第三章 研究方法
第四節 研究工具的擬定
依研究架構所示，研究工具包含問卷、室內游泳池水樣、人體吐 氣以及空氣採樣及分析，分述如下：
一、 問卷設計
問卷設計內容(附錄一)包含性別、年齡、身高、體重等基本變項，
以及詢問受訪者運動習慣，其中包含游泳次數以及游泳時間。另外詢 問受訪者日常生活的用水習慣，以及洗澡方式等變項。
二、 游泳池周界環境及人體吐氣樣本中三鹵甲烷採樣與實驗分析 對於游泳池水中與室內空氣以及人體吐氣中三鹵甲烷的採樣與分 析方法，本研究所採用之儀器與器皿、藥品試劑、分析用標準品、周 界空氣採樣分析、池水採樣分析、吐氣樣本採樣與分析、數據處理方 式與品保及品管方法分述如下：
(一) 儀器與器皿
1. 矽鈍化不銹鋼採樣桶：ENTECH，Silonite®，2.7L、1.4L 2. 流量校正器：RESTEK solid state flow meter 6000
3. 採樣桶清洗儀：ENTECH Canister Cleaner Module 3100A 4. 頂空自動進樣儀：ENTECH Autosampler 7500A
6. 氣相層析儀：Aglient Gas Chromotograph 6890，Hewleet Packard 7. 質譜儀：Aglient Mass Selective Detector 5975
8. 超音波震盪器：DELTA Ultrasonic Cleaners DC-600 9. 去離子水製造機：MILLIPORE Milli-Q Plus
10. 水樣採樣瓶：茶色，40 mL，台灣製
11. 水樣頂空進樣瓶：ENTECH，Amber Bottles, deactivated，500mL 12. 頂空進樣瓶接頭：ENTECH，Micro-QT™ Valve, Silonite®
(二) 藥品試劑
1. 揮發性有機化合物標準氣體 (見附錄三) ，內含三鹵甲烷 Trichloromethane：Linde，97 ppb in Nitrogen
Bromodichloromethane：Linde，98 ppb in Nitrogen Dibromochloromethane：Linde，109 ppb in Nitrogen Tribromomethane：Linde，100 ppb in Nitrogen 2. 內部標準品氣體 (100 ppb)
Bromochloromethane：107 ppb in Nitrogen 1,4-difluorobenzene：106 ppb in Nitrogen Chlorobenzene-d5：106 ppb in Nitrogen
3. 三鹵甲烷標準品溶液：
Trihalomethanes Calibration Mix 2000 μg/mL in methanol
4. 氦氣：新瑞僑，純度 99.99%，台灣 5. 氮氣：新瑞僑，純度 99.99%，台灣 6. 二氧化碳：新瑞僑，純度 99.99%，台灣 7. 抗壞血酸：顆粒狀，試藥級
8. 鹽酸：聯工化學，試藥級，台灣
(三) 分析標準品配置
1. 空氣分析檢量線標準品配製：
將市售含有三鹵甲烷 100ppb 的揮發性有機化合物標準氣體 以氮氣稀釋填充進預先抽至真空的 1.4L 不銹鋼採樣桶中分別配 置5 種不同濃度(2、5、10、20、50 ppb)的標準品以製備檢量線。
2. 水樣分析檢量線標準品配製：
將市售含有三鹵甲烷 2000 mg/L 的三鹵甲烷標準溶液取 0.05 mL 以 DI 水定量至 100 mL，可得到 1000 μg/L 的標準儲備溶液，
儲存於 4℃冰箱保存備用。自儲溶液中抽取 0.2、0.4、0.6、0.8、
1 mL 並以 DI 水定量至 10 mL，配置 5 點檢量線(20、40、60、80、
(四) 游泳池周界空氣採樣分析
泳池周界空氣採樣分析參考參考環保署公告「空氣中揮發性有機 化 合 物 檢 測 方 法 不 銹 鋼 採 樣 筒/ 氣 相 層 析 質 譜 儀 法 」 (NIEA A715.13B)(66)以及美國環境保護署公告「環境空氣中有機毒化物質檢 測方法–採樣筒/氣相層析質譜儀法」(EPA/625/R–96/010b, TO–15)(67)。
空氣採樣點的設置在距離游泳池水面30 公分處以及距離水面 150 公分處各設置2 個採樣點。本研究採用定流量採樣，將已先抽至 10–
2 mmHg 真空度的不銹鋼採樣筒，攜至選定之採樣點後，將不銹鋼採 樣筒加裝針閥限流裝置，針閥經過流量校正器調整至70 mL/min，進 行 40 分鐘內的室內環境空器的採樣。達到所需體積後，關閉採樣筒 進樣閥，在採樣筒上貼上樣品編號，將樣品攜回實驗室進行分析。採 樣前後所有採樣筒皆需經過採樣桶清洗儀(ENTECH, 3100A)進行抽 真空、高純度濕化氮氣重複清洗 13 次及測漏步驟，才可攜至採樣現 場進行採樣。完成採樣後，於14 天之內完成分析工作。
