第三章 研究方法
第四節 研究工具
本研究所使用到的研究工具主要可分成採樣、分析用，計算推估用 與介入時用，三大類別，分別簡略說明下：
一、採樣、分析用
(一)採樣用設備
47 1.冰桶：用來運送樣品並維持樣品溫度。
2.保冷劑：冰堡，用來維持樣品溫度在 4℃。
3.溫度計：用於紀錄環境溫度與確認冰桶內溫度。
4.不鏽鋼杯：用來盛裝池水以注入採樣瓶。
5.採樣瓶：棕色，其蓋子內需附有鐵氟龍內墊，用來收集池水樣品。
6.空氣採樣幫浦：由科安企業股份有限公司(SKC)製造，型號為 224 - PCXR4，用來抽氣以進行空氣三鹵甲烷樣品採樣。
7.吸附管：用來收集空氣三鹵甲烷樣品，附有鐵氟龍管蓋，內含 Tenax-TA(60/80mesh)吸附劑。
8.分析天平：須可精秤至 0.1mg，用來秤量所需的試劑。
(二)採樣用試劑
1.抗壞血酸：即維生素丙，顆粒狀、試藥級，用於三鹵甲烷池水樣品採樣。
2.硫酸：用於三鹵甲烷池水樣品採樣，濃度為 3M。
3.蒸餾水：不含有有機物，用來稀釋硫酸、清洗、運送空白及試劑空白分 析。
(三)分析用設備
1.微量注射器：單位可細至 µL 等級之注射器，用來配製試劑。
2.定量瓶：取適當容量之玻璃定量瓶，用來配製試劑。
3.移液管：本研究使用 2、5、10mL 之玻璃移液管，用於分析 TOC 的其
48 中一個步驟。
4.小採樣瓶：保存標準品用，約 2mL。
5.標準溶液儲存容器：用來儲存標準儲備溶液、中間標準溶液、檢量線等。
6.吹氣捕捉系統：包含吹氣裝置、捕捉管及脫附裝置，由吉偉儀器股份有 限公司製造，型號為 4560。
7.氣相層析儀：含氣相層析管柱，可控溫及具有微調流量控制器，臺灣安 捷倫科技股份有限公司(Agilent Technologies)代理，型號為 6890N。
8.毛細界面管柱：連接脫附裝置與氣相層析儀分離管柱間之界面管柱。
9.分離管柱：型號為 DB-624。
10.質譜儀：用來分析目標分子，由臺灣安捷倫科技股份有限公司(Agilent Technologies)代理，型號為 5973Network。
11.加熱器：附固定含螺旋蓋離心管之夾具，可維持、調整溫度，用於空 氣三鹵甲烷吸附管加熱。
12.加熱爐：用於 TOC 分析，有定時與溫控功能。
13.分光光度計：用於 TOC 分析，由 WTW GmbH 製造，型號為 S12。
14.氮氣：純度 99 %以上，為氣相層析儀之載行氣體。
(四)分析用試劑
1.甲醇：殘量級，用來配製試劑。
2.氟苯：為分析揮發性有機物(三鹵甲烷)之內標準品。
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3.1,2-二氯苯-d4：為分析揮發性有機物(三鹵甲烷)之擬似標準品。
4.4-溴氟苯：為分析揮發性有機物(三鹵甲烷)之擬似標準品。
5.品管查核標準品：購置經確認之標準品溶液，用於配製檢量線、做品質 管制。
6.TOC－1K：為硫酸，用於 TOC 分析過程。
7.TOC－2K：為過硫酸鹽，用於 TOC 分析過程。
二、計算推估用
(一)計算致癌風險所需之資料
計算致癌風險，在暴露評估階段所需使用到的基本資訊主要泳者資 訊與化學物質資訊，分別已於文獻探討中呈現，以下列出自行修改的部 分。
1.游泳者資訊
由於 SWIMODLE 原本是為美國國民所設計的，所以有幾項數據與 臺灣國民的數據並不相符，如體表面積、呼吸量與體重，研究者在收集 文獻後，已將這三項數據替換成臺灣國小學生的平均數值。
(1)暴露時間
暴露時間是根據龍安、古亭及銘傳國小之學生使用龍安國小游泳池 每次的使用課堂結數來做估算，龍安國小學生每班每次使用 2 節課，約 80 分鐘，而古亭與銘傳國小的學生每次使用約 2.5 節課，約 100 分鐘，
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因此，所有學生平均下來約使用 90 分鐘，換算下來每次的使用時間為 1.5 小時。
(2)體表面積、體重
根據邱文科、羅友鴻、游志雲、葉文裕與陳旺儀(2003)的研究推算出 臺灣人的體表面積(m2) = 0.011875 ×身高0.5739(cm)×體重0.4514(kg)。而臺灣 國小 2 到 6 年級之身高、體重數據源於教育部國教署(2015)的中等學校以 下學生平均身高體重之調查資料，因查無 103 年度的統計資料，故透過 96 到 102 年(前 5 年)的資料，運用簡單迴歸方程式推得 103 年臺灣國小 學生平均身高與體重，本研究將教育部國教署統計所推得之國小學童身 高與體重代入上式計算，得出國小學童體表面積為 1.02(m2)。
(3)呼吸量
