第三章 材料與方法
3.1 採樣地點
本研究選擇台灣台中地區交通負荷量較大之六條道路作為採樣地點，分別於 中正路(GDRCZ)、台中路(GDRTC)、中清路(GDRCN)、臨港路(DDRLG)、中棲路 (DDRCI)、豐勢路(DDRFS)等地區，於道路旁住宅進行室內外空氣PAHs 樣品及塵 土樣品採樣，各採樣地點地理位置如圖3.1-1。
3.2 採樣規劃
詳細採樣時間如表3.2-1，一~三月為春季樣本；四~七月為夏季樣本。
3.2.1 空氣樣品採集
空氣樣本採樣規劃為道路測站各採樣點採集三~四天，採樣時間皆為早上九 時至晚間七時三十分，共 10.5 小時。臨近道路邊設置室外採樣點，採集大氣中 氣態與固態 PAHs、固態含碳物質及金屬之樣本，同時量測一氧化碳(CO)與氮氧 化物(NOx)。記錄採樣地點之風速、風向及溫度，並以攝錄影機拍攝採樣期間道 路之行駛車輛，以便帶回實驗室計數車流輛。此外，於道路室外採樣點附近選擇 願意配合之家戶，與室外同步進行家戶室內空氣 PAHs 採樣。由於採樣設備購置 之問題，NOx 採樣只於 2012 年採集。
氣態PAHs之採樣每天使用10個吸附套桶，於不同家戶內採集PAHs樣本，分 析時為避免樣品濃度過低，將10個吸附套桶混合成一個樣品，
3.2.2 塵土樣品採集
塵土樣本採樣規劃為各道路採樣點採集一次，採樣時間於空氣樣品採集期間 同步採樣，分別於各車道道路旁採集室外樣本，室內則於鄰近道路之一樓客廳採 集室內樣本。
3.3 採樣設備
於道路旁室外採樣點使用氣象儀(Davis Weather WizardⅢ)每小時監測溫度、
風速及風向，並同時使用直讀式儀器量測CO(Q Rae PGM2020)與NOx(Yes Air)之 濃度。
室內外PAHs採樣係利用低流量採樣器(Airpump SPP-25GA, Techno Takasuki)。
氣 態 PAHs 採 集 以 低 流 量 採 樣 器 搭 配 一 玻 璃 套 桶 、 離 子 交 換 樹 脂 (Amberlite XAD-16, Sigma)及聚氨酯泡棉(Polyurethane foam, PUF)，以上三種吸附裝置於採
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樣前預先洗淨，洗淨時將三種吸附裝置依序使用甲醇(Methyl Alcohol)、二氯甲烷 (Dichloromethane)及正己烷(Hexane)等溶劑隔水超音波震盪，震盪後自然風乾。
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公分，
其上下端以PUF固定，組裝完成以鋁箔紙包裝準備採樣。
固態PAHs以低流量採樣器搭配分階衝擊採樣頭(Sioutas Cascade Impactor, SKC)採集，使用石英濾紙(Tissuquartz 2500QAT-UP, 25mm)流量為9 L min-1，採集 空氣中之懸浮微粒(PM10-2.5、PM2.5-1、PM1-0.25)。塵土採樣器係使用吸塵器進行採 集，採樣時將石英濾紙 (Tissuquartz 2500QAT-UP) 置於吸塵器前端之採樣裝置 (圖3) 。室外含碳物質與金屬採樣係使用高流量採樣器(Andersen/Model IP10 mass Flow Controlled System and Model SA213) ，搭配石英濾紙 (Tissuquartz 2500QAT-UP，8×10 inch 及5.62×5.375 inch)分別收集粗粒徑(PM10-2.5)及細粒徑 (PM2.5)之懸浮微粒。
石英濾紙須於採樣前進行淨化，將石英濾紙置於800℃高溫爐中處理4小時，
以降低有機碳及其他雜質，經熱處理後之濾紙待其冷卻後，置於室溫及45±5%相 對溼度下調理24 小時以上，再使用精密天平(Mettler Model AT261)秤取前重，以 備採樣之用。
將已處理過之矽膠6 g填充於淨化管中，以30 mL正己烷(Hexane)潤洗活化之，再 於矽膠上方覆蓋2 g無水硫酸鈉，並以20 mL正己烷潤洗。淨化管中所填充之矽膠 須先置於105℃之烘箱內乾燥4小時，而無水硫酸鈉則先置於400℃烘箱內烘乾4
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(Chromatograph/Mass Spectrometer, GC/MS) 進行 PAHs 之分析，層析毛細管柱 (Capillary column)為VF-5ht (30 m×0.25 mm i.d., DF=0.10 μm)。樣本溶液每次注入體積為1 μL。其升溫程式為：初始溫度50℃，停留1分鐘，
先以每分鐘10℃升到100℃，再以每分鐘3℃升到290℃，維持定溫15.67分鐘。注 射器溫度為300℃，離子阱質量分析(Ion trap massanalyzers)器溫度為250℃，
Transfer line溫度為290℃，載流氣體為高純度氦氣( Helium )，流量為1.0 mL/min。
為避免基質干擾及增加訊雜比(S/N Ratio)，本實驗以MS/MS方法進行PAHs分析，
當化合物由層析管柱被分離出，進入離子阱質量分析器後，首先會經第一次電子 撞擊(Electron impact, EI)產生游離化，並由質量分析器篩選出欲分析之離子作為 母離子(Parent ions)，再以適當碰撞誘導解離(Collision induced dissociation, CID) 能量做第二次電子撞擊，使該母離子進一步碎裂成子離子(Product ions)，最後再 由質量分析器進行子離子之質量分析及定量。此方法降低了背景雜訊干擾，增加 特定離子之靈敏度，相對提高訊號與雜訊比(S/N)，並獲得清晰的MS/MS質譜圖。
