第七章 應變叢集採樣設計
7.4 執行步驟
要執行 ACS 找到不明場址之高污染區域，有下列二個基本要領
（Thompson, 1996）：
一、 先選取一些污染機率比較高的起始樣品（initial sample）；
二、 然後訂出後續跟隨之採樣規範（follow-up sampling pattern）和 定義鄰近採樣點（neighboring sample）。
假設 ACS 執行步驟係以二維空間之四方形網格為例，因此後續 之鄰近採樣點定義為污染點之網格四周位置。三維空間之四方形網格 參考如圖 7.1。當採用不同形狀之網格圖時，應自行定義不同之規則 及選定方式。
1 1 1
1
圖 7.1 三維空間之四方形網格圖例
其執行步驟以圖 7.2 說明如下：假設某污染場址暗藏有三處高污 染區於圖中陰影區域，環保人員在不明的情況下，隨機於此場址中採 集 10 個樣品（如圖 7.1a 中較粗黑之格子），經檢測結果有三個採樣 點之污染濃度偏高，然後依據先前所定義之執行要領，選定第一批鄰 近的採樣點聚集於此三點之週遭（如圖 7.1b 標示「1」之位置）。接 著檢測第一批採樣點所採集之樣品，剔除無污染之樣品並找出高污染 樣品所處之位置，然後同樣的在此高污染位置之週遭，再選定第二批 鄰近的採樣點（如圖 7.1c 標示「2」之位置）。如此重複數次後，將 可鎖定高污染區域之範圍。
污染點 (粗框) 鄰近採樣點
鄰近採樣點
1 1 1
1
1 1 1 1 1
1
（a）起始隨機採樣點 （b）經選定之第一批鄰近採樣點
3 3 X3 XX X 3
X X X 3
X X
X X
X X X X X X XX 3 X XX
3 X 3 3 X 3X X X
X X
X X X
XXX 2
2
2 2 2 2
2
2 2 2
2 2
2 2 2
2
X
3
（c）經選定之第二批鄰近採樣點 （d）經選定之第三批鄰近採樣點
X
7 5 X X 6 5 X
6 X X XXXX
X X
X
7 6 5 X
X 5 X X
X X
X X 5 X
X X X X X
X X X
7 7 6 5 X X X XX
X X
X X X X XX
X 5 6 5 XXX
5 X X
X X X X X X
X X X
X X XX X X 4
4 4 4 4
4 XX X
X X X XX XX
X X X X XXXX X X
X 4 4 4 4 4 4
X
（e）經選定之第四批鄰近採樣點 （f）經選定之最後一批鄰近採樣點 圖 7.2 應變叢集採樣之執行步驟
此不明場址從經過 ACS 採樣規劃之前、後對比來看，除了前面 隨機採樣之 10 點外，只要再增加若干個 X 採樣點，即可清楚的判斷 出高污染區域之所在範圍，雖然仍遺漏了一處高污染區域，但那是因 為先前隨機採樣時，並未擊中該污染區所致。因此，起始樣品能否擊 中高污染區，以及擊中之比例多寡，成為執行 ACS 績效之關鍵。
X
X X X X X X X
X X X XXXX
X
X X
X X XX
X X X X
X X
X X XX
X X X X XX XX
X XX XX X X XX
X X
X X X X XX
XX XX XXX
X X
起始樣品能否擊中高污染區之機率，隨著現場量測技術的發展已 有顯著提昇。例如，利用地球物理技術如透地雷達（ground-penetrating radar）預先偵測高污染區可能之所在，再以 ACS 搭配現場分析技術，
即能縮短時間將高污染區鎖定。
本書第一章提及不確定性管理之 Nugget 效應，ACS 是個有效解 決的採樣設計方法。為加深印象，再舉一荷蘭土壤調查之執行案例如 表 7.1，及其網格間距之對照如表 7.2，請環保人員熟稔應用。
表 7.1 荷蘭土壤污染範圍之 ACS 執行步驟說明
步驟 圖示 說明
1
1
1 1
1
起始
擊中點 1 第一階段 擊中點
第一階段 1 未擊中點
1. 於起始擊中點之 鄰近區域，以相 等 間 距 劃 定 網 格。
2. 再於網格上採樣 分 析 如 圖 例 ① ， 高於管制值者即 為擊中點。
