自己的空氣自己救 公民科學參與監測社區環境細懸浮微粒

自己的空氣自己救 公民科學參與監測社區環境細懸浮微粒

2015/11/30

摘要

1. 採樣:

2015年11月8日及14日在桃園市中壢區進行社區環境空氣細懸浮微粒的連續監測;

11月9、10日間在台北市、新北市板橋區、桃園市中壢區、台中市、雲林縣斗六市及高雄市的一所大專校院(校門口、學生餐廳及圖書館閱覽室)、鐵路及客運運輸業車站(門口、候車室和月台)、及商場等地,進行室(內)外環境空氣細懸浮微粒的瞬間監測。

2. 環境細懸浮微粒監測:11月9、10日2天不定點的監測結果以台中市、雲林縣斗六市及高雄市空氣細懸浮微粒較高;2次監測皆測到高的細懸浮微粒。

台灣秋冬飽受空污威脅,11月中旬14個空氣品質觀測站,細懸浮微粒PM2.5達「紫爆」嚴重汙染等級。國人居家生活或外出活動時,都可能會吸入空氣中存在的許多污染物,其中又以小於或等於2.5微米的漂浮灰塵粒狀物(稱之為PM2.5細懸浮微粒)影響最鉅,其濃度單位以微克/立方公尺(mg/m3)表示。

PM2.5非常微細,可穿透人體肺部氣泡,直接進入血管,隨著血液循環全身,不容忽視其對人體健康及生態環境可能造成的影響。

為保障民眾健康,環保署參考世界衛生組織建議,優先考量我國空氣品質對於人體健康風險,評估確實可行技術、社會及經濟發展等相關因素,訂定PM2.5空氣(包括室內)品質標準24小時值為35微克/立方米(mg/m3);應符合室內空氣品質管理法的第一批公告場所,包括大專校院、圖書館、醫療機構、社會福利機構、政府機關、鐵路運輸業車站、民用航空運輸業航空站、大眾捷運系統運輸業車站、展覽室、商場等。

PM2.5的生成包括天然及人為,分為原生性及衍生性兩種,來源包括本地污染及境外傳輸(圖1)(註1),室外污染源包括:建築塗料、工地粉塵、工業排放、燃燒排放、機動車輛、農業畜牧業、海鹽飛沫等;室内污染源包括:二手菸、空調、烹調(燒烤油炸)、地毯、寢具、焚香、燃燒蚊香、金紙燃燒等,來源基質瞬息萬變,非常複雜。

基於尊重國人的環境品質「知情權」和「監測權」,消基會因此與環保署合作,規劃公民科學參與社區監測,邀請志工使用經環檢所比對過之手持空氣品質裝置,用於監測(個人或社區)環境中的PM2.5細懸浮微粒,利用其即時產生的測值、結合行動手機應用程式(APP)及雲端運算功能,快速整合巨量數據進行分析。善用台灣的知識、人才、產業與資金,研製公民科學用的空品監測裝置,透過開放和競爭的政策,開啟全民參與監測個人(社區)環境,共同為環境品質把關,以保障國人享有安全安心的生活環境。

 

圖1:PM2.5的生成及來源示意圖(註1)

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表1:調查(監測)項目、方法及標準

項目

調查與測試方法

調查監測標準

監測單位

地點調查

 

參考環保署「應符合室內空氣品質管理法之第一批公告場所」

志工

 

監測細懸浮微粒

參考手持裝置監測環境細懸浮微粒作業程序進行

參考環保署「空氣品質標準」及「室內空氣品質標準」

消基會實驗室、國立清華大學化學系綠色質譜分析實驗室、陸軍專科學校電腦與通訊工程科與志工等

 

 

