依據「中華民國行業標準分類」對於鋼鐵(冶煉)業之定義為：凡從事礦砂冶煉、
生產生鐵、合金鐵及直接還原鐵(如：海綿鐵、熱塊鐵)或再以生鐵、直接還原鐵或 廢鋼精煉成碳素鋼、合金鋼等行業[2-3]。鋼鐵業又可概略區分為煉鐵、煉鋼、軋鋼及 物料堆置等四大系統。煉鐵系統主要在高爐中進行，乃是將鐵礦原料以高熱氣體還 原冶煉為鐵的過程。煉鋼系統則是將鐵或廢鋼鐵，精煉成不同成份之碳鋼或合成鋼 胚。軋鋼系統則將各種鋼胚通過兩個轉動之軋輥(roll)，受連續軋壓而伸長，其產品 謂之軋製鋼材。物料堆置場則用於堆置煉鐵所需原物料(如：礦砂、煤炭、石灰石、
廢鐵等)，其四周必須設置擋風牆及灑水等抑塵設施，而不常翻動之料堆表面亦需噴 灑化學藥劑或覆蓋細目且耐用之防塵網。
目前國內之鋼鐵冶煉工廠包括一貫作業煉鋼廠(中國鋼鐵公司)及電弧爐煉鋼廠 (electric arc furnace)，其中電弧爐煉鋼廠計有 37 家，共裝置 54 座電弧爐，總設置容 量為 1,211 公噸，年產粗鋼約 617 萬公噸，佔全國鋼品產量之 52.2%左右[4]。鋼鐵業 在南台灣高雄都會區為典型的污染性重工業，在鋼鐵冶煉及加工過程中，會逸散排放 大量粒狀污染物，而工廠作業員工常期暴露於此高污染作業環境，所衍生之健康風險 問題，一直是民眾及政府相關單位所重視與關切的環保與工安議題。茲將本研究計畫 擬探討之一貫作業煉鋼廠及電弧爐煉鋼廠之製程及污染來源簡述如下：
2-1-1一貫作業煉鋼廠
一貫作業煉鋼廠係以鐵礦砂及焦炭為原料，以高爐及轉爐煉製成鋼胚，部份提 供中游鋼鐵業進行軋延及二次加工，再提供下游金屬加工產業製作鋼成品。一貫作業 煉鋼廠因製程複雜，污染源也相對較多。煉鐵製程係將礦砂輸送至燒結廠製成燒結礦 後，和碾碎並分級之石灰石與焦炭，一併送入高爐工廠煉製成鐵水，煉製成之鐵水以 魚雷車送至轉爐工廠，進行脫硫、脫磷及脫碳作業後，再經由連鑄作業而成大綱胚、
小鋼胚等產品。鐵礦砂燒結過程會產生大量粒狀污染物、氮氧化物、硫氧化物及一氧 化碳等空氣污染物；含有粒狀及氣狀污染物的廢氣經由燒結床下的風箱捕集，經由管 線輸送至處理設備處理後再排放至大氣中。煉焦程序所產生之空氣污染物包括粒狀污 染物、揮發性與半揮發性有機物、一氧化碳和其他空氣污染物等，這些污染物來自煤 炭之輸送及破碎過程、焦炭爐體之進料與推焦過程、煉焦期間爐體本身之洩漏排放等。
煉鐵過程中高爐所排放之廢氣含有大量塵粒，來自爐頂之排氣及鐵水流出時會 產生大量燻煙；高爐爐頂排氣之溫度甚高，並含有大量之粒狀污染物及一氧化碳。
轉爐工廠主要原料係使用高爐產生之高溫鐵水，經魚雷車送至轉爐工廠，轉爐吹煉 時需投入大量副原料(如：石灰石、鐵礦石等)，因高溫鐵水與副原料接觸後，瞬間 發生急速氧化反應，而將鐵水煉製成鋼液，鋼液為了適合軋鋼的需要，需澆鑄成大 小適當的鋼錠或澆鑄於連續鑄造機而成鋼胚。而軋鋼廠之主要污染源為均熱爐燃燒 廢氣，含有氮氧化物、硫氧化物及粒狀污染物等；此外，亦有來自軋鋼過程所逸散 之含油微粒及揮發性有機污染物等。
2-1-2 電弧爐煉鋼廠
電弧爐煉鋼係將廢鐵以高週波電弧加熱融解並冶煉成鋼胚，提供中下游鋼鐵產 業加工。電弧爐煉鋼之作業程序必須在加料與出鋼期將爐蓋打開，故有大量煙塵伴隨 爐內高熱空氣上升，瀰漫且滯留於廠房內而造成污染，必須採用二次集塵方式加以收 集及處理，倘若處理不當則會逸散至廠房外而造成空氣污染問題[4]。電弧爐煉鋼製程 所產生的熔煉廢氣係屬高溫廢氣，其組成除一氧化碳與二氧化碳等氣狀污染物外，亦 包括大量煙霧等粒狀污染物，並可能含有多環芳香烴(PAHs)及戴奧辛(Dioxin)等致癌
