生物源排放量推估文件Word格式.docx

生物源排放量推估文件Word格式.docx

《生物源排放量推估文件Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物源排放量推估文件Word格式.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

圖B6台灣民國96年生物源monoterpene排放總量空間分佈圖

圖B7台灣民國96年生物源otherVOCs排放總量空間分佈圖

圖B8台灣民國96年生物源MBO排放總量空間分佈圖

圖B9台灣民國96年第一季（1~3月）生物源排放總量空間分佈圖

圖B10台灣民國96年第二季（4~6月）生物源排放總量空間分佈圖

圖B11台灣民國96年第三季（7~9月）生物源排放總量空間分佈圖

圖B12台灣民國96年第四季（10~12月）生物源排放總量空間分佈圖

圖B13台灣民國96年各空氣品質區之生物源VOCs排放總量

圖B14台灣民國96年各空氣品質區之生物源VOCs排放通量

圖B15台灣民國96年各縣市之生物源VOCs排放總量

圖B16台灣民國96年各縣市之生物源VOCs排放通量

表目錄

表A1葉溫能量平衡模式輸入參數

表A2林務局與中鼎資料總和之各土地利用型所佔面積表

表A3TBEIS-2.1之排放係數因子（gm-2h-1）

表B1中央氣象局26個地面氣象站基本資料

表B2中央氣象局88個自動氣象站基本資料

表B3環保署空氣品質測站基本資料

表B4台灣民國96年各季生物源各種類VOCs排放量

表B5台灣民國96年各月份生物源各種類VOCs排放量

表B6台灣民國96年各空氣品質區及各縣市之生物源VOCs排放總量

表B7台灣民國96年各空氣品質區各季之生物源VOCs排放量表

A.台灣生物源排放量推估模式（TBEIS-3）介紹

模式是使用一個簡單的樹冠模式（canopymodel）去調整在林地樹冠（forestcanopy）垂直五個層（level）之光合輻射通量（PhotosytheticallyActiveRadiationflux,PAR）。

以溫度與光合輻射通量推導出之經驗方程式去估算各種類生物VOCs在樹冠垂直各層的排放量。

模式之輸入、輸出以及系統構成，如圖A1所示。

模擬方式為首先利用土地利用資料與排放係數資料計算各網格在標準情況（攝氏30度、PAR為1000mEm-2sec-1）下各物種之排放量。

然後以輸入的資料（環境溫度與PAR）計算出各物種之環境校正因子（溫度校正因子與光校正因子），之後以標準情況下之排放量乘上環境校正因子，計算出當時情境下異戊二烯、單帖類以及其他VOCs之排放量。

最後，依據空氣品質網格模式之生物源VOC輸入檔需求輸出結果。

（一）異戊二烯（isoprene）排放量推估

根據Geron等人（1994）之研究，異戊二烯排放速率可以下式估計之：

I=Is*CL*CT（2.1）

其中，I是異戊二烯在溫度為t以及光合輻射通量（PAR）為L時之排放速率，Is是異戊二烯在標準溫度（30°

C）和光合輻射通量（1000mEm-2s-1）之排放速率，CL為光校正因子，CT為樹葉溫度校正因子。

1.光校正因子（CL）可以下式推估：

（2.2）

其中，L是光合輻射通量，α（=0.0027）與CL1（=1.066）為經驗係數（Guentheretal.,1993）（6）。

其中，α值的範圍為0.002±

0.0007。

2.樹葉溫度校正因子（CT）可由下式求得：

（2.3）

其中，R是理想氣體常數（8.314J/（Kmol）），T是葉溫，Ts（=303K）是標準溫度，而TM（=314K）、CT1（=95,000J/mol）與CT2（=230,000J/mol）是經驗係數。

TM範圍介於310~318K。

（二）帖類（monoterpene）與其他VOCs（OVOCs）排放量推估

單帖類和其他VOCs排放速率之短期（小時或每日）變動，排放速率可以下式求得：

M=MS*exp[b（T-TS）（2.4）

其中，M是單帖類在葉溫T時之排放速率，MS是在TS（=303K）時之排放速率，而b（=0.09）是經驗係數（Guentheretal.,1993）介於0.057~0.144之間。

