文／賴信志 長榮大學綠能與環境資源學系教授、蕭旻娟 長榮大學環境資訊研究中心博士、吳義林 成功大學環境工程學系教授
空氣污染對人體健康有重大影響，最新的全球疾病負擔評估顯示，全球因空氣品質惡化導致的死亡率從1990年的230萬人增加到2019年的450萬人，其中92%由顆粒物（Particulate Matter, PM）引起，8%由臭氧引起。也因此空氣品質議題引發了大眾的重視，提出許多的評議。然而空氣品質的良窳不能只從污染物的排放量大小直接去對應濃度高低，也不能從單一的污染物濃度來推論排放的來源，世界氣象組織（World Meteorological Organization, WMO）於2021年九月發布了史上首份有關空氣品質和氣候關聯性的公報，說明了空氣品質和氣候變化之間有密不可分的關聯性（WMO, 2021），IPCC於2021年8月公布的第六版氣候變遷報告，也首次提到解決氣候變遷問題有助於空氣污染問題的改善。由上可知，PM的治理與氣象條件的理解是達成空氣品質目標的重要關鍵。
台灣2020年PM2.5平均濃度為15.1ug/m3，已快達到15.0ug/m3的國家目標，要達成這最後一哩路的目標，數字看似容易，然而要付出的努力卻是相當巨大的。每一種污染物的排放量、時空分布、天氣條件的變化等等，都變得錙銖必較，也因此過去以來改善重點放在氮氧化合物排放的策略，也開始轉移到較次要的二氧化硫等污染物上。
二氧化硫主要是由燃燒含硫的化石燃料所產生，在空氣中會與其他物質反應而形成二次的PM成分，也可能與空氣中的水氣結合而引發酸雨的現象。台灣2016年的二氧化硫排放量，總量是108,446.5公噸，電力業是二氧化硫的主要來源，佔總量43.1%，其次是港區船舶（18.9%）及鋼鐵業（9.9%）燃料燃燒裝置的影響（表1）。
然而近年來由於火力發電在去油、減媒、轉氣的能源政策執行下，以及環保署及各縣市執行空氣污染防制計畫，針對大型污染源進行管控，如鋼鐵業、石化業等相關產業來進行法規制定；又如交通源如汰換一、二期老舊柴油車、汰換二行程機車等管制策略的實施，台灣二氧化硫的污染得到有效的管理，由2019年排放清冊資料顯示，二氧化硫排放總量下降超過40%（電力業佔35.4%，港區船舶佔14.7%及鋼鐵業佔14.4%），顯示政府對於二氧化硫排放的治理有顯著的成效，以港區治理為例，船舶二氧化硫排放量相當於高雄市當地（陸地）的43%（Liu et.al, 2019），若到訪高雄港的船隻皆使用岸電系統，二氧化硫可減少63.2%（Chang et.al, 2012），因此港區岸電使用的管制是相當有效的方式。
藉由這些策略的實施，台灣二氧化硫的濃度逐年下降，且鮮少超過環保署的標準年平均值20ppb（如圖1），但如何進一步來控管二氧化硫的排放與濃度，港區及外海船舶二氧化硫的排放管制是達成空氣品質改善政策的重要方向。
表1. 二氧化硫前三大污染來源
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排序 |
行業別 |
2016年排放噸數 |
2019年排放噸數 |
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1 |
電力業 |
46,722.3 (43.1%) |
22,615.8 (35.4%) |
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2 |
船舶排放 |
20,476.8 (18.9%) |
9,384.1 (14.7%) |
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3 |
鋼鐵業 |
10,778.5 (9.9%) |
9,196.0 (14.4%) |
資料來源：環保署（2021），本文製表
圖1. 歷年二氧化硫濃度及排放噸數
資料來源：環保署（2020），本文製圖
國際上對於二氧化硫的影響研究與管控分析已有相當的成效，海運量繁重的國家，自2010年後就積極地開始解決船舶二氧化硫的污染物問題，國際間主要推動的船舶減量措施有使用高壓岸電，停止船舶輔助引擎（發電機）運轉、鼓勵或強制將燃料由重油（平均含硫量約2.7%）切換為柴油（硫含量<0.5%）、港區鄰近海域要求商船航行減速等等。船舶產生的空氣污染對於沿海地區其實有一定程度的影響，港口工業區港口船舶排放與該地交通源的排放是港口工業區PM2.5貢獻主要來源，因此許多國家在港口加嚴了管制條例，以美國加州聖佩德羅灣清潔空氣計畫（San Pedro Bay Ports Clean Air Action Plan）為例，設定目標為港區零排放，分別推動港區交通污染排放標準、船舶減速、岸電設備、低硫燃油的使用、清潔卡車計畫等管控措施（SPBP, 2017）。
