环境变迁研究中心

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1、環境變遷研究中心環境變遷研究中心 目前本中心全推動由空氣品質、氣候變化及水域生態系統內物質傳輸與轉換的過程，探討環境變遷在同時間及空間尺下的具體反應及變化。除實際的觀察及測外，本中心亦致於模式的發展及應用。空氣品質方面的研究包括亞洲沙塵，區域性污染源（氣膠、臭氧及有機化合物）在台灣的時空分布，以及氣候變遷中水資源與亞洲夏季季風的氣候變。在水域生態系統方面，研究地點涵蓋淡水（翡翠水庫、淡水河） ，半鹼水（淡水河口） ，近岸及大洋（東海、南海、黑潮）系統內的生地化循環。以下就各研究範疇過去一的學術成果，簡述如下： 一、我國臭氧及其前驅物長期變化觀測成因一、我國臭氧及其前驅物長期變化觀測成因 臭氧(

2、Ozone, O3)是一種氧化性很強的氣體，高濃的臭氧對人體健康及生態系統均有嚴重的負面影響。環保署最近 10 的空氣品質資顯示，台灣地區各項空氣污染物的濃均隨著空氣污染控制措施的採而逐改善，唯有臭氧的濃在過去 10 中呈現逐增加的趨勢。在 PSI100 的指標污染物中，臭氧所佔的比從 1997 之後皆超越 50%，顯示臭氧已經取代懸浮微成為台灣地區的首要空氣污染物。 環境變遷研究中心的環保署臭氧研究計畫的總目標為: 評估我國臭氧污染問題長期變化趨勢，推估臭氧的光化學生成與其前驅污染物的關係，並提出具可性之臭氧防制策建議。2005 為此 3 期計畫之第 1 ，主要的工作內容包括過去 10 空氣

3、品質資的分析，以及在台和台中地區進大氣化學觀測實驗。今研究成果包括： （一）2002-2004 高屏地區測結果顯示，芳香烴的 xylene、toluene 及烯的ethene、propene 等物種對於臭氧的生成具有相當大的貢獻，此 4 物種約佔總臭氧生成潛勢(人為源排放物種)的 60%。配合使用交通源排放之NMHC/3MC5A 特徵比值進主要臭氧前驅物種自於交通與非交通污染源所佔比之推估，結果顯示高雄會區 2002-2004 測期間大氣中ethene、toluene、propene 各約有 48-67%、34-68%、45-57%自於非交通源排放。此結果顯示非交通源排放對於高雄會區臭氧前驅物

4、及臭氧生成的重要性。另外，xylene 主要排放源為機動輛，可考交通源污染排放的管制，增進改善效。2005 春季(6/1-17 日)台會區所測得之臭氧前驅物種中，xylene 的臭氧生成潛勢為所有物種總和的 21.2%，而其次依序為toluene、ethene、1,2,4-trimethylbenzene 與 propene 分別佔 16.0%、9.5%、7.4%及 5.2%。 （二） 2005 秋季崇測站氣膠觀測結果顯示，在受東季風與海風影響期間，污染源為台中會區汽機排放的原生污染物，在受高壓迴影響期間，大氣擴散效差導致污染物積，經由光化反應可發現顯著二次氣膠生成。PM2.5、NO3-、SO

5、42-與 NH4+觀測濃在高臭氧發生期間為平常時期的 3.0、11.6、2.5 與 6.8 倍，此一濃改變大於土城觀測結果。 （三）針對部地區在過去十東季風盛期間的臭氧濃進分析，發現十間陽明站的臭氧濃增加約 9 ppb，萬站則增加約 7 ppb，全而，台灣背景站過去十臭氧濃增加約 4-5ppbv，增加的主要原因推是中國快速發展的結果，在香港及日本 Okinawa 觀測到相同現象。 二、氣膠二、氣膠 （一）地區大氣氣膠化學特徵: 大氣氣膠或稱為懸浮微 ，是影響台灣地區空氣品質的關鍵污染物之；此外，由於大氣氣膠具有散射及吸收太陽光的作用，對於區域性的氣候變化也具有十分重要的影響。本研究由本院與環保

