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近年來，台灣地區政府與民間均積極發展半導體電子工業，目前它己成為台灣最重要 的產業之一，雖然高科技產業帶來經濟的發展，但亦有可能對附近環境產生重大之衝 擊。由於過去台灣缺乏建立工業或科學園區環境之基本背景資料，以致當地產生污染 事件時，而無法深入探討其因果性。中部科學園區(簡稱中科)於 2003 年開始整地，
2005 年部分工廠開始試運。本研究主要目的從 2005 年至 2007 年追蹤調查中科周界 居民及其生活環境進行，建立中科園區民眾生物偵測的背景資料，以作為民眾暴露空 氣 污 染 之 基 準 值 。 主 要 偵 測 空 氣 污 染 物 PAHs 之 生 物 偵 測 ， 包 括 1- 羥 基 芘 (1-hydroxypyrene, 1-OHP) 及 2-奈酚（2-naphthol, 2-NP）分別代表 Pyrene (Pyr) 及 Naphthalene (Nap)。研究對象分別來自中科園區附近 4 個不同社區分別為國安社 區甲區、國安社區乙區、鄉林社區及台中縣秀山村居民，共有 696 名作為暴露組；以 新社鄉的新社村及大南村作為對照組，共約有 128 名。每位受訪者均進行問卷訪視，
並 取 其 尿 液 檢 體 ， 同 時 檢 測 受 試 者 之 肺 功 能 。 尿 中 1-OHP 及 2-NP 均 用 HPLC-Fluorescence 進行分析。
研究結果顯示 95、96 及 97 年居民尿中 1-OHP 經校正後濃度分別為 0.030±0.041 μmol/mol cre.、0.014±0.059 μmol/mol cre.及 0.021±0.034 μmol/mol cre.；
2-NP 經校正後濃度分別為 2.27±3.70 μmol/mol cre.、2.94±3.40 μmol/mol cre.
及 2.49±2.75 μmol/mol cre.，三年間尿中 1-OHP 及 2-NP 取對數後均有顯著性差異。
尿中 1-OHP 及 2-NP 濃度均以女性尿中代謝物濃度明顯高於男性。此研究結果與美國 2001 至 2002 全國 20 歲以上之民眾尿中 1-OHP 濃度為 1.07 μmol/mol cre.及 2-NP 濃度為 1.64 μmol/mol cre.幾何平均值相較下，本研究之 1-OHP 檢驗值有較低之現 象，但在 2-NP 濃度值則有較高的現象。經複迴歸分析結果顯示，尿中 1-OHP 濃度與 咳嗽症狀之間均有顯著相關性，另外在 2-NP 濃度與咳痰、氣喘與感冒與胸部疾病異 常有顯著之相關性。研究結論中科園區民眾生物偵測的尿中 1-OHP 及 2-NP 濃度有逐 年遞增現象，有可能與中科排放或附近交通量增加有關。因此，未來希望能長期監測
中科附近空氣污染物的變化，以作為中科園區未來控制空氣污染物之參考依據。
關鍵字關鍵字
關鍵字關鍵字：：：：PAHs、中部科學園區、1-hydroxypyrene、2-naphthol
Abstract
The government established the Central Taiwan Scientific Park (CTSP) in 2004 to upgrade the industry in Central Taiwan which formally began in 2006. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were produced because of incomplete combustion during the manufacturing process. The objective of this study was to periodically monitor 1-hydroxypyrene (1-OHP) and 2-naphthol (2-NP) levels in urine among residents in the vicinity of CTSP from 2005 to 2008, as well as to investigate the factors influencing the biological levels of PAH. Four hundred ninty eight residents from four areas near CTSP were selected and compared to 90 people in the control group. All participants were interviewed using questionnaires, and evaluated pulmonary function by a portable spirometer. Urine samples were also collected from all participants to measure 1-OHP and 2-NP levels in urine using HPLC-Fluorescence.
Results showed the average amounts of urinary 1-OHP were 0.030±0.041, 0.014±0.059, and 0.021±0.034 µmol/mol cre. , and the amounts of urinary 2-NP were 2.27±3.70, 2.94±3.40, and 2.49±2.75 µmol/mol cre. in 2005-2006, 2006-2007, and 2007-2008, respectively. The differences of average measured among three periods were significant 1-OHP and 2-NP levels in urine. The mean urine 1-OHP and 2-NP levels were higher in females than males due to possible exposure to indoor or outdoor PAH. We found that the average urinary 2-NP levels (1.64 µmol/mol cre.) measured in our panticipants was higher than that in American adults; but, the average urinary 1-OHP level was lower. After adjusting for study time, age, gender, educational level, residential distance form traffic and employment status, the result of multiple logistic regression showed that urinary 1-OHP level was significantly related to people with cough. Similarly, urinary 2-NP levels
were significantly correlated with the sputum symptom, the common cold and thoracic disease. We conclude that urinary 1-OHP and 2-NP levels in residents in the vicinity of CTSP gradually increased during the three consecutive study years. It is necessary to periodically measure the levels of PAH in the environment in order to monitor the air pollution emitted from CTSP. In addition, we need further investigate the relationship between air pollutants and the health effects for residents who live near CTSP.
