用「生物地球化學」探索物質循環的藍色海洋傳說！

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位。

• 採訪撰文／陳儀珈
• 責任編輯／簡克志
• 美術設計／蔡宛潔

你以為的大氣，不是真實的大氣！

大氣邊界層是人類的生活範圍，也是大部分空氣污染物存在的地方。然而，傳統氣象學模擬的大氣邊界層結構並不符合臺灣的真實情況，因此真實的空氣污染現象和理論的模擬預測間往往存在顯著的差異，導致污染防制策略缺乏精確的指引。

中央研究院「研之有物」專訪院內環境變遷研究中心研究員兼空氣品質專題中心執行長周崇光，他是建立空品專題中心的主要推手，研究團隊從大氣結構出發，試圖改善臺灣空氣品質的診斷及預報，這項計畫集結了來自民生公共物聯網、國家高速網路與計算中心、環境保護署等跨部門的資源，以下讓我們一起看周崇光怎麼說。

根據國際貨幣基金組織（IMF） 2021 年的報告，臺灣位列全球第 22 大經濟體，這個只有 3.6 萬平方公里的小小島國，一年內卻可以創造出高達 7,855.89 億美元的市場價值。

在美國國家航空暨太空總署（NASA）公布的地球夜景照中，我們彷彿可以看見，高樓一棟棟升起、工廠一座座建成、百貨一間間林立，在又長又窄的西半邊，從北到南形成臺北、臺中和高雄三大都會區。

西部臨海，東部靠山，這個寬度可能不到 100 公里的窄長地區，不僅聚集了臺灣 2,300 萬人的極大多數人口，凝聚出商業與工業的巨大產能，更集結了大量、複雜的「空氣污染物」。中研院「研之有物」專訪周崇光研究員，請他從空氣品質與都市氣象學的角度，細細剖析空污議題在這座海島上的獨特之處。

臺灣雖然小，但空汙問題好複雜！

臺灣國土面積僅有 3.6 萬平方公里，以大氣尺度來看非常的小，然而，我們在空氣污染面臨的挑戰卻異常艱鉅。

臺灣不僅處於許多境外污染源的下風處，接受來自各方的空氣污染物，各大都會區也因為地形的關係吃足了苦頭，整個中西部更是在窄長的地域中，面臨來自山、海的多重影響。

以下圖的臺中都會區為例，臺中位處於中央山脈西側的中央，本身是一個有數個開口的盆地，被多重大氣動力機制所影響，包含季風、海陸風、山谷風以及熱島環流，形成極度複雜的區域環流。

盆地內的空氣污染物原本就不容易擴散，再加上複雜的大氣環流和大氣化學反應，讓臺中的空氣品質狀況非常、非常的複雜，無法使用現有的大氣理論進行簡單的描述，使得大氣科學家極為不易於觀測和研究臺中的空污情形。

「這裡就像是巫婆煉湯一樣。」周崇光這麼說。

臺灣在東北風的影響下，不適合傳統的高煙囪理論

周崇光笑著說，到處觀察「煙囪」是他的職業病。

大陸環境的大氣結構相對簡單，自歐洲工業革命開始，傳統大氣科學的理論都告訴人們：越高、風越大，只要把煙囪建得高高的，就可讓風把污染物吹散、吹到很遠的地方。

「到了大陸國家，你會發現他們煙囪排出來的煙，經常是非常穩定的水平煙流，可以飄得很遠，這種煙流挾帶著空氣污染物飛到 10 幾公里外都不是問題！」，然而反觀臺灣的煙囪，卻很少出現這樣的水平煙流。

根據中研院空品專題中心對火力發電廠的煙流觀測資料，如果臺灣的煙囪蓋得跟大陸國家一樣高，有時候反而容易造成空氣污染物的累積。

從上圖可知，當臺灣處在微弱東北風的大氣環境之中，西部沿海風速最快的大氣區域（藍底），大約落在 200～400 公尺高之間，此區的風速大約為 5～6 公尺/秒左右，以東北風為主，是空氣污染物的「最佳擴散區」。

若是再往上，到了 450～800 公尺左右，風速驟然下降（橘底），僅有 0.5～3 公尺/秒。這個區域的大氣就像是被下層的東北風與上層的南風「夾擊」一樣，在兩個不同方向的風的對切之下，形成一個風速很低的「污染累積區」。

