行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
運用風險評估方法評估鋼鐵業粒污染物排放管制標準之可
行性研究
計畫類別： 個別型計畫 計畫編號： NSC93-EPA-Z-110-001- 執行期間： 93 年 01 月 01 日至 93 年 12 月 31 日 執行單位： 國立中山大學環境工程研究所 計畫主持人： 袁中新 報告類型： 完整報告 處理方式： 本計畫可公開查詢中 華 民 國 94 年 2 月 1 日
九十三年度「環保署/國科會空污防制科研合作計畫」
運用風險評估方法評估鋼鐵業空氣污染物
排放管制標準之可行性研究
(NSC93-EPA-Z-110-001)
期末報告
計畫主持人：袁中新教授
參與研究人員：蘇信人、蘇瑞仁
執行機關：國立中山大學環境工程研究所
中 華
民
國
九
十
四
年 一
月
摘
要
鋼鐵業為高雄都會區內兩大固定污染源之一(另一為石化業)，並以懸浮微粒為主 要排放污染物；其中中國鋼鐵公司佔高雄市總懸浮微粒排放量之 10.2%，而電弧爐煉 鋼業則佔 5~7%左右。本研究計畫旨在探討鋼鐵業(含一貫煉鋼廠及電弧爐煉鋼廠周界 及鄰近敏感點空氣中懸浮微粒之物化特性，並針對鋼鐵業所排放粒狀污染物對鄰近區 域居民之暴露量及健康風險加以評估，再以此風險評估結果為基礎，檢討鋼鐵業粒狀 污染物管制標準及研擬可行管制策略。 為達成上述計畫目標，本研究計畫於鋼鐵廠周界及鄰近敏感點(如：社區、學校、 醫院)，同步實施個人暴露採樣(personal sampling)和定點環境採樣(environmental sampling)。個人暴露採樣係配帶可攜式個人採樣器進行環境懸浮微粒之暴露採樣，個 人暴露採樣對象為敏感點之居民，並考慮易感受族群(如：老人、兒童、病患)和一般 健康族群之差異性。而定點環境採樣之施測地點則包括工廠周界及敏感點環境，定點 環境採樣雖較容易受到環境因素(如：氣象條件、其他污染源)之影響，但卻能反映整 體環境污染現況，藉以瞭解環境中粒狀污染物對於居民健康風險之影響。本研究計畫 成果除建立本土鋼鐵業鄰近區域粒狀污染物之指紋及暴露風險資料庫外，並針對鋼鐵 業鄰近區域居民之暴露量及健康風險加以評估，配合問卷調查及室內外空氣品質量測 所獲得之修正參數，評估源自鋼鐵業排放之污染貢獻率及居民暴露於特定重金屬之風 險值，比較實際風險值與可接受風險基準值間差距，依實際調查獲得之修正參數，推 估可接受風險值之懸浮微粒暴露量，評估各類污染源需削減之污染排放量，據以修訂 以健康風險為基礎之鋼鐵業排放管制標準，並研擬適當的粒狀污染物管制策略。 根據受體模式解析小港地區鋼鐵業周界環境空氣中粒狀污染物，源自於交通工具 及道路揚塵之污染貢獻率達 22.4%~41.8%之最高，其次是來自於鍋爐燃燒的污染佔 16.7%~30.0%，而源自於鋼鐵業(含一貫作業煉鋼廠及電弧爐煉鋼廠)排放之貢獻量佔 約 13.2%~20.6%。由致癌風險推估結果顯示，小港地區鋼鐵工廠下風處敏感點族群暴 露於六價鉻之潛在致癌風險仍高於可接受致癌風險(10-5 )之 1.7~26.7 倍。若要將六價 鉻之潛在致癌風險降至可接受致癌風險以下，則必須降低個人暴露量至目前暴露量之 1/2~1/27 左右。由非致癌風險推估結果顯示，第一次採樣期間僅教師暴露於 Mn 之危 害指數未超出標準值，醫護人員及成年人暴露於 Mn 之危害指數均高於標準值，其中 以醫謢人員之危害指數(4.71)最高。而於第二、三次採樣期間各重金屬之平均危害指 數均未超出標準值，顯示鋼鐵工廠下風處敏感點族群亦面臨重金屬 Mn 之潛在危害。整體而言，造成小港地區居民潛在致癌風險最高之六價鉻，約有 52.5%為當地鋼 鐵製造業所貢獻，另有 48.5%為其他污染源所貢獻。若將鋼鐵業排放量依此比例削減 至懸浮微粒中重金屬暴露濃度低於可接受風險基準(10-5 )，則鋼鐵業粒狀污染物排放 量需削減至目前排放量之 1/10 左右，才能將六價鉻之致癌風險降至可接受基準(10-5 )。 關鍵字：鋼鐵工業、粒狀污染物、採樣與分析、暴露及風險評估、管制策略
ABSTRACT
Immense amount of particulate matter are emitted from both stationary and fugitive sources at numerous processes in the metallurgic industry, which is one of two major stationary sources in Kaohsiung (the other is petroleum refinery and petrochemical industry). Kaohsiung City Government reports that China Steel Company (CSC) and electric arc furnace plants contribute approximately 10.2% and 5-7%, respectively, of total particulate matter in Kaohsiung. Ambient particulates containing heavy metals could cause severely adverse effects to human health. Thus, the objectives of this study were to measure the ambient concentration of particulate matter and to assess the exposure and health risk of inhabitants at the surrounding area of steel plants. In order to accomplish this study, personal exposure sampling and environmental sampling were conducted simultaneously by portable personal samplers and ambient air samplers, respectively. Personal exposure sampling was undertaken at the downwind sensitive sites for considering both normal and sensitive population (e.g. elders, children, and patients), while environmental sampling was conducted at both the fence and the downwind sensitive sites. Although environmental sampling might be affected by various uncertain environmental factors such as meteorological condition and other emission sources, it would be necessary to understand the environmental condition in order to precisely assess the health risk. Results from receptor modeling indicated that transportation related sources contributed 22.4-41.8%, boilers contributed 16.7-30.0%, and steel plants (including continuous steel making plant and electrical arc furnace plant) contributed 13.2-20.6% of particulate matter. Results from risk assessment showed that cancer risk of heavy metal (mainly Cr6+) exceeded the acceptable level (10-5) for approximately 10 times. Moreover, non-cancer risk assessment results indicated that Mn is the only metal having hazard index exceeding the accepted level (1.0). A closer investigation on the sources of Cr6+ showed that steel plants contributed approximately 52.5%, while other sources contributed 48.5%, of total Cr6+. Therefore, in order to protect the inhabitants living in the downwind area of the steel plants in Hsaukung, it is highly required to reduce the overall exposure level of Cr6+ emitted from all sources, not only steel plants.