6、署合作，並整合中央大學、中興大學、成功大學、中山大學、屏東科技大學及大漢技術學院的研究人員組成研究團隊，在台澎地區設置七座大氣氣膠觀測站，藉由定期採集分析大氣氣膠的樣品，探討台灣地區大氣氣膠濃及化學組成的區域分佈。本研究的結果顯示：銨子(NH4+)、酸子(SO42-)、硝酸子(NO3-)、有機碳(Organic Carbon, OC)和元素碳(Elemental Carbon, EC)等五種物質在各地區均是構成PM2.5的主要成份 ， 平均佔PM2.5質濃的 6080%。無是氣膠的總質或主要成份物種的濃，大致上皆呈現“城市高於郊區”以及“中、南部高於東、部”的區域特徵，其中又以硝酸子與有機碳的

7、差最為顯著。由於大氣中的光化學反應是硝酸鹽及有機氣膠的主要生成機制之，而台灣南部旺盛的日照恰好提供足夠的反應能，因此，有效掌握並減少這些氣膠物質之前驅污染物的源無疑是改善南台灣空氣品質的關鍵之。 （二）盆地春季逐時微水溶性子的測結果顯示，Ca2+為沙塵的指標子，可用於即時探討沙塵對本地空氣品質影響的研究。由絕對主成分法所獲得的各污染源氣膠子濃與大氣散光係測結果，可發現氣膠中人為汙染物可解釋 80%以上大氣散光特性的變，在沙塵期間粗徑塵土物質的散光效為人為汙染物散光效的 45 倍，顯示沙塵對於大氣能有顯著影響。高臭氧光化事件的氣膠組成觀測顯示，平常與 O3污染事件日中午高臭氧發生期間的 PM2.

8、5 質濃增加比可達 3.0 倍 ， 同一期間的微子濃增加比依序為 NO3-、NH4+與 SO42-，其比分別為 11.6、6.8 與 2.5倍，其餘水溶性子濃差顯著。本所研就究員並與弘光科技大學方國權校長於中部沿海地區進大氣觀測的合作研究，在國科會應用準即時測法探討大氣氣體與微乾沉特性及其對沿海生態系之衝擊評估(NSC94-2211-E-241-018)計畫中，應用續氣膠水溶性子濃的測技術探討反應性氣體的特性與影響因子，並就沿海地區、交通污染源與會區探討微中子組成、重屬元素與毒性物質的特性、大氣動與污染源組成分析。 （五）在每的東季風期間，影響台灣空氣品質的事件，主要為沙塵及污染物 的 長 程

9、 傳 輸 ， 用 環 保 署 東 季 風 期 間 (1999/112000/05, 2000/112001/05)的資解長程傳輸對台灣空氣品質的影響。結果顯示,以季節而言， 在每的東季風期間,亞洲沙塵及污染物對台灣部及東部的影響最顯著，但因受地形的影響，對台灣西部的衝擊相對較小，其他季節較明顯。以污染物而言，大氣生命期較長的污染物，如一氧化碳(CO)、懸浮微(PM10)及總氧化物(O3+NO2) ，其對台灣部影響可高達5080%，南部約 1550%；而大氣生命期較短的污染物，譬如氮氧化物(NOx)及二氧化(SO2)的影響，就較明顯。 三、個人評估三、個人評估 （一）探討製造假牙之牙技工所內之工

10、懸浮微等有害空氣污染物之濃與其肺部功能間之關係，這個與中山醫學大學牙醫所合作的研究中，發現牙技師傅之懸浮微濃在 26 至 664 ng/m3之間，開啟局部抽風設備可低約 60%之微濃，而至細徑微之濃與肺活及每秒強迫呼出之減少有關。 （二）成功大學環境醫學研究所合作探討米糠油中毒事件受害者及其第二代(油症兒)血液中多氯苯各構物之濃，我們發現這些人血液中多氯苯之濃仍為一般人之 3.7 倍，其中多氯苯構物 PCB138 濃最高，在成人及油症兒中分別佔 55%及 29%，多氯苯為持久性有機污染物，也是環境荷爾蒙之一，由解受害者血液中多氯苯濃之變化，可提供此化學物質在人體中新陳代謝的第一手寶貴資。 四、

