前言
2024年10月24日晚上,台南社大社會溝通小組邀請蕭旻娟老師在線上分享關於空氣品質的講座。老師是長榮大學綠能與環境資源學系助理教授,長期研究台灣的空氣品質及監測問題,他能用深入淺出的方式,帶大家逐一認識空氣品質指數如何檢視、如何理解台灣的空氣污染問題?
怎麼看空氣品質?
每到冬季,台南的天空經常籠罩在一片霧茫茫之中,讓人不禁懷疑:是否又到了空污的季節?受到東北季風、地形及擴散條件的影響,台南在冬季空氣品質問題尤為突出,特別是PM2.5、境外污染或者是工業發展的影響。今日邀請到長期研究空氣品質的蕭旻娟老師,來跟我們談談看待空氣污染的時候應該要注意的關鍵點是什麼?如何理解觀測數據的專業術語?而這些數值又代表什麼?
一開始旻娟老師以實際的照片來解釋「眼見不一定為憑」,兩張同樣視線不良的照片,但背後造成的因素完全不同,一張是因為雲層低、水氣多而有霧氣造成的能見度不佳,一張則是因為境外污染所致。
因為人體的感官感受很容易受到影響,因此當我們要判斷眼前造成視線不佳的成因時,便需依當天的相對濕度與能見度範圍作為判斷的依據。而由此我們也可以知道,造成視線不佳、空氣污染的成因有許多考量的因素,因此以下將會把講座中旻娟老師所介紹的空污成因、影響因素等等分項目整理。
首先老師介紹了大家最為常見的AQI(Air Quality Index空氣品質指標),我們時常會看到每天的空氣品質指標依狀況呈現不同的顏色(如下圖)

綠色代表良好,橘紅色以上代表將對於人體產生不良影響,但上面所顯現的AQI數值其實不等於空氣污染物的濃度。AQI監測了空氣中臭氧 (O3)、細懸浮微粒(PM2.5)、懸浮微粒(PM10)、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)及二氧化氮(NO2)等濃度數值,而AQI會以當日測出污染物的濃度最大值來呈現當日的空氣品質指標,以下表說明:

假設今日測出的PM2.5的濃度為20(μg/m3)、8小時的臭氧濃度為0.054(ppm),PM2.5的濃度比臭氧還高,因此當天AQI會以PM2.5的數值為準,顯示為黃色,因此當我們看到AQI顯示為紅色時,並非各種污染物皆為超標的情況,點選進入空氣品質監測網能夠細看到各種污染物的濃度以及主要污染物(如下圖雙圓圈即為主要污染物)。臭氧可能會影響人們的呼吸道跟心血管、粘膜等等相關的疾病,造成眼睛不舒服、氣喘等等問題,但科學還沒有完全實證對台灣人健康影響的程度會到哪裡。
目前大家家用的「空氣盒子」那樣的空氣微型監測器,因為比較便宜,所以它只能測粒子,用粒子就是懸浮微粒、顆粒。其他所有的污染物就是網站上看到的這些。但是也有很多那種手動監測的,其實是非常多不同的污染物,現在是三天更新一次,但是他沒有拉到AQI裡面,因為他那個是必須要進實驗室的,所以他沒辦法用即時的,但是你可以從他有一個手動測值。
空品標準分成1小時平均、8小時平均、日平均、年平均。例如8小時是監測臭氧的,因為有太陽的時候臭氧濃度會比較高,所以有太陽的時候可能是早八到下午四五點,所以我們會用八小時平均在做。日平均、年平均基本上都跟空品的標準有關,基本上都是跟隨美國環保的空品的標準在做