Keywords: steel plants, particulate matter, sampling and analysis, exposure and risk
目
錄
中文摘要………...2 英文摘要………...4 目錄………...6 表目錄………...9 圖目錄………...10 第一章 前言………..……12 1-1 研究緣起………..……….12 1-2 研究目的……….………..………13 1-3 研究流程……….…………..…………13 第二章 文獻回顧………...…………16 2-1 鋼鐵業污染現況……….………..….…….16 2-1-1 一貫作業煉鋼廠………..……….16 2-1-2 電弧爐煉鋼廠………..………..………...17 2-2 懸浮微粒之來源與形成機制………..…..……18 2-2-1 懸浮微粒之形成機制………...…….19 2-2-2 懸浮微粒之污染來源………..………..………20 2-3 懸浮微粒之濃度與物化特性……….………..…….20 2-3-1 懸浮微粒質量濃度………..….…….20 2-3-2 懸浮微粒之粒徑分佈………..….…….22 2-3-3 懸浮微粒之化學成份………..….…….23 2-4 懸浮微粒對人體健康之影響………...…..……26 2-5 暴露與風險評估………..…..….29 2-5-1 暴露與風險評估之意義……….………..……….29 2-5-2 危害因子鑑定………...……….……….30 2-5-3 毒理學評估………...……….……….30 2-5-4 暴露評估……….31 2-5-5 風險度量化……….………...32 第三章 研究方法與設備………....….…………36 3-1 懸浮微粒採樣方法………...……..….363-1-1 定點環境採樣………..……….……...….….36 3-1-2 個人暴露採樣………..………...…..….38 3-2 化學成份分析……….………...………….40 3-2-1 金屬成份分析………...………...………..40 3-2-2 碳成份分析……….………...………….41 3-2-3 離子成份分析………..………...………41 3-3 品保與品管………...….….42 3-3-1 採樣方法之品保與品管………...……….42 3-3-2 分析方法之品保與品管………..…..………...……….43 3-4 污染源解析………..………....44 3-5 風險評估問卷調查………..………....45 3-6 居民健康風險評估……….……....46 3-7 管制標準修訂方法評估程序………..………....47 第四章 結果與討論………..………............................…..49 4-1 懸浮微粒質量濃度監測結果………...…….…..49 4-1-1 定點環境懸浮微粒監測結果……….…….………...…….49 4-1-2 個人暴露懸浮微粒監測結果………...……….…51 4-1-3 室內外空氣懸浮微粒監測結果……….…………...………….52 4-2 懸浮微粒粒徑分佈………...………...…52 4-3 懸浮微粒化學成份分析………...…….…….….53 4-3-1 漢民國小懸浮微粒指紋資料……….……...……….53 4-3-2 港興里社區懸浮微粒指紋資料………..………...58 4-3-3 鳳鳴國小懸浮微粒指紋資料………...…………...58 4-3-4 大林蒲社區懸浮微粒指紋資料………...……..58 4-4 懸浮微粒 PM2.5污染來源解析……….…………..……...59 4-4-1 污染源資料檔之建立………..…...59 4-4-2 盛行風向為南風時下風處敏感點之污染來源解析………….…...62 4-4-3 盛行風向為東北風時下風處敏感點之污染來源解析…………....63 4-4-4 受體模式解析結果與實際排放量統計之比較………...…….……63 4-5 生活型態問卷調查結果………..……….……..66
4-6 懸浮微粒暴露量評估結果………...…...69 4-7 懸浮微粒風險推估結果………..………69 4-7-1 致癌風險………..…...69 4-7-2 非致癌風險………..………...70 4-7-3 風險推估結果分析……….………71 4-8 排放標準之修訂………..………74 4-9 鋼鐵業粒狀物管制策略研擬………..………75 第五章 結論與建議………............................…77 5-1 結論………...…77 5-2 建議………...…78 參考文獻………..............................................…80 附錄 A 現場採樣紀錄……….……….84 附錄 B 分析方法之品保與品管……….89 附錄 C 懸浮微粒採樣之現場照片……….……….98
表 目 錄
表 2-1 電弧爐煉鋼總懸浮微粒（TSP）之金屬成份………...…………..……25 表 2-2 電弧爐煉鋼懸浮微粒（PM2.5及 PM2.5-10）金屬成份….……..………25 表 2-3 暴露劑量常用之參數………...……….34 表 4-1 定點環境採樣站之基本資料………...…..…...……49 表 4-2 定點環境採樣之懸浮微粒監測結果………...…..…………50 表 4-3 個人暴露懸浮微粒 PM4 . 0監測結果……….…….……..51 表 4-4 室內外空氣懸浮微粒 PM4 . 0監測結果………...…..…….52 表 4-5 定點環境懸浮微粒 PM2.5之金屬成份濃度………...……….57 表 4-6 個人暴露採樣中懸浮微粒 PM4.0之金屬成份濃度………..…...……57 表 4-7 懸浮微粒中 PM2.5之離子成份及碳成份濃度……….…..…..58 表 4-8 指紋資料庫之類別整理表………...………..64 表 4-9 第一次採樣下風處敏感點懸浮微粒 PM2.5污染源解析結果……....…65 表 4-10 第二次採樣下風處敏感點懸浮微粒 PM2.5污染源解析結果……...….65 表 4-11 第三次採樣下風處敏感點懸浮微粒 PM2.5污染源解析結果……...….66 表 4-12 小港地區居民生活型態問卷調查統計結果……….…68 表 4-13 個人粒狀物平均日及終生吸入暴露量評估結果………...…….….72 表 4-14 致癌物質毒理資料………....….72 表 4-15 懸浮微粒金屬之平均致癌風險………..……….…..73 表 4-16 非致癌物質毒理資料………...……….….73 表 4-17 懸浮微粒金屬之平均非致癌風險……….…74 表 A-1 空氣中懸浮微粒(PM10)測定結果-1………...…..…..85 表 A-2 空氣中懸浮微粒(PM10)測定結果-2………...…..…..86 表 A-3 空氣中懸浮微粒(PM2.5及 PM2.5-10)測定結果-1………..…..…87 表 A-4 空氣中懸浮微粒(PM2.5及 PM2.5-10)測定結果-2………88 表 B-1 離子層析儀之方法偵測極限………...….…..90 表 B-2 離子層析儀添加標準品回收率……….………....….90 表 B-3 金屬成份分析之方法偵測極限……….……….96 表 B-4 金屬成份分析之檢量線方程式………..97圖 目 錄