本 研 究 將 採 樣 桶 當 中 之 空 氣 樣 本 利 用 自 動 進 樣 儀(ENTECH, 7500A)將所採集之空氣樣本抽取 100mL 進入前濃縮儀(ENTECH,
縮管柱，以冷凍捕集方式濃縮空氣樣品，經過水份去除步驟後經熱脫 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）中測定樣品中揮發性有機化合物的含量。
(五) 游泳池池水採樣分析
泳池池水採樣參考環保署公告「飲用水水質採樣方法」(NIEA A715.13B)(68)。樣本前處理方法中針對水中揮發性有機污染物時常用 的前處理方法有二：一為吹氣捕捉法(purge & trap)，其原理是將純淨 之鈍性氣體如高純度氦氣或是氮氣持續通過水樣，在水中產生大量氣 泡，以氣相與液相之動態平衡帶出污染物至濃縮用的捕捉管接著將分 析 物 脫 附 至 分 析 儀 器 中 。 其 二 為 靜 態 頂 空 法(static headspace techniques)，利用氣相與液相之靜態平衡將污染物分佈至頂空的部分，
之後再將頂空之氣相經濃縮後將污染物注入分析系統。本研究所使用 的前處理方法為靜態頂空法，將採集之水樣進入大型頂空瓶，利用氣 相與液相之靜態平衡將污染物分佈至頂空的部分，再將頂空之氣相經 濃縮後將污染物注入氣相層析質譜儀分析系統進行分析。
觀察游泳者的活動，游泳時水面下 20 公分為游泳者接觸水體的 主要區域，並參考 Fantuzzi(2001)(34)的採樣方式在水面下 20 公分處
採樣點是受試者進行游泳活動之泳道兩側的位置，於每個採樣點 各採集1 個樣品，並在受試者下水活動前後各採一次水樣。採樣前預 先在棕色採樣瓶中加入25mg 的抗壞血酸，避免水中餘氯繼續反應生 成三鹵甲烷。採樣時需將採樣瓶內水樣略溢流，但須注意避免瓶內產 生氣泡或將抗壞血酸沖出，另外每 40ml 樣品需添加 2 滴 1:1 稀釋鹽 酸，使 pH 值小於 2。之後將含鐵氟龍墊片的有孔蓋旋緊，並將採樣 瓶倒置檢查瓶內是否有氣泡殘留。採樣完成後，樣品運送過程及實驗 室保存皆須避光、冰存於4℃，於 14 日內分析完畢。
在實驗室中將含有揮發性有機物之水樣抽取 5mL 注入以容積為 500mL 高純度氮氣封填之茶色頂空玻璃瓶中，以大型頂空自動進樣儀 (ENTECH, 7500A)抽取進樣瓶中頂空氣體 100mL，將其中揮發性有機 物以導入前濃縮儀(ENTECH, 7150)進行捕捉收集。待捕捉完成後，加 熱脫附將揮發性有機物質導入氣相層析儀中。利用氣相層析管柱分離 各個成份後，再以質譜儀作為偵測器，進行水中揮發性有機物之檢測。
(六) 人體吐氣樣本採樣與分析
人體吐氣樣本採樣與分析亦參考美國環境保護署公告「環境空氣 中有機毒化物質檢測方法–採樣筒/氣相層析質譜儀法」(EPA/625/R–
96/010b, TO–15)(67)，以及參考(Pleil et al., 1995)(69)的採樣方式(見圖五)，
以1.4L 不銹鋼採樣筒採集吐氣樣本，流程如下列六點：
1. 準備容積為 1.4L，含有鐵氟龍吹嘴之真空採樣筒，並給予殺菌清 潔，採樣筒內部壓力需小於50μm Hg。
2. 受試者以坐姿進行採樣，一手握住採樣筒，另一手捏住鼻孔以防 外部空氣經由鼻腔進入採集區干擾採樣。
3. 受試者以牙齒輕咬鐵氟龍吹嘴。
4. 受試者保持一般呼吸方式以嘴部呼吸，建立平常呼吸模式。
5. 受試者手握採集筒閘門，並在一般呼吸吐氣終點時嘴部閉上，打 開採集筒閘門並持續吐氣，保持採集筒收集肺部吐氣樣本。
6. 當採集筒停止進氣流動，關上採集筒閘門，樣本採集完畢。
圖五、人體吐氣樣本採樣意示圖
所採集之人體吐氣樣本利用自動進樣儀(ENTECH, 7500A)將樣本 進入前濃縮儀(ENTECH, 7150)，其中具有固相微萃取(Solid–Phase Microextraction，簡稱 SPME)纖維、除水管柱以及 Tenax–TA 吸附劑 之三段式複合管柱以冷凍捕集方式濃縮一定量的樣品經過水份去除 步驟再經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）中測定吐氣樣品中揮發性有機化合物的含量。
表十一、氣相層析儀分析條件
參數 設定值
Column：DB–1
Length 60 m Inner diameter 320.00 μm Film thickness 1.00 μm
Carrier gas flow He, 2.5 mL/min Temperature program
初溫 35℃
初溫保持時間 4 min 升溫速率 15℃/min
末溫 250℃
末溫保持時間 5 min
質譜儀：Agilent 5975 Network
Scan mode： range from 35 to 300 aum 離子源溫度：230 ℃
表十二、三鹵甲烷之特徵離子與定量離子
化學物質 主要離子(m/z) 次要離子
(m/z) 備註
Chloroform 83.00 85.00
Bromodichloromethane
(BDCM) 83.00 85.00