Keywords：PAHs, Central Taiwan Science Park (CTSP), 1-hydroxypyrene, 2-naphthol, urine
第一章 第一章 第一章
第一章 緒 緒 緒 緒 論 論 論 論
第一節第一節
第一節第一節 研究背景及動機研究背景及動機研究背景及動機研究背景及動機
近年來，國內半導體電子工業在政府與民間全力配合下，己成為我國最重要的產 業之一，雖然高科技發展帶動國內經濟的成長，但對於環境社會的影響卻不容忽視，
隨著高科技工業發展引起環境的衝擊逐漸受到政府及民間環保團體的重視。在新竹科 學園區內工廠所排放的空氣污染物，主要以揮發性有機化合物(VOCs)、無機酸鹼氣體 (氫氟酸、鹽酸、硝酸、硫酸、氨)為主，已對園區附近環境的空氣品質造成很大的衝 擊。因此，為避免類似空氣污染問題在中部科學園區(以下簡稱中科)持續上演，環保 單位應針對新竹科學園區過去曾發生之空氣污染排放源及污染防制現況進行分析，以 作為中科空氣污染防制工作之參考，並訂定相關之管制策略。
中科是以光電類及半導體為主，半導體工業常見的製程為晶圓製成積體晶片過程 中 ， 需 依 產 品 功 能 要 求 進 行 氧 化 多 次 反 覆 、 化 學 氣 相 沉 積 (chemical vapor deposition)、磊晶沉積(exitaxial deposition)、離子植入(ion implantation)及 濕式蝕刻(wet etching)等步骤。在氧化、光罩、顯影、蝕刻等製程中會使用鹽酸、
硝酸等進行蝕刻，另外在光罩、顯影後光阻劑、顯影液、蝕刻液的清洗及後續晶圓清 洗等過程則使用包括丙酮、丁酮、異丙醇、甲苯、二甲苯、乙基苯、氯仿、三氯乙烷
等揮發性有機溶劑。(1)
一般 PAHs 是由碳氫化合物經不完全燃燒或熱解(Pyrolysis)反應所形成。(2)大多 工業區及科學園區內在工廠製程中會產生的 polycyclic aromatics hydrocarbons (PAHs)，目前 PAHs 已有多種物質被證實為致癌物質，亦對人體健康產生嚴重的危害。
可經由人體 PAHs 代謝物來評估可能暴露到 PAHs 濃度的多寡。PAHs 可經由人體呼吸、
皮膚接觸與腸胃道吸收等途徑進入人體中。Pyrene 及 naphthalene 為大氣中 PAHs 之 主要成分，其代謝物 1-hydroxypyrene(1-OHP)及 2-naphthol(2-NP)與空氣中之 PAHs 有良好的相關性，故為 PAHs 的生物偵測指標。
輸入設備 銲錫煙（含錫、鉛）、有機廢氣（IPA、松香）
Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs)是由碳原子和氫原子所組成，其結 構是由兩或兩以上個苯環所構成。(2)經由碳氫化合物因不完全燃燒或熱裂解反應所形 Benzo(g,h,i)pery- -lene、Fluorene、Phenanthrene 及 Pyrene 應多注意其在大氣
之濃度。
表 2-1 21 種 PAHs 化學結構式及其物化性
表 2-1 21 種 PAHs 化學結構式及其物化性(續)
一般在討論大氣中 PAHs 時，會將區分成兩大類，即氣相與顆粒相兩部份。PAHs 均為非極性物質，不易溶於水，且具有高溶點及高沸點等特性，在常溫常壓下，蒸氣 壓不高，大約介於 10-2-10-11atm 之間，屬於半揮發性有機化合物。(6)大氣中 PAHs 苯環 數小於三個，大多以氣態存在大氣中；四環者是以氣、固並存；如 PAHs 的分子量大 於 228 者，常與空氣中的懸浮微粒結合而存於大氣中。三環以上的 PAHs 在水中具有 低溶解度和低蒸氣壓，當分子量增加時，其溶解度和蒸氣壓均會下降。且 PAHs 的活 性不高，在環境中為穩定的空氣污染物質。當 PAHs 進入大氣環境中，會吸收可見光 及紫外光，形成激態或解離態，與環境中反應性較強之污染物(臭氧、但氧化物及自
由基等)進行作用，產生 PAH 衍生物，例如：NO2-PAHs，此類衍生物所含之毒性可能 比原來的 PAHs 高。(7)
一般沒有職業暴露的族群，大部份會可以透過呼吸、食入或是皮膚接觸等暴露途 徑接觸到 PAHs，且 PAHs 為高脂溶性的物質，更容易透過皮膚的脂質層吸收。(8-10)暴 露來源包含受污染的空氣、吸菸、煮飯、ETS、受污染的食物和飲用水等使用受 PAHs 污染的產物。國際癌症研究中心(International Agency for Research on Cancer，
IARC)指出長期暴露 PAHs 與皮膚癌、呼吸器官及其他器官之癌症發生有密切之相關 性。
第第
第第三三三三節節節節 PAH PAH PAH PAH 之生物指標和影響因素之生物指標和影響因素之生物指標和影響因素 之生物指標和影響因素