圖 1-1 本研究執行流程圖………....…….…..15 圖 2-1 電弧爐煉鋼操作流程及污染源………...…………18 圖 2-2 大氣環境中懸浮微粒粒徑分佈圖………..……..……19 圖 2-3 電弧爐煉鋼廠 PM1. 0小時濃度變化趨勢………..……...….………22 圖 2-4 鋼鐵業作業區懸浮微粒粒徑分佈圖………...…………24 圖 2-5 氣膠微粒粒徑與肺泡囊內沉積率之關係………...………5727 圖 2-6 愛爾蘭都柏林市死亡率與空氣污染濃度之關係……...………27 圖 2-7 風險評估、風險管理、風險溝通實施程序示意圖………...30 圖 3-1 定點環境採樣用採樣器………...………39 圖 3-2 個人暴露採樣器………...………40 圖 3-1 管制標準修訂方法評估流程圖…………...………48 圖 4-1 採樣點相關位置圖………...………....…………50 圖 4-2 九十二年小港測站 PM10濃度累積百分比圖………...……51 圖 4-3 第一次採樣下風處敏感點粒徑分佈圖………....…...54 圖 4-4 第二次採樣下風處敏感點粒徑分佈圖………...……55 圖 4-5 第三次採樣下風處敏感點粒徑分佈圖……….………...……...56 圖 4-6 漢民國小測站懸浮微粒 PM2.5指紋資料………...60 圖 4-7 港興里社區測站之懸浮微粒 PM2.5指紋資料………...60 圖 4-8 鳳鳴國小測站之懸浮微粒 PM2.5指紋資料………...61 圖 4-9 大林蒲社區測站之懸浮微粒 PM2.5指紋資料……….…..…61 圖 4-10 盛行風向為南風時下風處敏感點之污染來源解析(第一次採樣)…....67 圖 4-11 盛行風向為南風時下風處敏感點之污染來源解析(第二次採樣)…….67 圖 4-12盛行風向為東北風時下風處敏感點之污染來源解析(第三次採樣)..…..….68 圖 B-1 陰離子(F -)檢量線……….………91 圖 B-2 陰離子(Cl-)檢量線………91 圖 B-3 陰離子(NO3-)檢量線……….………92 圖 B-4 陰離子(SO42-)檢量線………92 圖 B-5 陽離子(Na+ )檢量線………...………93圖 B-6 陽離子(NH4+)檢量線………93 圖 B-7 陽離子(K+ )檢量線………94 圖 B-8 陽離子(Mg2+ )檢量線………94 圖 B-9 陽離子(Ca2+ )檢量線……….………...…..……95 圖 C-1 港興里社區採樣照片………...………99 圖 C-2 漢民國小採樣照片………...……99 圖 C-3 大林蒲社區採樣照片………..………….………100 圖 C-4 鳳鳴國小採樣照片………..……….…………100
第一章
前
言
1-1 研究緣起
高雄都會區為一典型工業型都市，市中心區交通繁忙，交通工具排放大量空氣 污染物；而都會區南北周邊地區(如：前鎮、小港、左營、楠梓)工廠林立，工廠煙 囪及料堆亦排放大量空氣污染物，使得高雄都會區成為全台灣空氣污染最嚴重之地 區，而其空氣品質亦為全國七大空品區中最差者[1]。造成高雄都會區空氣品質不良 的兩種主要指標污染物為臭氧(O3)和懸浮微粒(PM10)，其中懸浮微粒長期以來即佔空 氣品質不良原因之 50%~70%左右[1]，可說是導致高雄都會區空氣品質惡化的主要元 凶。而民眾長期暴露於此高濃度懸浮微粒污染環境中，導致居民健康風險大幅提高。 近年來，環保相關單位雖已針對高雄都會區空氣品質之改善多所努力，然而，仍然 有相當大地改善空間。 根據相關研究結果顯示，高雄都會區空氣品質不良之主要因素，有一大部份係來 自固定污染源之鋼鐵業[2]。就懸浮微粒而言，中鋼公司懸浮微粒排放量約佔高雄都會 區總量之 10.2%；而電弧爐煉鋼業則約佔 5~7%。而且高雄都會區的鋼鐵工廠多半位 於高雄市小港區之臨海工業區內，其工廠內、外及周界所逸散排放之懸浮微粒，經常 導致工業區鄰近區域空氣品質之劣化。此外，鋼鐵工業亦扮演廢鐵回收再利用的重要 角色，為基礎建設工業之火車頭，然而廢鐵中常摻雜許多廢料(如：溶劑、農藥)，使 其組成變得極為複雜。在電弧爐廢鐵冶煉過程中極易產生各種不同型態的污染物，其 中粒狀污染物會藉由呼吸作用而進入人體呼吸系統；因此，若未予以適當處理與處 置，將對廠內作業勞工及廠外鄰近地區居民之健康造成嚴重危害。 高雄都會區內大型工廠及工業區林立(如：台電、中油、中鋼、中船、仁大工 業區、臨海工業區、大寮工業區等)，其中鋼鐵業包括中國鋼鐵公司、燁聯鋼鐵公司、 電弧爐煉鋼工廠等，為高雄都會區最具代表性的污染工業之一。本研究計畫旨在瞭 解鋼鐵廠鄰近區域敏感點居民暴露於高污染懸浮微粒環境中，其污染來源、污染物 特性、暴露劑量、健康風險等。本計畫擬採集或量測鋼鐵廠鄰近區域敏感點之粒狀 污染物濃度，藉以評估鋼鐵業逸散粒狀污染物對於鄰近區域居民之暴露量及潛在健 康風險，再以此風險評估結果為依據，檢討鋼鐵業粒狀污染物排放管制標準，並研 擬高污染區域之可行管制策略。 上年度計畫「金屬工業粒狀空氣污染物暴露評估，2003」已針對金屬工業之一貫作業煉鋼廠、電弧爐煉鋼廠及煉鋁廠作業區內、外之懸浮微粒特性進行深入之瞭 解及探討，並建立本土化金屬工業之懸浮微粒指紋資料庫，同時評估金屬工業員工 面對高污染工作環境之暴露情形及潛在風險，為加強本土化金屬工業資料庫之完整 性，本年度研究計畫特針對小港地區鋼鐵廠周界及下風處敏感點之懸浮微粒特性進 行深入的瞭解及探討，使得小港地區金屬工業之懸浮微粒指紋資料庫更形完整，同 時評估小港地區鋼鐵廠下風處敏感點附近居民長期居住於此種環境下之暴露情形及 潛在風險。 本研究計畫擬採用個人暴露採樣與定點環境採樣兩種方式，進行鋼鐵廠周界及 鄰近敏感點環境懸浮微粒之量測與採樣，俾便評估鋼鐵廠鄰近區域居民的暴露量及健 康風險。其中個人暴露採樣方式可記錄及量測鄰近居民累積暴露時間和暴露劑量，而 定點環境採樣則可連續監測廠周界及鄰近區域空氣中懸浮微粒濃度。 1-2 研究目的 鋼鐵業屬於高污染性工業，其煉製過程產生大量逸散性粒狀污染物之排放，極易 造成人體健康(如：呼吸系統病變)危害，其中又以一貫作業煉鋼廠之燒結工場、高爐 工場及電弧爐煉鋼廠所逸散的懸浮微粒富含重金屬等致癌性或致突變性污染物質，其 對於鄰近居民之健康風險得深入探討。由定點環境與個人採樣分析結果得知，廠內作 業環境濃度雖升高，但個人暴露量未必相對提升。因此，探討個人暴露評估時，除量 測懸浮微粒質量濃度外，亦應一併考量暴露頻率、暴露地點等工作習性之調查。此外， 截至目前為止，鋼鐵廠周邊敏感點居民之重金屬氣膠暴露健康風險仍未完整評估，且 其對於居民健康風險之貢獻量及影響亦待進一步釐清與證實。本研究計畫探討之重點 如下： 1.蒐集與彙整鋼鐵業粒狀物污染狀況及污染排放管制標準與策略。 2.鋼鐵業周界及敏感地點之粒狀物污染現況調查、污染物採樣及化學成份分析。 3.評估鋼鐵業粒狀物排放對鄰近居民健康風險之影響。 4.建立鋼鐵業之本土粒狀物暴露風險資料庫。 5.探討以健康風險為基礎的鋼鐵業粒狀污染物管制標準研訂之可行方法。 6.研擬鋼鐵業粒狀物之管制策略。 1-3 研究流程 本研究將依據定點環境及個人暴露之化學成份分析結果，配合問卷調查及室內外
空氣品質量測所獲得之修正參數，評估源自鋼鐵業排放之污染貢獻率及居民暴露於特 定重金屬之風險值，比較實際風險值與可接受風險基準值間差距，依實際調查獲得之
修正參數(如：PM4.0/PM10比值、鋼鐵業排放貢獻率、室內外活動時數及室內外濃度
比值(I/O)等)，推估可接受風險值之鋼鐵業懸浮微粒暴露量，評估各類污染源之削減 量，並據以研擬適當的鋼鐵業粒狀污染物排放管制策略。本研究流程如圖 1-1 所示：
圖 1-1 本研究執行流程圖 鋼鐵業粒狀物排放及管制相 關文獻蒐集及彙整 鋼鐵業粒狀物採樣地點評估 生活型態及暴露因子之調查 個人暴露及定點環境採樣 懸浮微粒質量濃度及化學成份分析 污染源解析(受體模式) 指紋資料庫建立 暴露量推估 暴露參數彙整 進行健康風險評估 進行鋼鐵業粒狀物排放管制 標準與管制策略之研擬
第二章 文獻回顧
2-1鋼鐵業污染現況
依據「中華民國行業標準分類」對於鋼鐵(冶煉)業之定義為：凡從事礦砂冶煉、 生產生鐵、合金鐵及直接還原鐵(如：海綿鐵、熱塊鐵)或再以生鐵、直接還原鐵或 廢鋼精煉成碳素鋼、合金鋼等行業[2-3]。鋼鐵業又可概略區分為煉鐵、煉鋼、軋鋼及 物料堆置等四大系統。煉鐵系統主要在高爐中進行，乃是將鐵礦原料以高熱氣體還 原冶煉為鐵的過程。煉鋼系統則是將鐵或廢鋼鐵，精煉成不同成份之碳鋼或合成鋼 胚。軋鋼系統則將各種鋼胚通過兩個轉動之軋輥(roll)，受連續軋壓而伸長，其產品 謂之軋製鋼材。物料堆置場則用於堆置煉鐵所需原物料(如：礦砂、煤炭、石灰石、 廢鐵等)，其四周必須設置擋風牆及灑水等抑塵設施，而不常翻動之料堆表面亦需噴 灑化學藥劑或覆蓋細目且耐用之防塵網。 目前國內之鋼鐵冶煉工廠包括一貫作業煉鋼廠(中國鋼鐵公司)及電弧爐煉鋼廠 (electric arc furnace)，其中電弧爐煉鋼廠計有 37 家，共裝置 54 座電弧爐，總設置容 量為 1,211 公噸，年產粗鋼約 617 萬公噸，佔全國鋼品產量之 52.2%左右[4]。鋼鐵業 在南台灣高雄都會區為典型的污染性重工業，在鋼鐵冶煉及加工過程中，會逸散排放 大量粒狀污染物，而工廠作業員工常期暴露於此高污染作業環境，所衍生之健康風險 問題，一直是民眾及政府相關單位所重視與關切的環保與工安議題。