細懸浮微粒化學成份分析

表 3.2-1 採樣之樣品標籤

3.2.2 細懸浮微粒化學成份分析

一、離子成分分析

分析陰陽離子時，先割取適量濾紙，並使用精密天平(Mettler Model AT261)精秤之。秤重後濾紙置於鐵氟龍燒杯中並加入 10mL 之去離子水，使 用超音波振盪器振盪 15 分鐘，以 0.45 µm 濾紙過濾，並定量至 20 mL。分 析樣品利用離子層析儀(DIONEX DX-120)，如圖 3.2-2，分析陰陽離子，經 萃取之樣品立即使用離子層析儀(DX-120)分析陽離子(Na⁺、K⁺、NH4+、Mg²⁺、 Ca²⁺)及陰離子(Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-)，分析陽離子之層析管為 CS-12A，保護管 為 CG-12A，抑制器為 CSRS-ULTRAⅡ4-mm；分析陰離子之層析管為 AS-12A，

保護管為 AG12A，抑制器為 ASRS-ULTRAⅡ4-mm。上機前萃取液再以

計畫編號：

濾紙編號：

採樣地點：

樣品編號：

樣品類別： □粒狀污染物 □氣狀污染物 □其他

分析類別： □重金屬 □陰陽離子 □PAHs □EC OC □其他

濾紙前重： mg 濾紙後重： mg 採樣流速： L/min 濾紙去四邊重： mg 採樣時間： 自 年 月 日 時 分

至 年 月 日 時 分 共 時 分 採樣人員：

分送重量： mg 分送比例：

分送單位： 接收人員：

備註：

7

Miliex-HV 13mm，0.20µ m 濾頭過濾樣品並直接打入離子層析儀，分析時陰 離子之流洗液濃度調配為(0.3 mM NaHCO3+

、2.7mM Na2CO3)，並將流速控 制在 1.5 mL/min，陽離子之流洗液為 20 mM Methane Sulfonic Acid，其流速 則控制在 1.0 mL/min。

圖 3.2-2 DIONEX DX-120 離子層析儀

二、碳成分分析

樣品採集完成後，其濾紙先置於電子乾燥箱，於 35±5%相對溼度下調 理 24 小時後，均勻截取石英濾紙，將其分為兩份，分別秤重後，一份直接 送入 Shimadzu SSM-5000A 總有機碳分析儀，圖 3.2-3 所示，於 900℃，O₂ 條件下將懸浮微粒中總碳(TC)完全燃燒成 CO2，再以非分散射性紅外線光分 析法(Non-dispersive infrared gas analysis method, NDIR)於 4.3µm 波長處來偵 測 CO2，所得之樣品即為總碳(TC)。另一部份樣品濾紙將置於氣密式高溫爐 (Carbolite Model CWF1200)，以 2 L/min 流速提供 O2，並於 440℃條件下分 解有機碳 2 小時，樣品取出後再置於 SSM-5000A 總有機碳分析儀中分析 CO₂， 所得之值即為元素碳(EC)，再由總碳(TC)扣除元素碳(EC)，及得有機碳(OC) 之含量，最後並將其轉換成大氣中的濃度，檢量線係使用葡萄糖來配製，其 R 值均要求在 0.995 以上。

8

圖 3.2-3 Shimadzu SSM-5000A 總有機碳分析儀 3.3 細懸浮微粒自動採樣

逐時氣膠水溶性陰陽離子之監測採用氣體與氣溶膠組成監控系統(In-situ Gas and Aerosol Compositions monitor, IGAC) (儀器設備如圖 3.3-1)與離子層析儀

（Ion Chromatography, IC)進行量測。IGAC 系統前端安裝 PM2.5的氣膠粒徑篩選 器(氣體流量：16.67 L /min)，後端連接同心管濕式分離器(denuder)，超純水從上 方均勻流過圓心圓管濕式分離器內外管，酸鹼氣體通過濕潤內外管間隙，因擴散 原理致使氣體汙染物不斷的被吸附在內外管，以去除採樣時酸鹼氣體的干擾。氣 流進入微粒快速捕集器後，藉由微粒的吸濕潮解作用，將待收集微粒與飽合蒸氣 均勻混合形成潮解微粒，然後將已潮解微粒導入因溫度劇減達成過飽和的潮濕環 境，此時微粒因大量吸收環境水蒸氣，而導致微粒質量與體積的增加，藉由慣性 衝擊便可將增大的吸濕潮解微粒自氣體分離收集，最後將所收集微粒通入離子層 析儀分析水溶性陰陽離子。

