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混合層預測方程式之研究

混合層高度為估計空氣污染潛勢和濃度的重要參數，其代表污染物向上擴散所能到達之最大高度，但僅利用一天兩次的例行探空觀測要準確的預測逐時混合層高度有其難度，因此本研究以能量守衡方程式及紊流動能方程式為基礎，發展出一套考量較多氣象參數之混合層預測式。 為了解此預測式之可行性及準確度，本研究針對台北、台中、高雄及高屏地區作混合層高度值的模擬，並將模擬結果與實際觀測值、CALMET氣象模組及光化學軌跡模式(TPAQM)輸出結果作比對，結果顯示均有0.80以上之高相關性；但與TPAQM計算結果間有明顯的高估或低估現象，此為Holzworth method無法考量溫度平流效應對混合層發展之影響及探空資料空間解析度不足所致；而在空間分布上，本模式所計算的混合層高度場相較於TPAQM在海陸分布上有較明顯的分野，且更能夠顯示出內陸地區混合層高度的日變化。 研究中進一步將所計算之通風指數與汙染物監測濃度作比對以了解其相互關係，結果顯示當高污染事件發生時，通風指數確實有明顯之下降，不利於污染物之擴散。 本文亦針對混合層預測式所需輸入之各參數進行敏感度分析，結果顯示Bowen Ratio為影響混合層發展最顯著的地表參數，而混合層上方位溫斜率值對於混合層高度的發展亦有相當程度之影響。

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臺灣地區一般環境空氣中戴奧辛濃度探討

近年來國內對環境空氣中戴奧辛之研究大多集中於大型垃圾焚化爐周邊地區，缺乏對一般環境及大區域有系統之監測，故本研究之主要目標，希望有系統地朝向建立台灣地區一般環境空氣中戴奧辛之監測資料，以提供爾後從事相關研究者參考，以及規劃時的數據參考方向。 以區域來看，其毒性當量濃度平均值之順序為中部（0.127 pg I-TEQ/Nm3）>南部（0.094 pg I-TEQ/Nm3）>北部（0.045 pg I-TEQ/Nm3）>東部（0.032 pg I-TEQ/Nm3）。與國外監測資料相比，我國已接近歐美等環保先進國家之測值，並略優於亞洲的日本及韓國；而隨著戴奧辛排放標準訂定之日趨嚴格，未來環境空氣中戴奧辛濃度勢必會有明顯之降幅。 本研究的範疇係藉由數據結果的統計，來檢驗整個源頭管制措施的良窳，作為日後風險評估與提供管理之建議；並依結論提出尚待研究改進之建議。 本研究預期成果如下： 一、 掌握台灣地區大氣中戴奧辛濃度及時空變化。 二、 瞭解台灣地區大氣中戴奧辛之物種分布特性。 三、 嘗試探討環境空氣中戴奧辛與空氣污染物是否存有關連性。 四、 可提供進行台灣地區垃圾焚化廠排放戴奧辛之風險評估時之參考。 為了具有大區域之代表性，本研究規劃選定台北、台中、高雄、花蓮四大區域共十五個空氣品質監測站，蒐集九十一年至九十二年間八次環境空氣中戴奧辛數據加以分析探討，期望環境中戴奧辛的研究能有更多研究者投入，作為日後建議改善空氣品質的參考。

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多氯聯苯在二仁溪魚體及環境介質分佈之關係及生物習性影響之探討

