2-1 空氣污染物之健康影響效應 2-1-1 懸浮微粒對人體健康之影響
空氣中懸浮微粒對於人體健康之影響甚大；懸浮微粒對於人體健康之危害，除與微 粒粒徑大小有關外，也與微粒所含化學成份有密切關係。空氣污染對人體健康的影響大 部份是引發呼吸系統的疾病，譬如：纖毛可能停止擺動，使呼吸系統喪失清除功能。簡 而言之，空氣污染與呼吸系統的生理作用有必然關係。根據李等[3]研究指出，通常粒徑 大於 10 µm 的微粒可被鼻腔與咽部阻留，因此又為稱可吸入性(inhalable)粉塵；粒徑介 於 1.5~10 µm 的微粒易沈積於氣管與支氣管之間，而粒徑介於 0.1~1 µm 的微粒則易沈 積於肺泡內(如圖 2-1 所示)。若懸浮微粒含有 Pb、As、Cd、Cr 等有害金屬元素，則更 可能會造成呼吸系統病變(如：支氣管炎、肺癌等)。
根據詹等[4]研究指出，在沙塵暴侵襲台灣地區期間，PM10及 PM2.5微粒之濃度均有 增加趨勢。空氣中懸浮微粒影響整體空氣品質進而危害人體呼吸系統(如：心臟疾病、
氣喘及肺部疾病等)，經統計分析醫院資料顯示，沙塵暴事件日之後，第三、四天醫院 急診人數均有明顯增加情形，其中又以易感受族群(老人或兒童)居多。Christen 等[5]對 於次微米(submicron)微粒之研究指出，燃燒稻草時所產生的微粒中次微米微粒佔有一定 的比例，次微米係指微粒粒徑介於 0.1~1.0 µm 者，其對於人體呼吸系統肺泡囊的沉積 率最高。更不幸的是空氣污染防治設備對於微米微粒的去除率也相當低，儘管集塵器之 除塵效率高達 99%，仍有 1%的微粒未被去除而排放至大氣環境中。Wicken 等[6]針對懸 浮微粒之研究指出，暴露在高濃度粒狀污染物(PM10)之作業環境中，會降低肺泡的清除 效率(clearance rate)，進而影響肺功能，並導致肺癌(lung cancer)。若大氣中二氧化硫(SO2) 與懸浮微粒同時存在時，則會形成含有酸性的氣膠微粒，更會降低人體呼吸系統纖毛細 胞之蠕動，進而影響其對粒狀物之移除效率，長久將增加死亡率(mortality)及罹患率 (morbidity)，並引起急性或慢性的肺部疾病。
圖 2-2 描述懸浮微粒濃度與死亡率之間的關係，Leonard 等[7]研究愛爾蘭都柏林市 在 1938-1949 年間，因呼吸性疾病而導致之死亡率與懸浮微粒質量濃度成正相關。根據 Winkelstein 等[8]在 1967-1969 年間，研究空氣中懸浮微粒、落塵與硫氧化物對美國水牛
城(Buffalo)及紐約市居民的健康影響顯示，不論依據各種病因、呼吸系統疾病或胃腸癌 統計居民的死亡率，均與空氣中的懸浮微粒濃度有關，而與經濟水平較無關係。因為懸 浮微粒多半含有害物質或吸附溶解其他有害物質，當含有害物質的微粒經呼吸作用而進 入人體後，便可能導致呼吸系統疾病；或經循環系統輸送至其他部位，造成各種類型的 職業病變。Winkelstein 等[8]的研究指出懸浮微粒對人體健康確有不良影響，甚至會導
圖2-2 愛爾蘭都柏林市死亡率與空氣污染濃度之關係[7]
沉 積 率 (%)
半徑 (µm)
圖 2-1 氣膠微粒粒徑與肺泡囊內沉積率之關係[5]
死亡率(%)
致猝發性心臟病。
