第一章 緒 論
1.5 懸浮微粒 （Particulate matter）與多環芳香烴
f
A= C
A --- (6)C
S為土中化合物之濃度（ng g-1），ρS為土壤密度（g m-3），KSA為氣 固分佈係數，CA為大氣中氣態化合物之濃度。當 fSoil/f
Air比值＞1 時 為 PAHs 大多存在於土壤中且容易揮發至大氣中；比值＜1 為其多存 在於大氣中且會沉降、吸附至土壤中；而比值等於 1 則為 PAHs 在土 壤與大氣間分佈達平衡。1.5 懸浮微粒（Particulate matter）與多環芳香烴
大氣中充滿不同粒徑大小的懸浮微粒（Particulate matter，PM），
其主要對人體健康影響部位為呼吸系統，不同微粒的粒子對呼吸系統 的衝擊危害也不完全相同，10 μm以上的微粒大都被鼻咽所清除，而 10 μm以下的細微粒則較會沉積於肺部的支氣管區。此外，懸浮微粒
SA S S
S
K
f C
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微粒對人體健康的影響[29]，可以從許多流行病學的調查看出，研究 指出死亡率的增加與微粒的暴露有關，尤其是PM2.5以下的微粒對人 體健康的影響最大。Schwartz等人[30]於美國哈佛大學附近六個城市 進行採樣工作，利用 dichot 採樣器收集大氣微粒，以EDXRF去做化 學物種的分析，研究結果顯示PM2.5很容易進入肺中，因而引起一些 肺中疾病及呼吸器官的慢性損害。在許多流行病學的調查中發現，只 要空氣中的懸浮微粒濃度增加時，當地居民的總死亡率會隨之增加，
而在肺部感染、心血管疾病、心肌梗塞、高血壓及中風的機率等也都 會隨著微粒濃度增加而提高。人體呼吸道內是一高濕的環境，微粒粒 徑在進入呼吸道後受到高濕特性的影響，會行潮解反應而造成微粒粒 徑的成長，其成長可改變微粒在人體呼吸系統中的沉積行為，尤其是 次微米以下的微粒經常由吸濕作用導致粒徑增大，進而改變微粒在肺 部中沉積的位置。微粒粒徑會影響微粒的質傳反應，一般而言，細粒 徑微粒較粗粒徑微粒具較佳的質傳效率，質傳效率的不同可導致人體 呼吸系統內微粒沉積量的差異[31-32]。Wilson與Stockburger等人[33]
指出無論是質量濃度、化學成分或是濃度分佈都具有日變化，亦即在 探討微粒對健康的影響，需要考慮時間變化以及人類活動時間因素。
綜合上述結果，懸浮微粒作用類似載體媒介物質，其對人體各器官之 影響非常全面化，而其影響健康之程度也會因環境因素之變化及暴露
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時間長短而有所不同，是值得深入研究的重要課題。
懸浮微粒其表面會因凡得瓦爾力（Van der Waals' force）進而與 其他物質產生吸附作用，導致微粒本身作用類似載體之媒介物質，部 份PAHs在大氣中以懸浮微粒為載體，隨著時間增長且微粒吸收水分 的因素，小粒徑微粒會隨之增長成大粒徑顆粒[34]，Offenberg等人[35]
研究發現高飽和蒸氣壓或低分子量的PAHs化合物，多分佈於大粒徑 的懸浮微粒上，而低飽和蒸氣壓或分子量較高的PAHs化合物則多分 佈於細粒徑懸浮微粒上。Venkataraman等人[36]針對加州地區進行大 氣中懸浮微粒採樣，發現高分子量/多環數的PAHs多存在於＜2μm的 微粒中(約68%)，而低分子量PAHs則多存在於2－10μm的微粒中(約 60%)，這些研究指出PAHs濃度分佈因分子量高低而與微粒粒徑大小 呈現類似反比的現象，藉由1.4小節敘述之逸散比值關係可得知PAHs 在土壤與大氣之間分佈是否達成平衡關係。
l.6 多環芳香烴之危害
PAHs於二十世紀初期被鑑定出為瀝青中之致癌物，PAHs中 之部分化合物已證實對人體具有致突變性（Mutation）及致癌性
（Carcinogenic）之潛在危險，美國環境保護署（U.S. Environmental Protection Agency，USEPA）與國際癌症研究中心（International Agency
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for Research on Cancer，IARC）已確認PAHs含有許多潛在毒性物質，
IARC將十六種PAHs列為優先管制污染物（Priority pollutant）之一，
