第四章 結果與討論
4.3 MOUDI 中不同溼度對微粒的彈跳研究
4.3 MOUDI 中不同溼度對微粒的彈跳研究
4.3.1. 以高溼度環境控制未塗敷鋁箔基質比對結果
本研究利用圖3.8的(A)溼度控制系統一同將M1與M4的採樣入口相對溼度上 升至80%與98%以上，我們先將相對濕度提升接近100%見表4.18~4.20，除了 100~180nm的微粒濃度偏高，5.6μm以下各階層的濃度差異幾乎在15%以下，主 要是因為180~320nm收集到的濃度與此階層差3~4倍，導致上一階層若多收集到 一些會嚴重影響到100~180nm之間所收集到的濃度；奈米微粒的濃度差異在11%
內左右，三次實驗平均下來濃度差異更在4%內，代表奈米微粒採此高相對溼度 環境中，能有效抑制微粒彈跳至此階層而導致奈米微粒濃度的增加，從相對溼度 50%升至100%後，奈米微粒彈跳比例從高估的130%降至4%。圖4.17、圖4.19與 圖4.21為已控制溼度的M1、M4微粒濃度分布圖，發現其粒徑分布趨勢與4.1.2節 相似，並無明顯偏移。若將相對濕度下降至77%與80%，見表4.21、表4.22、圖 4.23與圖4.25，其結果與相對溼度100%相同，因此我們可以發現相對濕度的操作 條件在77%左右時最佳，可以使用未塗敷的鋁箔濾紙進行大氣採樣並且不會造成 微粒粒徑偏移與奈米微粒濃度高估。
在 PM 比較方面，如表 4.23，使用未塗敷的鋁箔且高相對溼度的環境中來採 集大氣微粒， PM10、PM2.5、PM1.0與PM0.1的濃度差異在11%內，濃度差異性極 低，絕對溼度方面，此五筆數據絕對溼度在800~1300μg/m3之間，無明顯奈米微 粒彈跳，但是4.2.1 節實驗數據的絕對濕度在 1700~1800μg/m3之間卻有奈米微粒 彈跳發生，因此可知在絕對濕度介於800~1800μg/m3的實驗條件下，奈米微粒彈 跳情形與相對濕度有關，相對溼度越低奈米微粒彈跳情形越嚴重，若在低濃度的 環境中進行採樣，其微粒粒徑分佈無明顯偏移。
表 4.18 M1 收集板鋁箔塗敷矽油、M4 未塗敷時之各階濃度差異比較, 981220 (M1 coated Al, M4 uncoated Al, RH: 98.2~98.8% T: 10.9~12.℃)
Dp50(μm) M1(μg/m3) M4(μg/m3) 各階損失(%)
>18 0.290 0.309 -6.25 10~18 0.473 0.280 40.82 5.6~10 2.024 1.970 2.69 2.5~5.6 5.823 5.473 6.01 1.8~2.5 2.354 2.307 2.01 1.0~1.8 10.196 9.574 6.10 0.56~1.0 11.299 11.550 -2.23 0.32~0.56 8.590 9.007 -4.86 0.18~0.32 2.561 2.657 -3.73 0.1~0.18 0.569 0.504 11.43
<0.1 0.685 0.648 5.41 SUM 44.864 44.279 1.31
0.01 0.1 1 10 100
9:00 14:00 19:00 0:00 5:00 10:00 Time
Relative humidity, %
981220 T
RH_Inlet
981220 981221
圖 4.18 大氣溫溼度圖, 981220
表 4.19 M1 收集板鋁箔塗敷矽油、M4 未塗敷時之各階濃度差異比較, 981223 (M1 coated Al, M4 uncoated Al, RH: 88.7~100% T: 12.2~18.9℃)
Dp50(μm) M1(μg/m3) M4(μg/m3) 各階損失(%)
>18 0.472 0.191 59.62 10~18 0.251 0.289 -15.38 5.6~10 2.106 1.625 22.84 2.5~5.6 7.151 5.863 18.02 1.8~2.5 2.685 2.283 14.96 1.0~1.8 15.070 13.338 11.49 0.56~1.0 15.338 16.235 -5.85 0.32~0.56 9.716 9.984 -2.76 0.18~0.32 5.361 7.493 -39.76
0.1~0.18 2.591 2.031 21.63
<0.1 1.315 1.394 -5.99 SUM 62.056 60.725 2.14
0.01 0.1 1 10 100
Dpa, μm 0
20 40 60 80
dM/dlog(Dpa), μg/m3
981223 M1 M4
MMAD M1: 0.78 μm M4: 0.71 μm
7:30 12:30 17:30 22:30 3:30 8:30
Relative humidity, %
981223 (M1 coated Al, M4 uncoated Al, RH: 94.7~99.0% T: 16.4~20.0℃)
Dp50(μm) M1(μg/m3) M4(μg/m3) 各階損失(%)
0.01 0.1 1 10 100