物質[5-6]。電弧爐煉鋼的操作流程包括進料、熔煉、吹氧、出鋼等步驟(如圖 2-1 所示)，
所排放之污染物包括廢氣、污水、固體廢棄物及噪音等，其中又以粒狀污染物之影響 最為嚴重。
根據高雄市政府環境保護局相關研究計畫結果指出[2]，電弧爐煉鋼業之粒狀污 染物排放源主要來自物料堆置場的粉塵逸散，以及電弧爐熔煉過程中所逸散排放之高 熱煙塵，目前多半採用濾袋集塵器(fabric filter)捕集電弧爐、精煉爐、連鑄爐等製程 設備所排放之粒狀污染物，而物料堆置場所逸散之粉塵則多半採用灑水抑塵或改為室 內堆置等方式加以處理。
圖2-1 電弧爐煉鋼操作流程及污染源[4] 圖 2-2 所示)，大致呈三峰分佈(tri-modal distribution)，在粗微粒範圍的波峰稱為粗粒 峰(coarse mode)，在細微粒範圍的兩個波峰，分別稱為累積峰(accumulation mode) 及凝核峰(nucleation mode)[7]。凝核峰的微粒粒徑小於0.08μm，主要係由成核
（nucleation）作用產生，此範圍的微粒會迅速地與較大的微粒產生膠凝或成為雲、
霧的凝結核，其生命週期通常小於一小時，主要來源為燃燒程序直接排放、燃燒排放 後急速冷卻的氣體凝結轉化等。累積峰的微粒粒徑介於 0.08-2.0μm之間，為多個凝核 型微粒相互膠凝、揮發性物種凝結作用或氣固間的轉化作用所產生，另亦可能來自 地表揚塵，此粒徑範圍之微粒最難移除。其中累積峰又可細分為兩個次級峰，分別 為粒徑位於0.2μm左右的凝結峰(condensation mode)，及粒徑位於 0.7μm左右的液 滴峰(droplet mode)，前者為氣相物質凝結的產物，而後者則為細粒徑微粒經由液滴 成長而形成。懸浮微粒粒徑分佈亦隨地理位置與氣象條件而異，海洋地區多呈單峰
分佈，而大陸地區則多呈雙峰或三峰分佈。此外，都會區之細微粒濃度常高於粗微 粒濃度，造成此現象主要因都會區汽機車尾氣排放大量揮發性有機物及氮氧化物，
再經由光化學反應生成二次氣膠(secondary aerosols)所致。
2-2-1 懸浮微粒之形成機制
大氣中懸浮微粒可區分為「原發性懸浮微粒」及「衍生性懸浮微粒」兩種[8]。所 謂原發性懸浮微粒係指直接由污染源排放至大氣者，其來源又可分為自然產生及人為 排放兩類。一般自然產生者包括地表揚塵、海鹽飛沫、森林大火等。而人為排放則包 括火力發電廠、焚化爐、工廠煙道及交通運輸工具等人為污染源之排放。
大氣中懸浮微粒之形成機制依其粒徑大小不同，可區分為下列三大類：
1. 由機械力量產生者。此類微粒可由風力捲場所產生、由污染製程所排放、由海 鹽飛沫、火山爆發及火災等所產生。此類微粒的粒徑多半大於 2.0μm，由於其 沉降速度較快，在大氣中的去除機制以自然沉降為主。
圖 2-2 大氣環境中懸浮微粒粒徑分佈圖[7]
2. 由凝聚累積產生者。此類微粒乃是大氣中污染氣體經化學反應而生成低揮發性 蒸 氣 ， 並 經 均 核 (homogeneous nucleation) 及 核 凝 結 (condensation growth of nuclear)而形成液滴，或直接形成液滴再凝聚而產生微粒。此類微粒粒徑多半介 於 0.1-2.0μm之間，沉降速率較慢，故多半因洗除作用(washout)自大氣中去除。
