關技術開發、監測與研究,才能進一步改善能見度,提升公眾的視覺環境品質。

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