陳等[9]針對氣膠微粒對人體健康危害之研究結果指出，懸浮微粒為造成人體健康危 害的主要空氣污染物之一，當微粒隨空氣吸入呼吸道並沉積於體內而無法清除時，便容 易造成呼吸系統病變。由於呼吸系統中各部位的清除速率不盡相同，因此吸入的氣膠微 粒對人體健康之危害常取決於微粒之沈積量與沈積位置。其研究亦嘗試建立完整粒狀污 染物之暴露-反應(dose-response)模式，用以量化評估空氣中粒狀污染物之健康影響效 應，以及各種污染控制措施對人體健康的改善成效。根據 Dyremark 等[10]研究結果指出，
較大粒徑之微粒於呼吸道上端，會因為慣性衝擊作用附著於黏膜上，再經由纖毛運動排 出體外或進入食道內；較小粒徑之微粒（dp≦10 µm）則會跟隨氣流而到達肺部，停留 一段長時間並沉積於肺泡囊內，且微粒中 PAHs 會與肺部細胞接觸而溶入血液中，造成 血液中 PAHs 濃度提高而影響人體健康。
此外，微粒中重金屬會抑制酵素或改變代謝物質之催化分解速率，瞬間高濃度之重 金屬成份常會形成不可逆的急毒性，若長期暴露於低濃度的重金屬環境中，則會造成慢 性中毒。吸入含鉻金屬化合物的粉塵會對人體造成確定性的健康危害。由鉻金屬化合物 所導致的疾病除肺癌、上呼吸道癌與腸胃癌外，還有皮膚障害(如：皮膚炎、過敏和濕 疹性皮膚反應等)、呼吸道障害(如：鼻中膈穿孔、過敏性氣喘、鼻炎及其他鼻疾病等)、
前眼部障害、口腔黏膜障害、胃腸炎、腎障害(如：腎功能不足，導致少尿或無尿)等急 性中毒，這些病變主要是在作業現場與六價鉻(如：鉻酸、鉻酸鹽、重鉻酸及重鉻酸鹽) 直接接觸或食入，或六價鉻粉塵、蒸氣之暴露或吸入，而六價鉻比三價鉻有較高的毒性，
較容易造成細胞組織氧化損壞。Gylseth 等[11]發現吸入的鉻金屬濃度與尿中鉻濃度有極 高的相關性存在，並有實驗結果顯示，在吸入可溶性的鉻酸鹽後，尿液是主要的代謝路 徑。
2-1-2 揮發性有機物對人體健康之影響
揮發性有機物(VOCs)之定義為「標準狀態下(20 ℃，760 mmHg)，蒸氣壓大於 0.l mmHg 以上之有機化合物」；另依據世界健康組織的定義，VOCs 係沸點介於 50~100 ℃ 與 240~260 ℃的有機物質，VOCs 中多種成份為有害空氣污染物，其污染源眾多，包括 交通工具與工業製程等來源。由於一般 VOCs 具有滲透性、脂溶性、易揮發等特性，
可經由接觸、呼吸等方式，引起人體呼吸道、肺臟、肝臟、腎、神經系統、造血系統及 消化系統等病變，例如，某些 VOCs 對人體具有致癌性、致突變性、與致畸胎性危害，
故如何確認 VOCs 特性與排放來源，並降低其危害影響是當前重要課題。
此外，VOCs 也是形成光化學煙霧之前驅物質，不但容易造成作業環境中空氣品 質惡化，且在日光照射下會與氮氧化物進行光化學反應，進而產生二次污染問題，其中 又以烯類最具光化反應性。由光化反應所造成的煙霧，除了會降低能見度外，所產生之 臭氧、PAN、PBN 等物質，可能造成呼吸系統疾病等人體危害。
由於 VOCs 具有滲透、脂溶及揮發等特性，人體若長期在無保護設施下與其接觸 或經由呼吸吸入，會導致呼吸道、肺、腎、肝、神經系統、造血系統及消化系統的病變。
許多高濃度 VOCs 會對人體產生急性效應(如：暈眩、頭痛、眼睛及呼吸道刺激等)，但 隨著曝露量減少或去除時上述效應即會消失。就 VOCs 對人體健康之危害性而言，包 括有高濃度曝露之急性危害及低濃度之曝露慢性危害。Atkinson 等[12]研究指出，某些 VOCs 對人體健康具有致癌性、致畸胎性、致突變性及可能造成皮膚、中樞神經系統、
肝臟、腎臟等之慢性危害，其中苯、氯乙烯、PAHs 已被證實為致癌物質。