Dibromochloromethane
(DBCM) 129.00 127.00
Bromoform 173.00 171.00
Bromochloromethane 49.00 130.00 內標準品
Benzene, 1,4–difluoro– 114.00 88.00 內標準品 Benzene–d5–, chloro– 117.00 82.00 內標準品 Benzene, 1–bromo–3–fluoro– 174.00 176.00 內標準品
(七) 暴露劑量計算
1. 呼吸暴露量
根 據 暴 露 評 估 方 法(70)， 人 體 在 環 境 空 氣 中 的 吸 入 劑 量 (inhalation exposure dose, Dinhalation)計算公式如下：
D IHR C ED CF BW
其中
Dinhalation = 呼吸暴露劑量(μg/kg)
IHR = 呼吸速率(L/min)，本研究中呼吸速率由脈搏數換算(75)
ED = 暴露時間(min) BW = 體重(kg)
CF = 單位轉換因子(0.001 m3/L)
2. 皮膚暴露劑量
根據暴露評估方法(70)，皮膚接觸化學物質時的吸收速率 (uptake rate, UR)為皮膚總表面積(surface area, SA)(71)與皮膚所接 觸 之 化 學 物 質 濃 度(concentration, C) 以 及 皮 膚 滲 透 係 數 (permeability constant, PC)之乘積，公式如下：
UR PC C 其中
UR = 吸收速率(μg/min)
PC = 皮膚滲透係數(cm/hr)，氯仿皮膚滲透係數(72)為0.00683 C = 池水中化學物質濃度(μg/L)
SA = 皮膚表面積(m2)
= 0.012 身高 cm . 體重 kg .
CF = 單位轉換因子(1000 L/m3 × 0.017 hr/min × 0.01 m/cm)
接 著 便 可 以 計 算 皮 膚 吸 收 暴 露 劑 量(dermal exposure does, Ddermal)，皮膚吸收暴露量為吸收速率與暴露時間(exposure duration,
ED)之乘積再除以個體體重(Body weight)，計算公式如下：
D UR ED BW 其中
Ddermal = 皮膚吸收暴露劑量(μg/kg) UR = 吸收速率(μg/min)
ED = 暴露時間(min) BW = 體重(kg)
(八) 分析數據處理
1. 定量方法
當樣本中THMs 完成定性確認後，化合物的定量必須根據定量離 子，以內標準品進行內標準品校正(感應因子校正法)作為定量方 式。指樣品注入儀器前，加入固定量的內標準品進入待測樣品再 檢測，則樣品中 THMs 的定量離子尖峰面積(As)與內標準品的定 量離子尖峰面積(Ais)的比值，除以標準品中 THMs 的濃度(Cs) 與 內 標 準 品 的 濃 度(Cis) 的 比 值 ， 所 得 到 的 結 果 即 為 感 應 因 子 Response factor (RF)，或稱相對感應因子 Relative response factor (RRF)。
RRF / / 或表示為：
RRF 其中：
RRF = Relative response factor，相對感應因子；
As = Area of Sample quantification ion，樣本中 THMs 定量離子尖 峰面積；
Ais = Area of Internal Standard quantification ion，內部標準品定量 離子尖峰面積；
Cs = Concentration of Sample, ppb，樣本中化合物濃度；
Cis = Concentration of Internal Standard, ppb，內部標準品濃度。
接著，計算檢量線五點各別濃度之相對感應因子並加以平均：
其中：
= 檢量線平均相對感應因子；
RRFi = 檢量線上第 i 點濃度樣本之相對感應因子；
n = 檢量線樣本數，本方法中為 5。
下：
其中：
Cx = Concentration of Sample , ppb，採樣樣本中 THMs 濃度；
Ax = Area of Sample quantification ion，採樣樣本中 THMs 定量離 子尖峰面積；
Cis = Concentration of Internal Standard, ppb，內部標準品濃度；
Ais = Area of Internal Standard quantification ion，內部標準品定量 離子尖峰面積；
= 檢量線平均相對感應因子；
DF = Dilution factor，樣本稀釋倍數。
2. 偵測極限
本研究依據「環境檢驗方法偵測極限測定指引」(NIEA-PA107)(73)之方法偵測極限之定義及測定步驟實行之。
表十三、空氣中三鹵甲烷之檢量線與方法偵測極限
表十三、空氣中三鹵甲烷之檢量線與方法偵測極限