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空氣中粒狀污染物檢測法—高量採樣法

中華民國95年11月1日環署檢字第0950086772號公告
自中華民國96年2月15日起實施
NIEA A102.12A

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一、方法概要

  經由高量空氣採樣器配合適當之濾紙,以 1.1 ∼ 1.7 m3 / min 之吸引量,於短時間或連續 24 小時採集空氣中之粒狀污染物稱重之。

二、適用範圍

  本法適用於空氣品質之總懸浮微粒(TSP)及周界空氣中之粒狀污染物(Particulate),粒徑在 100 微米(μm)以下之濃度測定。

三、干擾

(一)光化霧(Photochemical smog)或木材煙霧(Wood smoke)等,其中可能存在之油性物質,會阻礙濾紙空氣流量而造成不穩定之抽引速率。

(二)濃霧或濕度高時會使濾紙受潮,而嚴重地減低空氣流量。

四、設備及材料

  高量空氣採樣器(High - volume air sampler)是由空氣吸引部、濾紙固定器、流量測定部及保護器(Shelter)所構成,如圖一圖二所示。

(一)空氣吸引部:是由整流馬達連結二段離心渦輪式風扇(Turbine type fan)所構成,具有 2 m3 / min 之吸引量。

(二)濾紙固定器:能保護 20 × 25 cm(或 8 × 10 in)之濾紙不致破損且不漏氣的一種裝設,直接與空氣吸引部連結,其使用各部之材質如下,又其組合如圖三。

1.濾框(Frame):使用耐腐蝕之材質(如不袗或高級鋁合金)﹐能固定濾紙使不致破損,其大小尺寸如圖三

2.網狀物(Net):在通氣時具有適當之強度可保護濾紙不會破損,其使用耐腐蝕之材質(如不袗)製造,且此材質不可帶給濾紙任何不純物,其尺寸與濾紙相同,置於濾框內,又不通氣部分使用氟化樹脂製品之膠帶固定。

3.墊圈:其尺寸必須符合濾框,又其與濾紙接觸部分必須使用氟化樹脂製品之膠帶固定。

4.鎖具:裝卸濾紙時為防止破損及漏氣的一種裝設,其為耐腐蝕之材質(如不袗或高級鋁合金)所製成的。

(三)流量測定部:流量測定部通常是使用裝卸方便之浮子流量計,其相對流量單位為 1.0 ∼ 2.0 m3 / min 之範圍。

(四)保護器:使用耐腐蝕性之材質製作,採樣時捕集面朝上,水平固定,保護器之構造及尺寸如圖二所示,可承受風雨而不致破損濾紙。

(五)採集用濾紙:須符合下列基本規格

1.濾紙尺寸:20 × 25 cm(或 8 × 10 in)。

2.濾紙之有效採集面積:18 × 23 cm(或 7 × 9 in)。

3.濾紙材質:一般使用玻璃纖維濾紙,若欲作化學分析,則可使用其他特殊材質濾紙。

4.濾紙之採集效率:原製造廠出廠時已經 DOP 試驗,確認對於 0.3 μm 粒狀物具有 99.95 % 之採集效率。

(六)分析天平:分析天平必須適合稱重採樣器所需型式及大小的濾紙。需要的測值範圍及靈敏度視濾紙盤重及重量負荷而定。一般而言,高量採樣器所需要的天平靈敏度為 0.1 mg。較小流量的採樣器將需要更靈敏的天平。

五、試劑

  (略)

六、採樣與保存

(一)採樣前、後應執行流量查核(Check):

1.組裝小孔校正器。將小孔校正器(Orifice calibrator)與空氣吸引部直接接合,再將水柱壓力計之一端接小孔校正器,另一端通大氣。水柱壓力計及高量空氣採樣器之流量計,其裝置方式如圖四所示。

2.調整高量空氣採樣器之水平器至水平。

3.打開電源穩定 5 分鐘後,調整至適當流量之水柱壓差,由小孔校正器之迴歸方程式,檢查高量空氣採樣器之校正流量與實際流量之誤差是否在 ±7 ﹪ 以內。

(二)採樣地點以能把握大氣污染狀況,且不受特定源或其他交通狀況影響之場所 。

1.用於空氣品質檢測時;採樣高度以離地 2 ∼ 15 公尺為原則,採樣時間為連續採樣 24 小時,採樣器之擺放必須不受其他測定儀之影響。

2.用於周界採樣檢測時;採樣地點依環保相關法規之規定辦理,採樣高度以測定及調整方便為宜,採樣時間為連續採樣 1 小時,且能判定污染物由欲測之公私場所排放所為之位置。

(三)粒狀污染物之採集

1.確認採樣器能正常運轉。

2.經秤量後之濾紙移置於濾紙固定器,固定濾紙且不能有漏氣現象。

3.採樣裝備移置於保護器內,濾紙過濾面朝上,水平固定。

4.接通流量計與排氣口之管路。

5.可加裝時器(Timer),若遇採樣期間內停電便可正確地記錄採樣時數。

6.打開電源記錄採集開始之時刻。

7.開機 5 分鐘後,記下空氣流量 Qs,一般吸引流量為 1.1 ∼ 1.7 m3 / min 之間,測好流量後即可卸下流量計之接管。

8.採終了時,記下採集時間 t 及空氣流量 Qe,並以下式計算吸引空氣量。

   吸引空氣量=[(開始時之流量+終了時之流量)/2]×採集時間

    V:吸引空氣量(m3

    Qs :開始時之流量(m3/min)

    Qe :終了時之流量(m3/min)

    t:採集時間(min)

