大氣微粒的濃度檢測主要分成手動採樣和自動監測兩種，兩者在採樣進口端 均會加裝一微粒分徑器，再分別由下方的濾紙採集微粒或由感測裝置來決定粒徑 小於該分徑器截取氣動直徑(dpa50)之微粒的總質量濃度，以下針對兩種檢測方式 介紹:
2.1.1 手動採樣器
目前國內外學者常使用的手動 PM2.5採樣器為符合美國環保署 FRM 規範的 PM2.5採樣器(Partisol Ambient Particulate Sampler, Model 2000-FRM)及雙通道採 樣器(Dichotomous, Andersen Model SA-241, Andersen Inc., Georgia, USA)。兩種手 動採樣器收集的粒徑皆需經過粒徑篩分後才能有效收集。FRM 手動採樣器所使 用的 PM2.5分徑器 Well Impactor Ninety-Six (WINS)，為美國聯邦參考方法(Federal Reference Method, FRM)中 PM2.5採樣器所採用的採樣進口，也是目前我國環保署 環檢所公告的標準採樣方法「空氣中懸浮微粒 (PM2.5) 檢測方法--手動採樣法」
(NIEA A205.11C)所採用的 PM2.5分徑器。WINS 為一衝擊杯，相較於傳統衝擊器 其主要特點為使用杯狀結構讓衝擊表面可負載大量的真空油，以提高衝擊器的微 粒負荷量(如圖 2.2 所示)。WINS 的 dpa50為 2.48 µm，微粒收集效率曲線的幾何標 準偏差(Geometry standard deviation, GSD)為 1.18 (Peters et al. 2001)。Vanderpool et al. (2001)的研究結果顯示，在經過 120 小時的採樣後，13 個 WINS 衝擊器 dpa50 的變化均在標準許可的 5 %範圍以內。而美國環保署依此研究結果建議每 5 次 24 小時之採樣後，應該要清理 WINS 之衝擊表面並重新注入適量的真空油(U.S. EPA, 2011)。
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圖 2.1 WINS PM2.5分徑器示意圖(Vanderpool et al. 2001)。
雙通道採樣器(Dichotomous Sampler, Dichot)也是許多學者常用的儀器(圖 2.3 所示)，其使用虛擬衝擊器(virtual impactor)做為微粒的分徑裝置，並依慣性力將 微粒區分成細微粒(氣動直徑小於 2.5 μm 之微粒，PM2.5)與粗微粒(氣動直徑介於 10-2.5 μm 之微粒，PM10-2.5)分別收集至採樣濾紙上。
圖 2.2 雙通道 PM10-2.5及 PM2.5採樣器實體照片及虛擬衝擊器結構圖。
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2.1.2 自動監測器
相較於手動採樣器，自動監測器除了可提供即時的大氣微粒濃度數據，以進 行法規的符合度比較及污染源的推估研究外，也可作為空氣品質預報之用，讓一 般市民可提前進行防護準備。我國目前公告之周界空氣粒狀物標準自動監測方法 有兩種，分別為貝他計(beta attenuation monitor, BAM)和震盪錐形微量天平 (tapered element oscillating microbalance, TEOM)。BAM 主要利用貝他射線穿透物 質時會造成遞減效應的原理來量測微粒的質量，但其測值容易受到水氣影響而有 高估的情形。為了避免水氣影響 BAM 的測值，目前市面上已有加裝自動加熱裝 置(smart heater)的 BAM。 Schwab et al. (2006)於 2004 年在紐約使用此種加裝 smart heater 的 BAM，讓進入採樣器內氣流的 RH 維持在 45 %以下，並和 FDMS 測值比對，結果顯示兩者差異僅在 2 %以內。
TEOM 是 由 美 國 R&P 公 司 ( 目 前 已 併 入 Thermo 公 司 ) 所 研 發 的 儀 器 (Patashnick and Rupprecht, 1991)。該儀器將微粒收集於特製的濾紙(TX 40)上，濾 紙則置於震盪錐形微量天平上，由於天平之震盪頻率與濾紙上微粒的質量大小有 關且對於質量改變相當敏感，故可藉由天平震盪頻率的量測，換算求得空氣中懸 浮微粒質量濃度，其偵測極限可達0.06 μg/m3。由於 TEOM 的測值易受到環境溫 度及溼度的影響，因此整個裝置會放置於一溫度約為 50 ℃(後來降至 30 ℃)的恆 溫箱中，在這兩個溫度之下不是會造成大部分半揮發性微粒的損失(50 ℃)，即溫 度不足以有效將氣流除溼(30 ℃)。 Meyer et al. (2000)設計了 SES-TEOM (sample equilibration system-TEOM)，該系統將 TEOM 維持在 30 ℃以避免半揮發性微粒 損失，氣流的水分則是利用進口端的乾燥管(nafion dryer)去除，但經現場採樣比 對結果發現在高溫的大氣條件下，SES-TEOM 仍會造成部分的半揮發性物質的 損失(Schwab et al. 2006; Grover et al. 2005; Wilson et al. 2006)。
Patashnick et al. (2001)進一步發展出加裝靜電沉降器(electrostatic precipitator, ESP)的 D-TEOM (differential TEOM)。該系統每 6 分鐘啟動一次 ESP，持續開啟
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6 分鐘後再關閉，並重複循環。當 ESP 啟動時，微粒會完全被 ESP 收集，此時 TEOM 所測得之微粒質量改變，完全是由濾紙上半揮發性微粒揮發所造成之損失 或是氣流中部分氣體吸附於濾紙上所造成的質量增加所造成。因此將未啟動 ESP 時 TEOM 所測得的微粒質量，加上或減去啟動 ESP 時 TEOM 所測得之改 變量，即可量測出實際環境中之微粒質量濃度。此方法已被證實能正確量測含半 揮發性物質之微粒質量濃度(Hering et al. 2004; Jaques et al. 2004)。濾紙動態量測 系統(filter dynamic measurement system, FDMS)亦為了有效監測大氣中含半揮發 性物質之微粒質量濃度所設計(Meyer et al. 2002)(如圖 2.1 所示)，其原理和 D-TEOM 類似，主要差異為 FDMS 是利用 4℃的過濾器來取代 D-TEOM 的 ESP，
因為在 4℃的低溫下半揮發微粒不會揮發，可完全被採集。Grover et al. (2005)實 場測試的結果顯示 FDMS-TEOM 的量測結果和 D-TEOM 一樣優越。Wilson et al.
(2006)也對 FDMS 進行測試評估，結果指出搭載了 FDMS 的 TEOM 確實能準確 量測微粒的質量濃度。
圖 2.3 FDMS-TEOM 構造示意圖。