都市街谷細懸浮微粒之不均勻度—交通排放影響

Abstract

都市交通排放產生的細懸浮微粒 (PM2.5)，因建築物型態受限於在街谷中，進而提高 PM2.5 之空間變異度。先前許多研究分析了都市中交通污染排放之擴散情況，但多受限於無法解析公尺尺度的建築物效應。本研究以新北市為研究地區，利用 Graz Lagrangian Model (GRAL) 街谷擴散模式，以 5 公尺的水平與垂直解析度對 PM2.5 進行模擬與驗證，以了解都市街谷內交通排放 PM2.5 所造成的三維濃度的不均勻度。 驗證 GRAL 之應用，利用街谷模式輸出之 PM2.5 增量濃度加上實測所得周界環境濃度與實驗觀測數據進行比較，對街谷模式進行三維的定量性能評估。模擬結果與觀測數據相比，得到相關係數為0.70±0.11，配對值分數偏差為-0.12±0.14，配對值絕對分數誤差為 0.25±0.07，多合乎驗證標準。不均勻度實驗模擬結果顯示，交通排放 PM2.5 在街谷內呈現顯著水平及垂直不均勻度。當風場為垂直建物排列之風向時，風速為 0.5 m/s 和風速為 2.0 m/s 之 PM2.5 濃度不均勻度差異大於三倍，高度 26 m 和 2 m 之 PM2.5 垂直不均勻度比值約為 1/4，且街谷內 PM2.5 濃度相較於風向平行建物排列之情況高出一倍。非對稱型街谷型態中，街谷中迎風側和背風側的濃度差異高達三倍。隨著建物高度比（）的增加，不均勻度降低。在下降式街谷中，較高的濃度發生在迎風側，迎風側與背風側濃度比值介於 1.20 至 3.16。在上升式街谷中，根據街谷內氣流之改變，街道上的最高濃度會隨著風速的變化而從背風側轉變為迎風側，迎風側與背風側濃度比值介於 0.58 至 3.01。此外，馬路至巷弄之 PM2.5 差異，在巷口顯示出最高值，但馬路中和巷弄內之濃度隨高度遞減程度相似。 綜上結果表明，都市街谷污染物擴散程度取決於環境風速大小和建築物配置，使街谷內 PM2.5 存在高度空間（包含水平、垂直、迎風側背風側和馬路巷弄間）不均勻度分佈的特性。研究結果表示 GRAL 適用於都市街谷之應用，未來可廣泛應用於都市地區，針對局地污染物做短期和長期之模擬，為空氣污染控制或是空氣污染暴險之研究提供助力。