採樣

    本次監測日期為11月8日及14日在桃園市中壢區進行社區環境空氣細懸浮微粒的連續監測。11月9、10日間在台灣西部(台北市、新北市板橋區、桃園市中壢區、台中市、雲林縣斗六市及高雄市)的一所大專院校(校門口、學生餐廳及圖書館)、鐵路及客運運輸業車站(候車室和月台)及商場等地進行室(內)外環境空氣細懸浮微粒的瞬間監測;樣品未攜回實驗室,因在現場可以完成測定。

 

不定點瞬間監測PM2.5

環保署目前設置76站空氣品質監測站,目的包括:(1)判知法規的符合性、(2)監測空氣污染物的長期趨勢、(3)評量管制策略的有效性、(4)研判及評估對民眾健康的威脅及損害、(5)了解及評估對自然環境的威脅及損害、(6)發展及驗證具預測能力的空品擴散模式。包括溫度、濕度、一氧化碳、臭氧……及懸浮微粒等測值,會在測定1小時後,以小時平均濃度及指標兩種格式,公告在環保署空氣品質監測網站。由於測站數目的不足或相距遙遠,公佈的空氣品質數據,往往無法即時顯示出快速改變的環境參數,本監測因此選定國人最關切的細懸浮微粒PM2.5為目標物,結合公民科學進行環境監測教育,號召志工們應用手持式PM2.5細懸浮微粒監測裝置,結合智慧手機與雲端網路,快速提供巨量數據,開啟國內公民科學參與社區環境監測,並探討其可行性。

志工們在今年11月9、10兩日在全國6縣市,進行67處之室內、戶外空氣環境PM2.5的瞬間監測。圖2為監測結果示意圖,圖中前端紅條表示環保署鄰近測站的PM2.5小時平均測值,後端藍條表示手持空品監測裝置的PM2.5瞬間測值。比較兩類監測數據的差異,就戶外空氣品質,相對偏差在個位數範圍內,表示手持空品監測裝置測值和環保署自動監測儀器測值相近。但偶而也有差異非常大的時候,例如台中市有2處,皆位於逢甲大學附近,時間分別在11月9日下午18時30分和11月10 日下午17時許,夜市皆已開始營業,因此推測偏高原因,可能為燒烤或烹煮食物產生油煙之故。除此之外,在雲林縣和高雄市分別有1處,皆位於客運運輸業車站,時間分別為11月10日下午15時和上午9時許,推測原因可能為車輛進出排放廢氣造成。這些即時的檢測結果,顯示公民科學的參與,的確能彌補政府環境監測之不足,未來若能同時配合記錄風向,將更有助於釐清空氣污染的原因。客運運輸業車站是否納入下一批應符合室內空氣品質管理法的公告場所,也是可以討論。

 

圖2:11月9、10兩日全國6縣市67處室內╱戶外環境PM2.5瞬間監測值

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圖3為監測地點鄰近的環保署空品測站在11月9、10兩日的PM2.5濃度值。比較各測站的測值,南部地區明顯比北部地區高。所有測站的測值皆是9日的前半天最高,10日的後半天次高。環保署表示氣象資料顯示中國沿海大雨,洗刷掉污染物,因此排除中國影響。主因為近日天氣穩定、風速太弱,造成境內汽機車排氣、火力發電廠、鋼鐵廠、大型工廠等排放的污染物擴散不佳。本監測結果顯示未來在可能出現非常高PM2.5紫色指標的地區,利用手持空品監測裝置的即時監測和移動能力,進行重點巡查,在第一時間,找出高排放源,對民眾提出預警,採取因應措施,有機會將風險控制到最低。

 

圖3:11月9、10兩日全國6縣市環保署測站PM2.5濃度值

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定點連續監測PM2.5

圖4為志工在11月14日下午14時22分 到15日16時11分,將手持空品監測裝置固定在桃園市中壢區龍岡大操場,進行定點連續監測PM2.5,設定每30秒送出平均測值,與相距3.6 公里之環保署中壢測站(位於桃園市中壢區延平路622號)PM2.5濃度值比較,顯示二種檢測設備的相對差異值,介於個位數百分比之內,變化趨勢相同。未來,可以應用在室內PM2.5連續監測,如住家、商場、公共交通工具等,若高出戶外值甚鉅,則進行一步調查來源。