因此，若臺灣真的按照傳統的大氣理論建造高煙囪時，反而會讓煙囪的高溫煙流進入污染累積區；換個做法，如果煙囪低一點，才可以被強風吹散。

不過周崇光話鋒一轉：低煙囪設計要相當謹慎，也很難推行。高溫煙流排出去會有很明顯的白煙（水蒸氣凝結），一般人都不喜歡看到白煙離居住地太近，因此實務上還會特別做加熱設計，讓煙流先往上浮，再擴散，等於加高了煙囪的高度，這在工程上稱為「有效煙囪高度」。降低煙囪高度除了有視覺污染的問題，污染排放點離民眾越近，當工廠發生緊急異常排放時，異常事件的衝擊風險也會越大。

和傳統理論不一樣？那就做出臺灣自己的資料吧！

這麼經典的高煙囪理論，為什麼不能用在臺灣？

周崇光表示，大氣科學的理論大都源自於美國、歐洲，使得傳統大氣理論都更適用於大陸環境之下，因此難以直接應用於臺灣地狹人稠的海島結構，而中研院空品專題中心的目標之一，就是發展出屬於臺灣的「空污氣象學」。

周崇光提到：「臺灣跟大陸國家的空間條件實在差太多，所以我們必須要更精確知道，臺灣空氣污染物的高度分布到底長什麼樣子，才能更有效的管制並改善空品狀況。」

既然臺灣無法參考大陸型國家的大氣狀況，那麼小一點的、近一點的國家呢？韓國、日本的有沒有參考的價值？

周崇光笑著說，「你知道嗎？臺中盆地也才 10 幾公里，但是外圍的中央山脈高達 3,000 公尺以上！」就算是韓國、日本，它們的地理空間也比臺灣大多了，而且地形也沒有這麼複雜。

當這麼多的工廠、車輛都擠在這小小的區域，究竟會對臺灣的空氣品質造成多嚴重的後果？某種程度來說，這也許是個細思極恐的問題呀。

因此，為了國內空污氣象學的發展，搞懂臺灣的大氣邊界層（Atmospheric boundary layer）是刻不容緩的工作。

大氣邊界層除了是人類的生活範圍，也是大部分的空氣污染物存在的地方，又被稱為行星邊界層（Planetary boundary layer）。在氣象學中，大氣邊界層指的是「直接受到地表作用影響」的大氣，高度從地表一直到數百至數千公尺不等，是大氣層中最靠近地球表面的部分。

然而，傳統氣象學所模擬出來的大氣邊界層結構並不符合臺灣的真實情形，因此，大氣科學家必須釐清大氣邊界層的氣象參數、動力機制，未來才能夠更精準的找到影響都市氣象以及空氣品質的關鍵因子。

但周崇光也感慨的說，「坦白講，目前臺灣還沒有辦法很『系統化』的改善邊界層的模擬條件，但我們仍然不斷的在努力，透過很多很多的調查、研究、模擬參數，漸漸地發展出半經驗、半理論的結構，最終的目標是歸納成一個系統性的成果，作為臺灣空污氣象學最扎實的理論基礎。」

從大規模的調查研究、積極補足知識的缺口、重新建立理論模型，到回頭檢視國家的空污防制策略，大氣科學家必須腳踏實地的、一步一步的，藉由大氣科學研究的力量，才能讓空氣品質管制更上一層樓。面對迫切的空氣污染防制議題、空污氣象學理論的不足，「空氣品質專題中心」也應運而生。

中研院在「大氣物理與化學」的研究群早已相當成熟，有著極為厚實的研究經驗和基礎，然而為了讓研究目標更明確、進一步聚集研究能量並進行跨部門的合作，中研院以提出空污議題的科學解釋與建議對策為目標， 2021 年 1 月在環境變遷研究中心之下成立空氣品質專題中心，成為全國規模最大的空氣品質專業研究機構。

除了宣示中研院對空污議題的重視之外，如此一來，研究預算的匡列、人力的評估，都有更紮實、更有架構的基礎。擺脫以往研究員們「自動自發」的空品研究，在中心的管理之下，空污的學術研究更能夠產生聚焦效果。