17:45 22:45 3:45 8:45 13:45 18:45 Time
Relative humidity, %
981224 T
RH_Inlet
表 4.21 M1 收集板鋁箔塗敷矽油、M4 則未塗敷時各階濃度差異比較, 990110 (M1 coated Al, M4 uncoated Al, no RH control, RH: 68~84% T: 16.4~20℃)
Dp50(μm) M1(μg/m3) M4(μg/m3) 各階損失(%)
13:40 18:40 23:40 4:40 9:40 14:40
Relative humidity, %
990110 (M1 coated Al, M4 uncoated Al, RH control, RH: 63~85% T: 10~16℃)
Dp50(μm) M1(μg/m3) M4(μg/m3) 各階損失(%)
0.01 0.1 1 10 100
16:45 21:45 2:45 7:45 12:45 17:45 Time
Relative humidity, %
990111 T
RH_Inlet
990111 990112
圖 4.26 大氣溫溼度圖, 990111
表 4.23 無塗敷矽黃油的鋁箔基質與有塗敷矽黃油的鋁箔基質在高相對溼度環境 中之PM 比值
Date Temperature RH_Inlet absolute humidity,
μg/m3
PM0.1 PM1.0 PM2.5 PM10
990110 18.0±1.0℃
(16~20℃)
76.9±5.2%
(68~84%) 1069.29 1.08 1.01 1.01 0.98 990111 12.6±1.7℃
(10~16℃)
80.6±4.7%
(63~85%) 805.24 1.08 0.98 0.98 0.98 981220 11.5±0.8℃
(11~12℃)
98.1±0.5%
(98~99%) 914.60 0.95 1.03 1.00 0.99 981223 15.8±2.2℃
(12~19℃)
98.0±2.6%
(89~100%) 1193.05 1.06 1.04 0.99 0.96 High
humidity
981224 18.1±1.1℃
(16~20℃)
98.3±1.0%
(95~99%) 1375.06 1.11 1.01 0.98 0.97 註：1. 981220、981223 與 981224 裝置溼度控制器
2. 990110 與 990111 未裝溼度控制器
4.3.2. 以高溼度環境下未塗敷的鐵氟龍與已塗敷鋁箔基質比對結果
表 4.24 平均的大氣相對溼度約 74%，其相對溼度與未塗敷的鋁箔不會產生 微粒彈跳的相對溼度相近，但是MOUDI 0~9 階放置無塗敷的鐵氟龍基質收集到 的奈米微粒濃度卻高估0~9 階放置已塗敷的鋁箔基質 1.3 倍，主要原因是相對溼 度的標準差太大，最低的相對溼度有到達60%。
表4.25 可看出除了粗微粒粒徑濃度有差異外，粒徑在 10μm 以下的微粒濃度 各階差異性不高皆在15%以下，大氣相對溼度從 23% (4.2.2 節)上升至 100%後，
奈米微粒濃度從高估 50%降至 14%以下，除了粗微粒分布明顯改變外，其粒徑 分布趨勢與4.1.2 節相似，並無明顯偏移。圖 4.3.11 有明顯的粒徑偏移發生，主 要原因是操作MOUDI 時使用舊型且較厚的鐵氟龍濾紙時，衝擊孔洞與衝擊板的 距離沒有作精確測定，導致微粒收集效率不一致而並非單純由微粒彈跳所造成。
在 PM 方面，表 4.26 為鐵弗龍與塗敷矽黃油之鋁箔之比值，PM10、PM2.5 與 PM1.0濃度差異並不大約14%以下；PM0.1在相對溼度未良好控制的情況下，奈米 微粒仍高估1.3 倍，但在相對溼度 98%下，不同材質所收集到的奈米微粒濃度已 無太大差異。
表 4.24 M1 收集板鋁箔塗敷矽油、M4 收集板鐵氟龍未塗敷時各階濃度差異比較, SUM 97.989 98.247
0.01 0.1 1 10 100
15:25 20:25 1:25 6:25 11:25 16:25
Relative humidity, %
980116
<0.1 0.931 0.801 13.93 SUM 45.652 44.927
0.01 0.1 1 10 100
Relative humidity, %
990101 T
RH_Inlet
表 4.26 無塗敷矽黃油的鐵氟龍基質與有塗敷矽黃油的鋁箔基質在高相對溼度環 境中之PM 比值
Date Temperature RH_Inlet absolute humidity,
μg/m3
PM0.1 PM1.0 PM2.5 PM10
980116 16.8±2.6℃
(13~20℃)
73.6±7.4%
(60~80%) 952.10 1.31 0.88 1.02 1.02 High
humidity
990101 16.0±1.1℃
(13~19℃)
96.4±4.9%
(76~100%) 1187.95 0.86 1.02 1.02 1.00