多氯聯苯在環境中流布方向並非依照濃度之梯度，而是根據活性之梯度，唯有正確取得各介質之活性，才能決定多氯聯苯在環境各介質中之暴露途徑。以往研究者多以總量之數據，經由Mackay及Paterson（1981）所提出逸壓平衡模式之概念，進而推求各介質中多氯聯苯逸壓（活性），然推估之逸壓是否為正確，需要進一步求證。故本研究利用SPME之技術，實際測量二仁溪中底泥、水體及魚體之多氯聯苯活性。 研究結果顯示多氯聯苯在二仁溪各介質之傳輸途徑，以底泥中有機質為二仁溪多氯聯苯釋放之來源，底泥釋放至水體，而魚體經由攝食及鰓之平衡，將活性低於本身之食物中多氯聯苯累積於魚體內。各魚種之平均總活性顯然並未完全隨營養階層增加而增加，以底泥中有機質為食物來源之魚種大鱗鮻最大，多氯聯苯活性達0.16（mg/L, PDMS），而以小魚小蝦為食物來源之魚種大眼海鰱最低，多氯聯苯活性為0.01（mg/L, PDMS），僅有大鱗鮻之6％。顯然食物來源為造成活性相異主因。若將魚種依食性分為底棲掠食及上層掠食之魚種，則上層掠食之魚種其體內之活性隨營養階層增加而增加。而底棲掠食之魚種顯然與營養階層無關，推測可能因其停留於河口覓食之時間不同，停留時間越短多氯聯苯累積量也越少。 多氯聯苯有機質對水之平衡分配係數與辛醇對水之平衡分配係數之對數關係，及脂質對水之平衡分配係數與辛醇對水之平衡分配係數之對數關係，皆呈線性之關係。本研究所獲得之平衡係數顯然高於其他研究者之結果，可能係其他研究者以萃取方式分析現地水樣，誤將附著於膠體物質上之多氯聯苯也視為溶解相，而高估了水中多氯聯苯含量。因此低估有機質對水之平衡分配係數與脂質對水之平衡分配係數。 以底泥活性為推估大鱗鮻之多氯聯苯總量時，其多聯苯含量較實測之魚體多氯聯苯含量為低，而低估風險值。以魚體之活性及以底泥之總量由底泥至水分配係數推估之魚體總量相同，故風險值相同。但三者之值皆高於容許致癌風險10-6，可能影響當地居民健康，應考慮底泥之清除。

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以CALMET模式模擬台灣地區混合層高度

環境中混合層高度是影響大氣中空氣污染物質的擴散與混合能力的主要因素之一，當混合層高度越高，大氣層越能提供稀釋其中空氣污染物質的空間，使空氣污染的程度降低。因此對於空氣污染防制上，混合層高度的推估是一個重要參考依據。過去對於混合層高度的推估大多利用探空溫剖配合地面溫度依乾絕熱遞減率線與其相交之高度，定為混合層高度。但此方法缺點在於如果地表溫度的些微波動，或是探空溫剖因氣候影響無法呈現正常遞減的現象，都將導致所推估的混合層高度不穩定且偏向低估的情況。然而，造成混合層高度發展的機制必須同時考慮因日夜不同所產生的熱浮力紊流與機械紊流兩種方法。熱浮力紊流與日間太陽輻射的加熱效應所導致，而當夜晚來臨，機械紊流則由近地層風切機械力決定。本研究利用CALMET氣象前處理模式模擬2003年台灣混合層高度發展，其模式採用地表能量收支平衡法以及引用摩擦風速量值來進行模擬，而模擬結果則以實測資料所推算的混合層高度來加以比對其合理性，實測資料包括環保署北中南三地的逆溫儀即時溫剖以及台灣南部混合層高度實場觀測計畫。 根據本研究結果發現，CALMET與實測資料兩者所得混合層高度結果具有高度的線性相關，並且在時間上發展趨勢相同。以地表上的混合層高度而言，其混合層高度變化與對應之可感熱通量呈正相關，而中午時分為一日內混合層高度發展最高的階段，約為一千公尺左右，夜間的混合層高度變化則與摩擦風速大小有關，分為平地區域偏低為兩百公尺左右，山區與海陸交界處則有較高的混合層高度發展。至於海面上混合層高度則不分日夜一致穩定，主要由海風所形成的摩擦風速影響其高度變化。而CALMET模擬之日間地表上混合層高度於空間上的變化，在同一時刻下，太陽輻射加熱效應一定時，模擬區域內的雲量越多的地方會導致混合層高偏低，而在同一時間同一雲量區域內，其區域內地表參數之鮑溫率越高的地方所獲得之混合層高度發展越快且高度較高。