更精確的空氣品質預報

如果大家點入行政院環保署的空氣品質監測網，可以發現，目前來自中央監測的空氣品質預報的解析度並不高，由於空品狀況站數僅有 85 站，只能以「北部」、「竹苗」、「宜蘭」、「花東」、「中部」、「雲嘉南」、「高屏」等大範圍空品區進行未來三日的預報，尚無法以「縣市」或更小的區域為單位提供精準的預報。

因此，為了提供更先進的空氣品質預報，致力掌握國內 PM_2.5 及 O₃ 等空氣污染物濃度變化情形的「高解析度空氣品質診斷與預報模式發展計畫」，是空品專題中心相當關鍵的研究計畫之一，此計畫是行政院前瞻基礎建設中「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」的一個分支，集結了中研院、國家高速網路與計算中心、環保署等跨部門資源。

該計畫預計發展一套 1 km*1 km 高解析度的 72 小時空氣品質預報模式，並描繪空氣污染物的 3D 空間分布，預期能夠對臺灣地區 PM_2.5 及 O₃ 生成與傳輸過程進行更精確的模擬，進而應用於空氣污染事件的預報和成因診斷。

周崇光將這個計畫比喻為一個「神經系統」，由環保署統合高達 10,000 個感測器，就像是神經系統中的神經元，負責感知大氣環境中的變化，並透過民生公共物聯網提供的神經網路，將資訊傳輸至國家高速網路中心的超級電腦，而超級電腦就像是大腦一樣，提供強大的運算力，使得空污模式得以統合氣象條件、污染物排放量、以及感測器提供的環境變化狀況，計算和預報未來幾天空氣品質的可能變化。

雖然感測器來源不一，不同層級的靈敏度也有所落差，但隨著近年技術的進步和突破，微型感測器對 PM_2.5 的監測資料已經具有足供參考的準確度，目前各縣市大約都有 100 個以上的微型感測器，環保署已經在全臺灣佈建了約 10,000 個感測器，透過高密度的監測數據進行資料分析，有效掌握全臺各地的空品狀態。

此外，此研究計畫也希望藉由感測器的大量需求，協助推動臺灣感測器的產業，與經濟部、工研院合作推動感測器的國產化。目前工研院的技術已經技轉給國內廠商，國產感測器在環保署監測網的佔有率已達將近 3 成，未來會持續輔導相關廠商。

研究計畫一邊發展預報系統，也一邊透過微型感測器資料即時驗證預報的成效。就像是如果寫考卷時，我們可以一填答就馬上得知正確答案時，就可以隨時檢討自己的計算流程到底哪裡出了問題，不斷修正，找出最正確的解方。

同理，拜微型感測器遍布全臺之賜，大氣科學家逐漸能夠快速驗證空氣品質預報的模擬結果，有朝一日，國內空污的物理化學機制以及關鍵污染源，將不再是讓人頭痛的黑盒子。目前由於 PM_2.5 的感測器已相對成熟且數量足夠，因此中研院空品專題中心已成功驗證 3 km*3 km 解析度之 PM_2.5 預報資料，最終目標是精確到 1 km*1 km。

如何讓空氣品質變好，又不影響現有的生活？

在中研院環變中心周崇光研究員帶領下的空品專題中心，其中一個核心精神，就是要對社會關鍵議題有貢獻。

專注發表學術論文是科學研究的本質，也是科學進步的動力，不過進行社會議題相關的科學研究通常會更辛苦，往往會花費極大的心力與時間。

做空氣污染防制就像是「精準醫療」的概念一樣，如何讓藥物只攻擊癌細胞而不對身體的其他地方造成太大的副作用？經過科學研究的探索後，如何讓臺灣的空氣品質更好而不衝擊社會文化和經濟？

空污管制並非是一味阻擋臺灣經濟和工業發展，空品專題中心希望可以藉由科學的力量，更精準、更沒有副作用的改善臺灣空氣品質。

除了大氣科學理論和空氣污染排放清單有所不足之外，像是能源政策、交通規劃、國土計畫都需要重頭思考。周崇光說：「一路研究下去，我們開始疑惑，當初為什麼我們都傻傻的，把這麼多的大型污染源擺在海邊，讓海風把污染物往內陸帶？為什麼臺灣的國土利用那麼集中？」這一些命題，都是一環扣一環。