圖4:11月1415日定點連續監測PM2.5

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移動監測社區PM2.5

志工們在11月8日下午15時08分到 31分,如圖5所示,將手持空品監測裝置固定在腳踏車(左下小圖),以騎車方式,移動監測中壢市龍岡地區(右上小圖)社區,PM2.5連續監測值(5秒平均值)(中間小圖)呈現2處異常值。參考環保署的顏色示警方式,使用不同顏色表示PM2.5的濃度類別(左上小圖)。發現某處PM2.5濃度異常飆高,使用全球衛星定位(GPS)座標查詢,以及現地探勘,判定原因為鄰近地區焚燒農業廢棄物(右下小圖)造成,監測值已破百。此次的移動監測,成功應用公民科學於環境監測,證實走到哪數據就在哪的可行性,全民得以共享知識、科學與資訊之成果。培養民眾在到PM2.5高風險地區活動之前,須先做好自身防備的認知。也可以避免因欠缺個人環境PM2.5資訊,全時間皆戴口罩造成的不便。

圖5:11月8日移動監測社區PM2.5

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實作示範 親身體會

本手持空品監測裝置主要用於監測個人(社區)環境,設計理念為室內戶外通行、簡便易用、瞬間連續移動監測、數據快速傳輸和雲端共享及查核。記者會現場將實作上述功能,瞬間監測燃燒蚊香、燃燒紙張等活動,示範日常生活行為對個人環境之影響;連續監測口罩,示範配戴適當口罩,有效將低個人PM2.5暴露風險;北、中、南三地同步監測和傳輸PM2.5測值,示範數據快速傳輸和雲端共享及查核;移動監測用腳踏車,監督社區環境PM2.5濃度。歡迎媒體朋友親身體會。

 

結論

本次PM2.5監測結果,發現部分地區在特殊時段,加上天氣不良,PM2.5測值會達到高(54-70)甚至非常高(≧71)。消基會建議民眾如果有不適,如眼痛,咳嗽或喉嚨痛等,應考慮減少或必免不必要的戶外活動,並減少體力消耗。尤其是患有心臟、呼吸道、氣喘及心血管疾病的成人與孩童,不得以出外時,要記得戴口罩。

消基會呼籲消費者作好自家管理,如居家保持清潔,植栽綠色植物吸附PM2.5,PM2.5值高時少開門窗,避免燒烤油炸烹調,少用含揮發性有機物之日常用品,避免抽菸、燒香、放爆竹等活動,外出多使用公共運輸工具,並備有口罩以備不時之需。其次則是善用手持空品監測裝置,參與公民科學監測個人(社區)環境,即時釐清環境品質變化或惡化原因,採取自身保護措施,降低個人及家人風險至最低。

消基會更呼籲政府責無旁貸,應加速跨部會的PM2.5管理計畫,在推行「空污總量管制」、「空氣品質不良通報作業程序及因應措施」、「高級中等以下學校及幼兒園因應空氣品質惡化處理措施暨緊急應變作業流程」、「戶外作業勞工空氣污染暴露危害預防指引」等管制手段之外,更要納入永續思維,從源頭改善,如加速淘汰和轉型高耗能高污染產業和過時的運輸工具,採取經濟誘因和商業措施,倡導低碳綠色消費生活型態。聰明的消費者,歡迎加入消基會志工,用公民科學監測個人(社區)環境,把關自家生活環境品質,遠離「塵」世。

消基會提醒您,消費者有權利要求對生存基本需求的滿足(基本需求);要求生活的環境是符合健康條件,讓代代能長居久安(健康環境)。但別忘了,消費者有義務主動關懷消費生活的環境,並確保不做傷害的行為(關懷);有義務不浪費且支持並落實綠色消費,以確保永續生存(環保)。

 

註:

(1)空氣品質改善維護資訊網,細懸浮微粒管制,環保署。November 2015。Available at: http://air.epa.gov.tw/Public/suspended_particles.aspx

(2)Irwin, A. (1995). Citizen Science: A Study of People, Expertise and Sustainable Development. Routledge, Oxon, UK.