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臺北地區漏水現況調查及改善方案探討分析

臺北地區屬人口稠密的都會型供水網，其供水普及率已高達99.49％。本研究目標是調查無費水量，及探討造成無費水量的原因和提出ㄧ些改善方法。 自水量產銷分析表可知每年臺北無費水量相當可觀，其中給水管線為漏水之大宗，佔所有漏水件數百分比高達九成以上，而管材中以PVC塑膠管修漏機率最高，另表差也為無費用水中僅次於漏水的主要因子。 改善控制無費水量方面，除持續進行一連串改善汰換管線、水表計量、強化輸配水系統監控功能、維護制水閥及取締竊水等方案外，並成立漏水改善專案小組，積極研擬各項防漏措施。

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以厭氧生物處理法去除廢水中異丙醇及丙酮之研究

本研究為探討微生物在厭氧條件下對異丙醇及丙酮的去除情形，分別在不同的水質參數下進行批次試驗，以了解微生物去除異丙醇及丙酮的特性。此外進行固定化微生物濾料及石英石濾料反應槽的連續流試驗，評估其去除異丙醇及丙酮的效率，並找出最佳的操作條件。 根據批次試驗結果顯示，證明異丙醇及丙酮在厭氧條件下可被微生物降解。適合微生物降解異丙醇及丙酮之pH值為7∼7.5之間，F/M約為0.12∼0.25 kg-COD/kg-MLSS/day之間。而水中碳酸氫根以及硝酸鹽的存在對微生物分解異丙醇及丙酮均有正面的影響作用。 於連續流條件下探討不同水力停留時間、有機負荷以及固定化微生物濾料與石英石濾料對處理效果的比較。實驗結果顯示，有機負荷控制在0.144 kg-COD/m3/day以下，即兩反應槽對於含有10 mg/L異丙醇或丙酮的廢水，在水力停留時間4小時以上，便能達到100％之去除率；由於半導體廢水中通常異丙醇及丙酮含量均在10 mg/L以下，因此以此操作條件應可滿足未來之放流水標準。兩種濾床之比較，以固定化微生物濾料之處理效果較佳，但因差異不大，實際運作以石英石濾料處理即可。

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水再生利用於人工地下水補注之健康風險評估

人工地下水補注技術的使用在19世紀初期時，歐洲就已有記載，至今已有二百多年的歷史，美國使用這樣的技術也有一世紀之久。1960年代後，美國在人工地下水補注技術上有許多的突破，首先是利用再生水來補注地下水，另外還針對補注井做改進，而有了「地下水人工補注與回用」（ASR，Aquifer Storage and Recovery）的技術。 人們一直都對利用再生水補注地下水在人體健康上存有疑慮，世界衛生組織WHO和美國也開始對此技術進行人體健康風險評估，甚至在美國某些州都對此技術建立法規和指引。 人工地下水補注在國內並沒有很普遍，且主要也以河川水體來補注地下水，但台灣的水災旱災頻繁，河川水體的流量不穩定，和河川比起來，再生水則是可以提供一個穩定的補注水來源。國內在地下水的政策和法規較缺乏，地下水一直是國內人民用水的來源之ㄧ，基於人體健康和環境保護的因素，若要實行再生水補注於地下水，完善的規劃和相關之研究是必要的。本研究主要是提供一個風險評估的方法，使目前和未來在地下水補注計畫中能將風險評估的概念加入規劃，在評估中也能將量化風險，參考風險值以在規劃設計中對技術和操作做適當的調整，以降低人工地下水補注對人體健康的風險。