除了港區的管控，鄰近國土的航線船隻所排放的二氧化硫亦可能藉由氣流的傳輸而影響本地的空氣品質。國內運用空氣品質模式探討各縣市2016年臭氧及PM2.5污染來源的分析報告發現，台灣西半部縣市，境外、船舶排放（港區外）及背景排放對於當地PM2.5貢獻比例平均為35%（賴信志等，2021），顯示境外及船舶排放也對台灣造成一定污染量，由圖2台灣附近的航線軌跡分布之密集即可明瞭這個道理。國際海事組織也針對船隻污染排放量的規範進行加嚴，2020年1月1日起船舶僅能使用含油量較低之燃油，要求各船隻使用的燃油的硫含量不應超過0.5%m/m，並須進行監測，如此可有效減少酸雨及其他污染物的濃度。台灣2016年所推出的「空氣污染防制行動方案」中，推動岸電、船舶減速、管制船舶用油等行動方案的空氣污染物減量效益及健康效益經評估結果顯示，PM2.5減量效益約0.53ug/m3，其健康效益為3,623億元（表2）（Lai et.al, 2020）。
由此可知，若要提升台灣整體的空氣品質，有效的制定空氣品質政策，需要有事前的嚴謹評估，並進行多面向考量，以二氧化硫及PM2.5來說，動態的航線資訊配合動態的二氧化硫排放量推估，又或在減媒增氣的能源政策下，也需考量天然氣運輸量增加造成船舶進出頻率變大之空品風險。
圖2. 台灣鄰近海域船舶軌跡圖
資料來源：蔡德明等，2021
表2. 空氣污染防制行動方案對於PM2.5貢獻程度
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空氣污染防制行動方案 |
∆PM2.5平均值 （μg/m3） |
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電力設施管制（加嚴電力業管制標準） |
0.41（0.03~1.13） |
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國營事業（中龍、中鋼、中油）加裝防制設備 |
0.05（0~0.44） |
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鍋爐管制（補助汰換5,000個工業鍋爐及1,000個商業鍋爐） |
0.06（0.01~0.19） |
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餐飲油煙管制達到7,000家 |
0.11（0.01~0.21） |
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改變風俗習慣燃燒排煙，集中燃燒22,000公噸 |
0.02（0~0.03） |
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營建及堆置揚塵管制，查核符合率達90% |
0.10（0.01~0.18） |
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農業廢棄物燃燒排煙管制，減少露天燃燒面積90% |
0.07（0~0.12） |
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河川揚塵管制 |
0.11（0.01~0.19） |
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汰換一、二期柴油車8萬輛 |
1.96（0.12~4.18） |
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三期柴油車加裝濾煙器 3.8萬輛 |
0.05（0.01~0.08） |
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汰除二行程機車 100萬輛 |
0.09（0.01~0.16） |
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推動電動蔬果運輸車2,100輛 |
0.003（0~0.01） |
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強化港區空氣污染防制策略（船舶減速、管制船舶用油、推動岸電） |
0.53（0.04~1.48） |
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加嚴10年以上交通工具之排放標準、劃定空品維護區，禁止或限制高污染車輛進入 |