（三）光合輻射通量（PAR）之樹冠校正

樹冠五個層（layer）的光合輻射通量可以用一個在樹冠上的PAR（abovecanopyPAR）函數估計之，如下式所示：

（2.5）

其中，Pi是在被覆第i層之光合輻射通量，P是在被覆之上的光合輻射通量，EL（=0.60）是光合輻射通量之消失係數，L是葉面積指標（樹葉面積與地表面積之比例）。

本研究所使用的葉溫能量平衡模式是採用Nikolovetal.（1995）所發展的光合作用平衡模式，模式主要輸入參數為環境溫度、大氣壓力、相對濕度、風速及葉子雙向吸收到的長波輻射與短波輻射。

葉溫能量平衡模式之輸入參數如表A1所示。

公式敘述如下:

（2.6）

Ri:

葉子吸收到的長波輻射與短波輻射（w/m2）

ρ:

乾空氣密度（kg/m3）

cp:

乾空氣熱（1010Jkg-1K-1）

γ:

psychrometricconstant

es（T1）:

葉片的飽和水蒸汽壓（Pa）

ea:

大氣中的飽和水蒸汽壓（Pa）

gtv:

葉片的水蒸汽傳導（m/s）

gbv:

單邊葉子的水蒸汽傳導（m/s）

Ta:

環境溫度（℃）

Tl:

葉溫（℃）

ε:

葉片的熱量發射率（0.975）

σ:

Stefan-Boltzmannconstant（5.67×

10-8Wm-2K-4）

Me:

生物化學反應的能量儲存（w/m2）

台灣土地利用型態資料庫主要是利用林務局土地使用資料庫（張，1999）以及中鼎整理之土地利用形態資料庫，經處理後合併成為台灣地區土地利用型態資料庫（Changetal.,2005），如表A2所示。

台灣土地利用資料庫總面積約為28,166平方公里。

其中以天然闊葉混合林佔總面積比例21%為最大，圖A2為闊葉林所佔網格面積比例之分佈圖，而闊葉林大多集中在中低海拔山區，因此圖中之面積比例分佈合理，圖A3為針葉林所佔網格面積比例之分佈圖，在高海拔山區有較多之針葉林，因此由圖中可知，面積比例分佈合理。

生物源排放量推估模式之排放因子資料庫是利用植物分類學法（Benjamin,1996），並參考國外之排放係數資料（Guentheretal.,1994）認定國內林務局60餘種土地利用型態排放係數（Changetal.,2005），其中，檳榔園、樟樹、甘蔗及草地之樹種排放係數是採用謝（2000）針對國內部份特定樹種進行實驗所得之樹種排放係數。

其中，闊葉林主要排放isoprene，而針葉林則排放較多之monoterpene，排放係數資料如表A3所示。

B.[TEDS7.0]生物源排放量推估方法

模擬全台灣全年之生物源排放量所需之氣象資料包括有逐時環境溫度、逐時風速、逐時大氣壓力、逐時相對溼度、逐時光合輻射通量以及逐時雲冪資料，而這些氣象資料除了光合輻射通量以外皆須向中央氣象局購買。

除此之外，在此次全年的排放量推估中，水田與甘蔗田會因季節不同而有採收與種植，因此需在不同季節作不同假設。

（一）光合輻射通量

將由模式以模擬所在位置之經緯度與日期計算光合輻射通量理論值，再配合雲冪資料校正光合輻射通量。

（二）環境溫度、風速、大氣壓力及相對溼度

氣象資料的收集包括氣象局在全台灣各地所架設之25個地面氣象站以及88個自動氣象站或自動氣象雨量站，再加上72個環保署空氣品質測站，總數185個測站之溫度監測資料（如圖B1所示）。

而所有測站之基本資料如表B1~表B3所示。

（三）土地利用假設

在此次全年的排放量推估中，水田與甘蔗田會因季節不同而有採收與種植，然而台灣南北之種植情形不同，因此在此假設水田於1、5、6、7以及12月由於在插秧或已收割而無排放量產生，其他月份則假設為已成長為完全；