最後周崇光強調，「空氣品質絕對是應用導向的研究，因此，我們除了做科學，也要讓這些研究結果有願景、有視野，讓臺灣變得更好。」

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位。

• 採訪撰文／陳儀珈
• 責任編輯／簡克志
• 美術設計／蔡宛潔

有變好，但還遠遠不夠好

空氣雖然平常摸不到也看不到，但是它大大影響我們的生存空間，例如每日上下班聞到的汽機車廢氣、巷口小吃店的油煙，以及其他隱藏在社區的 PM_2.5 污染源等。這些年下來，臺灣整體的空氣品質是變好還是變壞？中央研究院「研之有物」專訪院內環境變遷研究中心研究員兼空氣品質專題中心執行長周崇光，請他深入談論空氣污染物 PM_2.5 和臭氧的變化趨勢，以及都市區空氣品質的首要難題：「衍生型 PM_2.5」。

臺灣的空氣品質到底有沒有進步？

2012 年 5 月，環境保護署發布「空氣品質標準修正草案」正式將 PM_2.5 納入臺灣空氣品質管制，從圖表中可以看到，自 2012 年以來，PM_2.5 的平均濃度的確有逐年降低的趨勢。

PM_2.5 除了逐年降低之外，大家也可以觀察到， PM_2.5 其實有非常強的「季節性」。

一般而言，秋天、冬天時，中西部大多位於中央山脈的背風面，風速微弱不易將污染物吹散，污染濃度相對高；反之春天、夏天時，因為擴散條件好，污染濃度就相對低。

因此，夏天時，臺灣各縣市的污染狀況差異不大，但一進入秋冬，污染濃度在空間分佈上就呈現出非常明顯的差異：中南部特別嚴重。

隨著時間推進，PM_2.5 污染正在逐漸改善，但整體而言，污染情況還是很嚴重，尤以中南部更為嚴峻。我們可以說，臺灣空氣品質在眾人努力之下慢慢變好，但我們離好的空氣品質仍然有一段很遙遠的距離。

「在變好，可是遠遠不夠好」周崇光這麼說。

大家的濃度都在降，除了臭氧？

前面已提到 PM_2.5 濃度逐年降低，其他空氣污染物諸如非甲烷碳氫化合物（NMHC）、氮氧化物（NOx）的數據都有逐年下降的趨勢，但臭氧（O₃）一枝獨秀，不僅沒有變少，有時甚至還會有上升的跡象。

這到底發生了什麼事？

若想要了解箇中原因，我們必須回顧臭氧的形成機制，與都市的光化學煙霧（Photochemical smog）有關（見下圖）。

首先，氮氧化物（NOx）和揮發性有機化合物（VOCs），是形成臭氧（O₃）的主要前驅物。

二氧化氮（NO₂）在紫外線的照射下（hν 表示能量），會分解成一氧化氮（NO）和一顆氧原子（O），當這顆氧原子碰到氧氣（O₂）時，就跑出臭氧（O₃）。

當揮發性有機化合物（VOCs）碰上氫氧自由基（OH·）時，會被氫氧自由基氧化形成有機過氧自由基（RO₂·），有機過氧自由基隨後會氧化一氧化氮（NO），並使二氧化氮（NO₂）再生回來，由此可在大氣中循環產生臭氧。

等等，那臭氧持續上升的原因是？

雖然 NO₂ 被紫外線分解後會產生 NO 和 O₃，要注意的是 NO 碰上 O₃ 時，又會反應為 NO₂，於是 NO—NO₂—O₃ 在大氣中保持著動態的平衡關係，因此當我們減少一氧化氮的污染時，上述的光化學平衡就會有利於增加臭氧的濃度。

而在過去這些年，我國的污染防制使得大氣中氮氧化物濃度一直在減少，一氧化氮也相應下降，當一氧化氮越來越少的時候，也越來越少的臭氧會被轉化成二氧化氮，使得累積在空氣中的臭氧變多了。

