【研究成果】準確偵測境外空污長程傳送 提供臺灣空氣品質改善新目標

by Yang-Kuang Chao
533 觀看次數

撰稿  /  黃曉君 (科學推展中心特約編輯)


圖一:OMI-NO2衛星反演資料,中國中部從2017到2020年的農曆新年每週平均NO2通量,2020年的新年第三週開始陸續封城,導致NO2通量比以前低。(圖片來源:參考文獻[1])

 

外來的空氣污染

空氣的流動無分國界,因此臺灣所面對的空氣污染問題,不只來自境內的污染物,還有漂洋過海的境外懸浮粒子。在冬季,亞洲東部受東北季風影響,空氣污染物會從亞洲大陸經由長程傳送(Long-range transport,LRT)到韓國、日本以及臺灣。

雖然臺灣的山脈可以擋住部分長程傳送而來的懸浮微粒,但人口密集的臺灣西部仍然會受到影響,造成空氣品質下降,因而影響人們的健康。要預防及改善臺灣的空氣污染問題,就免不了要去研究LRT的實際狀況,才可以有效地對症下藥。

在2020年,中央大學大氣科學系林能暉教授研究團隊谷邁世助理研究員(Dr. Stephen M. Griffith)發表了一篇研究[1],藉由新冠肺炎疫情造成的特殊情況,分析了中國的封城與工業減排措施,對臺灣所接收的境外懸浮微粒濃度有甚麼影響,從而探討未來改善空氣品質的新思維。

 

疫情下的農曆新年

過往的農曆新年期間,臺灣經常會碰上LRT現象,其污染物濃度除了工廠運作,也受中國集體春運所影響。但2020年,新冠肺炎自武漢爆發,從1月23日起,武漢及其他城市陸陸續續地落實了封城的措施;本來大規模的回鄉也隨即停止,民眾在城市之間的移動顯著減少,工廠的運作也受到嚴格限制,為空氣污染物的濃度帶來了罕見的改變,位於東北季風下風處的臺灣空氣品質也意外地受影響。

從OMI-NO2衛星反演資料(圖一)中可以發現,2020年新年時,中國中部的空氣柱中的二氧化氮(NO2)平均通量,在開始封城的第一跟第二週(新年的第三及第四週)就分別比2017到2019年同期低了24%和48%[1]。之後的幾星期,因為封城措施涵蓋的範圍越來越廣,NO2通量的減少也更顯著,在2月的通量更是比以前少了61.4%[2]。由此可見,新冠肺炎令中國內地空氣污染顯著降低,可以由此推測,從中國來到臺灣的污染物濃度也會受到相對的影響。

 

中國封城措施竟改善了臺灣的空氣污染

在2020年的1月30日,空氣污染物隨著東北季風來到臺灣,其中的細懸浮微粒(PM2.5)濃度被用作研究指標,來分析LRT到底有沒有受中國的封城措施影響。

以2010到2017年的中國空氣污染物排放數據為基礎來做外延推算,電腦數值模擬假設了兩個情境─正常狀況(排放率100%)及疫情下封城、工廠停工的狀況(排放量減少50%)下臺灣會接收到來自境外的PM2.5濃度,分析哪一個情境較符合現實中的觀察。在正常狀況的模擬中,來到北臺灣的PM2.5濃度比現實中高超過兩倍,峰值的濃度更高達現實中的三倍。兩者相較之下,在受疫情影響的情境中,PM2.5的濃度則明顯比較貼近現實,證明2020年1月底(1月30日至1月31日) 在臺灣北部觀察到的LRT PM2.5濃度與中國的封城及工廠停工有密切相關。

 

圖二:兩個模擬情境與現實中的PM2.5濃度變化的比較,模擬疫情封城及工廠停工的情境更切合測量數據。紅線:測量結果,灰色實線:正常情況模擬(排放率100%),灰色虛線:疫情模擬(排放率50%)(圖片來源:參考文獻[1])

 

因應LRT帶來的空氣污染

一項2005至2015年的研究數據指出,[1],可見其重要性。如果沒有這次疫情造成中國的封城與工廠停工,2020年的LRT預期會從中國過來的污染物,是觀測的兩倍以上,對臺灣的空氣品質及民眾的健康都會帶來更大的負面影響。

研究團隊的這項發現,或許讓我們更深入思考如何改善臺灣空氣品質的目標。如果把這次因疫情而減少的PM2.5的數量平均分佈在冬季12月到2月的話,相當於每小時減少了每立方米0.5微克(μg m−3)。以此為指標,未來臺灣可以在LRT事件發生前做出防範措施,暫時減少本土的污染物排放,抵消掉從亞洲大陸隨風而來的污染物,使空氣品質也可以達到如2020年疫情間接影響下的水平,減少民眾的健康風險。

 


參考文獻

[1] Griffith, S.M., et al., Long-range air pollution transport in East Asia during the first week of the COVID-19 lockdown in China. Science of The Total Environment, 2020. 741: p. 140214.

[2] Xu, K., et al., Impact of the COVID-19 event on air quality in central China. Aerosol and Air Quality Research, 2020. 20(5): p. 915-929.

[3] Hung, W. T., et al., Investigation of long-range transported PM2.5 events over Northern Taiwan during 2005–2015 winter seasons. Atmospheric Environment, 2019. 217: p. 116920.


你可能也想知道