Temporal and spatial variations of water-soluble ions in PM2 5 during 2013-2019 in Taiwan and their evolution processes during PM2 5 haze event

摘要

PM2 5一直為台灣民眾關心的議題之一，本研究為了解台灣周界PM2 5的長期趨勢變化與高濃度事件日的化學形成機制，分析了2013-2019年環保署全台手動測站水溶性離子，並結合全台自動測站氣態污染物資料一併進行探討。 由分析結果可以得到，由於冬季的PM2 5下降幅度較快，導致PM2 5濃度呈現逐年下降的趨勢，而水溶性離子於PM2 5中占比在這七年間下降幅度約為15-20%。在2013-2016年間，PM2 5中水溶性離子下降的質量濃度較PM2 5多，其中又以硫酸根離子下降最多，占比下降約3-22%，說明了在這三年間除了水溶性離子外，有其他的成分組成是上升的，而在2016-2019年間卻沒有上述現象的發生；在空間分布中，硝酸根離子質量濃度於PM2 5中占比的空間分布與PM2 5空間分布類似，但硫酸根離子於PM2 5中占比的空間分布卻沒有此種現象的發生。 經由離子間的相關係數發現各空品區PM2 5中主要鹽類存在形式有所不同，推論PM2 5中裡面的成分會隨著各空品區間污染來源不同而有所變動。在不同污染物濃度區間分布中，硝酸根離子在PM2 5中占比隨著PM2 5濃度上升而增加，硝酸根離子上升的速率比PM2 5快了3 15倍，但在當日前驅物質濃度上升的時候，硝酸根離子於PM2 5中的占比卻沒有上升，推論硝酸根離子於PM2 5中占比上升的原因並不是因為當日前驅物質上升而造成。 由高濃度事件日分析結果可以得到形成高濃度事件日形成的可能機制為二氧化氮在PM2 5高濃度事件日發生前日白天與臭氧發生光化學反應形成NO3 radical (NO_2+O_3→NO_3)，而形成的NO3 radical會與夜間高濃度二氧化氮反應形成二氧化五氮(NO_3+NO_2→?N_2 O?_5)，二氧化五氮會與水蒸氣反應形成大量硝酸氣體，並與氨氣結合導致PM2 5濃度上升，而由手動測站分析結果可以看出當夜間高濃度二氧化氮濃度上升時，硝酸鹽的成分組成也變高。

獎項日期	2020
原文	English
監督員	Yee-Lin Wu (Supervisor)