台灣風險分析學會

 

 

 2021年第9期

不同季風形態下的PM2.5成分健康風險評估      

 國立台灣大學環境工程研究所 馬鴻文
   Release: Jun 14, 2021

 

每到秋冬時節，常見天空受霧霾壟罩而一片灰矇矇，可以感覺到能見度明顯降低，而霧霾中的主要成分細懸浮微粒(PM2.5)因其對於生態環境和人體健康的危害備受關注。研究發現長期的暴露會增加罹患心血管疾病、呼吸道疾病、肺癌、失智或抑鬱反應的風險；世界衛生組織WHO調查發現目前全球有90%以上的人口生活在PM2.5濃度超過其建議標準值(年均值<10 μg m-3)的地方，每年因為戶外和室內空氣污染的綜合影響導致約700萬人過早死亡。

PM2.5的化學成分複雜，主要由元素碳、有機碳、硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、重金屬、多環芳烴(PAHs)等組成，其中也包括一些致癌物，因此，分析PM2.5的化學成分是進行健康風險評估的基礎。臺灣位於亞熱帶季風氣候地區，受東北季風和西南季風環流影響顯著，PM2.5的濃度和貢獻來源及由此產生的健康風險可能會隨季節而變化，因此有效的管理策略應需考慮下列問題:季風的變化是否導致PM2.5成分的變化?不同來源的貢獻是否會改變PM2.5的健康風險?為瞭解上述課題我們可應用化學質量平衡模式(CMB)進行PM2.5樣本的源解析，取得在不同季風型態下PM2.5的來源貢獻濃度，進一步量化各成分所致風險，從而得到各污染源的健康風險貢獻。

該研究以台灣中部雲林縣及彰化縣爲研究區域，分別在2017-2018年四季期間於6個測站同時採集PM2.5樣本進行成分分析，分析項目包括碳元素、水溶性離子、重金屬等微量元素；源解析的分類依據台灣現況彙整為9大類包括：城市固體垃圾焚化爐(MSI)、燃煤鍋爐(CB)、燃油鍋爐(OB)、燃氣鍋爐(GB)、交通排放(TE)、地表粉塵(CD)、海鹽飛沫(MS)、農廢和稻稈燃燒(VB)、衍生性氣膠(SA，包括NO3-,SO42- 和 NH4+)。

實際的觀測結果顯示PM2.5的濃度與成分主要受春冬季的東北季風與夏秋季的西南季風兩種季風模式影響；我們從採樣期間的氣團軌跡路徑發現不同的季風期有不同的傳輸路徑和潛在的排放源，另從成分的源解析結果顯示，各排放源對PM2.5濃度的貢獻率隨季風類型的變化顯著。除衍生性氣膠(SA)外，垃圾焚化爐(MSI)、燃油鍋爐(OB)、地表粉塵(CD)在東北季風時期呈上升趨勢；燃煤鍋爐(CB)、交通排放(TE)、農廢和稻稈燃燒(VB)在西南季風時期呈上升趨勢。

在東北季風期間，低溫、高風速意味着氣團傳輸距離較長，PM2.5濃度較高，其中衍生性PM2.5貢獻較大，說明其成分受遠距長程傳輸影響。在西南季風期間，高溫、低風速意味着氣團傳輸距離短，PM2.5濃度較低。二次PM2.5的貢獻也小於東北季風，其組成主要受附近排放源的影響。

成分風險計算的結果顯示，若以10-6為可接受風險，致癌的總風險是其3倍(3.07×10-6)，而非致癌風險則在可接受範圍內(0.262)。在西南季風期間，致癌風險大約是東北季風期間的1.6倍。在東北季風期間，非致癌風險大約是西南季風期間的1.8倍。這些結果表明，季風模式影響傳播，對PM2.5濃度和風險有顯著影響，不同季風時節的管制對象不同，應採取不一樣的管制策略；另外PM2.5濃度與健康風險之間沒有絕對的正相關關係;PM2.5濃度降低並不意味着風險降低。也就是說我們在關注PM2.5總量濃度的同時，也需要進一步釐清細顆粒物的化學成分。其次，兩種季風類型之下，燃煤鍋爐都是造成濃度和風險的重要因素，須留意提高燃煤效率和控制設備減少污染排，同時選擇含較少有毒金屬的燃料，以減少鍋爐排氣對健康風險的影響。目前，人為的PM2.5排放尚無國家管道標準直接控制，但鑑於原生顆粒物的毒性風險較大，應考慮制定管道排放標準，有效降低PM2.5的吸入風險。

 

參考文獻

1. Chen, C., Lai, H., Liao, M., Hsiao, M., Ma, H. (2021). Health risk assessment of trace elements of ambient PM2.5 under monsoon patterns. Chemosphere, 264, 128462.

2. WHO’s fact sheet. (2018, May) Ambient (outdoor) air pollution. Retrieved from https://www.who.int/en/news-room/fact-sheets/detail/ambient-(outdoor)-air-quality-and-health

A.M. Cruz, L.J. Steinberg, A. L. Vetere Arellano, J.P. Nordvik, F. Pisano,2004 ,State of the Art in Natech Risk Management,European Commission Joint Research Centre.

• A.M. Cruz, L.J. Steinberg, A. L. Vetere Arellano, J.P. Nordvik, F. Pisano,2004 ,State of the Art in Natech Risk Management,European Commission Joint Research Centre.

 

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