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區域性自來水物質流之研究-以台大校園為例

台灣雨量豐沛，卻因地形與氣候之因素，使得水資源相當有限。過去三年(民國91至93年)的限水問題，引起了社會的關注。因此，如何能有效的善用水資源是當前重要的課題。本研究將物質流分析(Material Flow Aanlysis)方法應用在自來水系統之研究，以了解自來水在人類生活圈的流量與流向，檢視人類生活圈使用水資源的問題，進而提高自來水之供給與需求的效率。 本研究以台大校園校總區為實際調查之對象，分析與估計校園用水物質流之概況。分析結果顯示，民國93年台大整年度的用水量為2,019,520噸，其中以提供基本生活用水為主要用途，佔總用量的53.7%(包含學生宿舍)，實驗用水佔14.9%、游泳池體育館佔3.8%、綠地澆灌佔4.2%。另外，表差與幹管漏水等無效用水量則高達23.3%。 就用水效率來說，從校園自來水入水口到各館舍內之用水器材而被有效利用之效率僅76.7%。換句話說，校園內漏水應是浪費水資源的主因。因此除了改善用水設施、換裝節水設備、改進浪費的用水習慣外，管線的維護與監督用水情形，並結合雨水中水系統的設計，才能有效提高自來水的使用效率，使區域性自來水物質流能更趨於循環與永續的目標。

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南、北勢溪對大台北區域供水現況之物質流研究

臺灣平均年降雨量雖然達2510公釐，但是因為不均勻的降雨時間與空間，降雨被利用的比率僅為15%，加上臺灣人口密度高，平均每人每年能分配到的降雨量僅約4500立方公尺，使得我國成為世界排名第十八的缺水國家；近年來用水量不斷增加，開發新水源亦面臨問題，因此如何永續利用水資源是推動永續發展所必須考量的議題。本研究目的在為建立大台北區域由取水、淨水、配水以至於用水階段，水資源之可能流向與流量，以民國九十二年斷年資料為準。據此物質流分析結果進而對大台北供水及用水效率課題提出相關建議。 本研究結果：2003年由北南勢溪取水共963,635,207立方公尺，經淨水程序後供給大台北區域945,933,191立方公尺，其中849,435,936立方公尺供應台北市自來水事業處用戶、23,543,946支援台灣省自來水公司第一區處（台北縣北部及基隆市）用戶、72,953,309立方公尺支援台灣省自來水公司第十二區管管理處（台北縣南部）用戶。 台灣省自來水公司第一區處供水量共167,904,140立方公尺（含台北市自來水事業處支援水量），其中售水量（註一）為75,193,841立方公尺、無費水量（註二）為75,193,841立方公尺；台灣省自來水公司第十二區管理處供水量共318,933,472立方公尺（含台北市自來水事業處支援水量），其中售水量為214,007,820力方公尺、無費水量為104,925,652立方公尺；台北市自來水事業處售水量為479,253,394立方公尺、無費水量為370,182,542立方公尺。