PAHs 的生物轉化會透過人體肝臟 P450 氧化酵素代謝，其過程至少有兩個主要的 代謝途徑，第一相酵素主要有：CYP1A1、CYP1A2、CYP1B1，會使 PAHs 代謝成 diol expoxide，此物質會和 DNA 產生共價鍵結，為致癌的初始過程；第二相酵素主要包括：
glutathione S-transferases (GSTs) 和 uridine diphosphoglucuronosyl transferase (UDP glucuronyl- transferase)可將具有活性 PAHs 的代謝物去毒性，
其 功 能 會 催 化 PAHs 代 謝 物 和 氧 化 性 產 物 發 生 反 應 。(11, 12)大 部 分 研 究 指 出 benzo[a]pyrene (BaP) 會 藉 由 P450 轉 換 成 benzo[a]pyrene-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxide。雖然 PAHs 在人體內首先會透過 P450 酵素代謝，但也會透過其他的酵素代謝成 epoxides、diols、triols、tetrols、
phenols 和 quinones，這些物質可能會與 glutathione 和 sulfuric acid 鍵結。(13)
其他研究(14-16)結果也顯示 GSTM1、GSTT1 及 GSTP1 的基因多型性對 PAHs 會產生重要的
生物轉換酵素。PAHs 之代謝過程如圖 2-1 所示。(17)
圖 2-1 PAHs 在人體中代謝過程
Pyrene 是由四個苯環所構成的 PAHs，和大氣中總 PAHs 濃度有良好的相關性 (r=0.88)。一般而言，pyrene 在人體中均可以很快的代謝，其半衰期介於 4-35 小時，
但還有部分會儲存在脂肪組織中。(18-20)人體尿中 1-OHP 是由四環的 pyrene 所代謝，
具有 90%的代表性。(21)由此關係，可由尿中 1-OHP 的濃度推估至大氣中總 PAHs 的濃 度。Presuu 等(22)研究推導出 pyrene 和尿中 1-OHP 的關係式：Y=0.48X+11.4 (r=0.785，
p < 0.0001)。也有文獻指出尿中 1-OHP 濃度和空氣中四至六環的 PAHs 有好的相關性 (r=0.524，p=0.003)，亦與空氣中總 PAHs 有好的相關(r=0.575，p=0.001)。(23) Pyrene 會先經由 P450 酵素代謝成環氧化物，在自然的重新排列的情況下，會自 動 轉 變 成 1-OHP ， 1-OHP 也 會 和 UDP-glucuronide 鍵 結 形 成 1-hydroxypyrene-glucuronide(1-OHPG)，也是測量 pyrene 人體代謝物之一，環氧化 物也會經由水合作用形成 dihydrodiols。下圖為 pyrene 的代謝途徑。
圖 2-2 pyrene 在人體之代謝途徑
尿中 1-OHP 濃度的變化會受個人生活型態、個人特質及代謝酵素基因型的影響，
包括：吸菸、喝酒、年齡、性別等。Cocoo 等(24)指出尿中 1-OHP 的濃度變化和交通量 及吃燒烤食物有明顯的相關性。若為非職業暴露者，吸菸(12 nmol / day)和飲食(9.4 nmol / day)是主要暴露到 PAHs 的重要途徑。日本有研究結果顯示針對職場上沒有暴 露到 PAHs 的 251 位員工，食用較多的肉或魚者，其尿中 1-OHP 的濃度會比食用蔬菜 較多的人高出 1.5-2 倍(p<0.05)。(25)
一般族群有另一個暴露到 PAHs 的重要途徑，就是吸菸習慣。吸菸者透過香菸吸 入的 pyrene 的量和藉由飲食吸收的量是同等重要。(26)Kwamoto 等人(25)報告顯示針對 職場上沒有暴露到 PAHs 的員工得知吸菸和飲食接觸到 pyrene 的比例約為 99%，其中 吸菸的解釋力有 66%；飲食的變項僅有 2%，所以吸菸對尿中 1-OHP 濃度變化有著較大 的影響。The German Environmental Surney (GerES III，1998)調查顯示吸菸者尿 中 1-OHP 的濃度約是非吸菸者的兩倍，其尿中濃度和每天吸菸支數有正向相關。(18, 26-28)
一般族群有另一個暴露到 PAHs 的重要途徑，就是吸菸習慣。吸菸者透過香菸吸 入的 pyrene 的量和藉由飲食吸收的量是同等重要。(26)Kwamoto 等人(25)報告顯示針對 職場上沒有暴露到 PAHs 的員工得知吸菸和飲食接觸到 pyrene 的比例約為 99%，其中 吸菸的解釋力有 66%；飲食的變項僅有 2%，所以吸菸對尿中 1-OHP 濃度變化有著較大 的影響。The German Environmental Surney (GerES III，1998)調查顯示吸菸者尿 中 1-OHP 的濃度約是非吸菸者的兩倍，其尿中濃度和每天吸菸支數有正向相關。(18, 26-28)