(3) Kruger, L. E., & Shannon, M. A. (2000). Getting to Know Ourselves and Our Places Through Participation in Civic Social Assessment. Society and Natural Resources, 13, 461–478.

(4) Bonney, R., Cooper, C. B., Dickinson, J., Kelling, S., Phillips, T., Rosenberg, K. V., & Shirk, J. (2009). Citizen Science: A Developing Tool for Expanding Science Knowledge and Scientific Literacy. BioScience, 59(11), 977–984.

(5)Roy, H. E., Pocock, M. J. O., Preston, C. D., Roy, D. ., Savage, J., Tweddle, J. C., & Robinson, L. D. (2012). Understanding Citizen Science and Environmental Monitoring (pp. 1–179). Final Report on behalf of UK-EOF. NERC Centre for Ecology & Hydrology and Natural History Museum. Available: www.ukeof.org.uk/documents/understanding-citizen-science.pdf

(6)Whitelaw, G., Vaughan, H., Craig, B., & Atkinson, D. (2003). Establishing the Canadian Community Monitoring Network. Environmental Monitoring and Assessment, 88, 409–418.

(7)Science Communication Unit, University of the West of England, Bristol (2013). Science for Environment Policy In-depth Report: Environmental Citizen Science. Report produced for the European Commission DG Environment, December 2013. Available at: http://ec.europa.eu/science-environment-policy

(8)Tweddle, J.C., Robinson, L.D., Pocock, M.J.O. & Roy, H.E (2012). Guide to Citizen Science: Developing, Implementing and Evaluating Citizen Science to Study Biodiversity and the Environment in the UK. Natural History Museum and NERC Centre for Ecology & Hydrology for UK-EOF. Available online: www.ukeof.org.uk

(9) Conrad, C., Hilchey, K.G  (2011). A Review of Citizen Science and Community-based Environmental Monitoring: Issues and Opportunities. Environmental Monitoring and Assessment, 176, 273–291.

誌謝

    感謝環保署環檢所協助監測裝置比對測試及監測程序設計,以及宋正忠、曾博彥、王翌安、蔡岱均、林怡妍、曾博仁、顏嘉良等志工協助監測,特此致謝。

財團法人中華民國消費者文教基金會

 

BOX:認識環境檢測與公民科學與社區監測

 

環境檢驗及監測

環境檢驗一向為環境保護工作重要之一環,舉凡環保法規標準制訂、環境影響評估調查、環境品質監測、公害污染防治及公害稽查管制等,均需要準確精密之檢測數據品質為依據。目前檢驗工作都是由專業人員暨認證機構依標準方法進行,除了檢驗步驟繁瑣加上相當成本,不易得到大量的數據,現有政府環境監測僅以區域測站為主,不能快速的反映環境變遷資訊,現有數據無法滿足民眾需求,因此如何獲得廣大民眾的幫助,就成為一個重要的課題。

環境監測為表徵環境質量改變的活動和過程,在很多情況下是探討人類活動對自然環境造成的有害影響,以及準備用於進行環境的風險評估。所有的監控策略和方案皆有原因和理由,往往在建立環境的現況,或建立環境參數的趨勢。在所有情況下,監測結果會被審查、分析、統計和公佈,因此在開始監測之前,監測項目的設計必須考慮到數據的最終使用。公民科學的環境監測數據,在未能滿足專業人員、認證機構及標準方法等法規檢驗規定之前,所得數據暫無法被採納用於法規管制。