分析樣品利用離子層析儀分析陰陽離子，分析陽離子(Na⁺、K⁺、NH4+、Mg²⁺、 Ca²⁺)及陰離子(Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-)，分析陽離子之層析管為 CS-12A，保護管為 CG-12A，抑制器為 CSRS-ULTRAⅡ4-mm；分析陰離子之層析管為 AS-12A，保 護管為 AG12A，抑制器為 ASRS-ULTRAⅡ4-mm。樣品分析前再以 Miliex-HV 13mm，0.45µ m 濾頭過濾樣品並直接打入離子層析儀，分析時陰離子之流洗液為 NaHCO3與 Na2CO3配製，陽離子之流洗液為 Methane Sulfonic Acid 配製，其流 洗液濃度與流速皆視儀器狀況而調整。

9

圖 3.3-1 現址式氣體與氣溶膠組成監控系統

10

11

4.1.1.2 PM

2.5

與氣狀污染物

麥寮站其 PM_2.5及氣狀污染物之日、夜間平均濃度如表 4.1.1-3 所示，日間 PM2.5濃度(33.64 μg/m³)略高於夜間 PM2.5濃度(23.9 μg/m³)，而採樣期間 PM2.5日、

夜間之逐日變化趨勢如圖 4.1.1-1 所示，其最高 PM2.5濃度出現於 12 號日間。氣 狀污染物 NO、NO₂及 CO 之平均濃度均為夜間高於日間，其日間與夜間皆未達 統計上之顯著差異。SO2 與 O3濃度則為日間高於夜間，僅 O3日間與夜間達統計 上之顯著差異(p<0.001)。

表 4.1.1-3 第一次採樣麥寮站日夜間 PM_2.5與氣狀污染物之平均濃度 麥寮 日間(n=10) 夜間(n=10)

p value

PM2.5(μg/m³) 33.64±7.70 23.91±5.53 0.621

NO(ppb) 1.95±1.06 2.31±1.05 0.500 NO2(ppb) 8.14±3.61 10.18±2.87 0.201 CO(ppm) 0.25±0.07 0.27±0.07 0.388 SO2(ppb) 3.64±2.12 2.27±0.44 0.096 O3(ppb) 59.51±13.20 26.18±7.50

<0.001

圖 4.1.1-1 第一次採樣麥寮站日、夜間 PM_2.5濃度之逐日趨勢

斗六站其 PM_2.5及氣狀污染物之日、夜間平均濃度如表 4.1.1-4 所示，日間 PM2.5濃度(39.7 μg/m³)高於夜間濃度(31.0 μg/m³)，而採樣期間 PM2.5日、夜間之

0 10 20 30 40 50 60

PM 2.5 (µ g /m 3)

日間 夜間

12

13

2-nss)相加，即為衍生性鹽類(Secondary Salts，SS) 。表 4.1.1-6 為日、夜間衍 生性鹽類濃度，夜間濃度(24.7 μg/m³) 略高於日間濃度(20.2 μg/m³) 。細粒徑衍 別計算氮之氧化率（Nitrogen oxidation ratio，NOR)及硫之氧化率（Sulfur oxidation ratio，SOR)，其計算公式如下:

1. Nitrogen oxidation ratio (NOR) = NO3

/[NO3

14

Ca²⁺ 0.13±0.07 0.09±0.07 0.272

表 4.1.1-6 麥寮站細微粒衍生性離子濃度及其佔總離子濃度之比例

麥寮 日間(n=10) 夜間(n=10)

p value

SS2.5 (μg/m³) 20.17±5.89 24.72±10.05 0.288 SS2.5/Total ions 0.95±0.02 0.94±0.04 0.362

