前言

第一章 緒論

1.1 前言

多環芳香烴化合物（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）

普遍存在於大氣環境中，為常見之半揮發性有機化合物，而雲林地區 自從民國 60 年代開始興建工業區，開發至今已四十餘年，而離島工 業區從民國 87 年開始營運後發產之迅速，主要以石化、油品及塑膠 等重工業廠為主，離島工業區之工業密度極高，產生之 PAHs 受其工 業種類不同，導致所排放之 PAHs 種類較為複雜，然而，PAHs 在各 種基質間之分配情形並非一成不變，其分配特性會受環境條件改變之 影響，基於欲瞭解污染物在環境中流佈、對污染物之控制以及評估暴 露危害風險等之考量，充份掌握 PAHs 存在於各種大氣環境中之氣/

固相分佈（Gas-particle partition）情形，成為極為重要之關鍵資訊。

台灣近年因傳統產業與電子科技業的蓬勃發展下，排放於大氣中之 PAHs 含量已不容小覷，主要來源可分為汽機車排放之交通移動污染 源、工業活動之固定污染源、火力發電與廢棄物燃燒等人為來源，以 及森林火災與火山爆發等自然來源[1]。相關研究文獻指出台灣地區 21 種 PAHs 並估算出排放率，依序為工業重油燃燒（10.2 kg day^-1）

＞煤燃燒＞天然氣燃燒＞固體廢棄物＞柴油燃燒（0.003 kg day^-1），

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顯示人為排放 PAHs 來源之以工業活動為大宗[2]。

l. 2 多環芳香烴化合物

（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）

PAHs 係指含兩個或兩個以上之苯環構造所鍵結而成之碳氫 化合物族群的總稱，其同環之同分異構物結構複雜且種類數量龐大，

2~8 環數之 PAHs 總計有 1896 種之多[3]；碳氫化合物在不完全燃燒 或高溫熱解反應時產生 PAHs，普遍存在於大氣環境中，其分子結構 大多具對稱性且偶極矩（dipole moment）較小，多為低極性或非極 性物質，因此在低極性或非極性有機溶劑中之溶解度較大，而在水中 的溶解度並不佳；25℃下其飽和蒸氣壓介於 10^-2 - 10^-12 mmHg 之間，

屬於半揮發性有機化合物（Semi-volatile organic compounds，SVOCs），

常溫常壓下，PAHs 以氣相（Gas phase）與固相顆粒（Particle phase）

共同存在，蒸氣壓大於 10^-6 mmHg 且分子量較低之 PAHs 主要以氣相 存在(如：Naphthalene)，而分子量或環數較大之 PAHs 則多以吸附或 凝結作用覆著於大氣中懸浮微粒表面上，尤其易吸附於粒徑< 10μm 之微粒上[4]，亦或因重力作用沉積於土壤或河川底質（sediment）中。

PAHs 雖具有 π 電子之共振效應，但親電性不高且不具官能基，

所以化合物結構穩定，反應活性低，在環境中一般被認為是穩定性相 當高及反應性不高之污染物，但其環狀結構卻會因吸收輻射能量或受

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強酸而使其多環結構斷鍵進而形成解離態（Dissociative state）或激 態（Excited state），當遇到大氣中如氮氧化合物或臭氧等強氧化性 污 染 物 時 ， 便 會 形 成 毒 性 較 高 之 氧 基 多 環 芳 香 烴 （ oxy-PAHs derivatives）以及硝基衍生物（nitro-PAHs derivatives）等衍生性污染 物質[5-6]，而 Behymer [7] 則指出大氣中 15 種吸附於灰燼上之 PAHs 會因陽光照射而產生光分解作用，使得其半衰期約為 40 小時；而 PAHs 也具有生物累積性[8]以及高生物濃縮係數[9]，分子量低的 PAHs 具有生物分解性，但分子量較高的 PAHs 卻不易被生物分解，