因此，我們在下圖可看到，代表臭氧的紅線上升了，而代表二氧化氮的綠線下降了。

既然無論空氣品質變好或變壞，臭氧的濃度都很高，甚至都會變高，那麼研究人員到底該怎麼確認整體空氣品質真的有所改善？

周崇光指出，事實上，只要將「臭氧和二氧化氮的濃度加起來」，統合為「大氣氧化劑的濃度」，並和其他污染物進行比對，就可以從數據中確認：即使臭氧的濃度上升，但兩者總和的數據是減少的、空氣品質的確正在改善！不過還要更加努力才能克服上述的困境，進而成功降低大氣中臭氧的濃度。

衍生型 PM_2.5：都市空氣品質的挑戰

我們總是用 PM_2.5 來統稱粒徑小於或等於 2.5 微米的細懸浮微粒，用 PM₁₀ 統稱粒徑小於或等於 10 微米的懸浮微粒，也就是說，它指的是粒徑在某個尺寸內的粒子濃度。

然而，你有沒有想過，這些懸浮微粒到底包含了哪些東西呢？

周崇光笑著說，「裡面五花八門，什麼怪東西都有啦！」，懸浮微粒的成分可是高達上百種呢！

臺灣的 PM_2.5 組成非常複雜，像是海鹽、元素碳（也稱黑碳，EC）、硝酸離子（NO₃-）、硫酸離子（SO₄²-）、銨離子（NH₄⁺）、重金屬、以及各式各樣的有機化合物等等，不同縣市的組成分布也有所差異。

比較中研院過去（2003-2009）與環保署最近（2017-2021）各自調查的 PM_2.5 化學組成，近五年來雖然臺灣 PM_2.5 整體濃度下降了，但是 PM_2.5 主要的組成分布則沒有明顯改變。

周崇光提到，要解決臺灣的 PM_2.5 空污問題，減少衍生型 PM_2.5 才是主線！

與黑碳、海鹽這些直接來自大自然或人為產生的「原生」微粒不同，大部分硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽和有機微粒是在大氣中經過複雜化學反應「衍生」而成的，因此稱為「衍生型 PM_2.5」。

衍生型微粒的生成，除了需要有特定的前驅氣體，例如：SO₂ 氧化後產生硫酸鹽、NO₂ 氧化後產生硝酸鹽，以及有機氣體氧化後產生有機微粒等；還需要有促成反應的大氣氧化劑，例如：臭氧（O₃）和氫氧自由基。

這顯示出臺灣的 PM_2.5 跟臭氧是一體兩面的空污難題。

由於高濃度的衍生型 PM_2.5 在人類肉眼來看宛若煙霧一般，再加上是由一系列光化學反應而成，因此又稱為光化學煙霧。

中研院團隊過去幾年持續在臺灣地區進行的 PM_2.5 的化學特徵調查，研究顯示，衍生型 PM_2.5 在細懸浮微粒污染中佔據了非常大的比例（>70％）。然而可惜的是，礙於儀器技術的關係，團隊無法在全臺灣遍布監測 PM_2.5 成分的儀器。

若是想要將不同來源的 PM_2.5 化學成分準確即時的分析出來，這樣的儀器造價不菲。因此周崇光表示，在光化學煙霧的議題上，大氣科學家的目標並非獲得長期連續的監測資料，而是在關鍵的幾個研究站中，致力於找出光化學煙霧的基礎理論架構和反應機制，並協助政府機關制定防制策略。

就在臺中！全臺第一座都市空氣污染研究站

為了釐清城市臭氧和 PM_2.5 濃度變異的物理化學機制，中央研究院環變中心底下的空氣品質專題中心於 2021 年底，在臺中建立了全臺第一座整合都市氣象學和大氣化學的研究站，是國內目前最完整的大氣物理化學監測站。

在這個研究站中，大氣科學家除了可以即時監測 PM_2.5 的濃度，也可以掌握懸浮微粒的化學成分，包括量測揮發性有機物、二氧化氮、二氧化硫、一氧化氮、臭氧等微粒前驅污染物的濃度變化，藉此釐清都市空品的關鍵因子，協助研擬污染防制策略。

