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. 持續進行新莊站、中山站及竹東站等 3 處空氣品質監測站之 PM2.5及PM0.1的手 動及自動懸浮微粒之實際採樣量測及驗證,採樣頻率每季至少執行 3 次,分析 探討手動採樣與自動監測的比對結果與誤差之影響性:
本研究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 及 Dichot 分別量測微粒質量濃度分佈及粗細微粒質量濃度。
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IC 分析 樣本中的無機鹽類,以LA-ICP-MS 方法及傳統 ICP-MS 方法分析微粒主要元素 及金屬成分,再利用正矩陣因子法(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。此外,關於探討空品測站貝他計測值高估手動採樣 結果的部分,本期計畫也針對濾紙材質這項影響因素作深入探討。
2. 執行安裝濾紙動態量測系統(Filter Dynamics Measurements System, FDMS)的擺 動 式 錐 狀 微 量 天 平 (Tapered Element Oscillating Microbalance, TEOM)
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(TEOM-FDMS)之細微粒質量濃度即時量測技術於國內空氣品質量測誤差來源 探討及適用性,以制訂量測標準操作程序(內容包括:1.適用範圍與限制 2.設備 與材料3.干擾因子 4.試劑 5.採樣步驟 6.檢測步驟 7.檢測結果 8.品質管制 9.參考 文獻):
本研究延續前期計畫內容,使用美國聯邦參考方法(Federal Reference Method, FRM)中的手動採樣器-WINS PM2.5採樣器(Thermo, Model 2000-FRM)及 雙通道採樣器(Dichotomous sampler, Model SA-241, Andersen Inc.,Georgia, USA) 和FDMS-TEOM 系統(Thermo, Model 1405-DF)進行並列採樣。採樣地點除了在 前期計畫已進行的新竹市交通大學之外,本期計畫也擬於竹東的空氣品質監測 站 進 行 實 驗 。 另 外 也 將 延 續 前 期 的 計 畫 , 利 用 本 團 隊 自 行 開 發 之 多 濾 紙 PM10-PM2.5採樣器(Multi-filter PM10-PM2.5 Sampler, MFPPS)和 FDMS-TEOM 進行 並列採樣,持續對各種在採樣過程中所產生的採樣誤差做深入的探討。
3. 針對不同新興奈米產品(如:家用產品及紡織品),在使用過程中造成奈米物質逸 散等問題進行定性及定量的研究,探討奈米產品對環境奈米物質所造成的影響:
本研究參考潔淨工作服驗證規範建立一套類似漢姆克滾筒試驗(Helmke Dust Test)系統,測試市面上可購買到的奈米銀紡織商品經外力作用後所釋放出 的氣懸微粒逸散特性,並以迴轉式震盪器(Orbital Shaker, model TS-500, 詠欣有 限公司, 新竹台灣)模擬清洗過程中的轉動,分析在清洗水中析出的銀特性,最 後過濾完的水樣將會使用雷射剝蝕感應耦合電漿質譜儀(LA-ICP-MS)法內標定 量釋於清洗水中的銀樣品,詳細請參閱第三節實驗方法。本研究不僅嘗試量化 微粒的逸散速率,同時也會使用表面積濃度測定儀(Nanoparticle Aerosol Monitor AeroTrakTM 9000, TSI Inc., USA)量測逸散出微粒所造成的表面積濃度,評估沉積 在人體氣管/支氣管或肺泡區的微粒表面積濃度,以作為日後暴露風險評估的參 考依據。
4. 研究探討以雷射剝離-感應耦合電漿質譜儀(LA-ICP-MS)法內標定量環境微粒樣 品之可行技術:
本研究自行製備大氣微粒之濾紙標準品,利用 NIST SRM-1648、NIST
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SRM-1633b 與黏著劑以不同比例混合,並將標準品的量減少以符合真實樣本的 顆粒重,也將嘗試添加多內標元素,建立檢量線標準品製備之標準方法,並分 析真實大氣樣本。
5. 執行雪山隧道微粒採樣以評估雷射剝蝕感應耦合電漿質譜儀(LA-ICP-MS)直接 定量微粒(MOUDI)樣品元素含量之精密度與準確度:
此部分為評估雷射剝蝕感應耦合電漿質譜儀分析雪隧微粒(MOUDI)樣本的 可行性。以上述濾紙標準品所建立之元素檢量線分析雪山隧道微粒樣本之元素 成份,重點在於改善因濾紙上顆粒分佈不均所造成的分析誤差,以提高分析的 準確度。
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。
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. 累積更多國內北部三個空品測站的採樣資料,有助於深入了解各測站的微粒質 量濃度分佈及化學成分。另外透過PMF分析,也可對汙染物來源有進一步的了 解。
2. 可找出較適用於國內貝他計的濾紙,以確保其測值的正確性。
3. 完成國內FDMS-TEOM和手動採樣的比對,制定出FDMS-TEOM之量測標準操 作程序。
4. 可提供新興奈米產品於使用中逸散情形之定性定量數據,以作為日後奈米微粒
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暴露風險評估的參考依據。
5. 建立LA-ICP-MS分析流程及條件,於參考標準品中添加內標,製備與真實樣本 基質相符之參考標準品,進而定量分析真實樣本。
6. 評估以LA-ICP-MS分析雪山隧道微粒(MOUDI)樣本之可行性,並據以建立交通 排放源之指紋特徵(尤其是元素比值)。