而甘蔗則假設為1、2、3、10、11以及12月無排放量產生，其他月份則假設為已成長為完全，依此假設概估全台灣生物源之排放量。

氣象資料前處理是將上節185個測站之逐時氣象資料內插台灣地區各網格之逐時氣象資料，而須處理的氣象資料包括有逐時環境溫度、逐時風速、逐時大氣壓力、逐時相對溼度、逐時光合輻射通量以及逐時雲冪資料，環境溫度及風速與其他資料在處理上有些不同，其中環境溫度之內插過程須考慮地形影響，另外，風速則須考慮風向的不同，因此，除了須分別針對不同風向分別進行內差外其餘與雲冪資料內插方法相同，雲冪資料及溼度只有氣象局在全台灣各地所架設之25個地面氣象站，以下將以環境溫度與雲冪為例說明內插之方法：

（一）環境溫度

內插之方法：

首先，以各網格為中心，再以適當半徑分別畫圓，然後，以所有在搜尋半徑內之測站資料依據各測站所在高度與網格點高度內插該網格。

內插作法為將搜尋半徑內測站溫度修正為網格點高度之溫度（如2.7式），再假設網格點溫度與搜尋半徑內測站溫度（高度修正後溫度）為與兩者之距離成反比，可以2.8式計算內插值。

方程式2.7為修正高度對溫度之影響，當高度上升100公尺時溫度則下降0.6度。

（2.7）

其中，TEMPj為搜尋半徑各測站之原始溫度；

TEMPi為經高度修正後之溫度；

Hi為搜尋半徑各測站之海拔高度；

H為網格點之海拔高度。

（2.8）

其中，TEMP為網格點溫度；

Li為搜尋半徑各測站與網格點之距離；

TEMPi為搜尋半徑各測站之溫度經高度修正後值；

n為搜尋半徑測站總數。

（二）雲冪資料

1.相對於逐時溫度資料，逐時雲冪資料則相當缺乏，只有氣象局在全台灣各地所架設之25個地面氣象站。

2.以上述測站雲冪資料利用內插方法計算各網格點之雲冪資料。

在此內插方法與內插溫度方法相同。

並以下式記算之：

（2.9）

其中，CLOUD為網格點溫度；

CLOUDi為搜尋半徑各測站之溫度；

3.由於資料相當缺乏，因此在內插畫圓時，必須將搜尋半徑擴大，才能獲得所有網格點之雲冪資料。

由前節之逐時氣象資料作為輸入資料，經由TBEIS-3模擬可得到逐時逐日之1公里1公里網格排放量資料，經統計分析後，將結果繪於台灣底圖上，探討物種排放量之空間以及時間分佈情形及特徵。

（一）模擬結果之時間分佈

1.年排放量推估結果

台灣地區96年生物源模擬之排放總量約為42.2萬公噸（如表B4所示），其中isoprene排放量約為13.8萬公噸，佔排放總量的33%；

monoterpene排放量約為14.8萬公噸，約佔排放總量的35%；

其他VOCs排放量約為13.1萬公噸，約佔排放總量的31%，MBO排放量約為0.5萬公噸，約佔排放總量的1.2%。

2.季排放量推估結果

由表B4所示，第一季（1-3月）的生物源排放總量約為6.4萬公噸，佔年排放總量的15.1%；

第二季（4-6月）的生物源排放總量約為12.6萬公噸，佔年排放總量的29.7%；

第三季（7-9月）的生物源排放總量約為15.8萬公噸，佔年排放總量的37.4%；

第四季（10-12月）的生物源排放總量約為7.5萬公噸，佔年排放總量的17.8%。

其中，以第三季之排放量較大，其原因為第三季為夏季，由於夏季溫度較高且光合輻射通量較大，因此使得此季之生物源排放量無論是isoprene、monoterpene、otherVOCs或者MBO皆較其他季節為高。