環境檢驗所研究指出 PAHs 一旦吸附在沉積物上以及土壤之有機質 中，便不易再與其他物質進行光分解與生物分解等作用[10]。PAHs 存在於自然界任何地方，分子量高的 PAHs 具有較高的吸附常數，極 易吸附於空氣中之顆粒態懸浮微粒，藉由環境氣候因素流佈分散於大 氣環境中，亦或因重力作用沉積於土壤或河川底質中，且由於 PAHs 極性較低而具有疏水性，極易從水中分配至生物體內、存在土壤或河 川底質的有機質中；文獻研究指出總量 10%以下的 PAHs 分佈於大氣 中，而近 90%以下的 PAHs 吸附於表層約 15 cm 的土壤及河川底質中，

至於 PAHs 在土壤或河川底質的分佈情形，則是受到其中所含之有機 質含量的影響而有所不同[10]。

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由於 PAHs 化合物眾多，因其分子量高低有不同之熔點及沸點，

故 PAHs 於氣態中之組成會有所差異，表 1-1 為本研究中 29 種 PAHs 化合物之化學式、分子量及結構式。因此本計畫後續討論針對 PAHs 組成分析，將表 1-1 中 29 種 PAHs 以分子量高低分成三個部份進行 探討：NAP ~ 3,6-DMP 為低分子量 PAHs (Low molecule weight PAHs，

L-PAHs，分子量：128 ~ 206)、FLT ~ CHR 為中分子量 PAHs (Middle molecule weight PAHs，M-PAHs，分子量：202 ~ 228)以及 BbF ~ COR 為高分子量 PAHs (High molecule weight PAHs，H-PAHs，分子量：

252 ~ 300)等[11-14]。

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表 1-1 29 種 PAHs 之化學式、分子量及結構式 (1/2) Compound of PAHs Abbreviation Formula Molecular

weight Structure Naphthalene NAP C₁₀H₈ 128 2-Methylnaphthalene 2-MeNAP C₁₁H₁₀ 142

1-Methylnaphthalene 1-MeNAP C₁₁H₁₀ 142 Acenaphthylene ACPy C₁₂H₈ 152 Acenaphthene ACP C₁₂H₁₀ 154 Fluorene FLU C₁₃H₁₀ 166 1-Methylfluorene 1-MeFLU C₁₄H₁₂ 180 Phenanthrene PHE C₁₄H₁₀ 178

Anthracene ANTHR C₁₄H₁₀ 178 3-Methylphenanthrene

(9-Methylanthracene) 3-MePHE C₁₅H₁₂ 192 2-Methylphenanthrene

(2-Methylanthracene) 2-MePHE C₁₅H₁₂ 192 3,6-Dimethylphenanthrene

(9,10-Dimethylanthracene) 3,6-MePHE C₁₆H₁₄ 206 Fluoranthene FLT C₁₆H₁₀ 202 Pyrene PYR C₁₆H₁₀ 202

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表 1-1 29 種 PAHs 之化學式、分子量及結構式 (2/2) Compound of PAHs Abbreviation Formula Molecular

weight Structure Benzo[c]phenanthrene

(Naphthacene) BcPH C₁₈H₁₂ 228 Benzo[b]naphtha-

(2,1-d)-thiophene BNT C₁₆H₁₀S 234 Cyclopenta[cd]pyrene CPP C₁₈H₁₀ 226 Benzo[a]anthracene BaA C₁₈H₁₂ 228 Chrysene CHR C₁₈H₁₂ 228 Benzo[b]fluoranthene BbF C₂₀H₁₂ 252 Benzo[k]fluoranthene BkF C₂₀H₁₂ 252 Benzo[e]pyrene BeP C₂₀H₁₂ 252 Benzo[a]pyrene BaP C₂₀H₁₂ 252 Indeno[1,2,3-cd]pyrene IND C₂₂H₁₂ 276 Dibenz[a,h]anthracene DBA C₂₂H₁₄ 278 Benzo[ghi]perylene BghiP C₂₂H₁₂ 276 Anthanthrene ANTHN C₂₂H₁₂ 276 Dibenzo[a,l]pyrene DBalP C₂₄H₁₄ 302 Coronene COR C₂₄H₁₂ 300

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