茲將本研究計畫 擬探討之一貫作業煉鋼廠及電弧爐煉鋼廠之製程及污染來源簡述如下： 2-1-1一貫作業煉鋼廠 一貫作業煉鋼廠係以鐵礦砂及焦炭為原料，以高爐及轉爐煉製成鋼胚，部份提 供中游鋼鐵業進行軋延及二次加工，再提供下游金屬加工產業製作鋼成品。一貫作業 煉鋼廠因製程複雜，污染源也相對較多。煉鐵製程係將礦砂輸送至燒結廠製成燒結礦 後，和碾碎並分級之石灰石與焦炭，一併送入高爐工廠煉製成鐵水，煉製成之鐵水以 魚雷車送至轉爐工廠，進行脫硫、脫磷及脫碳作業後，再經由連鑄作業而成大綱胚、 小鋼胚等產品。鐵礦砂燒結過程會產生大量粒狀污染物、氮氧化物、硫氧化物及一氧 化碳等空氣污染物；含有粒狀及氣狀污染物的廢氣經由燒結床下的風箱捕集，經由管 線輸送至處理設備處理後再排放至大氣中。煉焦程序所產生之空氣污染物包括粒狀污 染物、揮發性與半揮發性有機物、一氧化碳和其他空氣污染物等，這些污染物來自煤 炭之輸送及破碎過程、焦炭爐體之進料與推焦過程、煉焦期間爐體本身之洩漏排放等。煉鐵過程中高爐所排放之廢氣含有大量塵粒，來自爐頂之排氣及鐵水流出時會 產生大量燻煙；高爐爐頂排氣之溫度甚高，並含有大量之粒狀污染物及一氧化碳。 轉爐工廠主要原料係使用高爐產生之高溫鐵水，經魚雷車送至轉爐工廠，轉爐吹煉 時需投入大量副原料(如：石灰石、鐵礦石等)，因高溫鐵水與副原料接觸後，瞬間 發生急速氧化反應，而將鐵水煉製成鋼液，鋼液為了適合軋鋼的需要，需澆鑄成大 小適當的鋼錠或澆鑄於連續鑄造機而成鋼胚。而軋鋼廠之主要污染源為均熱爐燃燒 廢氣，含有氮氧化物、硫氧化物及粒狀污染物等；此外，亦有來自軋鋼過程所逸散 之含油微粒及揮發性有機污染物等。 2-1-2 電弧爐煉鋼廠 電弧爐煉鋼係將廢鐵以高週波電弧加熱融解並冶煉成鋼胚，提供中下游鋼鐵產 業加工。電弧爐煉鋼之作業程序必須在加料與出鋼期將爐蓋打開，故有大量煙塵伴隨 爐內高熱空氣上升，瀰漫且滯留於廠房內而造成污染，必須採用二次集塵方式加以收 集及處理，倘若處理不當則會逸散至廠房外而造成空氣污染問題[4]。電弧爐煉鋼製程 所產生的熔煉廢氣係屬高溫廢氣，其組成除一氧化碳與二氧化碳等氣狀污染物外，亦 包括大量煙霧等粒狀污染物，並可能含有多環芳香烴(PAHs)及戴奧辛(Dioxin)等致癌 物質[5-6]。電弧爐煉鋼的操作流程包括進料、熔煉、吹氧、出鋼等步驟(如圖 2-1 所示)， 所排放之污染物包括廢氣、污水、固體廢棄物及噪音等，其中又以粒狀污染物之影響 最為嚴重。 根據高雄市政府環境保護局相關研究計畫結果指出[2]，電弧爐煉鋼業之粒狀污 染物排放源主要來自物料堆置場的粉塵逸散，以及電弧爐熔煉過程中所逸散排放之高 熱煙塵，目前多半採用濾袋集塵器(fabric filter)捕集電弧爐、精煉爐、連鑄爐等製程 設備所排放之粒狀污染物，而物料堆置場所逸散之粉塵則多半採用灑水抑塵或改為室 內堆置等方式加以處理。
圖2-1 電弧爐煉鋼操作流程及污染源[4]
2-2 懸浮微粒之來源與形成機制
懸浮微粒之廣義定義為「凡非以氣體分子存在之顆粒物即可稱為粒狀物」。懸浮 微粒依粒徑大小區分為≦100、10、2.5、1.0μm 等[7] ，其對空氣環境各有不同影響， 目前我國「空氣品質標準」中僅針對總懸浮微粒(dp≦100μm)及 PM10(dp≦10μm)之微 粒濃度訂定標準，而美國則進一步於 1997 年訂定 PM2.5(dp≦2.5μm)之濃度標準，乃 因粒徑較小的懸浮微粒對生態環境及人體健康所造成之影響更為顯著[5]。 懸浮微粒之粒徑大小通常以微米(μm)表示，典型的大氣懸浮微粒粒徑分佈(如 圖 2-2 所示)，大致呈三峰分佈(tri-modal distribution)，在粗微粒範圍的波峰稱為粗粒 峰(coarse mode)，在細微粒範圍的兩個波峰，分別稱為累積峰(accumulation mode) 及凝核峰(nucleation mode)[7]。凝核峰的微粒粒徑小於0.08μm，主要係由成核 （nucleation）作用產生，此範圍的微粒會迅速地與較大的微粒產生膠凝或成為雲、 霧的凝結核，其生命週期通常小於一小時，主要來源為燃燒程序直接排放、燃燒排放 後急速冷卻的氣體凝結轉化等。累積峰的微粒粒徑介於 0.08-2.0μm之間，為多個凝核 型微粒相互膠凝、揮發性物種凝結作用或氣固間的轉化作用所產生，另亦可能來自 地表揚塵，此粒徑範圍之微粒最難移除。其中累積峰又可細分為兩個次級峰，分別 為粒徑位於0.2μm左右的凝結峰(condensation mode)，及粒徑位於 0.7μm左右的液 滴峰(droplet mode)，前者為氣相物質凝結的產物，而後者則為細粒徑微粒經由液滴 成長而形成。懸浮微粒粒徑分佈亦隨地理位置與氣象條件而異，海洋地區多呈單峰 原 料 秤 重 預 熱 加 料 熔 解 氧 化 還 原 出 鋼 黑煙、HCs 金屬燻煙 CO、金屬燻煙 金屬燻煙 添 加 劑 裝入期 每批次重覆操作2～3次分佈，而大陸地區則多呈雙峰或三峰分佈。此外，都會區之細微粒濃度常高於粗微 粒濃度，造成此現象主要因都會區汽機車尾氣排放大量揮發性有機物及氮氧化物， 再經由光化學反應生成二次氣膠(secondary aerosols)所致。 2-2-1 懸浮微粒之形成機制 大氣中懸浮微粒可區分為「原發性懸浮微粒」及「衍生性懸浮微粒」兩種[8]。所 謂原發性懸浮微粒係指直接由污染源排放至大氣者，其來源又可分為自然產生及人為 排放兩類。一般自然產生者包括地表揚塵、海鹽飛沫、森林大火等。而人為排放則包 括火力發電廠、焚化爐、工廠煙道及交通運輸工具等人為污染源之排放。 大氣中懸浮微粒之形成機制依其粒徑大小不同，可區分為下列三大類： 1. 由機械力量產生者。此類微粒可由風力捲場所產生、由污染製程所排放、由海 鹽飛沫、火山爆發及火災等所產生。此類微粒的粒徑多半大於 2.0μm，由於其 沉降速度較快，在大氣中的去除機制以自然沉降為主。 圖 2-2 大氣環境中懸浮微粒粒徑分佈圖[7] 2. 由凝聚累積產生者。此類微粒乃是大氣中污染氣體經化學反應而生成低揮發性 蒸 氣 ， 並 經 均 核 (homogeneous nucleation) 及 核 凝 結 (condensation growth of nuclear)而形成液滴，或直接形成液滴再凝聚而產生微粒。此類微粒粒徑多半介 於 0.1-2.0μm之間，沉降速率較慢，故多半因洗除作用(washout)自大氣中去除。 3. 由蒸氣經冷凝生成原發性微粒，再經凝聚及鍵結聚合產生者。此類微粒稱為轉
變性核子或艾特坎核子(Aitken nuclei)，其粒徑多半小於 0.1μm以下，在很短的 時間內，可與其他微粒相互凝聚而形成較大微粒，其去除機制多半為雨除作用 (rainout)。 2-2-2 懸浮微粒之污染來源 根據宋等[8]針對都會區懸浮微粒特性的研究發現，都會區懸浮微粒之主要污染來 源包括營建施工工地、汽機車尾氣排放、堆置物料或土方、沉積於地表的粉塵微粒經 風力或動力(如：輪胎)之再捲揚(re-entrainment)、工業製程排放等。依據高雄市政府 環境保護局「高雄市空氣品質管理計畫」研究報告書[9]對於高雄市空氣品質之調查結 果得知，高雄市粒狀污染物總排放量每年約 27,345 公噸。懸浮微粒排放量最大者為 土木施工(34%)、車輛行駛揚塵(26%)，其次則為工業排放(17%)；而其中又以鋼鐵業 之排放為最主要貢獻來源，中國鋼鐵公司約佔 10.2%；電弧爐煉鋼業約佔 5~7%。 一貫作業煉鋼廠之鋼鐵冶煉污染源包括燒結廠之拌料場揚塵、礦堆風蝕、燒結 道進行破碎與篩選、風箱排氣等逸散粉塵；煉焦廠中煤的輸送、卸焦台、焦炭推置 爐體等；高爐工廠的污染主要發生於爐內反應及排渣；高爐的爐頂廢氣、燻煙等皆 含有大量之粒狀污染物。軋鋼過程中燃燒廢氣、金屬灰渣等亦為廠內外粒狀污染物 之逸散源。電弧爐煉鋼之作業程序須在加料期與出鋼期將爐蓋移開，故有大量煙塵 伴隨熱空氣上升，或滯留於廠房上方，或逸散出廠外而形成鄰近區域空氣污染問題。 電弧爐煉鋼製程以廢料煙塵逸散、加料程序中廢氣煙塵、熔鋼爐渣等為主要逸散源。
2-3 懸浮微粒之濃度與物化特性
