以Mobile6.2模式推估台灣地區機車污染排放量之研究

Abstract

台灣目前主要的交通工具仍是以機車為主。以目前車籍資料來看，機車總車輛數大約是自小客的10倍。而所用的機車，除了非常少部分新進口的大型重型機車與電動機車外，絕大部分仍是二、四行程的車種，所佔數量各半。此外，機車為都會區主要之通勤工具，亦屬高污染的交通工具之一，其污染量在考慮時空分布，尖峰時段、局部地區的高排放量將相當可觀，這對都會地區空氣品質影響甚鉅，故有必要對機車的污染排放量作一完整的研究和探討。本研究之目的在於透過建立本土化之總量推估模式，整體評估國內目前機車排放空氣污染之污染排放量，以了解各項污染物污染情況。 本研究之研究目標如下：參考U.S. EPA -MOBILE6.2 模式建立本土化之機車排放總量推估模式，並透過以上模式，整體評估國內目前二、四行程機車排放空氣污染之污染排放量，以提供未來環保單位於未來做更有效、可行之機車排放空氣污染之管制策略評估。研究項目內容包括：首先蒐集並分析目前國內二、四行程機車定檢、攔檢資料，藉以瞭解使用中機車排放特性並建立本土化之機車排放總量推估模式。 研究結果中排放係數分析，在CO（二行程機車12.02 g/km、四行程機車7.38 g/km）及HC（二行程機車10.48 g/km、四行程機車3.98 g/km）之排放係數部分，為二行程機車大於四行程機車，但是在NOx之排放係數部分則四行程機車遠大於二行程機車（二行程、四行程機車分別為0.09g/km、0.79g/km）。在推估二行程機車、四行程機車車行里程數時，則有更明顯之發現，在各縣市皆為四行程機車車行里程數大於二行程機車。 特別是在NOx污染排放方面，反而是車速越快排放係數推估值越高。由於NOx是造成臭氧光化反應的前驅物質，所以當車速較快時，反而會因NOx污染排放高，而造成較高的臭氧濃度形成，而這種現象在車輛速度較快的高速公路上更為明顯。 經過以上推估的台灣地區之移動源污染排放量之研究，我們更可以了解目前台灣地區機車排放之空氣污染狀況，移動污染源之排放特性及污染物組成及各種污染排放之排放強度，以利未來作相關研究時的運用。摘要 ………………………………………………………………………Ⅰ 目錄 ………………………………………………………………………Ⅲ 表目錄………………………………………………………………………Ⅵ 圖目錄………………………………………………………………………Ⅷ 第一章 前言 1 1.1 研究緣起 1 1.2 研究背景 2 1.3 研究目的 3 第二章 文獻回顧 4 2.1 機車移動源污染排放現況 6 2.1.1 環保署資料 6 2.1.2 交通部資料 6 2.1.3 台灣地區機車移動源污染排放現況 15 2.2 機車移動源資料庫概述 19 2.3 機車排放係數推估模式Mobile系列 20 2.3.1 模式流程概述 21 2.3.2 模擬污染物種類 22 2.3.3 車種分類 23 2.3.4 道路型式 25 2.3.5 推估流程 25 2.3.6 Mobile6.2與其他Mobile系列之差異 28 2.4 機車行車型態介紹 32 2.4.1 美國環境保護局聯邦測試程序之行車型態 32 2.4.2 日本行車型態 34 2.4.3 歐洲經濟同盟之市區行車型態 37 2.4.4 地方型代表性行車型態 40 2.4.5 國內有關行車型態之研究 40 2.5 污染排放與油耗之相關研究 44 2.5.1 基本模式(elemental model) 45 2.5.2 平均速率模式或平均旅行時間模式 46 2.5.3 多參數模式 (lumped parameter model) 47 2.5.4 瞬時速率模式 47 2.5.5 定速行駛模式 48 2.5.6 車輛排放與油耗繪圖模式(vehicle mapping model) 48 2.5.7 引擎排放與油耗模式(engine mapping model) 49 第三章 研究方法 50 3.1 排放係數推估 52 3.2 資料庫資料分析 53 3.2.1 車齡分佈探討 56 3.2.2 累積年行駛里程率 58 3.2.3 瓦斯車分佈情形 59 3.2.4 電動機車分佈情形 60 3.3 車輛活動強度(Vehicle Activit) 62 3.3.1 車行里程分佈因子 62 3.3.2 道路型態分佈因子 63 3.3.3 平均車速分佈 64 3.3.4 其他參數因子 64 3.4 環境因子(Environment Factors) 65 3.4.1 溫度 65 3.4.2 絕對溼度 65 3.4.3 日出/日落時間 65 3.4.4 