第四章 結果與討論
4.1 國內北部空品測站採樣分析結果
4.1.2 微粒水溶性離子成分
表4.1 至表 4.3 分別為中山、新莊及竹東測站於 2012 年 01 月至 2013 年 10 月 的PM10、PM2.5及PM0.1樣本中水溶性離子成分的質量濃度。綜觀三站的數據可發 現，離子佔總微粒質量的比例在PM0.1 (14 - 20%)樣本中均低於 PM2.5 (39 - 46 %)及 PM10 (36 – 40 %)樣本，造成此現象之主因為 PM0.1微粒的主要來源為在大氣中剛形 成不久的原生微粒如OC、EC 及 SO2等(Cao et al. 2013)，其所含的無機鹽類成分較 低，而 PM2.5及 PM10這些較大的微粒因滯留在大氣的時間較長，微粒表面會因具 有凝結的水分而和大氣中的無機氣體反應或是受到光化反應而產生二次氣膠，使 其微粒成分中無機鹽類所佔比例較高。
另外由結果也可看出，中山站及新莊站PM10及PM2.5離子佔質量濃度的比例相 當接近，平均介於36至39 %之間，此比例和Chen et al. (2010)於道路旁的採樣結果 相近。這是由於前者位於交通繁忙的都會盆地地區，主要會受到交通汙染所影響，
而後者則是位於工廠林立工業及交通繁忙的地區，汙染物除了受到汽機車排放廢 氣影響外，更受到各工廠每日排放不同的廢氣影響。然而觀察兩站PM0.1中離子佔 質量濃度的比例則發現，中山站約為13.85 %明顯低於新莊站的19.09 %，造成此現 象之原因推測為相較於新莊站，中山站的位置較鄰近一條交通繁忙的道路，使其 容易採集到由汽機車所排放較新鮮且成分大部分為EC的奈米微粒，因而降低了中 山測站水溶性離子在奈米微粒中佔有的比例。竹東站PM10、PM2.5及PM0.1樣本中水 溶性離子佔微粒質量的比例則是最高，平均分別為37.18、46.08及19.69 %。竹東測 站的空氣樣本中具有較高離子成分的原因為相較於其他兩個測站，竹東站位處郊 區，交通排放源少，且附近較少有會排放出有機物種及金屬的汙染源，使大氣中 大部分均為存於空氣中較久吸附較多無機鹽類的高齡微粒(aged particles)，或是受 到光化反應而產生的二次無機鹽類。過去一些研究也指出，高齡微粒含有較高的 水溶性離子成分(Cass et al. 2000; Sardar et al. 2005; Lin et al. 2009; Chen et al.
2010)。
108
109
(a) Jhongshan 0.7 1.1
110
0 0.004 0.008 0.012
0
0 0.004 0.008 0.012
Cation equivalence (µ mol/m3)
0 0.004 0.008 0.012
Anion equivalence (µ mol/m3)
20%
Cation equivalence (µ mol/m3)
0
Anion equivalence (µ mol/m3)
20%
Cation equivalence (µ mol/m3)
0 0.2 0.4 0.6 0.8
Anion equivalence (µ mol/m3)
20% 自於天然的海鹽(sea salt)以及由石化燃料燃燒及工業排放的非海鹽(non-sea-salt, nss)，為了區分其來源，本研究假設水溶性離子中的 Na+均來自海鹽，並利用以下
111
nss -Ca 2
Ca 2
Na
0.038 (4.4) 其中[SO42-]、[K+]、[Mg2+]、[Ca2+]及[Na+]分別為本研究所測得樣本中各個離子的濃度，計算結果如表 4.4 所示。結果顯示，三個測站各 PM 中 nns-SO42-佔總 SO42-的比例幾乎都高於95 %，表示 SO42-幾乎均由人為排放所貢獻，此結果和Lai et al. (2007)於珠江三角洲採樣的結果類似。K+跟Ca2+離子各PM 各測站的結果也 類似，其非海鹽比例大都高於80 %以上，顯示人為排放為主要來源。而 nns-Mg2+
佔總Mg2+的比例較低，其中又以新莊測站的PM10比例最低，為0.46。由此結果可 推測各測站微粒樣本中的大部分係由海鹽所貢獻，其中又以新莊測站PM10樣本中 最為明顯。
表 4.4 中山、新莊及竹東測站所測得之 PM0.1、PM2.5 及 PM10 水溶性離子中 nss-SO42-/SO42-、nss-K+/K+、nss-Mg2+/Mg2+及nss-Ca2+/Ca2+的比例 (%)。
PM0.1 PM2.5 PM10
nss-SO42-/SO42- nss-SO42-/SO42- nss-SO42-/SO4
2-中山 0.97 0.98 0.96
新莊 0.96 0.98 0.95
竹東 0.96 0.98 0.96
nss-K+/K+ nss-K+/K+ nss-K+/K+
中山 0.95 0.92 0.81
新莊 0.95 0.95 0.85
竹東 0.96 0.92 0.85
nss-Mg2+/Mg2+ nss-Mg2+/Mg2+ nss-Mg2+/Mg2+
中山 0.68 0.71 0.61
新莊 0.65 0.62 0.46
竹東 0.69 0.63 0.61
nss-Ca2+/Ca2+ nss-Ca2+/Ca2+ nss-Ca2+/Ca2+
中山 0.92 0.79 0.83
新莊 0.90 0.86 0.85
竹東 0.92 0.79 0.78
校正揮發量後樣本中離子酸鹼平衡的關係
圖 4.10 分別為各測站樣本中所分析出之離子莫耳濃度的[NH4+]/[SO42-]與 [NO3-]/[SO42-]比值關係。其中三角形符號為 Dichot 樣本上分析出之原始濃度所計 算的結果，而圓形符號則為 Dichot 樣本上分析出之原始濃度經修正揮發量後所計
112
113
114
Dichot_not cor.Dichot_cor.
Denuder
1:1 line
圖4.12 SO42、NO3-及Cl-對於NH4+在(a)中山、(b)新莊、(c)竹東及(d)交大校園之奈 米莫耳當量平衡關係。