並根據其突變與致癌性分類四個等級，如表1-2所示。其中由焦油所 分離出之Benzo[a]pyrene （BaP）為證實具有致癌之活性且其毒性也 最高[37-38]，而BaP之同分異構物DBalP、DBaeP、DBaiP、DBahP為 新列入致癌分類之化合物，致癌性較高之PAHs主要分佈於四環以上，
其較常吸附於細懸浮微粒中，當人類暴露此PAHs對皮膚、眼睛具刺 激性，也會提升生殖系統、心血管系統、骨髓、抑制免疫系統、肝毒 性與癌症等病變[39]，其中BaP進入人體後會與抑制肺癌腫瘤之基因 鍵結，使其無法作用進而導致癌症發生[40]；此外NAP依USEPA與 IARC分類為較低的致癌潛能，但於環境中NAP佔氣態PAHs中相當高 的組成比例，因此其對於環境與人體健康可能造成之影響也不容小覷，
人類暴露到空氣中PAHs會導致生殖系統、心血管系統、抑制免疫系 統、肝毒性與罹患癌症等不良影響[39-41]。
- 16 - Benzo[b]fluoranthene 2B B2 0.1
Benzo[k]fluoranthene 2B B2 0.1; 0.01d Toxicology and Pharmacology 16: 290–300.
d TEF suggested by USEPA; Provisional Guidance for Quantitative Risk Assessment of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, 1993, EPA/600/R-93/089, USEPA.
*For low-level environmental exposures.
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l.7 研究動機、目的與方法
本計畫研究選擇以石油揮發與熱裂解為主的雲林縣臨海工業污 染地區（麥寮、台西）以及內陸少污染城市（古坑、林內）作為比對 之對象，分別於不同之大氣條件（溫度、溼度、風速）之地點進行樣 品採集，主要採集之環境樣品包括氣態 PAHs、懸浮微粒（TSP、PM2.5） 與土壤等，並以氣相層析質譜儀分析其 29 種 PAHs 之化合物含量，
比較在不同大氣環境下其濃度、組成及特徵比值等之差異，探討兩地 區 PAHs 在氣/固態分佈之差異，以及不同大氣環境對兩地區氣/固態 PAHs 分佈之影響，並且計算逸散度來評估 PAHs 在土壤與大氣中之 平 衡 狀 態 ； 另 以 FESEM 觀 察 懸 浮 微 粒 之 表 面 形 態 （ Surface Morphology），提供佐證兩採樣地區在不同大氣條件下其懸浮微粒表 面形態之差異，並探討其與 PAHs 吸附特性之差異。
計畫之主要研究目的如下：
1. 分析雲林縣臨海工業污染地區以及內陸少污染城市之大氣中氣 態、懸浮微粒(PM2.5、TSP)及土壤中之 PAHs 濃度變化。
2. 運用特徵比值分辨兩地區其汙染來源。
3. 利用氣/固分佈模式探討兩地區其 PAHs 之分佈情形。
4. 利用逸散比值探討兩地區其 PAHs 之逸散狀況。
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第二章 研究方法與分析儀器
本計畫研究擬選擇以石油揮發與熱裂解為主的臨海工業污染源 附近地區以及內陸城市作為比對之對象，分別於不同之溫度、風速條 件於上述二個地點進行採樣，主要採集之環境樣品包括氣體、TSP、
PM2.5 與土壤等，所採集之樣本經萃取純化後，分別使用氣相層析質 譜儀來分析約 29 種 PAHs 化合物。比較兩地區在不同大氣環境下其 濃度、組成及特徵比值等之差異，探討兩地區 PAHs 在氣/固態分佈 之差異，以及不同大氣環境對兩地區氣/固態 PAHs 分佈之影響；另 分析土壤等樣本之 PAHs，利用逸散係數來評估 PAHs 在乾沉降落塵 與大氣中之平衡狀態或評估 PAHs 在土壤與大氣中之平衡狀態，以及 利用場發射掃描式電子顯微鏡觀察懸浮微粒之表面形態，提供佐證兩 採樣地區在不同大氣條件下其懸浮微粒表面形態之差異，並探討其與 PAHs 吸附特性之差異。
2.1 採樣地點規劃
本研究選擇在台灣省雲林縣作為採樣地點，分別是臨海工業污染 源附近地區（麥寮與台西崙豐）及內陸地區（林內與古坑）等地點，
採集氣態 PAHs、細粒徑（PM2.5）、總懸浮微粒（TSP）及土壤等樣
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品，採樣規劃地點地理相關位置如圖 2-1。
