第三章 研究方法
第三節 研究工具的擬定
本研究將利用不銹鋼筒進行 12 小時 VOCs 的採樣。不銹鋼筒採 樣分析方法為美國環保署於 1988 年公告不銹鋼筒採樣氣相層析質譜 儀偵測之分析方法(9)(TO-14, EPA-600/4-84-04),分析方法是以清洗乾 淨並抽至10-2 torr 之 ENTECH®不銹鋼採樣筒,並裝上流速控制閥(調 整流速為8.3mL/min)帶至採樣地點,將筒閥打開,抽入工業區周界環 境的空氣,以作長時間平均濃度偵測。
採樣結束後,將樣品送回實驗室以美國 ENTECH 公司之預濃縮 器(7100A Preconcentrator)冷凍捕集濃縮一定量的空氣樣品,自動熱脫 附至氣相層析注入口前端再次冷凍聚焦,最後注入氣相層析質譜儀 (GC/MS)中測定樣品中 VOCs 的含量。利用預濃縮器濃縮捕集不銹鋼 筒內之VOCs,再經由熱脫附及冷凍捕集程序,將氣體樣品引入氣相
層析質譜儀分析系統GC(Hewlett Packard, 6890 Gas Chromatograph, U.S.A)- MS(Hewlett Packard, 5973 Mass Selective Detector, U.S.A)中進 行有機物種之定性與定量分析。
採用之毛細分離管(Column)為 J&W DB-502.2, 60 m, 0.25 mm i.d.
1.4 µm f.m。GC 操作條件為(1)Oven 初溫:35℃以 5℃/min 升溫至 90℃後保持於此溫度 2 min,以 7℃/min 升溫至 170℃後保持於此溫 度3.3 min,以 10℃/min 升溫至 210℃後保持於此溫度 5 min (2)載氣 流率:1mL/min(3)Split rate:1/10。MS 操作條件為(1)Range:33-300 mass(2)Detector volts:1.1 kV(3)Scan interval:0.5 sec(4)Scan speed:
5Scan/sec。
在定性分析方面,本研究將延用定量分析所得之TIP 圖與各數據 點之質譜圖,將分析結果運用WILEY 資料處理系統來進行資料搜尋 比對工作,逐一確認圖譜中波峰積分值 20000 以上的物種,並依據其 滯留時間及離子碎片將化合物定性。本研究將採用 RESTEK 公司符 合U.S.EPA Method TO-14A 的標準混合氣體與偏極性的標準氣體,
取四個適量的標準氣體,經由 GC/MS 之定性與定量分析,求出各碳 氫化合物之平均相對感度係數(relative response factor,RRF)。
2.
品保與品管(1) 採樣工作之 QA/QC
本研究詳細的採樣工作之品保/品管項目與作業內容如表 6 所示。
(2) 分析工作之 QA/QC
本 研 究 在 進 行 空 氣 中 揮 發 性 有 機 化 合 物 採 樣 筒 採 樣 分 析 所 必 須 執 行 的 品 質 管 制 措 施 詳 細 的 說 明 如 下 :
A. 儀器空白測試
目 的 是 測 知 分 析 儀 器 可 能 遭 致 的 污 染 ; 空 白 測 試 之 頻 率 為 每 一 批 樣 品 分 析 前 ; 方 法 是 將 高 純 度 氮 氣 接 於 樣 品 注 入 口 上 , 分 析 進 樣 量 為 100 mL, 分 析 方 法 與 樣 品 分 析 相 同 ; 要求規格 為儀器空白測試總目標分析物濃度需小於10 ppbv。
B. 系統調整
目 的 是 檢 查 氣 相 層 析 質 譜 儀 之 性 能 及 狀 況 , 以 能 達 到 正 確 之 離 子 質 量 確 認 、 良 好 解 析 度 及 定 量 , 符 合 標 準 後 方 可 進 行 分 析 ; 系 統 調 整 之 頻 率 為 標 準 品 校 正 、 空 白 或 樣 品 分 析 前 , 進 行 Standard spectra tune。
C. 系統起始校正