3.月排放量推估結果

台灣地區96年推估各月份生物源各種類VOCs排放量如表B5及圖B2所示。

從表中可以看出，在7月之生物源VOCs排放總量最大約為6.3萬公噸，佔年排放總量的15.0%；

6月之排放總量次之，約為5.0萬公噸，佔年排放總量的11.9%；

而以1月的排放總量最小，約佔年排放總量的4.0%。

從圖B2可看出，在1月、2月、11月及12月，isoprene相較於monoterpene和其他VOCs之排放量相差量並不大，其原因應在於光合輻射通量並不強烈，使得isoprene之排放較少。

然而，隨著季節之變化，使得光合輻射通量日趨強烈，連帶亦使得isoprene之排放量快速增加，最大可達當月生物源VOCs總量的40%左右。

4.小時排放量推估結果

圖B3為96年在0~23點各個小時之累積排放總量分佈圖。

從圖B3可以看出，isoprene與MBO在夜間（0~4點以及20~23點）並沒有排放量產生，在5點開始產生排放量，之後並迅速增加，在12點達到最大量。

其原因在於，isoprene排放受光合輻射通量之影響，因此使得夜晚沒有排放量產生，而在白天由於光合輻射量持續增加，也使得isoprene與MBO排放量迅速增加。

Monoterpene與其他VOCs排放量由於不受光合輻射通量影響，只受溫度之影響，因此Monoterpene與其他VOCs之排放量的日夜變化便不如isoprene來得強烈。

也因此，總生物源排放量在夜間主要是由Monoterpene與其他VOCs所貢獻，而在日間，則是isoprene為主要貢獻來源。

（二）模擬結果之空間分佈分析

1.整年各物種排放量空間分佈情形。

圖B4~圖B8為推估台灣地區96年生物源排放總量空間分佈及各排放種類總量空間分佈圖。

從圖B4可以看出，所推估之全年生物源排放總量以中低海拔山區較高，一般大約在15.0~30.0公噸/km2；

其次為高海拔山區，排放量約在3.0~15.0公噸/km2之間；

而平地之排放量則相對較少，大都在5公噸/km2以下。

從圖B5~圖B8可以看出，isoprene排放量大多集中在中低海拔山區，況且此為闊葉林之最主要分布地區，而闊葉林可排放較高之isoprene，因此，中低海拔山區之生物源VOCs以isoprene為主要排放，在高海拔山區與平地部份排放則較少，其中，以南部中低海拔山區以及花東縱谷之排放量較大，大約在10~30公噸/km2範圍，最大可達約30公噸/km2。

Monoterpene排放量在高海拔山區之排放量相較於isoprene是比較大的，主要是因為針葉林大部分分布於高海拔山區，因此有較高之排放量，而在中低海拔則較isoprene之排放量為小。

以台灣整體看來，在高海拔山區是Monoterpene高濃度的主要範圍，約在10~15公噸/km2，最大可達110公噸/km2，平地地區網格排放量皆在2公噸/km2以下。

其他VOCs排放量則可很明顯看出，大多是集中於山區交界之低海拔與山區網格，排放量多介於4~8公噸/km2，最高達40公噸，其餘平地網格之排放量則介於0~4公噸/km2之範圍。

MBO主要排放量分佈於高海拔山區，其排放量介於0.1～2公噸/km2之範圍，在平地則皆低於0.1公噸/km2。

2.各季生物源VOCs排放總量空間分佈情形。

圖B9~圖B12為各季生物源VOCs排放總量空間分佈情形。

從圖中可以明顯看出生物源VOCs排放總量隨季節變化之情形，第一季（1~3月）幾乎所有網格排放量皆低於6公噸/km2，只有少部分高山地區排放量高於10公噸/km2；

第二季（4~6月）在低海拔區域之排放量則明顯的上升至3~8公噸/km2範圍，其中又以高海拔山區網格排放量較大；

第三季（7~9月）在中低海拔區域之排放量有更明顯的上升，一般約在4~10公噸/km2範圍，其中以宜蘭山區網格以及台南、台中之山區網格排放量較大，最大可達50公噸/km2；