 

公民科學與社區監測

社會科學家歐文於1995年使用「公民科學」一詞,描述「傳統上被視為無知的外行人之間存在的專業」(註2),後來又被定義為「公民擔任研究員參與科學」(註3);自然科學家則將其定義為「徵召市民的幫助,收集科學數據的研究方法」(註4),或者是「志願者參與的科學」(註5)。結合社區監測,則為「涉及公民、政府機構、行業界、學術界、社會團體、和地方機構合作的過程,以監視、追踪、和應答社區環境關注的問題」。環境監測是公民科學的重要工具,可以告知何時系統偏離期望的狀態,判斷管理行動的成功與否、和偵測擾動和干擾的影響(註6)。隨著民眾的環境權覺醒,以及新的監測工具、技術、和方法的進步,尤其是移動互聯網和智慧型手機的普及化,環境公民科學開始崛起(註7)。「公民科學指引:制定,實施和評估公民科學來研究生物多樣性和環境在英國」一書,提供規劃可行性之公民科學計畫的詳細指引,包括制定、實施和評估公民科學項目的流程圖(圖6)(註8)。公民參與環境監測產生之數據量,勢必遠大於現有數據,可預期的,環境監測將進入大數據時代。

 

圖6:制定、實施和評估公民科學項目的流程圖

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「公民科學和社區環境監測之回顧:問題與機遇」文中[9],提及全球的決策者和非政府組織越來越多正在利用公民志願者,以提高其監測和管理自然資源、追踪瀕危物種、和保育保護區的能力。該文回顧過去10年有關公民科學文獻的共識、分歧和知識差距領域,研究和對比不同的社區監測活動和治理結構。檢閱文獻以找尋共同利益、面臨的挑戰、和成功公民科學建議的證據,發現並確定兩種主要的差距:(1)需要比較和對比成功的社區監測項目(與導至成功的情況),由其提出公民科學家的完整證據,影響他們監測的當地生態系統,呈現積極的環境變化,與(2)更多的案例研究,表明決策者利用社區監測數據,或是關連壁壘,以及如何可能將其克服。如果新的研究能聚焦在上述差距和意見差異,我們將得以更佳了解公民科學的社會、經濟和生態效益。社區監測用公民科學的治理結構之內容與利弊,摘要如表2(註9)。公民科學面臨的挑戰如表3(註9)。

 

表2:「社區監測用公民科學治理結構」之內容與利弊(註9)

 

諮詢/功能

協同合作

轉型

內容

政府主導,社區執行; 政府認識到問題,使用社區監測小組進行監測

涉及到許多利益相關者,個人等皆可能;通常基於非政治劃定區域(即分水嶺)

社區領導、運行和資助;社區承認的問題,試圖獲得政府的重視

利基

在短期內往往成功,有可能會導致長期的數據收集

通常情況下,比其他治理結構有更多的決策權

有社區和利益相關者的支持,能夠成功

弊端

依靠政府的資助,缺少多樣化的利益相關者

尚無報導

可能非多元化(即只是激進分子),遭遇信譽和能力問題,監督不是法律制約的問題

 

表3:「社區監測用公民科學」的優點與挑戰(註9)

優點

挑戰

提高環境民主(資訊共享)

缺乏志願者的興趣/缺少交流機會

提高科學素養(更廣泛的社區/公共教育)

缺乏資金

社會資本(志願者參與,機構連繫,領導力建立,解決問題和識別資源),市民納入在地問題

無法接取適當的資訊/專業知識

不花政府錢而提供數據

數據太零散,不準確,不客觀

監控(原本不會被監測)生態系統

缺乏實驗設計

滿足政府更具包容性的願望

監控專業知識不足/品質保證和品質管理不足

支持/驅動和積極改變政策和立法

為監測而監測

提供早期預警/偵測系統

社區監測數據的應用(為決策制定、環境管理、保育)