然而，為什麼要將研究站設立在臺中呢？周崇光表示，「無論是人口、能源、地理位置，還是大氣科學的角度，臺中均有著特殊的價值和意義」。

在空氣品質不佳的中西部之中，臺中不僅是人口數最多的都市，地理位置也讓臺中的邊界層條件具有相當高的複雜性，若能破解臺中盆地大氣環流的詳細機制，將對都市氣象學帶來可觀的突破，而臺中火力發電廠的污染和牽涉的能源議題，更是國內社會相當關注的重要焦點，因此，中研院空品專題中心最終決定將研究站設立於臺中。

中研院空品專題中心預計在三年後（2025 年），於臺中研究站取得第一階段的經驗和資料，隨後延伸應用至臺灣的其他城市，希望能透過學術研究與各單位協作逐步解決都市空氣品質的問題，突破當前空氣污染防制的瓶頸。

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位。

• 採訪撰文｜呂慧穎、簡克志
• 美術設計｜林洵安

PM_2.5 和熱危害不只在戶外，也潛藏於住家和社區，影響你我健康。中央研究院環境變遷研究中心研究員龍世俊提出「社區污染源」概念，以新型感測器量化臺灣社區 PM_2.5 分布情況；因應氣候變遷的高溫衝擊，她也調查臺灣社區熱危害，積極推廣綜合溫度熱指數（wet bulb globe temperature, WBGT），協助中央氣象局增建熱預警系統指標，成功將 WBGT 導入「樂活氣象」App，使民眾有效預防熱危害。

隱藏在社區的 PM_2.5

秋冬之際，新聞常看到臺灣中南部 PM_2.5 濃度「紫爆」，更令人擔心的是， PM_2.5 無法完全透過鼻腔和一般口罩過濾，它能輕易穿過肺泡和微血管進入血液循環，短期高濃度暴險恐引發氣喘、鼻炎及咳嗽等反應；長期暴露會增加心血管、呼吸道疾病與肺癌風險。

因此，美國環境保護署在 1997 年訂定 PM_2.5 空氣品質標準，臺灣在 2012 年增訂相關法規，目前國內 PM_2.5 的 24 小時平均值不得超過每立方公尺 35 微克（35 μg/m³）。

在臺灣訂定 PM_2.5 標準前，龍世俊很早就投入本土研究。為了調查居住社區潛藏多少 PM_2.5，1999 年她徵求北、中、南志願者，涵蓋住、商、住工混合等不同社區型態，志願者必須連續 24 小時揹著 2 公斤測量儀，忍受抽氣泵浦低頻噪音和振動，每半小時要記錄數據與從事行為。

龍世俊至今回想起來，仍非常感謝這些志願者，因為他們的努力，才能從日常軌跡抽絲剝繭，找出社區的 PM_2.5 污染。根據約 70 名志願者的數據，曾經在廚房烹飪、燒香禮佛或接觸二手菸的民眾，PM_2.5 的 24 小時平均暴露濃度至少比未從事者高出 20 μg/m³，而廚房烹飪及燒香行為的瞬間暴露濃度可能飆升到 100-200 μg/m³，遠高於目前標準。

抓住排放 PM_2.5 的尾巴

如何評估 PM_2.5 暴露風險？龍世俊說，PM_2.5 暴露風險就像是三層蛋糕！境外霧霾加上本土工業區及移動污染源（如汽機車），會產生一個周界環境的污染背景值，這是「第一層蛋糕」；社區餐飲業、交通、宮廟、社區小型工廠、小型運輸業、工地等空污來源是「第二層蛋糕」；最後是個人行為，例如：抽菸習慣、接觸二手菸、烹飪未開抽油煙機等，為「第三層蛋糕」；三層蛋糕累加起來就是實際的暴險濃度。

龍世俊取樣將近 30 個不同類型社區，了解「每層蛋糕」的成因與貢獻，提供環保單位參考。她說：「環保署剛開始一定抓大魚，把工廠等固定污染源管控好；接下來會抓小魚，也就是汽機車等移動污染源，例如抽燃料稅或推廣電動車。」以上都還是第一層蛋糕而已，如果社區污染源未受重視，那麼積少成多，空氣品質改善依然面臨瓶頸。

要降低 PM_2.5 暴露風險，可以從個人行為開始，龍世俊說：「燒香時開窗與否， PM_2.5 平均暴露濃度就相差 7 倍。」其他如烹調是否開啟抽油煙機、抽油煙機排煙管位置是否妥當等，都直接影響到暴露濃度。