雲密度 65 3.5 車輛總行駛里程推估 66 3.5.1 問卷調查法︰ 66 3.5.2 燃油消耗法︰ 66 3.6 Mobile-Taiwan2.0之本土資料與參數 67 3.7 零里程排放率及劣化率參數 70 3.7.1 引擎起始排放因子 Engine Start Emissions Fraction 71 3.7.2 尾氣行駛排放因子 Exhaust Running Emissions Fraction 71 3.7.3 計算零里程排放率及劣化率 72 第四章 結果與討論 76 4.1 排放係數推估結果探討 76 4.1.1 資料庫車齡分佈計算結果 76 4.1.2 各道路型態車速之VKT貢獻量 79 4.1.3 環境因子設定 81 4.1.4 二、四行程機車之排放係數探討 82 4.1.5 二、四行程機車之排放係數與國內相關研究之比較 87 4.2 車行里程數之計算結果 92 4.2.1 利用問卷調查法推估車行里程 92 4.3 台灣地區推估排放量之結果討論 94 第五章 結論與建議 98 5.1 結論 98 5.2 建議與未來方向 100 參考文獻 ……………………….………………………………………. 101 附表 ……………………….………………………………………. 103 附 錄 附錄一 Mobile 6.2 之二行程機車輸入檔 附錄二 Mobile 6.2 之四行程機車輸入檔 附錄三 逐時不同道路型態之VKT分佈因子 附錄四 國內相關機車排放係數研究結果修正比較表 附錄五 本研究所修改的數據及沿用的數據區分、本土化的程度 表目錄 表 1-1.1 民國90年推估台灣地區空氣污染排放量所佔比例 1 表 2.1.3-1 車行期間或引擎靜止污染物排出情況 15 表 2.1.3-2 CO/Hb飽和度對人體之影響 16 表 2.1.3-3 不同濃度之HC對人體之影響 16 表 2.1.3-4 其他污染物對人體、環境及生物之影響 16 表 2.1.3-5 台灣地區民國90年之移動源排放量 17 表 2.1.3-6 民國90年台中市各污染源排放量 18 表 2.1.3-7 民國90年台中縣各污染源排放量 18 表 2.3-1 Mobile系列模式各版本間的比較 20 表 2.3.2-1 HC組成物種之關係表 22 表 2.3.2-2 Mobile6.2可推估之污染排放型式 22 表 2.3.3-1 Mobile6.2之車種分類 23 表 2.3.3-1 Mobile6.2之車種分類（續） 24 表 2.4.3-1 世界各國所採用之行車型態一覽表 39 表 2.4.4-1 地方型代表性行車型態分類 40 表 2.4.5-1 歷年構建代表性行車型態文獻一覽表 43 表 3.2-1 機車攔查/定檢資料庫各欄位名稱及涵義 55 表 3.2.1-1 柴油車車齡分佈、累積里程分佈表 58 表 3.2.3-1 歷年瓦斯車改裝補助成果表 60 表 3.2.4-1 九十二年五月份車輛分區分類統計表〈依縣市、監理所站分區統計〉 61 表 3.2.4-2 我國電動機車廠商領牌數量 62 表 3.5.2-1 台中縣市及全省汽車加油站汽柴油銷售統計表 66 表 3.6-1 計算CO車輛排放係數採用之零里程排放率及劣化率輸入值 69 表 3.7.2-1 迴歸參數估計表 72 表 3.7.3-1 二行程機車零里程排放率及劣化率輸入值 74 表 3.7.3-1 （續）四行程機車零里程排放率及劣化率輸入值 75 表 4.1.1-1 資料庫車齡分佈計算結果 77 表 4.1.2-1 二、四行程機車佔各道路型態之VKT貢獻量 80 表 4.1.3-1 中部地區氣象監測站之溫度 82 表 4.1.4-1 二行程機車之排放係數推估值 83 表 4.1.4-1 二行程機車之排放係數推估值（續） 84 表 4.1.4-2 四行程機車之排放係數推估值 85 表 4.1.4-2 四行程機車之排放係數推估值（續） 86 表 4.1.5-1 各車速之CO排放係數推估比較表 87 表 4.1.5-2 各車速之HC排放係數推估比較表 87 表 4.1.5-3 各車速之NOx排放係數推估比較表 88 表 4.2.1-1 以問卷調查法推估台中地區之車行里程 92 表 4.2.1-2 各縣市二行程、四行程機車總車行里程數 93 表 4.3-1 民國91年台灣地區機動車輛污染源排放量 95 表 4.3-2 民國90年台中市移動源污染排放量 96 表 4.3-3 台中市機車移動源污染排放量差異 96 表 4.3-4 民國90年台中縣移動源污染排放量 97 表 4.3-5 台中縣機車移動源污染排放量差異比較 9