圖 2-1 採樣地理位置圖
2.2 採樣規劃
本計畫詳細採樣時間及樣品數量如表 2-1，採樣區間為 103 年 08 月至 104 年 03 月，共進行三次採樣，PM2.5、TSP 及氣態 PAHs 樣品 採集分為日間時段早上八點至下午四點，夜間時段則為晚上七點至隔 天凌晨五點。第一批次採樣期間為 2014 年 08 月 26 日至 2014 年 08 月 29 日進行採集為期五天之 PM2.5、TSP 以及氣態 PAHs 樣本；第二 批次採樣期間為 2014 年 10 月 28、30 日與 11 月 01、02 日期間進行
- 20 - 103/8/29 103/11/01-02 104/03/30-31
臨海工業
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2.3 採樣設備與分析儀器
2.3.1 手動採樣儀器
懸浮微粒之採樣方法係根據環檢所公告 NIEA A102.12A 高流量 採樣法來進行，採樣設備為高流量採樣器(Thermo-Andersen/Model IP10 and Mass Flow Controlled System/ModelSA213、Tisch/Model IP10 and Mass Flow Controlled System/G25A SN 1532，Spring House，PA，
USA) ， 搭 配 高 流 量 衝 擊 板 (Impactor) 與 分 徑 採 樣 器 (Cascade Model1690)，將粗細粒徑分離後再收集 PM2.5之懸浮微粒；高流量採 樣器於採樣前均會使用小孔流量計預先校正流量，其校正之相關係數 均需≧0.995 以上方符合採樣管控，而採樣時放置經處理後之適當過 濾濾紙，於體積流量約為 1.2 m3 min-1下進行空氣中懸浮微粒之收集，
並使用圓盤記錄紙來記錄採樣期間之流量變化以便確認。
氣態 PAHs 樣本採集係利用低流量採樣器（Airpump SPP-25GA, Techno Takasuki）搭配固態微粒濾頭及氣態 PAHs 之吸附裝置，係以 15 L min-1 搭配一玻璃套筒，其中裝填離子交換樹脂（Amberlite XAD-16，Sigma）及聚氨酯泡棉（Polyurethane foam，PUF）採樣高 度距離地面 1 公尺高進行氣態樣品之採集，如圖 2-2 所示。吸附裝置 以玻璃套桶、離子交換樹脂及聚氨酯泡棉組合而成，如圖 2-3，需於
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採樣前先洗淨，前處理方式依序以甲醇(Methyl Alcohol)、二氯甲烷 (Dichloromethane，DCM)及正己烷(n-Hexane)進行超音波震盪，自然 風乾後將 XAD-16 與 PUF 以夾層之方式組裝，圓筒狀之玻璃套桶內 填充 XAD-16 約 4 cm，其上下端以 PUF 固定，組裝完成後以鋁箔紙 包裝以備採樣之用。
圖 2-2 氣態 PAHs 低流量採樣器設備圖
圖 2-3 氣態 PAHs 之吸附套筒裝置圖
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大氣中 PM
2.5之樣本採集是以高流量採樣器(Andersen/Model IP10 mass Flow Controlled System and Moddel SA213) 如圖 2-4 所示；而圖 2-5 為總懸浮微粒(TSP)採樣器(KIMOTO，JIN TEN)，為一高流量採 樣 器 ， 可 採 集 粒 徑 100μm 以 下 之 總 懸 浮 微 粒 ， 搭 配 石 英 濾 紙 (Tissuquartz 2500QAT-UP，8×10 inch)以 1200 L min-1分別收集 PM
2.5
及 TSP 之懸浮微粒。所使用之濾紙須於採樣前進行淨化，將石英濾 紙置於 800℃高溫爐中進行熱處理 4 小時，以除去空白之有機碳及其 他雜質，處理後之濾紙置於一定室溫（22±2 ℃）及相對溼度（45±5 %）
下調理 24 小時以上，取出稱重並記錄重量及濾紙編號。採樣時需填 寫樣品標籤，將採樣後之濾紙對摺置於樣品夾鏈袋中，並將樣品標籤
下調理 24 小時以上，取出稱重並記錄重量及濾紙編號。採樣時需填 寫樣品標籤，將採樣後之濾紙對摺置於樣品夾鏈袋中，並將樣品標籤