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本研究針對尿中 BTEX 未代謝原形物質之分析,使用頂 空固相微萃取技術(Headspace Solid Phase Microextraction,簡 稱 HS-SPME),採取部份頂空層氣相樣品進行分析,樣品的 採集建立在塗覆特殊材質之纖維(fiber),以吸附欲分析物質 後再予以脫附分析之原理,其吸附纖維之選擇則依據「分析 物質極性吸附極性,非極性吸附非極性」原則,本實驗選擇

具 非 極 性 材 質 之 100 μ m 聚 二 甲 基 矽 氧 烷 (polydimethylsiloxane,簡稱 PDMS)。萃取過程中因為涉及液 態樣品、頂空部及吸附纖維三相間之平衡關係,在平衡過程 中容易受到數個不同參數之影響,為了確切掌握最佳之萃取 效果,分別針對樣品吸附時間、吸附溫度、脫附溫度、不同 鹽類添加及樣品攪拌與否等參數進行最適分析條件之尋 找,並配合氣相層析儀/火焰離子偵測器(GC/FID)進行定 性及定量分析,分析條件如表 1。

(1)標準溶液配製:

苯、甲苯、乙苯、二甲苯為弱極性物質,不溶於水,

這四種物質要均勻溶於水中,必須藉助媒介物質使其互 溶。甲醇具有能同時溶於極性及非極性物質的能力,所以 本實驗,選擇甲醇作為配製標準溶液的媒介物質,分別取 苯、甲苯、乙苯、二甲苯標準品各 50 Μl 添加入 10 mL 甲 醇溶液中,混合均勻,此溶液作為儲備溶液(stock solution),

再從儲備溶液中取一定量溶於去離子水中進行樣本測試。

(2)標準品檢測:

由儲備溶液中取一固定量溶於去離水中,混合均勻,

經固相微萃取/頂空法吸附樣品後,以 GC/FID 進行分析,

以確認分析物質之滯留時間與良好分離度。

(3)檢量線配製:

檢量線配製至少應包括三種濃度以上,濃度範圍以能 涵蓋樣品濃度範圍為原則,並且檢量線之線性相關係數 (correlation coefficient, r )須大於 0.995 以上。

(4)最適分析條件測試

配製濃度苯為 21.20 ng/mL、甲苯為 20.89 ng/mL、乙 苯為 20.89 ng/mL、鄰-二甲苯為 20.95 ng/mL、間-二甲苯為

21.23 ng/mL、對-二甲苯為 20.78 ng/mL 水溶液樣品,混合 均勻,取 10 mL 已配製好之標準溶液裝入 20 mL 樣品瓶 中,立即以附有 teflon/silicon 墊片之螺旋蓋密封,進行影響 固相微萃取效率因子評估。

a. 最適吸附溫度試驗

樣品吸附量的效果受萃取時溫度之影響而有所改 變。將以配置好的樣品,於不同萃取溫度下進行測試,

溫度的選擇以室溫(約 25 ± 1℃)、30℃、40℃、50℃、60

℃、70℃等不同溫度於恆溫箱中先行調態 30 分鐘,再進 行萃取效率測試評估。

b. 最適脫附溫度試驗

樣品脫附量與是否脫附完全受脫附溫度影響,而且 吸附纖維有一定承受高溫之限制(本研究使有之 PDMS 吸附纖維最高承受溫度為 280℃),所以在注射口脫附溫 度之設計分別以 170℃、190℃、210℃、230℃、250℃

進行脫附量測試評估。

c. 最適吸附時間試驗

樣品吸附(或萃取)時間長短,對分析物是否達平衡 及吸附量是否達到最大量有關,吸附時間分別以 0、1、

2、3、4、5、6、7、8、9、10 分鐘進行吸附量測試評估。

d. 不同鹽類添加試驗

欲使液態樣品之分析物質對水之溶解度降低,以加 入鹽類來促進作用,此方式稱為「鹽析作用」(salting out),水分子與溶解之鹽離子之親和性會減少與有機分 析物質作用機會,進而使之分離或沉澱。通常加鹽以添 加氯化鈉使其顯示效果,本實驗除了添加氯化鈉(sodium chloride)之外,另外分別以三種不同鹽類添加:氯化鉀

