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「工業城市空氣污染改善策略及執行成效-以高雄市為例」

個人照

袁中新

國立中山大學環境工程研究所特聘教授兼所長

國立中山大學環境工程研究所特聘教授兼所長,曾任高雄市政府環保局長,專長為空氣污染防制、空氣品質監測、大氣污染化學及擴散模式等。

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高雄市位於臺灣島的西南方,長久以來,空氣污染嚴重情形居全國之冠,其空氣品質不良的主要原因包括先天不良及後天失調兩大因素。高雄市的地理位置及氣象條件不佳導致先天不良,乃因其位於中央山脈西南側的背風面,每年秋末至春初期間盛行東北季風,來自北方污染氣團被中央山脈分隔為東西兩股氣流,在中央山脈最南處的高屏地區匯流,進而形成弱壓尾流區;再加上高空的空氣翻越中央山脈後形成下沉氣流,使得大氣垂直擴散不易,進而導致嚴重的空氣污染(見圖1)。

圖1、臺灣地區高污染事件發生區位和風向之關係
圖1、臺灣地區高污染事件發生區位和風向之關係

此外,我國整體國土規劃將南部的高雄地區劃定為重工業區,十大建設中一貫作業煉鋼廠、大型造船廠、煉油廠及石化工業區、火力發電廠等大型工業設施,均集中於高雄鄰近地區,導致高雄市轄區內工廠林立、交通繁忙,再加上高雄港為全國最大海港,其貨物吞吐量佔全國70%左右,許多重型船舶(如:貨櫃輪、散裝貨輪、油輪及化學原料船等),頻繁進出港區,再加上大量重型運輸車輛往返於港口和工業區之間,並穿梭於城市中人口密集區域,車輛排放的空氣污染物,尤其是柴油車尾氣中含有大量細懸浮微粒 (PM2.5) 及多環芳香烴 (PAHs) 等具致癌性、致突變性、致畸胎性的有害污染物,恐對人體健康造成嚴重影響。

事實上,臺灣光復後高雄市的空氣污染情形比臺北市輕微,此可由中央氣象局北高兩地氣象站觀測的能見度歷史資料獲得印證,在民國70年代初期,高雄市的年平均能見度約為16公里,同期臺北市的年平均能見度約為6公里,但在短短的二十年間,高雄市的年平均能見度迅速降至約6公里,而臺北市的年平均能見度則升高至13公里左右,顯示北高兩市的空氣品質狀況出現鉅大翻轉。

空氣品質現況

就我國的七大空品區而言,高屏空品區的空氣污染情形最為嚴重,高屏空品區空品不良站日數可為鶴立雞群,雖然近幾年的差距有逐漸縮小的趨勢,但仍存在著頗大差距。高屏空品區污染季節的空氣品質指標(AQI)的變化趨勢如圖2所示。

圖2、高雄市高污染季節空氣品質指標發生頻率分布圖。
圖2、高雄市高污染季節空氣品質指標發生頻率分布圖。

整體而言,由過去10年空品監測資料而言,高屏空品區各項空氣污染物濃度均呈現大幅下降的趨勢,茲以民國97年至107年的十年間為例, PM2.5 及 PM10 濃度下降 48.0% 及 27.8%,二氧化硫 (SO2) 濃度下降 48.5% ,二氧化氮 (NO2) 濃度下降 25.3%,一氧化碳 (CO) 濃度下降 18.1%,臭氧 (O3) 濃度下降 14.1%,非甲烷碳氫化合物 (NMHC) 濃度下降 48.5% (見圖3)。此監測結果顯示,高雄市的空氣品質正逐年改善中,但民眾及環保團體的期待仍甚為殷切,並不斷地要求高雄市政府採取各項可行策略持續改善。