11、氣候動四、氣候動 （一）全球暖化所帶的氣候變遷，逐漸在日常生活中顯現出。目前的氣候模式，僅能在大區域提供概性的預報。然而對於我們影響甚鉅的較小尺的區域氣候變化的預報，仍有著非常大的確定性。為克服這個在區域氣候模擬上的困難，首先希望解全球暖化所造成的大尺氣候變遷的動機制和影響台灣氣候的大尺環自然變化的過程，然後將其中相似的機制應用在研究區域氣候的變化，進而能對區域氣候的變遷做正確的預報。目前的研究重點，主要集中在以下個方向： 1.探討全球暖化所產生氣候變遷的動機制（Chou et al. 2005; Chou, Neelin, Tu and Chen 2005; Chou and Lo 2005

12、） 。 2.亞洲夏季季風的動機制及其氣候變化 （Chou, Huang, Tseng and Tu 2005） 。 過去一，進一步的去解全球暖化對於區域雨的影響。首先用複雜的大氣海洋耦合模式(ChouChou, Neelin, TuTu and Chen 2005)，進一步驗證研究人員所提出的氣候動機制 (ChouChou and Neelin 2004)。接著研究人員試著從觀測資尋找這些氣候動機制，特別是聖嬰現象(ChouChou and LoLo 2005 ） 。 發 現 在 全 球 暖 化 和 聖 嬰 現 象 中 ， “ 錦 上 添 花 機 制 (rich-get-richer)增加對旺

13、盛地區的雨，“井下石機制(upped-ante)則造成在對旺盛區域邊緣的雨減少。 （二）未的重點將從幾方面著手： 1.確定受“錦上添花機制和“井下石機制影響的區域。 2.將全球暖化所產生氣候變遷的機制應用於亞洲夏季季風，以期解亞洲夏季季風因全球暖化而產生的氣候變遷，進而解台灣氣候未的趨勢。 3.颱風的氣候變遷。颱風對台灣所造成的影響是眾所皆知的，然而在全球暖化的過程中，對於颱風的強和發生的頻與位置是否有所影響，這將是未研究主題。 （三）許多的研究結果認為，颱風的形成與季風槽有相當密的關，然而當颱風形成後，在它移動的過程中，反而有可能回頭影響夏季風的強或大尺 環特性。研究結果顯示，即是沒有颱風的

14、存在，季風槽仍然存在於西太平洋地區，位置較為偏南。以長時間平均看，當有颱風活躍於西太平洋時，季風槽強明顯增強，位置也較偏，並於緯 1025、東經 110160 之間，對活動明顯增強，同時存在一個氣旋式環距平，而於西太平洋夏季季風指標區域內（10N20N、120E150E）出現明顯的西南風分，但從南半球而的跨赤道強卻沒有明顯的變化，顯示颱風的活動有可能會改變西太平洋夏季風的強。此外，副高脊的位置也會抬至華中地區，讓華中雨減少。西太平洋的海氣交互作用一般認為是大氣影響海洋，受到深對影響，阻擋太陽短波射，影響海水表面溫，此外蒸發也可以改變海水溫。然而從研究結果顯示，高頻的颱風所產生的湧升現象，可以把

15、深層的海水往上層傳送，造成海水表面卻。以氣候的觀點看，這種高頻的颱風活動對於西太平洋夏季海水溫的變化影響是存在的，從分析中研究者計算出，颱風經過區域於二至三天後，溫下會達到最大，同強的颱風所產生的卻效應並相同，強愈強、區域內颱風活動愈頻繁，所造成的卻效應也會愈顯著，海溫變化最大的地方出現在南海 15N25N 以及西太平洋 18N30N 之間，主要原因可能與海洋混合層厚（Mixed Layer Depths）於該地區較淺，容產生湧升現象有關。從變的分析中知道，經過 90 天波之後的海溫變化，南海地區約有 0.53，西太平洋 20N 以南大約 0.36，以則是 0.54，從分析颱風經過後的海溫下幅看，南海地區平均可低 0.21，西太平洋 20N 以南大約是 0.1，以則有 0.15，顯示颱風所造成的海溫變化幅大約佔 2740之間，並以南海地區影響最顯著。 五、水域生態系統五、水域生態系統 （一）本繼續針對大台主要水資源源的翡翠水庫進元素循環與水體交換動研究，發現翡翠水庫屬於磷限制水庫，優養化潛勢由磷