呼吸量數據為國立臺灣大學公共衛生學院健康風險及政策評估中心 (2008)的臺灣一般民眾暴露參數彙編中的各年齡層每人每日平均呼吸量，
推算出臺灣國小 2 到 6 年級學生活動狀態下之呼吸量為每小時 0.74 m3。 (4)影響期間
影響期間的資料源於內政部統計處(2014)的國民生命表，該年國人平 均餘命為 79.12 歲。
(5)其他資訊
攝入水量、流經黏膜水量、耳道面積、暴露頻率與暴露期間皆未查
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得合適本研究的文獻，故延用 SWIMODEL 原來建立之數據(USEPA, 2003)。
下表列出所會用到的國小游泳學生特性，如表 9 所示。
表 9 本研究所用之龍安國小 2－6 年級游泳者特性一覽表
2.化學物質資訊
SWIMODLE(USEPA, 2003)中所考慮的化學物質資訊包含了水中濃 度、空氣中濃度、滲透係數(Kp)、黏膜吸收係數、正辛醇/水分配係數(Kow) 等。在此列出三鹵甲烷的特性，如表 10 所示(USEPA, 2003; The Risk Assessment Information System, 2013)。
項目(單位) 數值 項目(單位) 數值
暴露時間(hours/event) 1.5 耳道面積(cm2) 4 攝入水量(mL/hour) 25 暴露頻率(events/year) 120 體表面積(m2) 1.02 暴露期間(years) 4 呼吸量(m3/hour) 0.74 體重(kg) 36.53 流經黏膜水量(L/hour) 2.5 影響期間(years) 79.12
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(三)致癌風險的判定標準
USEPA(2003)將致癌物質分類為 A 類與 B 類物質的可接受之終身致
癌風險訂為 10-6，也就是說計算出來的致癌風險值必須要低於此值，若高 於此值，則將對人體有致癌的可能；但若暴露對象為敏感性族群，如小 學生或是托兒所的幼童，則可接受之終身致癌風險則訂為更嚴格的 10-7(許惠悰，2003)，就如同本研究的族群對象，因此本研究將以 10-7為 可接受之終身致癌風險的判定標準。(四) 估計每人有機物之帶入量
而 Kim, Shim, and Lee(2002)的研究中證實，泳客帶進游泳池裡的並 不只是病原體，還有毛髮、皮屑、汗液、汙垢、尿液、化妝品等，都是 有機物的來源；Judd and Black( 2000)的研究也指出，游泳者除了會將病 原體帶入池裡外，還會將毛髮、皮屑、汗液、唾液、尿液、化妝品、防 曬油等有機物帶入池中；且這些有機物會與消毒劑氯反應產生消毒副產 物(Erdinger et al., 2004; Fantuzzi et al., 2001)。基於此，研究者認為，若能 在下水之前做沖洗身體的動作，將原先附著於人身上的有機物洗去，降 低人體身上附著之有機物的含量，間接可以阻止加氯消毒副產物的生成，
達到降低消毒副產物產量的結果。
本研究運用前一筆 TOC 測量值來推估下一筆 TOC 數值，利用下表 表 所列出之參數加以列出關係式，以下將逐一介紹各個參數。
54 1.反應時間(hr)：
反應時間為已知數，在下列關係式中將以 T 來呈現，單位為小時，
表示在相鄰兩次採樣時間點之間所經過的時間。
2. 上游泳課之人數：
上游泳課之人數為已知數，每天皆不相同，本研究人數估計方式 是以平均每班 27 人下去做計算，因此每天會因為使用班級數的不同而 有所不一樣，在算式中的表示方式即以”上課人數”呈現。
3.游泳隊人數：
泳隊人數為已知數，本研究不考慮人員請假，人數固定為 50 人。
4.泳池體積(m3)：
泳池體積為已知數，龍安國小泳池，長 25 公尺，寬 15 公尺，深 度 0.9－1.2 公尺，蓄水總體積約為 394 立方公尺。
5. 平均 TOC 降解速率(g/hr)：
平均 TOC 降解速率是由查找文獻，並經由推算而得知的數值。從 盧月詩(2005)的研究，模擬游泳池池水經過不同的氯劑量（0、2、4、6、
8、10 mg /L）與溴離子濃度（0、0.2、0.5、1 mg /L）在不同反應時間
（6、12、24 hr）的影響，並進行 TOC 之分析實驗。其 TOC 的控制是 利用 Judd and Black（2000）所提出的 Body Fluid Analogue（BFA）來 配置人工模擬池水。根據本研究測量之 TTHMs 濃度結果發現，含溴之
