本章節詳列環保署環境檢驗所提出的計畫目標、各項細部的工作內容及預期 的效益等,本報告也於本章節將各項工作內容進行方式做簡短的說明。
2.1 計畫目標
根據環保署「環境中奈米物質量測及特性分析」研究案評選須知,本計畫目 標為開發前瞻性的環境奈米物質量測及特性分析技術。
2.2 計畫之工作內容
本計畫主要為開發前瞻性的環境奈米物質量測及特性分析技術,以下列出本 年度詳細的工作內容:
1. 收集並評估國際上各種空氣中奈米微粒數目濃度分布與質量濃度即時量測技術,
並針對上述量測技術進行誤差來源分析,以篩選出國內最適合量測技術並建立 標準量測方法:
本研究將針對過去本團隊於96~100 年所執行環保署計畫之研究成果做統整,
詳細內容於 1.2 節中呈現。關於奈米微粒數目濃度分布即時量測技術,本年度將 針對SMPS 對不規則形狀微粒的量測結果作探討;關於細微粒質量濃度的即時量 測技術,本年度將比對環檢所公告之標準手動採樣方法和 TEOM-FDMS 系統的 測值,以評估兩者間之差異。
2. 國內環境空氣中奈米微粒之實際採樣量測及驗證:
本研究將在新北市的新莊測站、臺北市的中山測站及新竹縣的竹東測站進行 採樣,以MOUDI、Dichot 及 SMPS 分別量測微粒質量濃度分佈、PM2.5與PM2.5-10
質量濃度及奈米微粒的數目濃度。本研究將利用微粒金屬成分分析及其它更多數 據資料(如風速、風向、溫濕度等)並配合 PMF 方法進行統計分析,探討微粒的來 源,以釐清都會區奈米微粒之污染排放來源及人為活動的影響,量測出之 PM2.5
及 PM10質量濃度數據也將與各採樣測站所量測的數值作相互驗證,比較不同採 樣方法之間的量測誤差。微粒化學成份分析方面,將以 LA-ICP-MS 方法及傳統
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ICP-MS 方法分析微粒主要元素及金屬成分,並利用正矩陣因子法(PMF, positive matrix factorization)推估微粒的來源貢獻。最後各個量測的結果也將進行時序分析,
以探討不同季節都會區奈米微粒濃度及成分的差異。
以上各採樣點之研究均已詳細規劃監測區域、量測時段、粒徑範圍、監測設 備、分析方法、檢測項目及數量數據取得、處理及解釋應用。詳細採樣規劃於3.1 節作說明。
3. 本土化奈米微粒粒徑分徑器適用性評估結果建立:
本研究針對WINS 衝擊杯及 VSCC 旋風器的微粒負荷能力進行探討,並評估 兩者於國內的適用性,以解決因維護頻率過低使微粒累積、彈跳造成空品測站高 估微粒濃度的問題。先於實驗室進行各 PM2.5粒徑分徑器的微粒校正曲線,再以 大氣採樣的方式進行微粒負荷實驗。詳細實驗方法在3.4 節介紹。
4. 建置空氣中奈米微粒之 MOUDI 採樣串聯雷射剝離感應隅合電漿質譜儀 (LA-ICP/MS)進行元素分析標準方法:
本研究以SRM-1633b 與 NIST-1648 混合成不同比例用來製備大氣氣膠之濾 紙標準品,一來可探討基質效應,二來可能製備最擬真實樣本的標準品,也可 增加檢量線的分析範圍。此外,在採樣的部分會增加樣本的顆粒量,或者改良 Dichot 收集裝置,使顆粒集中,以提高分析的準確度。
5. 評估氣膠質譜儀(AMS)技術研究環境中奈米微粒之可行性。
2.3 其它應配合事項
(一) 國家型計畫辦公室要求之評鑑或期末審查報告等,必須依照要求提報。
(二) 本計畫應明確訂定每月執行進度、預期成效及查核點。
(三) 配合管考作業,按月提報本計畫執行摘要、進度及工作成果。
(四) 期中、期末審查外,每季提進度報告供本署審查。
(五) 配合本署業務需求,提供必要之專業技術服務。
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2.4 預期效益
本計畫工作內容執行完成之後,對於推動負責任的奈米科技發展將有下列幾 項預期效益:
1. 完成國內北部三個空品區測站的實測,了解各測站微粒質量濃度分佈,奈米微 粒微粒數目濃度分佈,奈米微粒質量濃度及成分;比較PM0.1、PM2.5及PM10的 關係及相關性,並與環保署PM2.5計畫所測得之PM2.5與PM10之質量濃度及成分 進行比較。
2. 比較不同季節、氣象對不同測站的奈米微粒濃度的影響。並針對三個測站的成 分分析結果,利用統計分析(PMF)方法推估奈米微粒污染來源。
3. 建立最佳之 LA-ICP-MS 分析流程及條件,並製備最擬真實大氣樣本之參考標 準品,為國際同儕所認可。
4. 可找出最合適之粒徑篩分裝置,以解決因分徑器維護周期過長造成量測誤差的 問題。
5. 預期可找出大氣相對濕度對硝酸銨揮發進而影響細微粒質量濃度的關係。
6. 可藉由比較不規則形狀微粒不同物理特性(如動態形狀因子與有效密度)對 SMPS 的量測結果的影響,並與 TEM(或 SEM)的影像比較,釐清量測結果差異 的原因。
7. 有助於環保署評估應用氣膠質譜儀(AMS)技術研究環境中奈米微粒之可行 性。
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