揮發性有機物對人體健康之危害可區分為三大類：(1)皮膚－高濃度之有機溶劑蒸 氣會刺激眼睛黏膜使人流淚，與皮膚接觸會溶解油脂而滲入組織，也會因皮膚乾裂而感 染細菌，引起表皮角質化，刺激表皮引發紅腫及水泡，溶劑也可能滲入人體內破壞血球 及骨髓。(2)呼吸器官－揮發性有機物經由呼吸器管吸入人體後，蒸氣經由氣管到達肺 部，再由血液擴散或液巴液經至其他器官，因此常對呼吸道、神經系統、肺、腎、血液 及造血系統產生重大毒害。(3)消化器官－長時間曝露於低濃度有機溶劑蒸氣作業環境 中，會引起慢性中毒。污染物由口腔進入，再進入食道及胃腸中，引起噁心、嘔吐等現 象，再經由消化系統危害至其他器官，影響血小板、紅血球循環系統，導致鼻孔、齒齦 及皮下組織出血，造成人體貧血之現象。
此外，黃思蓴等[13]亦曾針對 VOCs 之致癌性、生物濃縮能力、運作量及急毒性等，
分別給予各種 VOCs 不同之評分，篩選出國內需優先調查之有機性有害空氣污染物名 單，其評分標準愈高者，對健康之危害性越大。其中 C 級以上則為國內需優先調查之 有機性有害空氣污染物名單。
2-2 懸浮微粒之化學組成
大氣中懸浮微粒之化學組成主要以硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽、元素碳及有機碳為主。
元素碳(EC)為ㄧ鈍性物質，在大氣中相當穩定，較主要之來源包括使用柴油引擎之排 氣、工業排氣、燃煤排氣、木材燃燒及柴油排氣[14]，然而有機碳則可能是由燃燒和二次 光化反應而來，二次有機碳則由大氣中之前驅氣體藉由化學反應或揮發性有機物氣固相 傳輸形成[15]。Miguel 等 [16]在探討汽車及柴油車排氣中之元素碳時發現，元素碳僅出現 在於超細微粒(0.05~0.12 µm)。SO42-微粒的形成，主要於其前驅物 SO2在大氣中轉化成 H2SO4，其轉化速率約每小時 0.5~1％，而這些存在於大氣中的 H2SO4，在進ㄧ步凝結於 以形成的微粒上，形成硫酸鹽，ㄧ般常見的硫酸鹽微粒物種包括 H2SO4與海鹽微粒及土 壤顆粒形成的 Na2SO4或 CaSO4，主要存在粗微粒。此外，大氣中的鹼性物質 NH3與 H2SO4
之液滴所形成(NH4)2SO4 或 NH4HSO4，則存在於細微粒[17]。大氣中 NO3-微粒之形成為 NOx 在大氣中轉化成 HNO3或 HNO2，其速率約為 16~19％/hr，當 HNO3傳輸至微粒表 面時，會和微粒中之物種形成硝酸鹽，通常包括 NH4NO3及 NaNO3，其中存在於細微粒 中之 NH4NO3微粒潮解點在之相對濕度約為 62％[18]。
ㄧ般而言，粗微粒中之化學組成以 EC、OC、Cl-及 Na+為主要之化學物種，其佔粗 微粒之質量比例約 40％，而細微粒則以 EC、SO42-、OC、NH4+及 NO3-為主，其佔細微 粒的比例約為 75％。另外，懸浮微粒高污染事件日下，其在 PM10中所佔的質量比例約 為平日硝酸鹽質量比例的 2~3 倍，顯示當懸浮微粒高污染時，硝酸鹽微粒為主要之貢獻 物種 [19]。
Lin 等 [20]探討高雄市大氣中的化學物質特性與濃度的變化，在水溶性離子的成分，
SO42-、NO3-和 NH4+佔 PM2.5質量濃度的 42.2%，且三物種佔總水溶性離子的 90%。總碳
SO42-、NO3-和 NH4+佔 PM2.5質量濃度的 42.2%，且三物種佔總水溶性離子的 90%。總碳