本研究計劃以高雄都會區為研究對象，針對小港地區鋼鐵業周界及鄰近敏感點，
進行懸浮微粒採樣，實施採樣之對象包括一貫作業煉鋼廠及電弧爐煉鋼廠；懸浮微粒 之採樣方式包括定點環境採樣(周界及敏感點)及個人暴露採樣(居民)，茲就上述兩種 採樣方法之採樣規劃及採樣設備分述如下：
3-1-1 定點環境採樣
（一）採樣規劃
定點環境採樣位置之選擇涵蓋上風處、廠周界及下風處敏感點(如：社區、
學校、醫院)。其中鋼鐵業上風處進行一點採樣，下風處敏感點進行四點採樣，
分別為社區(二點)、學校(一點)、醫院(一點)。定點環境採樣將配合個人暴露採樣 同步實施，並依盛行風向區分為三次採樣(原計畫書為兩次)，分別進行連續兩日 且每日 24 小時之採樣，其採樣結果除可瞭解周界及鄰近區域懸浮微粒濃度之空 間分佈外，亦可做為粒狀污染物暴露評估之重要依據。
（二）採樣設備
本研究計畫之採樣設備包括 PM10高量採樣器(high-volume sampler)、雙粒徑分 道採樣器（dichotomous sampler）、微孔均勻沉降衝擊器(micro-orifice uniform deposit impactor；MOUDI)等，分別採集不同粒徑範圍之懸浮微粒。
(1) PM10高量採樣器(PM10High-Volume Sampler)
此採樣器用於收集大氣中粒徑小於等於 10µm 之總懸浮微粒，本研究所採用之 高量採樣器為日本 KIMOTO 公司出廠之 121FT 型高量採樣器(見圖 3-1(a))。高量採 樣器係由空氣吸引部、濾紙固定器、流量測定部及保護部等四部分所組成。抽氣流 量由浮子流量計測定，每月固定以銳孔校正器(orifice calibratior)及水柱壓力計進行 流量校正，空氣吸引裝置之碳刷在使用約 400 小時後，便必須更換並重新實施流量 校正。
操作時將採樣濾紙（20cm×25cm）置於濾紙固定器上，四個固定旋鈕以對角方 式上鎖，鎖緊後確定無漏氣現象，此時需注意濾紙之四個固定旋鈕不能鎖的太緊，
以免濾紙破損導致漏氣而影響採樣流量之正確性。此外，以 1.1~1.7 m3/min 的流量 吸入空氣，再經過進氣口的旋風分離器篩選徑經小於等於 10µm 之懸浮微粒，並以
濾紙加以收集。PM10懸浮微粒濃度可依下列公式計算：
(2)雙粒徑分道採樣器（Dichotomous Sampler）
對於大氣懸浮微粒之粗及細微粒部分採樣，擬採用美國 ANDERSEN 公司出品的 MODEL SERIES 241 型雙粒徑分道採樣器(見圖 3-1(b))，並以 37mm 直徑濾紙採集之。
雙粒徑分道採樣器係利用虛擬慣性衝擊原理(virtual impaction)，將不同粒徑之微粒分 離，可同時採集粒徑小於 2.5µm 及 2.5~10µm 間懸浮微粒。本方法適用於氣動粒徑小於 2.5μm 及 2.5～10μm 間懸浮微粒濃度之測定。以直徑 37 ㎜的濾紙萊採集微粒，其採氣流 量在粗微粒部分為 1.67L/min，細微粒部分 15 L/min，總流量為 16.67 L/min。細粒徑及 粗粒徑懸浮微粒濃度之計算公式如下：
(3)微孔均勻沉降衝擊器(Micro-Orifice Uniform Deposit Impactor)
本研究擬採用美國 MSP 公司出品之 MODEL 110 微孔均勻沉降衝擊器(簡稱 MOUDI) (見圖 3-1(c))，進一步探討不同懸浮微粒粒徑之濃度及化學成分之分佈情 形。此採樣器亦採用慣性衝擊之原理，將不同粒徑之懸浮微粒分別收集到各階衝擊板 之濾紙上，衝擊板分為 10 階。其中第零階收集之截取粒徑為 18μm以上，最後一階 收集之粒徑為0.056 μm以下之懸浮微粒。本採樣器之採氣流量為 30 L/min，氣流進 入採樣器後，利用慣性衝擊原理，採集大氣中懸浮微粒。由於每一階的截取粒徑不同，
大於截取粒徑的微粒會撞擊衝擊板上而被收集，隨著每一階噴孔孔徑之逐漸減小，通 過的氣流流速逐漸增快，因此愈往下層愈能收集到更小的微粒，藉以收集不同粒徑的 懸浮微粒，最後一階乃用濾紙過濾收集粒徑小於0.056μm的微粒。此採樣器的優點之 一為具有 360 度之自動旋轉功能，能使懸浮微粒均勻地沈降在濾紙上，避免因分佈不 均勻而造成採集及分析上的誤差。