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三鹵甲烷含量僅佔總三鹵甲烷含量的 4.7%，換句話說，有超過 95%的 三鹵甲烷皆為三氯甲烷，故本研究採用盧月詩(2005)的研究結果中 [Br-]=0 的數據來當作本研究的參數。
根據盧月詩(2005)的研究所做出來的結果，如圖 2，再經過研究 者的資料整理與推算，變成如下表 11。
表 11 在[Br-]=0 不同氯濃度及時間點下的 TOC 濃度(單位：mg/L) [Cl](mg/L)
時間(hr)點
2 4 6 8 10
6 小時後 2.73 1.91 1.41 1.22 1.17 12 小時後 2.67 1.86 1.34 1.18 1.08 24 小時後 2.56 1.79 1.27 1.07 0.93 再經過濃度差除以經過時間的計算，求得各個不同濃度與反應時 間之 TOC 濃度的降解速率，如表 12。
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表 12 在[Br-]=0 不同氯濃度及反應時間下的[TOC]降解速率(單位：
mg/L/hr)
[Cl](mg/L) 反應
時間(hr)
2 4 6 8 10
0－6 0.045 0.182 0.265 0.297 0.305 6－12 0.01 0.008 0.012 0.007 0.015 12－24 0.009 0.006 0.006 0.009 0.013 再經過單位的轉換，將 TOC 濃度之降解速率去與泳池體積相乘積，
並將單位毫克轉換為克，可得如表 13 之數據。
表 13 在[Br-]=0 不同氯濃度及反應時間下的 TOC 降解速率(單位：g/hr) [Cl](mg/L)
反應 時間(hr)
2 4 6 8 10
0－6 17.73 71.577 104.41 116.89 120.17 6－12 3.94 3.28 4.60 2.63 5.91 12－24 3.612 2.30 2.30 3.61 4.93 由表 13 整理可以發現，有機物(TOC)在不同含氯量下與氯反應降
解的速率以最初 6 小時內反應最快，意即大多數的有機物早在前 6 小 時就已經反應完了。然而還有一個問題是游泳池進流與迴流之管線的
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問題，因為添加氯消毒劑的位置是從進流管線中打入，並非直接加入 泳池中，而且管線之體積小，會產生瞬間高濃度氯，因此從進流管線 中加氯到一直流到出水口的這段時間有機物會與高濃度的氯有很快速 的反應，但因為水流速快，馬上就流到出水口稀釋掉濃度了，雖說因 瞬間高濃度會產生瞬間極高的反應速率，但因時間僅僅短短的數秒鐘，
不到 1 分鐘的時間，因此對整體 TOC 降解的速率影響有限，再加上池 水大部份的 TOC 也都保存在游泳池內，僅有少部分流入管線中反應，
故本研究不將此因素納入考量。
考慮到龍安國小游泳池大部分時間的餘氯濃度含量皆在 0－1 mg/L 之間，因此在資料的選用上，採用了最接近的[Cl] = 2 mg/L 的資 料當作估計參數，在本研究中的反應時間分別為 8 小時與 16 小時，運 用加權平均的概念，求得 8 小時時，平均每小時 TOC 降解速率為 14.61；
而 16 小時時，TOC 平均降解速率為 9.03。
6. 校隊平均每人帶入有機物的量：
此為未知數，在算式中的表示方法以"TOC 泳隊"表示之。"TOC 泳隊"
為列出使用前一天下午數據來估計隔天上午數據之算式時會使用到。
7. 上游泳課平均每人帶入有機物的量：
此為未知數，在算式中的表示方法以"TOC 上課"表示之。"TOC 上課"
為列出使用當天上午數據來估計當天下午數據之算式時會使用到。
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59 每日 TOC(mg/L)
的測量值
依照記錄之每日 TOC 濃度做代入
參照表 14 ，可以列出以下二則關係式：
1. [TOC估上午](mg/L)
= [TOC 測前下午](mg/L) x 394(L)+TOC 泳隊(g/人) x 50(人) - 9.03(g/hr) x 16(hr)
394(L)
2. [TOC估下午] (mg/L)
=
[TOC測上午](mg/L) x 394(L) +TOC 上課(g/人)x 上課人數(人)
- 14.61
(g/hr) x 8(hr)394(L)
上游泳課之學生於沖洗介入前與沖洗介入後之 TOC 帶入量與校隊學 生之 TOC 帶入量該如何估計，方法如下：
首先，在算出[TOC]估計值之前，可以運用曲線配適－最小平方法的
首先，在算出[TOC]估計值之前，可以運用曲線配適－最小平方法的