目 的 是 建 立 目 標 分 析 物 之 檢 量 線 , 並 求 出 與 內 標 準 品 之 相 對 感 應 因 子(RRF);方 法 是 在 儀 器 查 核 校 正 符 合 標 準 後,方 可
進 行 標 準 品 校 正 分 析,建 立 檢 量 線,隨 後 將 五 種 不 同 質 量(須 高 於 方 法 偵 測 極 限)之 各 目 標 分 析 物 進 行 分 析,並 於 分 析 中 導 入 四 種 內 標 準 品 同 時 分 析 ; 要 求 規 格 為 分 析 物 起 始 校 正 之 相 對 標 準 差 百 分 比(%RSD), 不 得 大 於 30%。
D. 查核樣品
目 的 是 確 定 起 始 校 正 之 有 效 性 ; 查 核 樣 品 之 頻 率 為 每 日 分 析 樣 品 前 , 或 連 續 分 析 中 每 24 小 時 查 核 一 次 ; 方 法 是 以 工 作 範 圍 中 分 析 濃 度 之 內 標 準 品 及 標 準 品 進 行 查 核 ; 要 求 標 準 為 (a)標 準 氣 體 分 析 須 在 系 統 查 核 通 過 後 , 方 可 進 行 。
(b)各 目 標 分 析 物 測 值 回 收 率 (recovery)差 值 須 小 於 30% ; 內 標 準 品 包 括 Bromochloromethane、1,4-diflorobenzene、
chlorobenzene-d5、1-bromo-4-fluorobenzene。使 用 TO-14 之 CRM
(Certified Reference Material)標 準 氣 體 來 配 製 ”已 知 濃 度 標 準 品 ”
的 計 算 方 法 如 右 列 所 示 : RRF
Ax Cis Ais Cx
=
RRF=相 對 感 應 因 子
Ax=標 準 品 特 性 離 子 質 量 數 之 測 得 面 積 Cis=內 標 準 品 之 添 加 質 量 , 單 位 為 ng Ais=內 標 準 品 特 性 離 子 質 量 數 之 測 得 面 積
E. 重覆分析
目的是用於查核分析測值之再現性;重覆分析之頻率為每批樣品分析 中至少有一次重覆分析;分析方法可參照“揮發性有機化合物採樣筒 採樣分析標準作業說明書(9)”;要求規格為分析測得之物種濃度偏差 不得超過25 %。
3.
車流量統計本研究依據美國環保署「控制車輛排放有害空氣污染物」技術文 件(33)及台灣隧道內車輛排放VOCs研究的車輛分類方式(34),將車輛歸 類為汽油車種、柴油車種兩大類。
(1)汽油車種:a.房車(如計程車、小客車)
b.貨車(包含休旅車、3.49 噸以下貨車)
c.機車
(2)柴油車種:d.大型貨車。(如曳引車、公車、垃圾車、消防車 及3.5 噸以上的貨車)
記錄人員以計數器計算所通過的車輛數,並且每小時將結果登 記在記錄表上。車流量統計時間為當天7:30 AM-7:30 PM (12 小時),每兩個採樣點有 3-4 名計數人員,2 名人員為一組每兩個小 時輪替一次計數車流量。一名人員左右手上各持有一個計數器計數該
採樣點所通過的車輛(房車、貨車),另一名人員則計數其他車種(機 車、大型貨車),且確實按捺手中的計數器,並將每小時所計數的交 通車流量登記在車流量紀錄表當中,當採樣完畢後,由資料處理人員 統整將資料輸入電腦備份。
4.
風速、風向測量由於不同風速、風向會影響各個採樣點的 VOCs 濃度值,因此於 中科園區周界的#1 及#8 進行測量並記錄風速、風向,以瞭解該地 點氣象條件的變化情形。整組氣象觀測系統 (Weather Monitor II) 是 由大衛儀器公司(Davis Instruments Corp.) 所生產,另外也收集中央氣 象局台中地區的2 個氣象監測站(台中站及梧棲站)資料作比較,以 瞭解小區域與大區域的風速、風向是否一致。透過這樣的比較,可以 更進一步地瞭解氣象條件的差異,以利本研究團隊在後續討論各個採 樣點濃度值時,釐清當天採樣的風速、風向及採樣點處於上風或下風 處,作為後續模式推估時能夠更精確地使用氣象資料。