第四季（10~12月）之排放量則是快速下降，只有部份山區網格排放量達到8~10公噸/km2範圍，其餘皆在6公噸/km2以下。

（三）模擬結果之行政區分析

1.各空品區各物種排放量

（1）年排放量及排放通量

圖B13與表B6為台灣地區96年各空品區之生物源排放量。

從圖表之中，我們可以看到，生物源排放總量以花東空品區為最大，約12.3萬公噸，佔年排放總量的29.1%；

其次為中部空品區，約佔年排放總量的21.5%；

排放最少之空品區為竹苗空品區，約只佔年總排放量的8.0%，約為33.9萬公噸。

其中，各個空品區之各物種排放量主要以monoterpene排放量為最大。

以各空品區之排放通量而言（如圖B14所示），是以宜蘭空品區最大，約15.8公噸/平方公里/年；

花東空品區次之，約15.0公噸/平方公里/年；

雲嘉南空品區最小，約6.8公噸/平方公里/年。

從各物種排放通量而言，isoprene以宜蘭空品區為最大，雲嘉南空品區最小，monoterpene以中部空品區最大，其他VOCs之排放通量是以中部空品區為最大，雲嘉南空品區之monoterpene與其他VOCs則皆是最小；

花東空品區在isoprene、monoterpene與其他VOCs之排放通量在各物種比例上皆與宜蘭空品區相近。

（2）季排放量

表B7為台灣地區96年各季各空品區之生物源排放量。

從表中，我們可以看出，在第一季（1~3月），以花東空品區之排放量最大，約18.0萬公噸，佔當季總量約28.3%，依次為中部空品區、高屏空品區、雲嘉南空品區、北部空品區、竹苗空品區、宜蘭空品區；

在第二季（4~6月），仍舊是以花東空品區之排放量最大，約為36.9萬公噸，佔當季總量約29.4%，依次為中部空品區、高屏空品區、北部空品區、雲嘉南空品區、宜蘭空品區、竹苗空品區；

在第三季（7~9月），還是以花東空品區之排放量最大，約47.0萬公噸，佔當季總量約29.8%，依次為中部空品區、高屏空品區、北部空品區、宜蘭空品區、竹苗空品區、雲嘉南空品區；

第四季（10~12月）仍舊是以花東空品區之排放量最大，約為20.9萬公噸，佔當季總量約27.8%，依次為中部空品區、高屏空品區、雲嘉南部空品區、北空品區、竹苗空品區、宜蘭空品區。

2.各縣市各物種排放量

圖B15與表B6為台灣地區96年各縣市之生物源排放量。

從圖表之中，我們可以看到，生物源排放總量以花蓮縣以及南投縣為最大，各別為7.6萬公噸以及6.2萬公噸，各佔年排放總量17.9%以及14.6%；

其次為台東縣，排放量為4.7萬公噸，佔年排放總量11.2%，其餘各縣市則皆低於年排放總量10%以下，其中所有的直轄市與院轄市的排放量皆佔年排放總量不到1%。

依序南投縣、高雄縣、台北縣、台中縣、苗栗縣、新竹縣、桃園縣、雲林縣、彰化縣、基隆市、台北市、台南市、新竹市、嘉義市排放較高比例之monoterpene；

花蓮縣、台東縣、宜蘭縣、屏東縣、嘉義縣以Isoprene排放量較高；

台南縣與台中市則以其他VOCs為最高。

以各縣市之排放通量而言（如圖B16所示），則是以基隆市最大，約17.3公噸/平方公里/年；

花蓮縣次之，約16.4公噸/平方公里/年；

台中市最小，約2.1公噸/平方公里/年。

從各物種排放通量而言，isoprene之排放通量以宜蘭縣最大，約6.5公噸/平方公里/年；

花蓮縣次之，約6.2公噸/平方公里/年；

嘉義市最小只有0.3公噸/平方公里/年。

monoterpene之排放通量明顯以基隆市為最大，約8.6公噸/平方公里/年；

南投縣次之，約5.8公噸/平方公里/年；

台中市最小，只有0.8公噸/平方公里/年。

其他VOCs之排放通量以基隆市最大，約6.6公噸/平方公里/年：

南投縣次之，約5.2公噸/平方公里/年：

台中市最小，只有1.0公噸/平方公里/年。