第四章 結果與討論
4.1 國內北部空品測站採樣分析結果
4.1.4 微粒有機碳及元素碳成分
由於本研究所使用的半自動氣膠OC/EC 分析儀(Semi-Continuous OC-EC Field Analyzer, Model-4, Sunset laboratory, USA)在本計畫執行初期，常有背景值雜訊過 高、碳成分測值過高或是測出負值等不合理的狀況發生，因此本團隊也陸續和代 理商連絡研討解決辦法，最後在廠商協助更換內部 NDIR 零件以及本研究自行於 實驗室內進行碳成分和背景值校正之後，儀器測值已恢復正常。以下將先介紹碳 成分及儀器背景值校正的結果，接著再呈現於交大校區以及竹東測站較為正確的 OCEC 即時測值。
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Standar TC, gC 0x100 slop = 1358.8 intercept = 779.0 Cal. constant = 22.80
(a)
0 10 20 30 40
Standard TC, gC 0
10 20 30 40
Measured TC, gC
Data
122
驗證儀器之測值後，本研究也進一步評估儀器在採樣過程所產生的背景值。
實驗方法如圖4. 16 所示，本研究會於活性碳固氣分離器前端再加裝一個內部放置 有鐵氟龍濾紙及 CIF 的濾紙匣，以過濾進入儀器內之氣流內含的全部微粒。經過 一段採樣時間後，再由分析儀器內石英濾紙上的採樣空白含碳量，測試結果如表 4. 5 所示。結果顯示當本研究以非導電黑管作為採樣管線時，儀器有相當高的採樣 背景濃度，經原廠建議將採樣管更換為金屬管材後，此採樣背景值有大幅下降情 況，其中又以不鏽鋼管的效果較好，但是仍有少量的背景濃度，約介於0.9-1.7 µg/m3 之間。再次和原廠討論後得知此採樣背景濃度無法消除，因此後續以該儀器進行 OCEC 即時量測時，會將儀器的測值直接減去此採樣背景濃度，以提供較正確的量 測結果。另外，本研究也至環檢所對所內的 OCEC 監測儀進行相同的測試，如表 中標記為”#h”的測試結果所示。由此結果可看出環檢所內的 OCEC 監測儀具有更 高的採樣背景濃度，3 次測試之平均值為 6.84 ± 1.35 µg/m3。因此也建議未來貴所 欲使用此儀器做大氣碳成分即時量測時，需再仔細清潔內部管件，並以上述的方 式量出採樣空白濃度，供即時測值修正用。
圖4. 16 OCEC 分析儀採樣空白測試系統圖 表4. 5 OCEC 分析儀採樣空白測試結果。
採樣時間
(min) 樣本數 總碳量 (µg) 總碳濃度
(µg/m3) 採樣管材質 分析法
#a 60 2 6.78±0.02 14.01 ± 0.06 非導電黑管 NIOSH 5040
#b 60 3 0.61±0.15 1.26 ± 0.32 銅管 NIOSH 5040
#c 45 7 0.45±0.08 1.38 ± 0.26 銅管 NIOSH 5040
#d 30 4 0.41±0.16 1.70 ± 0.67 銅管 NIOSH 5040
#f 45 26 0.38±0.09 1.11±0.28 不鏽鋼管 NIOSH 5040
#g 46 14 0.32±0.12 0.90±0.33 不鏽鋼管 IMPROVE-A
#h* 45 3 2.44±0.49 6.84±1.35 不鏽鋼管 NIOSH 5040
*#h: 環檢所內的 OCEC 分析儀。
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OC conc. (g/m3)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
OC corrected by sampling blank
0 1 2 3 4
EC conc. (g/m3)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Time (hr) (d) 2013/07/09-07/15
EC corrected by sampling blank
0
OC conc. (g/m3)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
EC conc. (g/m3)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Time (hr)
before 2013 OC (b) before 2013 EC
圖4. 17 交通大學校園內 OCEC 濃度日變化圖，其中(a)及(b)分別為 2013 年之前儀 器未經過任何校正所測得的OC 及 EC 濃度；(c)及(d)分別為 2013/07/09- 07/15 修正 採樣空白濃度之後的OC 及 EC 濃度。