2-3-1 懸浮微粒質量濃度 根據中鋼公司廠周界空氣品質監測站監測結果得知[10]，位於廠區西南的物料堆置 場容易因風蝕作用而導致逸散，其年平均濃度介於 70~120μg/m3 之間。然而，截至目 前為止，中鋼公司對於作業區廠房內懸浮微粒濃度，除粉塵作業區外，並未實施環境 測定作業，對於現場作業人員長期暴露於高濃度懸浮微粒環境所可能導致之健康危 害，亦無完善之暴露評估計畫。因此，本計畫將針對高風險之煉焦工廠、燒結工廠、 高爐工廠，進行作業環境懸浮微粒之採樣與分析，其研究成果可提供相關資訊給鋼鐵 業參考外，亦可做為環保及勞工部門擬定管制策略之依據。 袁等[11]曾針對一貫作業煉鋼廠(中國鋼鐵公司)之高爐場、燒結場作業區及工廠周 界 ， 進 行 懸 浮 微 粒 採 樣 。 就 高 爐 場 而 言 ， 作 業 區 內 之 TSP 濃 度 範 圍 為298.1~397.8μg/m3 ，PM10濃度範圍為 110.2~184.2μg/m3(佔 TSP 之 37~46%)， PM2.5 濃度範圍為74.4~84.7μg/m3 (佔 TSP 之 21~25%)，PM1.0濃度範圍為53.2~55.4μg/m3(佔 TSP 之 13~19%)；作業區外之 TSP 範圍為 422.2~495.0μg/m3，PM10 濃度範圍為 44.4~64.1μg/m3。就燒結場而言，作業區內之 TSP 濃度範圍為 41.7~44.8μg/m3 (佔 TSP 之 5~6%)；作業區外之 TSP 濃度範圍為 1260.0~1342.5μg/m3，PM 10 濃度範圍為 77.5~83.0μg/m3。就工廠周界而言，上風處周界之 TSP 濃度範圍為 96.3~133.9μg/m3， PM10濃度範圍為50.4~118.8μg/m3；下風處周界之 TSP 濃度範圍為 161.9~254.3μg/m3。 此結果顯示中國鋼鐵公司對鄰近空氣中總懸浮微粒之貢獻量約為 100~200 μg/m3 左 右，對於下風處敏感點居民健康風險之影響應屬顯著。 袁等[12]亦曾針對電弧爐煉鋼廠(唐榮鋼鐵公司)作業區及工廠周界，進行懸浮微粒 採樣。採樣結果顯示，作業區內之 TSP 濃度範圍為 1487.3~1561.2μg/m3，PM 10濃度 範圍為 416.7~550.0μg/m3 (佔 TSP 之 28~35%)，PM2.5濃度範圍為 94.8~116.8μg/m3(佔 TSP 之 6~8%)，PM1.0濃度範圍為53.3~66.8μg/m3(佔 TSP 之 3~4%)；作業區外之 TSP 範圍為306.8~356.5μg/m3，PM 10濃度範圍為45.1~65.0μg/m3。就工廠周界而言，上風 處周界之 TSP 濃度範圍為 81.3~100.2μg/m3，PM 10濃度範圍為53.8~93.6μg/m3，下風 處 TSP 濃度範圍為 216.2~820.5μg/m3。此結果顯示唐榮鋼鐵公司電弧爐煉鋼廠對鄰近 空氣中總懸浮微粒之貢獻可達 100~700μg/m3左右，對於下風處敏感點居民健康風險 之影響極為顯著，必須採取必要防制措施，藉以降低粒狀污染物之逸散排放。此外， 對人體健康風險最大的 PM1.0小時值變化趨勢而言(見圖 2-3)，PM1.0濃度隨生產製程 作業而異，其最大小時濃度可達228.7μg/m3，而瞬間最高濃度甚至可達1,225μg/m3； 因此，長期暴露於此環境中，對人體健康之影響，實不容忽視。 此外，根據石等[13]針對台灣地區四家錳鋼製造工廠（分別以 A、B、C、D 表示）， 其作業員工對錳暴露之追蹤調查研究結果發現，對錳熔爐區及成品加工區的 50 位勞 工，進行八小時個人平均暴露濃度的測定，樣品數總計為 130 個。由量測結果得知錳 濃度範圍為 0.03~4.61mg/m3，幾何平均值為 0.44 mg/m3；各工廠錳幾何平均濃度值以 單因子變異數分析檢定結果顯示，四家工廠員工平均錳濃度呈統計顯著差異（p＜ 0.001），再由Scheff”etest檢定得到，甲廠（44 個樣品）錳濃度明顯高於其它三廠， 其結果也顯示員工確實會因工作性質不同，其錳暴露程度也有所不同。
0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 09:00 13:00 17:00 21:00 01:00 05:00 09:00 13:00 17:00 21:00 01:00 05:00 Time(hr) C o n c. (μ g / m 3 ) PM1.0 2-3-2懸浮微粒之粒徑分佈 由懸浮微粒粒徑分佈資料可瞭解作業區所排放之懸浮微粒粒徑範圍，並用以定性 研判主要污染來源。袁等[7]針對中鋼鋁業懸浮微粒粒徑分佈結果指出，廠周界南測監 測點(軋鋁廠)日間細微粒粒徑範圍之最高峰在 1.0μm~1.8μm 之間，夜間則出現在 1.8μm~3.2μm之間；而粗微粒粒徑範圍日、夜間均出現在 10.0μm~18.0μm。另就廠周 界北側監測點(料堆、熔鑄工廠等)，日間最高峰出現在 1.0μm~1.8μm之間，夜間則出 現在3.20μm~5.60μm之間。 根據廖等[14]針對於焚化爐周界空氣中懸浮微粒粒徑分佈之研究結果指出，周界 空氣中懸浮微粒粒徑呈現雙峰分佈(bi-modal distribution)，其最高濃度值多半出現在 細微粒粒徑範圍(dp＜0.49μm)，而次高濃度值則出現在粗微粒粒徑範圍(3~7.2μm)， 此結果顯示焚化爐周界空氣之懸浮微粒粒徑分佈涵蓋細微粒與粗微粒粒徑範圍。 Qin[15]曾針對燃燒污染源進行研究，其結果顯示工業區大型燃燒源所排放的微粒分 佈於3.2~11.3μm的粒徑範圍內，交通污染源所排放的微粒主要分佈在 0.71μm左右 的範圍，且質量粒徑分佈與機動車輛之車種有密切關係。 袁等[11]曾針對中國鋼鐵公司及唐榮公司電弧爐煉鋼廠進行作業區懸浮微粒粒徑 分佈量測，粒徑分佈結果見圖2-4。由粒徑分佈狀況得知，鋼鐵廠排放粒狀污染物之 粒徑分佈，除高爐場為雙峰分佈外，均為單峰粒徑分佈，最高峰粒徑位於10μm左右， 其中PM2.5約佔6~25%左右，而PM1.0則僅佔3~15%左右。然而，鋼鐵廠下風處敏感點 之社區、學校、醫院之懸浮微粒分佈尚無完整之量測數據，因此，本計畫擬針對鋼鐵 PM1.0 圖 2-3 電弧爐煉鋼廠 PM1. 0小時濃度變化趨勢
廠鄰近區域進行粒徑分佈量測，建立鋼鐵廠粒狀物之本土資料庫，俾做為氣膠微粒暴 露風險評估之重要依據。 2-3-3 懸浮微粒之化學成份 懸浮微粒的成份主要包括金屬成份、碳成份及離子成份。PM2.5細微粒中主要成 份包括硫酸根、硝酸根、銨根等離子成份及碳成份，再加上部分金屬成份；而 PM10 粗微粒之主要成份雖與 PM2.5類似，但成份比例卻稍有不同。由於污染來源及地理 位置之不同，懸浮微粒之成份亦有所差異。 根據樓及袁等[16]在高雄都會區大氣懸浮微粒金屬成份調查研究結果中指出，楠 梓、左營、三民、前金、前鎮及小港等六個空氣品質監測站之懸浮微粒中皆以鐵的濃 度最高，鋅、鋁的濃度次之，其次為錳，而以銅、鎳的濃度最低。懸浮微粒重金屬成 份與產業分佈位置有關，其中鐵的濃度以小港測站濃度最高，其與全國最大煉鋼廠中 鋼公司及電弧爐煉鋼廠均位在小港區之臨海工業區有密切關係。鉛的濃度則以前金測 站濃度較高，與市中心交通流量較大有關。鋅的濃度以三民測站濃度最高，與三民測 站附近交通擁擠與汽機車輪胎摩擦頻率較高所造成。錳的濃度則以楠梓與小港濃度較 高，與工業製程排放或裸露地表揚塵有關。 袁等[12]曾針對電弧爐煉鋼廠作業區及廠周界之懸浮微粒，進行金屬成份及水溶性 離子成份分析，並將成份分析結果彙整於表2-1~2-2。由表2-1之TSP結果顯示電弧爐 廠內、外總懸浮微粒之主要金屬成份以Fe、Ca所佔的比例最高，其次為Cr、Mg、 Zn、Ni、Mn，只有少部份Ti及V。此外，其研究亦發現K、Al及Pb只出現在電弧爐 廠外，廠內並未偵測到；因此推論K、Al及Pb金屬成份可能來自廠區附近道路揚塵 之貢獻。由表2-2之PM2.5及PM2.5-10結果得知，場內PM2.5之金屬成份以Fe、Zn、K為 主要物種，而PM2.5-10則為Fe、Ca、Cr；從廠周界東北側測值亦得知大部份金屬在 PM2.5-10之比例均高於PM2.5。另就總懸浮微粒之離子成份而言，而廠內以Ca2+、SO42-、 Cl-及K+所佔之比例較高，作業區及廠周界皆為Ca2+、SO42-、Cl-較高；若從PM2.5及PM 2.5-10之離子成份而言，PM2.5-10中Ca2+之比例最高（15.96﹪），PM2.5中則以K+、SO42-、 Cl-比例較高（介於9~15﹪）。