SS2.5/PM2.5 0.48±0.22 0.50±0.08 0.877 表 4.1.1-7 麥寮站細微粒 NOR 與 SOR 之比較

麥寮 日間(n=10) 夜間(n=10)

p value

NOR 0.06±0.02 0.29±0.15

<0.001

SOR 0.62±0.09 0.62±0.07 0.909

斗六站第一次採樣其日夜間細微粒陰陽離子平均濃度如表 4.1.1-8 所示，

SO42-之濃度在八種離子中為最高，SO42-及 NH4+濃度均為日間高於夜間，且 SO4

2-濃度日間與夜間達統計上顯著差異，NO₃^-濃度則為夜間高於日間，在日間與夜間 之濃度均達到統計上之顯著差異。

表 4.1.1-9 為日夜間衍生性離子(NH4+

+ NO3

-+ SO4

2-)之濃度，日間濃度(18.9 μg/m³) 略 高 於 夜 間 濃 度 (18.5 μg/m³) ， 其 日 夜 間 並 未 達 統 計 上 之 顯 著 差 異 (p=0.924) 。衍生性離子佔總陰陽離子之比值，日間與夜間之平均值均達 0.95 以 上，其日夜間均未達到統計上之顯著差異(p=0.158)，日間與夜間衍生性離子佔 PM2.5(SS2.5/ PM2.5)之比例分別為 0.39 與 0.44，其在日夜間亦未達到統計上之顯著 差異(p<0.516)。

斗六站細微粒 NOR 與 SOR 之日夜間比較如表 4.1.1-10 所示，日夜間之 SOR 均高於 NOR，顯示採樣期間 SO₂轉化成硫酸鹽之量較 NO₂轉化成硝酸鹽之量為 高。在日間與夜間之比較上，NOR 其夜間高於日間，且其日夜間達統計上之顯 著差異(p=0.049)，SOR 則是日間高於夜間，但於統計上並無明顯之差異。

15

16

顯示麥寮站並無衍生性有機碳形成，。

表 4.1.1-11 麥寮站第一次採樣日夜間細微粒含碳物質濃度(μg C/m³)

麥寮 日間(n=10) 夜間(n=10)

p value

TC 6.07±1.57 5.90±1.79 0.843 EC 3.49±0.91 3.59±1.21 0.846 OC 2.59±0.89 2.31±1.02 0.573 OC/EC 0.75±0.20 0.68±0.29 0.553

斗六站第一次採樣 PM_2.5中含碳物質之分析結果如表 4.1.1-12 所示，總碳、

元素碳與有機碳之濃度均為日間大於夜間，其日夜間皆未達統計上之顯著差異。

元素碳與有機碳日間濃度偏高可能與日間較多人為活動較頻繁有關，而有機碳除 了人為活動較頻繁之外，日間光化學作用較強也會影響有機碳日間濃度偏高。

OC/EC 本次採樣其日間與夜間之比值分別為 0.78 與 0.99，日夜間均無大於 2.0，

顯示斗六站並無衍生性有機碳形成。

表 4.1.1-12 斗六站第一次採樣日夜間細微粒含碳物質濃度(μg C/m³)

斗六 日間(n=10) 夜間(n=10)

p value

TC 8.61±1.21 7.73±1.86 0.219 EC 4.88±0.79 4.17±1.69 0.304 OC 4.74±1.70 3.43±1.07 0.087 OC/EC 0.78±0.20 0.99±0.52 0.311

17

18

19

20

21

22

表 4.1.2-11 麥寮站第二次採樣日夜間細微粒含碳物質濃度(μg C/m³)

麥寮 日間(n=14) 夜間(n=14)

p value

TC 4.70±1.86 4.29±2.42 0.618 EC 1.79±1.03 1.83±1.25 0.918 OC 2.91±1.14 2.46±1.25 0.322 OC/EC 2.42±1.94 1.60±0.63 0.141

斗六站第二次採樣 PM2.5中含碳物質之分析結果如表 4.1.2-12 所示，總碳、

元素碳與有機碳之濃度均為日間大於夜間，但日夜間皆未達統計上之顯著差異。

元素碳與有機碳日間濃度偏高可能與日間較多人為活動較頻繁有關，而有機碳除 了人為活動較頻繁之外，日間光化學作用較強也會影響有機碳日間濃度偏高。

OC/EC 本次採樣其日間與夜間之比值分別為 1.1 與 1.0，日夜間均無大於 2.0，顯 示斗六站並無衍生性有機碳形成。

表 4.1.2-12 斗六站第二次採樣日夜間細微粒含碳物質濃度(μg C/m³)