同時龍世俊亦積極行動，讓環保署了解社區污染源有管控必要。環保署因而增訂第三類「逸散污染源」管制方法，雖然法規以營建工地、露天燃燒和農業作業為主，其餘社區污染源施以柔性勸導，但對於臺灣居住健康已是重要一步。

環保署也推動「一爐一香」政策，龍世俊強調：「我們可以精準定量到每多燒一支香，旁邊香客鼻子會吸入多少 PM_2.5 」，她希望在尊重傳統習俗前提下，用數據讓民眾了解風險。龍世俊表示，很多宗教團體並不反對減量措施，因為香客既可表達虔誠，也可照顧健康，甚至主動邀請她去演講，龍世俊在 PM_2.5 風險溝通上可說是非常成功。

三種監測儀讓 PM_2.5 無所遁形

有感過去 PM_2.5 測量儀的笨重不便，2017 年龍世俊與團隊開始導入名為「AS-LUNG」的新型機，因應不同需求，機型有 AS-LUNG-I（室內機）、AS-LUNG-O（室外機）和 AS-LUNG-P （隨身機）三種，這些機器不僅幫助本土研究，部分機型還出借給亞洲其他國家做空污研究。

「過去測量儀是將 24 小時的收集成果全部累積在一張濾紙之上。而這部隨身機（AS-LUNG-P）重量僅有 500 公克，每 15 秒就可以產生一組測量數據，可同步無線傳輸並記錄於記憶卡中」。現階段的研究則是請志願者隨身配戴 7 天，並同時配合架設室內機（AS-LUNG-I）、室外機（AS-LUNG-O）。隨身機（AS-LUNG-P）不僅大幅降低對於志願者的干擾，也增加研究信度。同時，志願者也會配戴小型健康感測器測量心跳及心跳變異度共 48 小時，以分析 PM_2.5 對健康影響。

此外，研究地點的每個社區會設置 10-12 個點位的室外機（AS-LUNG-O），其中一組架設在沒有明顯污染源的地方量測背景值。其他組則設置於小工廠、宮廟、餐飲店、十字路口、公車候車處等位置，盡量去模擬一般社區生活中的實際環境。

AS-LUNG 系列感測器與中研院資訊科學研究所陳伶志研究員開發的感測器「空氣盒子」有所不同。 AS-LUNG 系列成本高，數據有精準校正，適合專業研究用途；空氣盒子造價較便宜，無法測出精準的絕對值，但對於觀測污染物質的「變化趨勢」已綽綽有餘，因此更適合推廣給公民一起參與科學。

熱危害與綜合溫度熱指數

生活中另一健康隱形殺手是「熱危害」。在氣候變遷引發的高溫衝擊下，容易有中暑或熱衰竭等症狀，老人與病患首當其衝。龍世俊過去和中研院人文社會科學研究中心的兩位研究員杜素豪及廖培珊合作，執行「熱浪衝擊下的社會脆弱度與調適力」長期計畫，面訪時發現有些老人為了省電不開冷氣，忍受著攝氏 30 度以上的高溫。

為了更準確評估民眾居住環境與生理健康，龍世俊與團隊將綜合溫度熱指數（WBGT）應用在熱危害觀測。WBGT 起源於二戰末期，由溫度、濕度、風速、太陽輻射等 4 項參數所組成，不同於氣象預報常見的氣溫或體感溫度（apparent temperature），WBGT 除了考慮太陽輻射，更能同時評估氣候環境與人體生理。龍世俊說，美國海軍陸戰隊為了減少夏季訓練的中暑個案，分別用溫度、體感溫度與 WBGT 作為排操參考，前兩者效果不彰，只有採用 WBGT 才讓中暑狀況獲得顯著改善。

以前臺灣還沒有 WBGT 指標，直到 2007 年連續四位老農因熱傷害倒伏田間後，氣象局尋求專家協助，龍世俊便建議採用 WBGT 作為熱危害指標。為了讓氣象局順利導入 WBGT，龍世俊除了測量 WBGT，也同步以熱力學理論換算確保數值準確；後續又至少花了一年時間，以氣象局預報模式運算並比對隔日實際數據，每小時平均數值呈現高度正相關。