3. 由蒸氣經冷凝生成原發性微粒，再經凝聚及鍵結聚合產生者。此類微粒稱為轉
變性核子或艾特坎核子(Aitken nuclei)，其粒徑多半小於 0.1μm以下，在很短的 時間內，可與其他微粒相互凝聚而形成較大微粒，其去除機制多半為雨除作用 (rainout)。
2-2-2 懸浮微粒之污染來源
根據宋等[8]針對都會區懸浮微粒特性的研究發現，都會區懸浮微粒之主要污染來 源包括營建施工工地、汽機車尾氣排放、堆置物料或土方、沉積於地表的粉塵微粒經 風力或動力(如：輪胎)之再捲揚(re-entrainment)、工業製程排放等。依據高雄市政府 環境保護局「高雄市空氣品質管理計畫」研究報告書[9]對於高雄市空氣品質之調查結 果得知，高雄市粒狀污染物總排放量每年約 27,345 公噸。懸浮微粒排放量最大者為 土木施工(34%)、車輛行駛揚塵(26%)，其次則為工業排放(17%)；而其中又以鋼鐵業 之排放為最主要貢獻來源，中國鋼鐵公司約佔 10.2%；電弧爐煉鋼業約佔 5~7%。
一貫作業煉鋼廠之鋼鐵冶煉污染源包括燒結廠之拌料場揚塵、礦堆風蝕、燒結 道進行破碎與篩選、風箱排氣等逸散粉塵；煉焦廠中煤的輸送、卸焦台、焦炭推置 爐體等；高爐工廠的污染主要發生於爐內反應及排渣；高爐的爐頂廢氣、燻煙等皆 含有大量之粒狀污染物。軋鋼過程中燃燒廢氣、金屬灰渣等亦為廠內外粒狀污染物 之逸散源。電弧爐煉鋼之作業程序須在加料期與出鋼期將爐蓋移開，故有大量煙塵 伴隨熱空氣上升，或滯留於廠房上方，或逸散出廠外而形成鄰近區域空氣污染問題。
電弧爐煉鋼製程以廢料煙塵逸散、加料程序中廢氣煙塵、熔鋼爐渣等為主要逸散源。
2-3 懸浮微粒之濃度與物化特性
2-3-1 懸浮微粒質量濃度
根據中鋼公司廠周界空氣品質監測站監測結果得知[10]，位於廠區西南的物料堆置 場容易因風蝕作用而導致逸散，其年平均濃度介於 70~120μg/m3之間。然而，截至目 前為止，中鋼公司對於作業區廠房內懸浮微粒濃度，除粉塵作業區外，並未實施環境 測定作業，對於現場作業人員長期暴露於高濃度懸浮微粒環境所可能導致之健康危 害，亦無完善之暴露評估計畫。因此，本計畫將針對高風險之煉焦工廠、燒結工廠、
高爐工廠，進行作業環境懸浮微粒之採樣與分析，其研究成果可提供相關資訊給鋼鐵 業參考外，亦可做為環保及勞工部門擬定管制策略之依據。
袁等[11]曾針對一貫作業煉鋼廠(中國鋼鐵公司)之高爐場、燒結場作業區及工廠周 界 ， 進 行 懸 浮 微 粒 採 樣 。 就 高 爐 場 而 言 ， 作 業 區 內 之 TSP 濃 度 範 圍 為
298.1~397.8μg/m3，PM10濃度範圍為 110.2~184.2μg/m3(佔 TSP 之 37~46%)， PM2.5
濃度範圍為74.4~84.7μg/m3(佔 TSP 之 21~25%)，PM1.0濃度範圍為53.2~55.4μg/m3(佔 TSP 之 13~19%)；作業區外之 TSP 範圍為 422.2~495.0μg/m3，PM10 濃度範圍為
濃度範圍為74.4~84.7μg/m3(佔 TSP 之 21~25%)，PM1.0濃度範圍為53.2~55.4μg/m3(佔 TSP 之 13~19%)；作業區外之 TSP 範圍為 422.2~495.0μg/m3，PM10 濃度範圍為