3-1-2 個人暴露採樣
（一）採樣規劃
本研究針對鄰近小港地區鋼鐵業周界敏感點居民進行個人暴露採樣。個人暴露採樣 之對象涵蓋健康族群(成年人)及易感受族群(如：老人、小孩、病人)兩大類，而採樣地 點則選擇位於下風處之敏感點(如：社區、學校、醫院)。其中社區(住宅區)以健康族群(成 年人)及易感受族群(老人)為宜，學校則以學童及教師為主，而醫院則以病患及醫護人員 為主。個人暴露採樣將與定點環境採樣擬同步實施，並依盛行風向區分為為三次採樣。
個人暴露採樣結果可直接獲得居民的直接暴露量，並與定點環境採樣所測得之濃度值加 以比較，藉以分析兩者間之相關性。
（二）採樣設備
本計劃採用主動式個人暴露採樣器，針對鋼鐵廠下風處敏感點居民進行懸 浮微粒暴露採集，採用具備旋風分離器（SKC model GS3 dust cyclone）之可呼 吸性（respirable）個人採樣器搭配空氣採樣泵（SKC model 224-PCSR4 air pump air sampling pump）進行個人暴露採樣(見圖 3-2)。採樣時以 25 mm 或 37 mm 石 英濾紙為採樣介質，採樣泵的採樣流量控制於 2.5 L/min，將整套可呼吸性個人 暴露採樣器夾帶於測試人員之呼吸區域附近（如：衣領）。旋風分離器係由(SKC) 公司所設計，針對可呼吸性粉塵加以採集，其截取粒徑（cut–off diameter）為 4.0 μm。其材質為導電性塑膠，可減少靜電干擾，採樣器流速為 2.75 L/ min，
可提供較高採樣準確度，正切角進氣口的設計可避免因衝擊而造成微粒之漏 損；採樣泵流量範圍介於 5 ~ 5,000 mL / min，可加裝多管採樣組件，設定多管 不同流量，時間顯示介於 1 ~ 9,999 min。此型採樣泵之優點為電量低、可間歇 採樣及紀錄採樣時間等。
(c) MOUDI 採樣器 (d) Grimm 採樣器(直讀式) (a) PM10高量採樣器 (b) 雙粒徑分道採樣器
圖 3-1 定點環境採樣用採樣器
圖 3-2 個人暴露採樣器
3-2 化學成份分析
3-2-1 金屬成份分析
本研究以感應耦合電漿原子發射光譜儀(ICP-AES)分析懸浮微粒中金屬成份，所 採用之儀器為 PERKIN-ELMER 公司生產之 PLASMA 400 型 ICP-AES。分析之金屬 成份包括 Mg、K、Ca、Ti、Si、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Zn、Al、Pb、As、Cd 等十五 種金屬元素。在進行金屬成份分析前，濾紙須先經過消化萃取步驟處理，才能夠以感 應耦合電漿原子發射光譜儀進行分析，其消化萃取步驟如下：
（1）將 1/4 張濾紙剪成小塊，置於 5 ml 微波消化瓶中。
（2）加入 1.5 mL 之混酸，此混酸比例為 HNO3：HClO4=3：7，其中 HNO3濃度 為 65%，HClO4濃度為 70%。
（3）將 5 mL 消化瓶置入 120 mL 消化瓶中，以鎖瓶器鎖緊並進行微波消化。
（4）消化完畢後加入 1mL 二次水趕酸，並再置入微波爐中進行消化。
（5）重複上述趕酸步驟三次，徹底將溶液中之酸液趕除，以免造成分析之干擾。
（6）以 0.5N HNO3稀釋至 25mL，並儲存於 PE 瓶中保存。
3-2-2 碳成份分析
本研究採用元素分析儀(elemental analyzer)分析懸浮微粒中元素碳(elemental carbon)及總碳（total carbon，TC）含量，而有機碳含量係將總碳扣除元素碳含量而得 之。本實驗所採用之元素分析儀為 Carlo Erba 公司生產之 CHNS/O 1108 型元素分析 儀（elemental analyzer，EA），配合 AS 200 型進樣器及 DP 700 型積分儀進行分析。