影響空氣品質的因素
接著旻娟老師介紹了美國環保署在制定空氣品質政策時,會以下列五個因素來作為考量:空氣品質濃度、天氣(氣象)、地形、排放源與尺度、範圍的劃分。空氣品質濃度如前述所說,接著會依照順序與大家分享上述因子如何影響空氣品質:
- 天氣(氣象)條件
- 風向/風速
空氣中的污染物往往伴隨著風移動,風速越大能帶走更多的污染物,風速越小,污染物則越容易留在原地,而不同來向的風亦對污染物的傳輸息息相關。另外,大氣中的不同分層高度風速與風向也會不一樣,旻娟老師以桃園大火的濃煙照片為例,顯現出低層與高層的風向完全相反,而濃煙擴散的程度也代表風速的不一樣。
- 熱對流
太陽照射讓地面受熱,空氣受熱後開始往上升,上升至高空後遇冷往旁邊、下面移動,因而形成循環。而海陸風、山谷風也是一樣的原理,白天時陸地上升溫度比較快,因此會把空氣污染物從陸地帶往海洋,晚上則從海洋帶回,在此循環的過程中有可能形成累積,也有可能把別的地方的污染物從海邊帶進來陸地。
- 逆溫層/邊界層高度
一般正常現象是隨著高度的上升,氣溫會隨之下降,反之稱為逆溫,溫度隨著高度越高而增加,因此會有一層高壓籠罩(可以想像成大氣中有一層蓋子蓋著),不易於對流。白天因溫度較高,熱對流旺盛,因此能把逆溫層向上推比較高,表示空氣中的污染物可擴散的垂直範圍較大,愈容易被大氣所稀釋,因此有助於降低近地面的污染物濃度。而夜間溫度較低,逆溫層較低,不易將污染物向垂直方向擴散。
- 乾濕沉降
白話來說,濕沉降即為下雨,乾沉降則是東西飄上去後,自然落下。一般來說下雨會把空氣中的懸浮微粒與污染物沖刷下來,空氣會變好,但下小雨功用不大,反而會跟懸浮微粒結合。
- 陽光
當陽光日照強烈時,地表溫度升高,熱對流旺盛,逆溫層高度容易被推高,因此可增加氣流擴散效果。除了熱對流外,陽光亦會造成「光化學污染」,例如氮氧化物與揮發性有機物(VOCs)經一連串光化反應會形成臭氧,因此普遍上來說白天的臭氧濃度會高於夜晚。
- 地形
地形因素常常與風向、風速交互作用,以迎風面與背風面為例,迎風面普遍風速較為強勁,空氣擾動大、通風好,因此逆溫層的高度也較高,較能有良好的擴散效果,背風面則相反。另外當氣流遇山脈或地形阻擋時,在山的背面容易形成渦流,就像溪流遇到石頭時容易在石頭背面形成旋渦,因此當出現背風渦流時,污染物長隨著氣流繞進此渦流,造成污染物的累積。
- 排放源
- 自然形成
基本上為火山爆發、森林火災、花粉、海鹽飛沫、地殼岩石風化等自然現象引起產生。這部分排放源因為無法控制,所以產生時須以保護自己為優先。
- 人為產生
固定源:基本上不會移動的我們稱為固定污染源,例如工廠排放。
移動源:基本上為因本身動力而改變位置的,舉例來說如汽車、機車等移動工具。
面源/易散源:一整面的污染源,例如露天燃燒、營建工地之揚塵、畜牧業的氨排放等等,另外近三四年也把夜市的排放納入,只要有燃燒就有空氣污染,夜市攤商煮食過程直接將油煙排入大氣中,也算是空氣污染的一種。
- 尺度/範圍劃分
目前台灣以行政區域作為劃分,但空氣是會擴散的,因此旻娟老師在這裡更傾向根據評估目的進行動態調整,例如:當我們將空氣污染的範疇設為全台灣時,分析的對象自然涵蓋整個國土。然而,如果我們的目標是評估台南的空氣污染狀況,範疇則會縮小到地方層級。另一方面,若研究關注境外污染對台灣的影響,就需要將台灣以外的地區納入範疇,這樣範圍便會更大。因此,範疇的設定取決於研究目的與需求。
從空間尺度的角度來看,台灣的空氣污染主要可以分為本土污染和境外污染。針對本土污染,常見的來源包括農業廢棄物燃燒、火災、工廠排放以及汽機車廢氣等。而隨著政府對農業廢棄物燃燒的管理加強,這一來源目前已大幅減少。
境外污染則佔台灣空氣污染的三分之一,境外污染並不僅限於中國的排放物,東南亞的生質燃燒也是重要來源之一,東南亞地區大規模燃燒木材等生質材料,其產生的污染物會飄至台灣。因此,空氣污染的範疇需根據不同的需求進行不同層級的界定。
從上面的整理來看,能知道影響空氣品質的因素有許多的變因,因此在日常生活中,要如何感知或判斷空氣污染的程度呢?通常其實有異味就並不代表是空氣污染物,其實空氣污染物有分非常多種,有一般空氣污染物、有害空氣污染物、有味道但是對人體無害,那怎麼樣確認那股異味真的不是一種空氣汙染物?很多種狀況是先去監測,假設味道都會固定在一個時間點出現,我們會記錄它的發生的狀況,可能持續多久、有哪些味道?有些是塑膠味、畜牧業的味道或是有些是像油漆的那種味道,原則上就是要檢測,你才會知道說對人體有沒有害。
污染程度的評估
旻娟老師在這邊再三強調科學數據的輔助,一定要經過科學數據的檢測才有辦法確認空氣品質的狀況。而在科學數據的基礎上,模式模擬評估也是評估空氣品質的重要工具,模式模擬評估會將地區分割為小格子,並結合物理與化學反應進行模擬,例如臭氧的生成、大氣流動的影響等等,模擬之結果可用於空氣品質預報,也可用來分析不同政策的影響,例如推行電動摩托車對減少排放的效果等。
然而,空氣污染的控制不僅僅依賴監測與模擬,還需要系統性的政策配合。以美國為例,當空氣污染預測超標時,當局會採取包括減少工業生產、限制移動源排放、以及鼓勵夜間加油(減少臭氧生成)等措施,也會向民眾宣導在空污期減少外出活動。
總結來說,空氣品質的改善離不開科學數據的支持、模式模擬的評估,以及政策的推動與執行。透過科學數據的監測,我們得以精準掌握空氣污染的現況,而模式模擬則提供了預測與政策效果評估的工具,同時,民眾自身也需要增強對空氣品質的認識,一同認識空品的成因、判斷的工具,共同達到改善空氣品質的長遠目標。
例如回饋金發放的部分,因為空氣污染擴散並不是同心圓。因為是跟天氣有關係,你不可能控制天氣。所以我覺得這個部分應該只能說它不能用同心圓的方式或距離來做,但到底要什麼來做標準?其實那個是需要跟民眾討論,到底是要以哪個標準,討論出一個大家可以接受的共識。
〔備註:本次講座課程的內容,都是老師們長年進行科學研究、監測與實作的結果。但客觀數據也可能會隨著不同技術方法、不同時空地點而有所改變,無法涵蓋所有情境,所以也可能產生不同的認知與觀點,敬請讀者朋友們理解。如有不同觀點,也歡迎來信與台南社大社會溝通小組交流,我們也會幫您轉答意見給各位老師。〕