斗六 日間(n=14) 夜間(n=14)

p value

TC 8.03±2.58 6.82±3.14 0.277 EC 3.88±1.29 3.44±1.34 0.384 OC 4.15±1.74 3.38±2.05 0.296 OC/EC 1.13±0.53 0.98±0.45 0.425

23

24

表 4.1.3-3 第三次採樣麥寮站日夜間 PM2.5與氣狀污染物之平均濃度 麥寮 日間(n=10) 夜間(n=10)

p value

PM_2.5(μg/m³) 36.17±12.27 34.61±8.45 0.745

NO(ppb) 3.09±1.00 2.47±0.80 0.145 NO₂(ppb) 9.28±1.57 10.80±2.45 0.115 CO(ppm) 0.39±0.08 0.42±0.05 0.468 SO2(ppb) 3.83±1.32 3.07±0.44 0.102 O3(ppb) 58.12±9.95 38.70±9.10

<0.001

圖 4.1.3-1 第三次採樣麥寮站日、夜間 PM2.5濃度之逐日趨勢

斗六站其 PM2.5及氣狀污染物之日、夜間平均濃度如表 4.1.3-4 所示，日間

PM_2.5濃度(41.5 μg/m³)高於夜間濃度(40.9 μg/m³)，而採樣期間 PM_2.5日、夜間之 逐日變化趨勢如圖 4.1.2-2 所示，其最高 PM2.5濃度出現於 4 月 26 號日間。氣狀 污染物 NO、SO2 與 O3濃度均為日間高於夜間，且 O3日間與夜間達統計上之顯 著差異(p<0.001)。NO₂及 CO 之平均濃度均為夜間高於日間，僅 NO₂日間與夜間 達到統計上之顯著差異(p=0.007)。

0 10 20 30 40 50 60

PM 2.5 (µ g /m 3 )

日間 夜間

25

26

27

28

表 4.1.3-10 斗六站細微粒 NOR 與 SOR 之比較

斗六 日間(n=10) 夜間(n=10)

p value

NOR 0.13±0.06 0.17±0.05 0.329

SOR 0.37±0.04 0.37±0.07 0.330

4.1.3.4 含碳物質

麥寮站第三次採樣細微粒含碳物質之分析結果如表 4.1.3-11 所示，總碳與有 機碳之濃度均為日間高於夜間，有機碳日間與夜間達統計上之顯著差異(p=0.003)；

元素碳則是夜間略高於日間，其日夜間未達統計上之顯著差異。OC/EC 比值如 超過 2.0 則被認為有衍生性有機碳之形成，本次麥寮站採樣日夜間之比值分別為 1.83 及 1.24，均未大於 2.0，顯示麥寮站並無有機碳形成，但其日間與夜間達統 計上之顯著之差異(p=0.001)。

表 4.1.3-11 麥寮站第三次採樣日夜間細微粒含碳物質濃度(μg C/m³)

麥寮 日間(n=10) 夜間(n=10)

p value

TC 5.32±1.35 4.46±1.13 0.141 EC 1.95±0.76 2.04±0.67 0.782 OC 3.37±0.75 2.42±0.48

0.003

OC/EC 1.83±0.45 1.24±0.19

0.001

斗六站第三次採樣 PM_2.5中含碳物質之分析結果如表 4.1.3-12 所示，總碳、

元素碳與有機碳之濃度均為日間大於夜間，但日夜間皆未達統計上之顯著差異。

元素碳與有機碳日間濃度偏高可能與日間較多人為活動較頻繁有關，而有機碳除 了人為活動較頻繁之外，日間光化學作用較強也會影響有機碳日間濃度偏高。

OC/EC 本次採樣其日間與夜間之比值分別為 1.5 與 1.34，日夜間均無大於 2.0，

顯示本次採樣斗六站並無衍生性有機碳形成。

29

表 4.1.3-12 斗六站第三次採樣日夜間細微粒含碳物質濃度(μg C/m³)