OCEC 監測儀於於交大校園內完成測試後，本研究也將其移至竹東測站和 TEOM-FDMS 同時進行即時量測。圖 4. 18 為本研究於 2013/07/15-07/25 在竹東測 站 使 用 TEOM-FDMS 所測得有將採樣過程之採樣干擾修正後之 PM2.5 濃 度
(PM2.5,F(b-r))和 OM 及 EC 濃度的時序變化圖，由於竹東站的交通排放源較不明顯，
環境特性偏向郊區，故該測站的OM 時係由 OC 濃度乘上 1.8 估算之。在監測時段 內OM 及 EC 濃度不高，平均濃度為 2.1±1.6 及 0.9±0.5 µg/m3，此外由該圖可看出
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竹東測站大氣中的OM 及 EC 濃度佔 PM2.5,F(b-r)的比例也不高，在此採樣期間的平 均比例分別為13.7 ± 7.98 及 5.54 ± 3.97 %。
sampling time
07/15 07/16 07/17 07/18 07/19 07/20 07/21 07/22 07/23 07/24 07/25 07/26
0 10 20 30 40 50
M as s C on c. ( g/ m
3)
PM2.5,F(b-r)
OM EC
圖 4. 18 本研究於 2013/07/15-07/25 在竹東測站使用 TEOM-FDMS 所測得之
PM2.5,F(b-r)濃度和OM 及 EC 濃度的時序變化圖。
另外，由於PM2.5微粒含有許多不同的化學成分，且會和許多不同物質共存或 相互作用(Connell et al. 2005)，因此除了 OC 和 EC 數據之外，本研究也將會把其 他汙染物的數據一併列入討論。
圖4. 19(a)-(f)為 2013/7/16 至 7/22 OM 濃度、EC 濃度以及以 TEOM-FDMS 所
測得之PM2.5,F(b-r)濃度、竹東測站所測得的CO 及 O3濃度和 OC 及 EC 佔 PM2.5比
例的日變化圖。觀察EC 及 CO 的數據可發現，兩者的變化趨勢相近(R2 = 0.52)，
均由早上五點開始升高，至上午7、8 點之間達到第一個峰值後再下降，而在晚上 約7、8 點附近達到另一個峰值。由於 EC 和 CO 均為車輛排放之指標汙染物，且 峰值出現的時間點也和上下班的尖峰時間點相近，固可確認EC 及 OM 均由車輛排 放所貢獻。另外在仔細觀察兩者的數據，均可發現晚上的峰值濃度有高於早上峰 值濃度的情形，推測應是晚上溫度較低，空器擴散不佳使得交通排放源較不易被 稀釋所造成。接著比對OM 和 O3的趨勢變化則可發現，兩者濃度均是由早上9 點 開始上升直至中午12 點達到峰值。由於 O3主要由氮氧化物(NOx)與揮發性有機物 (VOCs)經一連串光化反應而形成，可視為光化反應的指標汙染物，故可推測相較
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OM conc. (g/m3)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
EC conc. (g/m3)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
CO conc. (ppm)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 質損失的實驗，因此將 OC/EC 監測儀搬回交大，並在 2013/10/17-10/26 這段期間 和 TEOM-FDMS 同時進行即時量測，以持續探討有機物質佔 PM2.5濃度比例的關 係。結果如圖4. 20 所示，其中估算 OM 的係數與竹東測站相同均使用 1.6。由結 果可看出在這段期間內，OM 及 EC 平均濃度分別為 2.2 ± 1.7 及 1.1 ± 0.5 µg/m3，
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略高於竹東測站的結果，但OM 及 EC 濃度佔 PM2.5,F(b-r)的比例並不高，在此採樣 期間的平均比例分別為 8.8 ± 4.4 及 6.2 ± 3.3 %，低於竹東測站的結果(OM 佔 PM2.5,F(b-r)比例：13.7 ± 7.98，EC 佔 PM2.5,F(b-r) 比例：5.54 ± 3.97 %)。另外由結果也
可看出PM2.5,F(b-r)與OM 的變化趨勢非常相似，兩者之間的 R2高達0.80，而 PM2.5,F(b-r)
和EC 之間的變化趨勢相關性則較不明顯，兩者間的 R2僅 0.56。由於 OC 可能由 交通排放或光化反應所產生，但EC 卻是交通排放的主要來源，因此由上述結果可 推知，交大校園內的OC 來源主要由光化反應所產生，交通排放源的影響不顯著。