3. 網格間距之大小 可參考附表以預 估土壤污染範圍 加以決定。
2
2
2 1 2
2 1 1 2
2 1 2
起始
擊中點 2 第二階段 擊中點
第二階段 2 未擊中點
1. 於第一階段擊中 點之鄰近區域，
以 X 及 Y 軸方向 延伸相等間距劃 定 網 格 如 圖 例
②。
2. 直至鄰近採樣位 置採樣分析值，
低於管制值後停 止。
3
3 2 3
3 2 1 2 3
3 2 1 1 2
3 2 1 2
起始 擊中點
第三階段 3 皆未擊中
1. 於第二階段擊中 點之鄰近區域，
以 X 及 Y 軸方向 延伸相等間距劃 定 網 格 如 圖 例
③。
2. 直至鄰近採樣位 置採樣分析值低 於 管 制 值 後 停 止。
4
1
1 1
1
3
2
2 2
2
2
2 2
3
3 3
3 3
4
4
4 4 4 4
4
4
4
4 4
起始
擊中點 4 第四階段 擊中點
第四階段 4 未擊中點
1. 再於網格上所有 不合格者之外圍 網格中心佈下第 四階段採樣點。
2. 如圖例④之佈點 位置。
5
3 2 3
4 4 4 4
3 2 1 2 3
4 4
3 2 1 1 2
4 4 4 4 4
3 2 1 2
劃定污染區域範圍
1. 於網格上所有合 格者與不合格者 之中間位置劃定 可能污染區域範 圍。
2. 如圖例污染區域 之劃定。
6 1. 最後再作確認採
樣如圖例ⓒ。
2. 如 採 樣 分 析 合 格，則此污染區 域已遭鎖定。否 則繼續重複上述 步驟。
3 2 3
4 4 4 4
3 2 1 2 3
4 4 C
3 2 1 1 2
4 4 4 4 4 C
3 2 1 2
劃定污染區域範圍 C
C 最後確認點 C C C
表 7.2 荷蘭土壤污染範圍與網格間距關係表
項目 單位 小範圍場址 大範圍場址
預估污染 範圍
m2 ＜5 5-25 25-100 100-500 500-1000 1000-5000
網格間距 m 2.5 2.5 5 7.5 10 15
7.5 與其他採樣設計之相關性
起始樣品可以傳統採樣設計方式取得。初始的採樣設計選擇是基 於場址有用特性分布的資訊：特性物件可能的坐落位置，污染的類 型，污染的方向。假使對整個研究領域污染特性分布程度的了解越 少，初始隨機採樣也許有用。如果能優先掌握資訊，那麼分層式或者 格子接近式的採樣可被使用。
7.6 應用案例
一個含有廢棄放射性液體貯槽緩慢洩漏外流至鄰近曠野（圖 7.3）。在這曠野中，洩漏的液體分成數條支流排入河裡。這種外流現 象已被封閉十幾年，而這曠野也已被舖設成停車場，一幢新建築物已 被建議蓋在這塊地上。沒有任何有效的資訊指出地下這幾條受污染支 流的確實位置（例如沒有相關的空照圖或測量）。這種污染的分布需 要被標示出，用以評估流入鄰近河川的潛在污染。起造一幢新建築物
可能讓工人或未來的居住者暴露在放射性污染中。考慮到污染可能被 掩藏在先前的幾條支流內，而對這幾條支流的特定位置又所知有限
（這區域不易被分層），對於這種區域，應變叢集採樣法是一種理想 的採樣設計。格子式方塊網之建立應橫跨整個停車場，收集初始的隨 機採樣樣品，而無論任何採樣點，只要樣品濃度或放射性超越恕限 值，則應於鄰近區域繼續採集。鄰近區域以一種交互程序進行採樣，
直到整個區域污染特性被確認為止。這初始的採樣可能是一種隨機式 的採樣；一種格子狀式的採樣，或者一種條狀式的採樣，而這條狀源 自貯槽水平延伸至河邊。
核子放射性 液體貯槽
停車場
河流
液體洩漏的軌跡 (確實位置未知) 多年前的排放
為了要取得初始條狀樣品，首先要分割研究區域成等長寬的水平 式條狀帶。在這區域中，最有興趣的就是停車場這帶。接下來，分割 每一條狀區域成更小且面積相同區域。在條狀區域內選取一個簡單的 隨機樣品跟一個條狀區域內遠處的隨機樣品。假如任一採樣區域顯示 超越恕限值，它的鄰近區域必須被調查。雖然這種初始採樣設計代表 很高的機會能捕捉到污染區，它也有可能發覺出一大片的潛在污染 區，並不限於先前提及的幾條支流而已。如果，這種污染是一種更大 範圍的污染，初始得隨機採樣或者格子採樣可以引導後續更有經濟效 益的最終採樣。