本研究主要分析二十三種PAHs化合物，包括Naphthalene (NAP)，Acenaphthylene (ACPy)，Acenaphthene (ACP)，Fluorene (FLU)，Phenanthrene (PHE)，Anthracene (ANTHR)，Fluoranthene (FLT)，Pyrene(PYR)，Benzo(c)phenanthrene (BcPH)，
Benzo(b)napth(2,1-d)thiophene(BNT)，Cyclopenta(cd)pyrene (CPP)，
Benz(a)anthracene (BaA)，Chrysene (CHR)，Benzo(b)fluoranthene (BbF)，
Benzo(k)fluoranthene(BkF)，Benzo(e)pyrene (BeP)，Benzo(a)pyrene (BaP)，
Indeno(1,2,3-cd)pyrene (IND)，Dibenz(ah)anthrancene (DBA)，Benzo(ghi)perylene (BghiP)，Anthanthrene (ANTHN)，Dbenzo(a,l)pyrene (DBalP)及Coronene (COR)；
六種甲基化PAHs化合物(Methyl-PAHs)，包括1-Methylnaphthalene(1-MeNAP)，
2-Methylnaphthalene (2-MeNAP)，1-Methylfluorene(1-MeFLU)，
2-Methylphenanthrene (2-MePHE)，3-Methylphenanthrene(3-MePHE)及 3,6-Dimethylphenanthrene (3,6-MePHE)；三種PAHs-D同位素化合物標準品 Naphthalene-d8、Phenanthrene-d10及Perylene-d12。
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3.5 PAHs 樣本回收率之準確度與精密度
每一批次實驗進行標準品回收率及二重複試驗。回收率試驗係利用已知濃度 之標準品添加至空白樣品上，進行樣品分析步驟(萃取、濃縮、淨化、再濃縮及 GC/MS 分析)，以瞭解整個實驗分析過程之準確性。除NAP、Me-NAP、ANTHR、
3-MePHE、PYR、DBA其回收率較差，其餘化合物標準品之回收率落在75~125%
之可接受範圍。
由於各污染源之樣品量較少，本研究二重複試驗，係配置兩瓶已知濃度之標 準品添加至空白樣品上，並進行樣品全程分析步驟，以瞭解對樣品之重複分析能 力及實驗方法本身之精密度，本研究相對誤差之可接受範圍內為20%。
3.6 元素碳（Elemental carbone, EC）及總碳（Total carbone, TC）分析：
取適當濾紙，將其分成兩份，一份樣品直接以總有機碳分析儀（SHMADZU TOC-5000）在900℃並且提供氧氣的條件下，將TC完全燃燒成二氧化碳（CO2）， 再以非散式紅外線分析法（non-dispersive infrared gas analysis method, NDIR）於 波長43μm處，偵測二氧化碳濃度，並以檢量線推算樣品的總含碳量，所得之值 即為TC，檢量線使用葡萄糖配置，r值要求為0.995以上；另一部份樣品濾紙將其 置於氣密式高溫爐（Carbolite model CWF 1200），於440℃、2 L/min之氧氣的條 件下分解有機碳（OC），2小時後取出樣品，再以總有機碳分析儀進行分析，所 得之值即為EC，再由TC扣除EC，即得OC之含量。
3.7 金屬分析
採得之樣品須先經過前處理步驟，才能以儀器測定之金屬元素。將採樣後完 成調理及秤重之石英濾紙與投影片以陶瓷剪刀將之裁至適當大小碎片並置入微 波消化管中，分別加適量之混合酸(5 mL硝酸、2 mL氫氟酸)以微波消化樣品，待 冷卻後樣品以0.45μm 之PTFE濾膜過濾並以超純水定量。消化後之樣品再以感應 耦合電漿質譜儀、電熱式原子吸收光譜儀與火焰式原子吸收光譜儀，依各金屬元 素之最佳品保數據或最適操作條件來分析。
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3.8 致癌性 PAHs 濃度計算
PAHs中可能致癌物包括BaA、CHR、BbF、BkF、BaP、IND及DBA等七種，
本研究採用Nisbet and LaGoy (1992)提出之毒性當量因子(Toxic equivalency
factors, TEFs)數據，將七種可能致癌PAHs濃度轉換成BaP致癌當量(BaP equivalent, BaPeq)濃度，其轉換係數分別為BaA=0.1、CHR=0.01、BbF=0.1、BkF=0.1、BaP=1、
InP=0.1及DBA=1(Nisbet and LaGoy, 1992; Peters et al., 1999)。
致癌性 PAHs(Carcinogenic PAHs, Car-PAHs)濃度計算如下:
Car-PAHs=
Ci : 各致癌性 PAHs 之濃度 毒性當量濃度計算如下:
Ci : 各致癌性 PAHs 之濃度 TEFi : 致癌性 PAHs 之毒性當