(potassium chloride)、碳酸鈉(sodium carbonate)、亞硫酸 鈉(sodium sulfate)等,測試其對萃取效果的影響,每一 種物質分別添加入 0 公克、1 公克、2 公克、3 公克、4 公克進行萃取效果分析,以找尋最適鹽類添加物種及添 加量。

e. 攪拌與否比較試驗

配製兩組相同濃度樣品,分別加入等量之碳酸鈉,

以相同吸附時間進行吸附,一組以相同攪拌速度進行攪 拌後的分析;另外一組,則不予攪拌,評估攪拌與不攪 拌對萃取效果之影響。

(5)方法再現性試驗

分析方法之的可信度,可由重複分析之再現性來證 明,本實驗配製中濃度及低濃度之標準品,各濃度重複分 析七次,分別就分析物標準品之滯留時間、波峰面積、波 峰高度之變異情形進行探討。

(6)偵測極限(Limit of Detection,LOD):

利用固相微萃取技術之前處理方法,其偵測極限的求 算,同前項”尿中 BTEX 代謝產物分析”之偵測極限求算法。

分析方法偵測極限可以以公式表示為:

LOD=(3×SD/mean(peak area))×concentration (7)樣品儲存穩定度試驗:

樣品儲存穩定度是決定樣品品質的重要因素之一。本 試驗中,配製一標準品濃度苯為 10.61 ng/mL、甲苯為 10.46 ng/mL、乙苯為 10.46 ng/mL、鄰-二甲苯為 10.49 ng/mL、

間-二甲苯為 10.63 ng/mL、對-二甲苯為 10.40 ng/mL 之標準 樣品,混合均勻,將其裝入 40 mL 樣品瓶中,於裝入樣品

瓶時,使其裝滿整個瓶內容積毫無空隙,避免樣品中 BTEX 之流失。樣品分為室溫(約 25 ± 1℃)及冷藏(4℃)儲存方式,

當日分析 6 個樣品,作為儲存穩定度推算之參考值,其餘 室溫組及冷藏組分別於第 3、6、9、12、15、18、21、24、

27、30 天時,取出該天欲分析樣品分裝於 20 mL 樣品瓶中 進行分析,各組分別配製三個樣品分析,各日分析之結果 相對於第 0 天求得之結果,代表樣品之各日儲存穩定度。

(8)尿液基質效應:

尿液樣品基質效應(matrix effect)的干擾與否,為尿中分 析物質的重要考量,本實驗參考曾氏碩士論文(62)中尿液基 質處理方式,收集非暴露者尿液將之混合均勻(pool ruine),

以氮氣置換趕出可能殘留之揮發性有機物質,並進一步測 試確認尿液中己無任何殘留物時,視此尿液為空白尿液樣 品(urine blank),接著,添加 BTEX 標準品於空白尿液中及 去離子水中,探討分析物質於此兩種基質中檢量線斜率之 差異,瞭解是否有尿液基質效應的干擾。

(9)樣品分析品質管制(QA/QC):

為確保分析過程中實驗數據之可信度,且固相微萃取 吸附纖維有一定使用壽命,在多次使用後吸附纖維可能逐 漸劣化,影響萃取效果甚至造成樣品分析結果的正確性,

因此,本研究於檢量線建立及尿液樣品分析均使用同一支 吸附纖維進行分析,並且對於大批樣品之分析品質管制,

以固定濃度之標準品作為分析穩定度之確認,其測定頻率 於每分析 12 個尿液樣品後以一個品保品管樣品進行管制檢 測,待樣品分析結束,合併計算品保品管樣品之滯留時間、

波峰面積、波峰高度之變異情形。

三、資料處理與分析

實驗室分析之所有數據,包括標準品測試、實際採集樣品(環 境測定及生物偵測)分析數據及問卷基本資料均以 Excel 2000 應用 軟體處理建檔,分析樣品未檢出及問卷填答不全者均視為缺失資料 (missing data),並轉以 dbase III 存檔後以 SAS 套裝軟體 6.12 版進 行統計分析。

肆、結 果

一、

作業環境測定分析結果 (一) 分析品質管制

實際樣品分析前,分析方法之建立需於實驗室內完成,

BTEX 化合物檢量線配製濃度各七點,同時以氣相層析儀/火焰 離子偵測器(GC/FID)進行分析,其檢量線線性相關係數 r 值均在 0.9998 以上,採樣管之脫附效率如表 3 所示,苯、甲苯、乙苯、