王等[17]曾於台北縣三重市、雲林縣麥寮鄉、高雄縣林園鄉等分別代表台灣都會 區、鄉鎮區及工業區的地點，進行懸浮微粒採樣分析。發現台灣地區的懸浮微粒組成 中，粗粒徑以地殼元素鋁、矽、鐵、鈣和海水飛沫主要元素以氯為主；細粒徑則以硫 元素和硫酸鹽含量最高，其次為氯與鉀等元素。 Qin等[15]針對工業區燃燒源排放微粒之化學成份進行研究，其研究結果發現粒徑 小於1.4μm細微粒之銅主要來自交通污染源，而粗微粒之銅除來自交通污染源外，重 d c/ d lo g d p 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 (a)原料堆置場 d c /d lo g d p - 5 0 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 (b)燒結場 d c/ d lo g d p 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 (c)高爐場 d p 0 . 1 1 1 0 d c /d lo g d p 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 (d)電弧爐場 (μm) 圖 2-4 鋼鐵業作業區懸浮微粒粒徑分佈圖[11]
油燃燒是主要污染貢獻來源之一。鉛之污染來源主要為交通工具尾氣排放，但粒徑範 圍則分佈於整個PM10之範圍，但重油燃燒所產生的鉛則主要分佈於細微粒。 根據李等[18]對於鋼鐵廠粒狀污染物所含金屬元素之特徵研究指出，鋼鐵廠煙 表 2-1 電弧爐煉鋼總懸浮微粒（TSP）之金屬成份[12] 採樣 地點 單位 Mg K Ca Ti V Cr Mn Fe Ni Zn Al Pb μg/m3 5.82 ND 26.36 0.36 0.035 11.57 1.55 65.21 2.67 4.42 ND ND 電弧爐 場內 ﹪ 0.38 ND 1.73 0.02 0.0023 0.76 0.10 4.28 0.18 0.29 ND ND μg/m3 2.71 1.07 8.98 0.23 0.031 4.07 1.06 41.42 0.91 4.02 3.44 0.10 電弧爐 場外 ﹪ 0.82 0.32 2.71 0.07 0.009 1.23 0.32 12.49 0.27 1.21 1.04 0.03 μg/m3 0.16 0.20 0.74 0.055 0.0049 0.094 0.10 8.98 0.04 0.23 1.35 ND 廠區 西側 ﹪ 0.18 0.23 0.84 0.06 0.006 0.107 0.11 10.27 0.05 0.27 1.54 ND μg/m3 3.30 1.25 13.48 0.29 0.040 6.15 1.25 46.22 1.34 4.23 3.74 0.29 廠區 東北側 ﹪ 0.64 0.24 2.60 0.056 0.008 1.19 0.24 8.92 0.26 0.82 0.72 0.057 註：ND表示偵測值小於偵測極限 表 2-2 電弧爐煉鋼懸浮微粒（PM2.5及 PM2.5-10）金屬成份 [12] 採樣 地點 單位 Mg K Ca Ti V Cr Mn Fe Ni Zn Al Pb μg/m3 0.79 4.69 1.01 0.009 0.041 0.88 1.11 18.5 ND 5.06 0.16 ND PM2.5 ﹪ 0.21 1.24 0.27 0.002 0.011 0.23 0.29 4.90 ND 1.34 0.04 ND μg/m3 2.02 1.01 10.74 0.32 0.028 4.81 0.78 35.4 ND 1.98 2.59 ND 電弧爐 場內 PM2.5-10 ﹪ 3.78 1.90 20.10 0.60 0.050 9.00 1.46 66.3 ND 3.71 4.84 ND μg/m3 0.02 0.39 ND 0.011 0.002 0.22 0.20 2.24 ND 1.45 0.13 ND PM2.5 ﹪ 0.10 1.67 ND 0.048 0.009 0.92 0.72 9.50 ND 6.17 0.56 ND μg/m3 0.29 0.30 2.00 0.060 0.011 0.59 0.15 8.95 0.20 0.99 1.04 ND 廠區 東北側 PM2.5-10 ﹪ 0.55 0.56 3.75 0.11 0.021 1.10 0.28 16.7 0.37 1.85 1.94 ND 註：ND表示偵測值小於偵測極限 道廢氣中高濃度金屬元素成份包括鋁、鐵、鈣、砷、銅、錳等。其中使用焦炭為輔助 燃料之鋼鐵廠，廢氣含鐵量為最高者，最高濃度可達21.8 μg/Nm3。此外，李等[26]之 研究結果指出電弧爐煉鋼廠排放之總 PAHs 濃度最高，平均濃度高達 3,430μg/Nm3， 分別為使用焦炭為輔助燃料鋼鐵廠之 5. 88 倍及使用重油為輔助燃料鋼鐵廠之 1.72 倍。 根據袁等[7]研究煉鋁廠廠房內之懸浮微粒化學成份得知，金屬成份中鋁所佔比例 最高，其次為鎂、鈣，另有少部份的鐵及鋅。而水溶性離子成份中，陰離子以 Cl-、
SO42-所佔比例最高，其次為 F-及 NO3-，陽離子則以 Na+、Mg2+所佔比例最高，其次 為 K+及 Ca2+。碳成份則以有機碳(organic carbon)所佔比例最高。
2-4 懸浮微粒對人體健康之影響
空氣中懸浮微粒對於人體健康之影響甚大；懸浮微粒對於人體健康之危害，除與 微粒粒徑大小有關外，也與微粒所含化學成份有密切關係。空氣污染對人體健康的影 響大部份是引發呼吸系統的疾病，譬如：纖毛可能停止擺動，使呼吸系統喪失清除功 能。簡而言之，空氣污染與呼吸系統的生理作用有必然關係。根據李等[19]研究指出， 通常粒徑大於 10μm 的微粒可被鼻腔與咽部阻留，因此又為稱可吸入性(inhalable)粉 塵；粒徑介於1.5~10μm的微粒易沈積於氣管與支氣管之間，而粒徑介於 0.1~1μm 的 微粒則易沈積於肺泡內(如圖 2-5 所示)。若懸浮微粒含有 Pb、As、Cd、Cr 等有害金 屬元素，則更可能會造成呼吸系統病變(如：支氣管炎、肺癌等)。 根據詹等[21]研究指出，在沙塵暴侵襲台灣地區期間，PM 10及 PM2.5微粒之濃度均 有增加趨勢。空氣中懸浮微粒影響整體空氣品質進而危害人體呼吸系統(如：心臟疾 病、氣喘及肺部疾病等)，經統計分析醫院資料顯示，沙塵暴事件日之後，第三、四 天醫院急診人數均有明顯增加情形，其中又以易感受族群(老人或兒童)居多。 Christen 等[22]對於次微米(submicron)微粒之研究指出，燃燒稻草時所產生的微粒 中次微米微粒佔有一定的比例，次微米係指微粒粒徑介於0.1~1.0μm者，其對於人體 呼吸系統肺泡囊的沉積率最高。更不幸的是空氣污染防治設備對於微米微粒的去除率 也相當低，儘管集塵器之除塵效率高達 99%，仍有 1%的微粒未被去除而排放至大氣 環境中。 Wicken 等[23]針對懸浮微粒之研究指出，暴露在高濃度粒狀污染物(PM10)之作業 環境中，會降低肺泡的清除效率(clearance rate)，進而影響肺功能，並導致肺癌(lung cancer)。若大氣中二氧化硫(SO2)與懸浮微粒同時存在時，則會形成含有酸性的氣膠 微粒，更會降低人體呼吸系統纖毛細胞之蠕動，進而影響其對粒狀物之移除效率，長 久將增加死亡率(mortality)及罹患率(morbidity)，並引起急性或慢性的肺部疾病。 圖 2-6 描述懸浮微粒濃度與死亡率之間的關係，Leonard 等[24]研究愛爾蘭都柏林 市在 1938-1949 年間，因呼吸性疾病而導致之死亡率與懸浮微粒質量濃度成正相關。 根據 Winkelstein 等[25]在 1967-1969 年間，研究空氣中懸浮微粒、落塵與硫氧化物對 美國水牛城(Buffalo)及紐約市居民的健康影響顯示，不論依據各種病因、呼吸系統疾 病或胃腸癌統計居民的死亡率，均與空氣中的懸浮微粒濃度有關，而與經濟水平較無關係。因為懸浮微粒多半含有害物質或吸附溶解其他有害物質，當含有害物質的微粒 經呼吸作用而進入人體後，便可能導致呼吸系統疾病；或經循環系統輸送至其他部 位，造成各種類型的職業病變。Winkelstein 等[25]的研究指出懸浮微粒對人體健康確 有不良影響，甚至會導致猝發性心臟病。 圖2-6 愛爾蘭都柏林市死亡率與空氣污染濃度之關係[24] Tanimoto等[26]於1997年針對固定污染源之懸浮微粒研究結果指出，工廠內懸浮微 沉 積 率 (%) 半徑 (μm) 死 亡 率 (%) 圖 2-5 氣膠微粒粒徑與肺泡囊內沉積率之關係[20]