即便如此，氣象局仍擔心不同指標會讓民眾混淆。龍世俊不遺餘力，又將溫度、體感溫度、WBGT 三項指數，與健保資料庫的熱相關疾病（如中暑）急診與門診人數、非意外死亡人數進行比對分析，結果又是 WBGT 相關性最高，這才讓氣象局正式將 WBGT 加入預報系統。

這次與氣象局的合作，也開啟了新的機會。

樂活氣象 App 協防熱危害

透過氣象局的轉介，龍世俊與國民健康署分享熱危害的研究成果，因此促成國健署與氣象局共邀她組成「健康氣象 e 起來」計畫團隊，報名 2020 總統盃黑客松大賽。由她提供科學數據做為後臺支援，氣象局則在「樂活氣象 App 」中的「健康氣象」項目裡加入熱危害預警，並於 2021 年 5 月正式上線。

「健康氣象」不但可以做到鄉鎮預報，讓達到預警等級地區之民眾、易受熱危害的族群多加注意，國健署也發揮強項，在平臺中提供熱危害衛教的各項因應措施。透過 App 還能直接搜尋鄰近的急救醫療院所。

熱危害預警共分為四級，乃是與中研院統計所的黃景祥特聘研究員合作，根據健保資料庫熱危害疾病相關就診人數來擬訂閾限值。整個計畫團隊是跨領域合作的最佳展現，促成綜合溫度熱指數作為預防國人熱危害的第一防線，最後也獲得黑客松卓越團隊前五名的佳績。未來熱危害預報更有機會結合醫療院所服務，主動提醒有相關心肺血管慢性病或敏感族群多加注意。

「臺灣的綜合溫度熱指數趨勢有一特別之處，經常是上午 10-12 時之間最高，這時許多學生都在上體育課。而我們認為『最熱』的下午時段，卻常因為熱對流旺盛，雲層開始形成或下起午後雷陣雨，使得 WBGT 降低。」龍世俊的研究提供了充分證據，協助建立熱預警系統，降低了氣候變遷下酷熱帶來的健康風險。未來龍世俊更希望可以擴展建立對「冷」及其他相關疾病的預警。

重視都市的「散熱」

2021 年 8 月聯合國 IPCC 全球氣候評估報告發佈，揭示 2011-2020 地表平均已升溫 1.1 度，若不採取任何行動，2030 年代中期便會來到 1.5 度閾限值。都市熱島效應則更加劇區域性升溫現象，但政府應如何透過都市規劃讓都市熱島效應有效降低？

龍世俊團隊分析都市空間結構，綠地連結性高、破碎性低時，能更有效降低都會區氣溫，同時減少心血管疾病的死亡率。她希望各區域、都市規劃委員會，能夠針對都市風廊的擘劃、都市綠地結構的整合，做出更具體的實務建議與規範；而綠建築則應真正落實以運營所需能源最少的方式進行設計；所謂海綿城市不只是增加透水鋪面的「表層」功夫，要能做到整體水資源的有效涵養、幫助都市降溫。

關於人類社會對於全球氣候變遷的調適，有太多課題尚待解決。與龍世俊的訪談之中，能深刻體會到唯有專注於自身研究、重視每個溝通，並把握跨領域合作契機，才能一步步建立起社會整體的韌性。

延伸閱讀

• 〈盛暑天‧走跳社區─近在眼前的熱危害及PM2.5〉，中央研究院 YouTube。
• 〈生活中的PM2.5－如何降低暴險濃度？〉，科技大觀園。
• 〈看不見的臺灣：空污與大氣傳輸〉，科普一傳十 YouTube。
• 〈生活中的兩難〉，臺大風險中心 YouTube。
• 〈樂活氣象App〉，中央氣象局網頁。
• Lung, S. C. C., Tsou, M. M., Hu, S., Hsieh, Y., Wang, W. V., Shui, C., & Tan, C. (2020). Concurrent assessment of personal, indoor, and outdoor PM2.5 and PM1 levels and source contributions using novel low‐cost sensing devices. Indoor Air, 31(3), 755–768. 
• Lung, S. C. C., Yeh, J. C. J., & Hwang, J. S. (2021). Selecting Thresholds of Heat-Warning Systems with Substantial Enhancement of Essential Population Health Outcomes for Facilitating Implementation. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18(18), 9506.