圖3、高雄市各項空氣污染物濃度逐年改善趨勢圖
圖3、高雄市各項空氣污染物濃度逐年改善趨勢圖

空氣品質改善的一籃子策略

高雄市空氣品質改善策略包括下列三個方向:其一為污染源頭管制,其二為生產製程管制,其三為管末排放管制。

1. 污染源頭管制

針對固定污染源的源頭管制策略,首先為改用低污染燃料,包括改燒天然氣及降低工業鍋爐燃油的含硫量。高雄地區有永安天然氣接收站,故鼓勵工(商)業鍋爐改燒天然氣,可大幅降低污染物排放。但對於不在工業區內或無法接通天然氣管線的工廠,則建議改燒含硫量為 0.3% 以下的六號重油,估計全年可降低的二氧化硫排放量為中油大林煉油廠的全年二氧化硫排放總量,可大幅改善高雄市的空氣品質。此項低硫燃油的生產技術瓶頸已獲突破,惟生產量能尚有待擴充。此項低污染燃油策略若獲得通過執行,不但可降低空氣中二氧化硫濃度,也可以大幅降低二次衍生性細懸浮微粒 (PM2.5) 濃度,有效保護民眾健康及提高大氣能見度。其次,高雄市環保局已成立生煤管控專門小組,係由專家學者、生煤使用單位及環保局共同組成。高雄市轄區內領有操作許可證的公私場所生煤使用量約為 1,650 萬公噸/年,其中與電力相關設施的生煤使用量約為 950 萬公噸/年,佔總使用量的 58% 左右。配合環保署對生煤品質管制策略,擬針對亞煙煤的使用進行管制,俾提升生煤品質,降低空氣污染排放。此外,另針對興達火力發電廠提出冬、春季停機減煤的管制策略。興達火力發電廠為高雄市轄區內硫氧化物及氮氧化物的最大排放源,其中燃煤第三、四號機組在核發新的許可證展延時,要求自 10 月至翌年 3 月實施實質減煤五成,並且透過優化管理,在冬季空氣品質最劣化的 12 月至翌年 2 月,再將一座機組停機進行歲修,此管制策略可減少生煤使用量約 100 萬公噸左右,降低將近 2,500 公噸的空氣污染排放量(見圖4)。此項策略旨在考慮大氣擴散條件及污染嚴重期間的有效污染減量,除可保障冬、春季期間高雄市空氣品質的改善外,亦可確保台電公司在夏季供電吃緊期間,仍能獲得充足的發電量,可謂一舉兩得。

圖4、高污染季節興達火力發電廠停機減煤管制策略圖
圖4、高污染季節興達火力發電廠停機減煤管制策略圖

2. 生產製程管制

此策略旨在改善污染排放量較大的重要生產程序,例如:中國鋼鐵公司煉焦爐傳統上採用濕式淬火方式,其污染排放量較大,故建議改採較新的乾式淬火爐,應可大幅改善 VOCs 的逸散排放。另建議將原物料(含煤料、鐵礦砂及石料)堆置場由室外儲存改為室內儲倉,並安裝自行研發的智能水霧噴灑裝置,採自動化水霧抑麈技術,將可大幅降低料堆的揚塵逸散排放量。此外,嚴禁工廠在冬、春季進行新增製程的試俥,並淘汰污染較嚴重的二行程機車,且鼓勵電動機車及電動公車的使用。

目前高雄港已依據國際海事組織防止船舶污染國際公約(MARPOL)的相關規定,嚴格要求所有進港船舶須使用含硫量 0.5% 的燃料或採用相當的污染防治設備,並且降低船舶進港時的行駛速度,俾有效降低排氣中二氧化硫的排放。此項改善策略可從高雄港周邊空品監測站的二氧化硫濃度降低約 60% 獲得印證。

3. 管末排放管制

高雄市轄區內最主要的空氣污染排放源為電力業,包括火力發電廠及汽電共生廠,目前已針對電力業的污染排放訂定了加嚴排放標準,從燃料改善、污染控制設備效率提升等改善措施,降低污染物排放量。

此外,針對煉油廠及中下游石化工廠的管線及設備元件,訂定 VOCs 加嚴管制標準,將管制濃度由 2,000 ppm 降為 1,000 ppm。另外,建議持續實施高屏空品區第二期總量管制,俾降低各項空氣污染物的排放量,並建立污染物交易平台及引進市場機制,鼓勵既有工廠持續污染改善,並得以轉換為有價的資本財,在公平交易平台販售,並得以提供新設工廠或新增製程的採購來源。

展望

高雄市空氣污染改善是一項須持續推動的工作,且環保工作的推動攸關市民的健康福祉及城市永續發展,無關政黨顏色,因此不論那一個政黨的政府執政,都必須將空氣污染改善做為其主要的施政目標。但空氣污染改善的第一要務為確實掌握污染肇因,落實各項污染源的優化管理及精準出擊,以及對學校教育、社會大眾及產業界環保教育的推廣及實踐。