粒濃度與作業環境之通風狀況有密切關係。作業環境中良好通風設備之設計及操作， 對暴露於高濃度懸浮微粒環境作業員工之健康風險具有明顯降低的效果。 根據陳等[27]研究勞工直接暴露於懸浮微粒之結果指出，呼吸防護用具是勞工安全 衛生的最後一道防線﹐在作業系統中正確地選擇及使用呼吸防護用具﹐將可有效達到 保護勞工健康之目的。陳等[28]針對氣膠微粒對人體健康危害之研究結果指出，懸浮微 粒為造成人體健康危害的主要空氣污染物之一，當微粒隨空氣吸入呼吸道並沉積於體 內而無法清除時，便容易造成呼吸系統病變。由於呼吸系統中各部位的清除速率不盡 相同，因此吸入的氣膠微粒對人體健康之危害常取決於微粒之沈積量與沈積位置。其 研究亦嘗試建立完整粒狀污染物之暴露-反應(dose-response)模式，用以量化評估空氣 中粒狀污染物之健康影響效應，以及各種污染控制措施對人體健康的改善成效。 根據 Dyremark 等[29]研究結果指出，較大粒徑之微粒於呼吸道上端，會因為慣性 衝擊作用附著於黏膜上，再經由纖毛運動排出體外或進入食道內；較小粒徑之微粒 （dp≦10μm）則會跟隨氣流而到達肺部，停留一段長時間並沉積於肺泡囊內，且微 粒中 PAHs 會與肺部細胞接觸而溶入血液中，造成血液中 PAHs 濃度提高而影響人體 健康。 鋼鐵業所排放懸浮微粒之重金屬成份對人體健康之風險，一值是被重視的工安 議題，微粒中重金屬會抑制酵素或改變代謝物質之催化分解速率，瞬間高濃度之重金 屬成份常會形成不可逆的急毒性，若長期暴露於低濃度的重金屬環境中，則會造成慢 性中毒。 吸入含鉻金屬化合物的粉塵會對人體造成確定性的健康危害[30,31]。由鉻金屬化 合物所導致的疾病除肺癌、上呼吸道癌與腸胃癌外，還有皮膚障害(如：皮膚炎、過 敏和濕疹性皮膚反應等)、呼吸道障害(如：鼻中膈穿孔、過敏性氣喘、鼻炎及其他鼻 疾病等)、前眼部障害、口腔黏膜障害、胃腸炎、腎障害(如：腎功能不足導致少尿或 無尿)等急性中毒，這些病變主要是在作業現場與六價鉻(如：鉻酸、鉻酸鹽、重鉻酸 及重鉻酸鹽)直接接觸或食入，或六價鉻粉塵、蒸氣之暴露或吸入，而六價鉻比三價 鉻有較高的毒性，較容易造成細胞組織氧化損壞。Gylseth 等[32]發現吸入的鉻金屬濃 度與尿中鉻濃度有極高的相關性存在，並有實驗結果顯示，在吸入可溶性的鉻酸鹽 後，尿液是主要的代謝途徑。 環境空氣中懸浮微粒之矽成份亦會對人體健康造成影響[33]，粉塵中的矽成份多 半以二氧化矽(SiO2)型態存在，吸入大量二氧化矽會沈積於肺部而導致矽肺症，並降
低肺部呼吸功能。我國勞工作業環境空氣中有害物容許濃度標準，依據粉塵中游離二 氧化矽(10%)為基準，區分為四大類加以規範，藉以保護作業勞工之健康。 含鉛物質被大量使用於生產製品(如：電池、油漆、汽油、管線、玻璃等)，因此 環境中的鉛可經由吸入、食入及皮膚接觸而進入人體，其中無機鉛化合物多半由肺部 吸入，而沈積在肺部的鉛大約有 50%會被吸收，並進入全身循環中，造成血中鉛含量 升高，甚至沈積在骨頭或其他軟組織中。長期暴露在含鉛污染環境中會導致嬰幼兒智 力發展遲緩，血中鉛含量過高則會與紅血球結合，造成紅血球內 Protoporphyrin 之累 積，進而導致鉛中毒[34,35]。 含鎘的粉塵和薰煙會經由呼吸而進入肺部，其中約有 25%~50%的鎘會被吸收進 入人體，主要由粉塵粒徑大小和化學組成而決定。吸入大量含鎘的粉塵和薰煙在某些 工人身上會發生類似「金屬薰煙熱(metal fume fever)」的急性症狀(如：發燒、咳嗽、
呼吸困難、胸悶等)，更嚴重的會引起化學性肺炎和肺水腫甚至死亡[36]。就慢性危害
而言，腎臟常是早期鎘危害的標的器官，而早期的徵候為低分子量蛋白尿(如：β2-微
球蛋白)，通常因為腎小管的持續破壞，甚至會造成糖尿、氨基酸尿、鈣尿等稱為凡 可尼症候群(Fanconi’ssyndrome)之症狀[36]。
2-5 暴露與風險評估
2-5-1 暴露與風險評估之意義 暴露評估（exposure assessment）為量測或推估人類暴露於環境中污染物質之頻 率及強度的過程，或指推估某一新化學物質進入環境中所可能增加的暴露量。完整暴 露評估應包括暴露量之大小、時間及頻率，暴露族群之數量、特性、種類以及量測或 估計過程中的不確定性，舉凡暴露來源及排放化學物質濃度的量測或估計，化學物質 於環境中之傳輸（transport）、轉換（transformation）及宿命（fate），人體暴露途徑、 暴露機率等均具不確定性，這些不確定性均會影響評估結果，故需詳加描述和界定。 暴露評估屬於風險評估的重要步驟之一，常用於確認某些適當且可預期之效應對暴露 的影響，或預測有效控制技術對暴露的影響。暴露評估所包含之工作項目眾多，首要 工作為決定暴露族群所在暴露環境中化學物質之濃度，環境中化學物質濃度可經由直 接量測或藉適當模式加以推估，無論使用何種方式皆需考慮量測方式或模式模擬之準 確性。 風險評估（risk assessment）係以科學的步驟來解析一件事物可能造成風險之形 式、範圍及特性之過程。風險評估之進行方式，常依其研究目的及所能收集之資料而有所不同。有些風險評估係在事件發生後，再進行其危害分析，但亦有些係在事件發 生前，以適當且合理之推估方法，預測未來可能造成之風險，並進一步將風險資訊正 確地向民眾傳達，完成風險評估、風險管理與風險溝通等步驟(見圖 2-7)。整體而言， 風險評估包括危害因子鑑定、毒理學評估、暴露評估、風險度量化等四個步驟[37]，茲 簡述如下： 圖 2-7 風險評估、風險管理、風險溝通實施程序示意圖[37] 2-5-2 危害因子鑑定 在危害因子鑑定程序上，必須評估與蒐集下列兩項重點資料：其一為化學物質可 能產生健康損害的種類或疾病的相關資料；其二為產生傷害或疾病的暴露情況相關資 料。在危害因子鑑定的程序中，化學物質在人體內的傳輸途徑及與器官、細胞或部分 細胞的交互動力作用都是所需的基本資料，由於目前許多毒性資料均來自動物實驗， 對於判斷化學物質在實驗動物或某族群已知毒理作用，在其他族群人體是否也會同樣 發生，具有相當的參考價值。在危害因子鑑定部分，主要包含下列三個工作項目： 1. 鑑定標的污染物 2. 鑑定相關之暴露途徑 3. 鑑定健康毒性終點 2-5-3 毒理學評估 劑量-反應(dose-response)評估係評估暴露在某物質環境下，劑量與毒性傷害或發 生疾病間之關係。一般而言，即使有很好的流行病學研究，可信度高的人體毒性數據 亦很罕見，因此必須由動物實驗數據來推估人體劑量效應，本計畫擬以目前毒性評估 最常使用的資料庫之一的美國 EPA IRIS 資料庫（Integrated Risk Information System） 作為污染物人體毒性評估之主要參考依據。毒理學評估包含下列六個工作項目： 1.蒐集污染物之定性及定量毒理資料，包含人體實驗資料、動物實驗資料及毒物 危害因 子鑑定 毒理學 評估 暴露 評估 風險度 量化 風險 管理 風險 溝通
動力學實驗資料
2.推估在暴露期間適用之毒性範圍
3.致癌效應評估-決定致癌斜率（slope factor, SF）
4.非致癌效應評估-決定參考劑量(reference dose, RfD)及 NOAEL (no-observed adverse-effect level) 5.決定致癌毒性值，判斷污染物致癌性，由外插法推估最低劑量，決定等效人體 劑量及推估劑量-反應參數 6.毒性資料之綜合彙整 2-5-4 暴露評估 暴露評估主要探討污染物濃度、污染物進入人體之途逕及暴露的時間長短及頻率 等因子。藉由不同的暴露情景(exposure scenarios)，推估出人體暴露劑量之平均值及 其分佈，暴露情景有時必須考慮不同代表性之族群，分別推估其污染物暴露量，並以 最大暴露族群（most exposed population）作為評估健康風險是否達到基準值之主要評 估對象。由化學物質環境歸宿動向而推估之暴露評估所需的細部資料如下： 1.控制危害物質生產及釋放至環境中的各項因子 2.危害物質釋放至環境中的數量、地區及時間 3.控制危害物質釋放至環境後歸宿動向的因子，包括移動、存積或衰減 4.人類與化學物質的接觸 5.人體攝入量資訊 污染物的長期暴露劑量除與污染物濃度有關外，接觸時間亦是重要因子。接觸時 間與每日暴露時間、每年暴露頻率及長期暴露年數有關。一般而言，可用三種方法估 算暴露之污染物濃度：（1）空氣品質監測，（2）由排放量配合擴散模式推估，（3）由 排放模式配合擴散模式推估。本研究擬以實測資料為主，期能最接近真實值，並輔以 模式來估算暴露之污染物濃度。長期之空氣污染物吸入量，可依下式加以估算[37]： a b e e e r i
T
W
Y
F
T
Q
C
ADI