鄰-二甲苯及(間+對)-二甲苯分別為 103.3%、99.5%、103.9%、

98.9%、102.8%(間及對- 二甲苯無法分離,本實驗以合併計算 之),其偵測極限如表 4 所示,苯、甲苯、乙苯、鄰-二甲苯及(間 +對)-二甲苯分別可達 2.34 ng、1.42 ng、1.15 ng、1.14 ng 及 2.22 ng。實際樣品之採樣分析應用於平版彩色印刷勞工實施連續一 週之個人採樣及區域採樣,共採集 216 個樣品(含現場空白樣 品),樣品濃度計算全部經由採樣當日溫度及氣壓與標準溫度、

壓力(標準溫壓採用 25℃,一大氣壓)校正後之採氣量計算而得,

在所有採樣過程中並沒有發現採樣管有破出(break through)的現 象,且樣品於採樣完成後一週內分析完成,在所有樣品分析過 程中之品保品管樣分之變異情形均於 6.05 % 以內(表 5)。

(二)空氣中 BTEX 實際樣品分析結果:

實 際 樣 品 經 定 量 分 析 後 其 濃 度 分 佈 , 苯 之 平 均 濃 度 為 0.21(±0.12, n=17) ppm,甲苯之平均濃度為 0.43 (±0.31, n=24) ppm,乙苯之平均濃度為 1.13 (±0.83, n=35) ppm,鄰-二甲苯之平 均濃度為 0.72 (±0.49, n=15) ppm,(間+對)-二甲苯之平均濃度為 0.44 (±0.21, n=26) ppm,各化合物之暴露濃度都在我國勞工作業 環境空氣中有害物質容許濃度標準值以下,苯、甲苯、乙苯、

鄰-二甲苯及(間+對)-二甲苯在所有採集樣品中能檢出者佔採集 總數之 19.8%、31.8%、46.9%、13.0%及 35.4%,由上述之情形 可得知,該工作現場之 BTEX 化合物暴露濃度並不高,且每位 勞工之個人採樣測定值差異大,可能為其工作性質及工作類別 不同所造成,此外,行政區(對照組)空氣中 BTEX 各物質均沒有 被測定出,很明顯的現場作業環境存在有 BTEX 的暴露,但暴 露濃度都不高。

二、尿液樣品之生物偵測

(一)尿中 BTEX 代謝產物之分析 A.分析方法之建立

本研究對於尿中 BTEX 代謝產物之分析,參考郭氏(63)研究小組 之分析方法,利用高效率液相層析儀(HPLC)配合紫外-可見光偵測器 (UV-VIS)對分析物質之特定波長吸收來進行偵測,PGA 之吸收波長 為 254 nm、MA 之吸收波長為 225 nm、HA 之吸收波長為 225 nm、

o-MHA 之吸收波長為 222 nm、m-MHA 之吸收波長為 238 nm、

p-MHA 之吸收波長為 238 nm、creatinine 之吸收波長為 237 nm,於 上述多種分析物質同時測定時之最佳吸收波長選擇以 225 nm。移動 相之配製在加入 sodium-1-decanesulfonate 試劑後,能控制 creatinine 之滯留時間,且其 pH 之調整與加入不同 acetonitrile 濃度之測試後,

所 得 最 佳 移 動 相 為 [ 20 mM KH2PO4 ( pH = 3.2 ) + 2 mM sodium-1-decansulfonate]:氰甲烷(acetonitrile)=85:15(v/v),流速設 定在 0.7 mL/min、分離管柱溫度維持在 30℃、樣品注射量為 10 ìL,

以逆相分離管柱(ODS 80TM 4.6 mm×150 mm)進行分析,除 m 及 p-MHA 無法分離外,其餘分析物質皆可獲得良好之分離效果分析層 析圖如圖 1 所示,分析條件如表 2 所示。

B.尿中 BTEX 代謝產物之分析品質管制 1.檢量線

為了能準確定量分析物質,檢量線範圍配製以能含蓋所有 分析樣品濃度範圍為原則,尿中 BTEX 代謝產物之檢量線線性 範圍及線性相關係數,如表 6 所示,各分析物質均能達到 0.99999 以上之良好線性關係。

2.偵測極限

本 研 究 以 檢 量 線 最 低 濃 度 作 為 偵 測 極 限 之 測 定 , 採 用 ASTM 之定義求得,以掌握分析儀器之靈敏度及檢測極限,其

本 研 究 以 檢 量 線 最 低 濃 度 作 為 偵 測 極 限 之 測 定 , 採 用 ASTM 之定義求得,以掌握分析儀器之靈敏度及檢測極限,其

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