0.11（0.01~0.21） |
資料來源：Lai et. al, 2020
註1：括號內為最小值及最大值。
註2：括號內為90%信賴區間下對應的數值。
然而在考量空氣污染物減排控制的同時，本文的第二個重點，想討論自然因素對空氣品質的影響。前述WMO報告中說明了空氣品質和氣候變化之間有密不可分的關聯性。尤其是從COVID-19發生以來，雖然全球人為空氣污染物排放量有所下降，但氣候和環境變化引發的極端氣象事件引發了前所未有的沙塵暴和野火，從而也影響了全球空氣品質。由此最新的報告可知，討論空氣品質和政策時，我們需要有空氣品質與氣象之間一致且綜合的觀測並運用合乎科學原理的模式模擬，來建立科學的基礎，而在制定管控措施之前，須先考量到氣象、地形等人為不可抗力的自然因素，才能再進一步討論政策可行性。
以台灣的自然條件而言，筆者曾運用空品模式來評估2016年~2020年之間自然因素及外來排放對台灣空氣品質的影響，以控制排放量的方式，來模擬評估台灣近年來實施近程空氣污染防制行動方案後，發現減量對空品改善的影響成效約有9%，而氣象及其他影響條件（非本土的人為排放減量，如境外、生物源等）的影響比例可達18%（賴信志等，2021），由此結果可以得知，空氣品質政策須納入氣象及其他因子之影響比例後，再進行各污染來源之貢獻程度評估。
也就是說，空氣品質政策必須是一種基於多元科學事實的政策，而不能單單只採用來源減量為參考依據。美國環保署在制定空氣品質政策時，會同時考量污染物排放、氣象、地形、地方（縣市）管轄及污染物濃度等要素，依據這幾個要素的分析與評估所形成的科學數據，評估民眾的健康風險，再來制定空氣品質目標與行動方案，不論社會大眾、中央與地方政府、學界等等，對此方法與原則都有一致的共識。然而從過去的與論調查與反應來看，大多將焦點放置於排放量的多寡，也常常使用單方面的數據，或是單一時間點的資料就推演至空氣品質政策的評論，這樣的邏輯缺乏全面性科學的思維，亦會誤導正確空氣品質政策的方向，這樣的氛圍若能轉化到對空氣污染多元性的深入理解，相信會對台灣的空氣品質有正向的轉變，達成減少PM2.5 0.1ug/m3的期待，也會是居住在這片土地上所有人民的福氣。
參考文獻
- 環保署（2020），《空氣品質監測報告109年年年報》。台北：行政院環保署
- 環保署（2021），《2019年空氣污染排放清冊(TEDS11.0)》。台北：行政院環保署
- 賴信志、吳佩芝、傅新義、歐文毓、李文義（2021），《台灣區域性空氣品質防制效益分析專案工作計畫》。台北：行政院環保署。
- 蔡德明、吳義林、賴信志、楊榮元、賴力瑋、邱慧真、李俊穎、蔣敏玲（2021）。《臺灣附近海域及港區船舶排放量對空氣品質影響預測系統》。台北：交通部運輸研究所。
- Chang, C.-C., & Wang, C.-M. (2012). Evaluating the effects of green port policy: Case study of Kaohsiung harbor in Taiwan. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 17(3), 185-189.
- Lai, H.-C., Hsiao, M.-C., Liou, J.-L., Lai, L.-W., Wu, P.-C., & Fu, J. S. (2020). Using Costs and Health Benefits to Estimate the Priority of Air Pollution Control Action Plan: A Case Study in Taiwan. Applied Sciences, 10(17), 5970.
- Liu, T.-K., Chen, Y.-S., & Chen, Y.-T. (2019). Utilization of Vessel Automatic Identification System (AIS) to Estimate the Emission of Air Pollutant from Merchant Vessels in the Port of Kaohsiung. Aerosol and Air Quality Research, 19(10), 2341-2351. doi:10.4209/aaqr.2019.07.0355
- San Pedro Bay Ports (2017), San Pedro Bay Ports Final Clean Air Action Plan 2017 Final.
- WMO, WMO Air Quality and Climate Bulletin No. 1(2021).