(2-1) 式中 ADI：長期每日平均污染物吸入量（mg/kg-day） Ci：空氣污染物濃度 （mg/m3） Qr：呼吸空氣量（m3 /hour） Te：每日暴露時間 （hours/day）Fe：每年暴露頻率（days/year） Ye：長期暴露年數（years） Wb：體重（kg） Ta：平均時間（days） 2-5-5 風險度量化 風險評估為最後一步程序，乃綜合上述三個步驟的分析來決定某一化學物質與 引起人類健康危害之相關性，風險通常表示如下: 1.對非致癌物或致癌物之非致癌效應而言，暴露臨界值 (margin of exposure)乃是 以無效作用最高劑量除以估算的暴露劑量來表示。 2.對致癌物而言，致癌風險乃是以人體實際暴露濃度乘以單位致癌風險 (unit risk)，或以劑量乘以致癌強度來表示，單位風險是由劑量效應模式推算出來的。 風險度推估包含下列工作項目： 1.綜合暴露及毒性評估資料。 2.量化單一污染物之風險，量化多重污染物之風險，合併不同暴露途徑之風險。 3.致癌風險推估：個人致癌風險、致癌發生率、不確定性推估。 4.非致癌風險：健康效應嚴重性、危害指數、潛在暴露人口數。 A. 致癌風險推估[37] CR= ADI × SF (2-2) 式中 CR: 致癌風險 ADI :長期每日吸入劑量 (mg/kg-day) SF : 致癌斜率因子 (mg/kg-day)-1
n i i t Risk Risk 1 (2-3) 式中 Riskt : 單一暴露途徑致癌風險 i Risk : 第 i 個毒物個別致癌風險 總致癌風險為所有暴露途徑致癌風險之總和（致癌風險基準值=10-6）。 B. 非致癌風險推估[37] RfD EI HI (2-4)式中 HI : 個別毒物危害指數 EI : 暴露劑量 (mg/kg-day) RfD : 參考劑量 (mg/kg-day) 總危害指數為所有毒物危害指數之總和（基準值＜1）。 袁等[11]曾針對高雄地區鋼鐵冶煉工廠作業區及行政區之員工實施個人暴露採樣 評估粒狀污染物吸入量，將個人暴露採樣求得之個人暴露濃度代入平均工作日粒狀污 染物吸入量之估算公式，並配合問卷調查結果，進而求出員工(作業區員工、行政區 員工)之平均工作日粒狀物暴露量，就員工吸入暴露量推估結果而言，在上班作業期 間，第一次採樣作業區員工之吸入暴露量介於 0.019~0.117 mg/kg-day，以鎔鑄場最 高，而以電弧爐場最低；行政區員工吸入暴露量介於 0.005~0.016 mg/kg-day，以電弧 爐場最高，而以原料堆置場最低。而第二次採樣作業區員工之吸入暴露量則介於 0.013~0.194 mg/kg-day，以原料堆置場最高，而以燒結場最低；行政區員工吸入暴露 量介於 0.006~0.013 mg/kg-day，以原料堆置場最高，而以電弧爐場最低。至於居家休 息期間，第一次採樣作業區及行政區員工之吸入暴露量皆以原料堆置場最高，而以燒 結場最低，作業區吸入暴露量介於 0.007~0.030 mg/kg-day；行政區則介於 0.005~0.023 mg/kg-day；而第二次採樣作業區及行政區員工之吸入量皆以原料堆置場最高，而以 高爐場最低，作業區吸入量介於 0.006~0.035 mg/kg-day。行政區介於 0.004~0.017 mg/kg-day。此外，第一次採樣作業區員工之平均日吸入暴露量介於 0.038~0.121 mg/kg-day，以鎔鑄場最高，而以燒結場最低；行政區之平均日吸入暴露量介於 0.014~0.031 mg/kg-day，以原料堆置場最高，而以燒結場最低。 而第二次採樣作業區員工之平均日吸入暴露量介於 0.036~0.156 mg/kg-day，亦 以原料堆置場最高，而以燒結場最低；行政區之平均日吸入暴露量介於 0.013~0.025 mg/kg-day，以原料堆置場最高，而以高爐場最低。整體而言，第一次採樣作業區員 工之平均日吸入暴露量較行政區員工高出約 1.5~3 倍，而第二次採樣則高出約 1.5~5 倍。根據作業區內四種重金屬平均致癌風險推估結果，一貫作業煉鋼廠(高爐場、燒 結場及原料堆置場)及電弧爐煉鋼廠(電弧爐場)作業員工暴露 Cr6+平均致癌風險皆超 過可接受致癌風險標準(10-5 ~10-6)，其中電弧爐場作業員工同時暴露 Cr6+及 Ni 之致癌 風險皆超過標準。此外，女性作業員工暴露 Cr6+、Ni 及 Pb 之平均致癌風險均較男性 作業員工高，暴露 Cr6+之平均致癌風險皆較 Ni 及 Pb 高出許多。由非致癌風險推估結 果，一貫作業煉鋼廠(含高爐場、燒結場及原料堆置場)及電弧爐煉鋼廠(電弧爐場)作
業員工暴露 Mn 金屬之危害指數均較其它金屬高出許多，其中又以電弧爐場員工暴露 Mn 之危害指數最高且超過標準值(＞1)。此外，各作業區員工吸入暴露量以 Fe 為最 高，其次為 Zn 及 Mn，最低為 Cu；就致癌風險而言，高爐場及燒結場暴露 Pb 之危 害較大，原料堆置場以 Ni 危害較大，而電弧爐場則以 Cr6+危害較大。 表 2-3 暴露劑量常用之參數 項目 人體參數 人體 男人 女人 小孩 70 kg 60 kg 10 kg 皮膚表面積 總暴露量(身高 180 公分成人) 穿著短袖上衣、長褲鞋靴 穿著長袖上衣、長褲、鞋靴及手套 1.8 m2 0.3 m2 0.1 m2 呼吸 休息 輕微活動 呼吸量 男人 女人 小孩
7.5 L/min 6 L/min 4.8 L/min 20 L/min 19 L/min 13 L/min 23 L/day 21 L/day 15 L/day
流體食物攝取量(牛奶、飲水、飲料) 2 L/day 1.4 L/day 1.4 L/day
人體食物攝取量 1500 g/day 根據張等[38]研究煉焦業污染源之作業員工與附近居民對空氣中 PAHs 暴露量生 物指標值分別推估作業員工與附近居民之風險程度，其研究結果發現過去對於 PAHs 微粒採樣皆以全塵暴露（total dust）為主，並未考慮微粒會因微粒徑大小不同而有 不同的吸入效率（aspiration efficiency）；若以傳統全塵採樣方式，而忽略吸入效率， 全塵量方式採樣會有高估的情形[39]。另外，於煉焦爐的採樣也發現粒狀 PAHs 以高 分子量、低揮發性為主；氣相 PAHs 則為低分子量、高揮發性之半揮發性有機物。 至於針對煉焦爐 PAHs 污染暴露的致癌風險高於 10-5層級，若以 10-6為可接受風險 度，則對於長期在煉焦爐作業環境工作之員工而言，PAHs 暴露防治工作實在刻不 容緩。 綜上所述，本研究計畫之圓滿執行仍需參酌過去珍貴的相關文獻資料。譬如： 台大環工所鄭福田教授之研究團隊曾執行國科會「有害空氣污染物風險管理可行性 研究」[40]，而成大醫學院職業醫學研究所李俊璋教授有關暴露風險評估在產業界應 用[41]之研究，以及有害空氣污染物健康風險評估及管理模式之探討[42]等，均非常具 有參考價值。此外，成大醫學院郭育良教授[43]曾針對台灣地區典型都會區居民及學 生之重金屬氣膠暴露健康風險進行評估，而台大公衛所詹長權教授[44,45]之研究團體
亦曾執行行政院環境保護署有關微粒空氣污染健康風險評估計畫，均獲致相當珍貴 的本土暴露風險資料，對於本項研究計畫之執行，具有關鍵性參考價值。其他重要 參考文獻尚包括暴露評估模式、粒狀物健康效應、粒狀物暴露量測及推估方法等國 外相關研究成果[46-52]。
第三章 研究方法與設備
3-1 懸浮微粒採樣方法
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： C ＝
V
W
W
f i)
(
×106 (3-1) V ＝2
)
(
Q
i
Q
f ×（tf－ti） (3-2) 式中 C：體積濃度（g/m3） Wi︰採集前濾紙重（g） Wf︰採集後濾紙重（g） V︰平均吸引空氣量（m3） Qi︰初始流量（m3/min） Qf︰終了流量（m3/min） ti︰採樣開始時間（min） tf：採樣終止時間（min） (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： (3-3) (3-4) 式中 Cf：細粒徑懸浮微粒濃度（g/m3） Cc：粗粒徑懸浮微粒濃度（g/m3） Mf：細微粒質量（g） Qf：細微粒器流道流量(L/min) Qc：粗微粒器流道流量(L/min) QT：總流量(L/min) t：採樣時間(min) t Q M C f f f t Q t Q C M C T c f c C (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，