斗六 日間(n=10) 夜間(n=10)

p value

TC 8.28±1.40 6.84±1.93 0.409 EC 3.30±0.69 3.01±1.07 0.345 OC 4.98±0.96 3.82±1.01 0.390 OC/EC 1.54±0.32 1.34±0.29 0.340

30

31

表 4.2-1 麥寮站與斗六測站不同季節 PM2.5與陰陽離子濃度(μg/m³)之比較

PM

2.5

Cl

^-

NO

3

-

SO

4

2-

Na

⁺

NH

4

+

K

⁺

Mg

²⁺

Ca

²⁺ Secondary salt 秋季 麥寮 37.69 0.54 4.86 12.18 0.34 5.49 0.11 0.03 0.11 22.45 (n=20) 斗六 56.92 0.22 3.29 10.86 0.22 4.62 0.23 0.03 0.08 18.71 斗六/麥寮 1.51 0.41 0.68 0.89 0.63 0.84 2.06 0.92 0.71 0.83 冬季 麥寮 35.63 0.55 4.56 5.88 0.34 3.77 0.16 0.03 0.10 14.12 (n=28) 斗六 41.24 0.26 6.16 6.04 0.24 4.60 0.19 0.03 0.10 16.74 斗六/麥寮 1.16 0.47 1.35 1.03 0.71 1.22 1.14 0.85 1.00 1.19 春季 麥寮 35.39 0.16 4.49 8.22 0.23 5.41 0.15 0.03 0.41 18.07 (n=20) 斗六 41.24 0.13 5.81 7.82 0.17 6.99 0.26 0.05 0.09 20.58 斗六/麥寮 1.17 0.80 1.29 0.95 0.73 1.29 1.80 1.62 0.21 1.14

32

表 4.2-2 麥寮站與斗六測站不同季節之含碳物質比較

TC

EC OC

^OC/EC

秋季 麥寮 5.99 3.54 2.45 0.71 (n=20) 斗六 8.17 4.53 4.09 0.88 斗六/麥寮 1.36 1.28 1.67 1.24 冬季 麥寮 4.50 1.81 2.69 2.01 (n=28) 斗六 7.43 3.66 3.76 1.05 斗六/麥寮 1.65 2.02 1.40 0.53 春季 麥寮 4.89 2.00 2.90 1.54 (n=20) 斗六 7.56 3.16 4.40 1.44 斗六/麥寮 1.55 1.58 1.52 0.94

表 4.2-3 麥寮站與斗六測站不同季節之 NOR 與 SOR 比較

NOR SOR

秋季 麥寮 0.18 0.62

(n=20) 斗六 0.13 0.50

斗六/麥寮 0.71 0.80

冬季 麥寮 0.14 0.37

(n=28) 斗六 0.17 0.40

斗六/麥寮 1.20 1.09

春季 麥寮 0.18 0.47

(n=20) 斗六 0.15 0.37

斗六/麥寮 0.82 0.80

33

34

圖 4.2-1 麥寮站與斗六測站不同季節[NH4+

(excess)]與[NO3

-]之相關性

35

4.3 細懸浮微粒自動採樣之結果分析

本研究期間，分別於秋季、冬季與春季於雲林縣麥寮鄉與斗六市共同步執 行三次細懸浮微粒自動採樣。

4.3.1 傳輸型天氣與滯留型天氣

採樣期間，麥寮站與斗六站之風速風向及衍生性離子之趨勢如圖 4.3-1~2 所 示，兩測站在 14 日與 15 日之風速風向可看到，主要風向均為東北風且風速較大，

PM_2.5及衍生性離子有一致之趨勢且濃度較低，16 日開始慢慢轉變為日夜變化趨 勢，到 17 日兩測站之風速風向呈現日夜變化，PM2.5及衍生性離子之濃度開始上 升至 18 日夜間降低。由風速風向之趨勢，將天氣型態分為兩類，第一類為風速

PM_2.5及衍生性離子有一致之趨勢且濃度較低，16 日開始慢慢轉變為日夜變化趨 勢，到 17 日兩測站之風速風向呈現日夜變化，PM2.5及衍生性離子之濃度開始上 升至 18 日夜間降低。由風速風向之趨勢，將天氣型態分為兩類，第一類為風速

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