元素分析儀之分析原理為瞬間動態燃燒氧化法，樣品中的有機化合物經高溫燃燒 後，管內所填充之化學藥品去除揮發性鹵素及硫化物等物質。燃燒後化學鍵被破壞而 形成原子及分子裂片，之後含碳物質與通入之氧氣發生快速氧化，而反應生成氣態二 氧化碳，再經銅還原部份氧化物後經由管柱分離，最後以熱檢知器（TCD）定量偵測 之。
進行碳成份分析前，需先將 1/4 張濾紙分割成兩等份，並經過前處理步驟，以進 行元素碳及總碳分析，茲分述如下：
（1）將欲用來分析碳成份之 1/4 張濾紙分為兩等份，其中一片置於 340～345 ℃ 之烘箱中加熱 10 分鐘，去除含碳有機物。
（2）將加熱處理及未加熱處理之濾紙剪裁成 0.6 mg 左右之小片，稱重後分別裝 入 Tin Capsule 樣品皿中，記錄其稱重結果。
（3）將包好之濾紙連同 Tin Capsule 樣品皿放入進樣器中，分別以元素分析儀量 測樣品之碳成份。
（4）經加熱過之濾紙所測出之碳成份為元素碳含量，未經加熱之濾紙所測出之碳 成份為總碳含量，將總碳含量扣除元素碳含量即為有機碳含量。
3-2-3 離子成份分析
採樣濾紙中水溶性陰陽離子成份係採用離子層析及分光光度計法加以量測，其中 分光光度計法係用於六價鉻(Cr6+)之定量，而其他離子成份則採用 Dionex Series 100 型之離子層析儀(Ion Chromatography；IC)，分析之物種包括 F-、Cl-、SO42-、NO3-、 NH4+、Ca2＋、Na＋、K＋、Mg2＋等九種水溶性離子。離子層析儀之操作原理係利用離 子交換樹脂管柱(column)為固定相(stationary phase)，流洗液(efluent)為移動相(mobile phase)，因各離子在固定相與移動相間之平衡常數不同，且相對於移動相之親和力亦 不同，因此可藉由不同離子在管柱中停留時間的不同，達到分離的目的。陰離子之成 份分析中，以 1.8 mM Na2CO3/ 1.7 mM NaHCO3作為流洗液攜帶待測物樣本，在分離 管柱中移動，並於抑制管中形成 H2CO3 低解離性酸，將沖提液所引起之導電度干擾
降至最低，以提高偵測極限(method detection limit；MDL)，其內壓設定為 2,500 psi，
流洗液流量為 2 mL/min。而陽離子分析則以 20 mM 甲磺酸(methane sulfonic acid)作為 流洗液攜帶待測物樣本，流洗液流量則為 1 mL/min。此外，分光光度計(UV-Visible spectrophotometer)係用於量測六價鉻離子濃度。六價鉻之分析係將採集六小時之 PVC 濾紙，以 0.5 N 硫酸進行萃取後稀釋至 25 mL，加入顯色劑(顯色劑以 0.5 g 的 1.5-diphenycarbazide 溶於 100 mL 丙酮，再以去離子水稀釋成 200 mL)後，然後以紫 外光-可見光分光光度計在 540 nm 波長測定六價鉻濃度。
3-3 品保與品管
3-3-1 採樣方法之品保與品管 1. 濾紙調理
稱重環境之溫度及溼度會影響濾紙稱重之準確性。因此，採樣前後必須將濾紙 保存於恆溫恆濕之乾燥箱內 24 小時，其溼度控制在 40±5%，溫度則控制在 23±3oC，
稱重前後的環境控制及濾紙調理狀況務必一致，以免造成量測誤差。
2. 天平檢測與校正
由於所採集之濾紙前後重量差值很小，因此稱重所需的天平必須非常靈敏，以 求得重量濃度的正確性。本研究擬採用 SARTORIUS 公司出廠的 MC-5 型六位數天 平，靈敏度為 1×10-6 g 即(1 μg)，可精確得到懸浮微粒實際重量。六位數天平必須定 期實施內部及外部校正，以保持天平之準確性。
由於所採集之濾紙前後重量差值很小，因此稱重所需的天平必須非常靈敏，以 求得重量濃度的正確性。本研究擬採用 SARTORIUS 公司出廠的 MC-5 型六位數天 平，靈敏度為 1×10-6 g 即(1 μg)，可精確得到懸浮微粒實際重量。六位數天平必須定 期實施內部及外部校正，以保持天平之準確性。