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能源流分析應用於空污減量策略之探討

本研究探討台灣能源供需結構的現況，應用公元2003年相關能源數據進行「能源流（energy flow）」分析。由於台灣使用的能源百分之九十以上依賴進口的化石燃料（fossil fuels），自產能源非常微小，化石燃料的轉換與利用會產生可觀的空氣污染物排放，以及溫室效應氣體、二氧化碳；在這種情況下，如何有效率的使用進口能源，又如何減少污染物的排放量，變成非常重要的研究課題。能源供需是國家生存的戰略議題，過去我國面對這項議題多由「供給面」也就是如何取得充裕能源為主要考量，然而相當程度輕忽了「能源使用效率」以及能源轉化對環境的影響。 工業、交通與住商為台灣的三大類能源需求區塊，使用的能源包括：電力、煤及煤產品、石油及其產品與天然氣。由於內燃機、外燃機與電動機，依據熱工學有其特定的能源轉換效率，又能源又以「功能」與「熱」兩種形式提供終端需求，因此不同的能源配給會影響「總能源需求」以及「污染排放量」。本研究使用能源流分析，由現今需求結構出發，嘗試以不同的配比，瞭解其「省能」的可行性。由於省能即可減少化石燃料的使用量，進而減少空氣污染物與二氧化碳的排放量，所以對台灣目前能源議題是一石兩鳥的解決方案。目前台灣交通部門主要依賴的內燃機（含汽柴油引擎）其熱效率僅25~28%，發電部門的熱效率約為35~40%，這項差別顯示如果將交通部門的能源需求予以「電動化」，即可顯著降低台灣對外部進口能源的依賴，並降低汙染排放。況且將來我國汽力電廠將普遍採用二代超臨界循環熱機（super-critical thermal cycle）電廠時，其熱效率可達45~50%，這項效益會更明顯。由於氮氧化物（NOx）與揮發性有機物（VOCs）為台灣目前臭氧與光化煙霧污染的前驅物質，任何能源重新分配的策略只要能顯著減少上項物質的排放量，都會有效改善目前的空氣品質狀況。 本研究假設三種情境（scenario），以目前的汽柴油車所負擔的交通系統為主體，使其「電動化」，再分析汙染排放量的增減。基本上這種情境，考慮目前以個人交通工具所致的旅運需求量不變，而其所需能源完全由火力發電廠之電力能源來取代。事實上可行的情境為採用「高運量電動載具」（例如電動公車，輕軌捷運與高運量地鐵系統）來取代目前的個人載具旅運需求，或是以「虛擬電廠」（電廠效率提升、其他能源消費部門能源效率提升）為電力來源，則可在無任何新增污染排放的情況下滿足運輸部門之需求。因此實際上能夠節省的外部能源需求量可能更多，而可減少的污染排放會更可觀。 本研究假設所需能源完全由火力發電廠之電力能源來取代，包括燃油、燃煤與燃氣電廠的不同替代情境，此三種情境分述於下： Scenario 1：改變石油流的路徑。令原先進入公路部門（假設汽柴油車整體熱效率為20％）之石油路徑，改為先進入發電部門（假設燃油電廠發電的淨電力轉換效率為36.05％），而後以電力（假設電動車熱效率為65％）的形式進入公路部門。 Scenario 2：公路部門的動力來源改為電力，並且全以燃煤電廠（假設電廠發電的淨電力轉換效率為33.29％）為發電來源。 Scenario 3：公路部門的動力來源改為電力，並且全以燃氣電廠（假設電廠發電的淨電力轉換效率為35.31％）為發電來源。 研究結果顯示運輸部門電動化，不論其電力來源為燃油、燃煤或燃氣電廠，對於NOx、VOCs的排放量有顯著改善效果。以燃油、燃煤與燃氣電廠的不同替代情境的減量效果為（以NOx、VOCs為序）分別如下：（68.7％、99.1％）；（71.2％、100.0％）；（53.5％、98.8％）。而將公路部門之能源需求改以燃煤電廠之電力為來源，在SOx、CO2之排放方面，將沒有使總排放量改善，反而增加為原汽機車排放量之7.73（SOx）、1.24（CO2，IPCC算法）倍。研究推估2003年台灣地區之終端電力之火力發電廠空氣汙染排放密度（mg/度）為：CO2：744,822∼869,559、SOx：511.9∼549.1、NOx：634.0、PM：63.9、CO：145.6。 本研究最後提出六點空污減量策略之建議：1.以單位車種之年空污排放量的角度出發改善空氣品質。2.考量消費者對於市場走向的刺激。3.我國電力部門之需求增長與規劃發展。4.能源流之角度出發訂定空污法規規範標準。5.廢氣中去除硫氧化物之迷思。6.提升能源使用效率對於CO2減量的潛勢。