9.採樣時應同時記錄採樣前、後之大氣壓力、溫度、風速、風向等氣象條件。

七、步驟

(一)採集前先將濾紙攤開置於濕度維持在 45 ± 5 ﹪,溫度變化小於 3 ℃ 之乾燥器或天平室內,使之乾燥平衡 48 小時以上後秤至畯 Ws (精確至 0.1 mg )。

(二)採集後之濾紙依後續檢驗分析需要,將粒狀物採集面摺於內,放入適當材質封套中取回檢驗。依七、(一)之條件,放置達畯垂廕踳T秤量 We

八、結果處理

(一)周界粒狀污染物之濃度依下式計算求出。

粒狀污染物之濃度(μg / Nm3)= ((We - Ws)/ Vn)× 106

其中Vn =(Ps / 760)×[273 /(273 + Ts)]×V

  誤差百分比=[(Y-Ycal)/Ycal]×100

   We :採集後之濾紙重量(g)

   Ws :採集前之濾紙重量(g)

  Vn:為 0 ℃,1 大氣壓下之吸引空氣量(Nm3

  V:吸引空氣量(m3

  Ps:採樣時段之平均大氣壓力(mmHg)

  Ts:採樣時段之平均大氣溫度(℃)

(二)空氣品質之總懸浮微粒之濃度依下式計算求出。

總懸浮微粒之濃度(μg / m3)= [(We - Ws)/ V]× 106

   We :採集後之濾紙重量(g)

   Ws :採集前之濾紙重量(g)

  V :吸引空氣量(m3

九、品質管制

(一)當高量空氣採樣器有下列情形之一時,則須進行流量校正:

1.新機啟用時。

2.馬達修理、保養或更換碳刷後。

3.流量計修理、調整或更換。

4.單點查核時偏離檢量線超過 ± 7 %。

5.每 3 個月的定期校正。

(二)高量空氣採樣器流量校正方式如下:

採用便於攜帶之小孔校正器及水柱壓力計,校正高量空氣採樣器之流量計,其裝置如圖 四 所示。

1.將小孔校正器與空氣吸引部直接接合,見圖 四

2.水柱壓力計之一端接小孔校正器,另一端通大氣,並確定沒有漏氣現象。

3.打開電源穩定 5 分鐘後,俟讀值穩定後記下水柱壓力計之壓差DH。

4.以水柱之壓差代入小孔校正器之校正方程式,計算正確之流量Q,記錄現場大氣溫度與壓力,並讀取採樣器流量計之讀值,必要時可修正至標準狀態下,建立一個可追溯至一級標準的校正關係(如:一個方程式或一組曲線)。

5.依序調整小孔校正器不同流量(1.1 ∼ 1.7 m3 / min 流量間,至少5點)所相對應之採樣器流量計讀值Y。

6.以Q為X軸、Y為Y軸,用最小平方線性迴歸法,得出線性迴歸方程式 Ycal= m Q + b

  m 為斜率

  b 為截距

7.計算各點Ycal及Y值之誤差百分比(% E)。

   誤差百分比=[(Y-Ycal)/Ycal]×100

8.各校正點 % E 誤差在 ±5 % 範圍內時,即可接受,若不合格則需維修後重新校正。

9.如採樣器流量計為浮子流量計,則可調整浮子流量計上端之調整鈕,使浮子流量計上之流量與九、(二)、5. 所得正確流量一致後,再依九、(二)、1. ∼ 8. 進行校正。流量校正完成後,不能再調整調整鈕,否則需重新校正。

10.當溫度、氣壓之變化很大(校正小孔校正器之平均大氣溫度 Ta ± 15 ℃ 或平均大氣壓力 Pa ± 60 mmHg)時(如在山頂採樣時),則小孔校正器之流量,可依下式補正。

    校正時採樣器流量計之真正流量=小孔校正器之流量×{[(273+校正時之大氣溫度)×760]/(298×校正時大氣壓力)}

  Qa:小孔校正器之流量(m3/min)

  Q0:校正時採樣器流量計之真正流量(m3/min)

  T0:校正時之大氣溫度(℃)

  Q0P0:校正時大氣壓力(mmHg)

(三)採樣前、後濾紙須秤至畯哄C

(四)畯咫妝w義為包括採樣前、後濾紙之調理環境,其濕度維持在 45 ± 5 ﹪,溫度變化小於 3 ℃ 範圍內,間隔 4 小時平衡後再秤重,前後重量差須小於 1.0 mg 內。

(五)如無法符合上述規定,則重複九、(四)步驟直至前後重量差小於 1.0 mg。

(六)計時器應每年進行校正,其 24 小時誤差不超過 2 分鐘。

(七)採樣前不可摺疊濾紙,為達到此要求可使用濾紙匣。

十、精密度與準確度

  (略)

十一、參考資料

(一)Code of Federal Regulations﹐Title 40 Protection of Environment﹐part 50﹐Appendix B(2005)。

(二)ASTM﹐Annual Book of ASTM Standards﹐Vol. 14.03﹐D4096-91(2003)。

(三)Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems ,Reference Method for the Determination of Suspended Particulates in the Atmosphere ,section 2.2,Vol Ⅱ (High - Volume Method)(1994)。

 

註 1:使用高量空氣採樣器時應注意的事項

(1)採集時之流量或採集後之重量濃度有異常數字出現時,檢查是否流量計有 異常,採樣器是否漏氣或電源電壓是否變動。若異常現象是在採集開始不久發生時,則須經確認已恢復正常運轉後,才可開始採集。若異常現象是在採集終了才發現時,則必須將此試樣保存並且正確記錄,同時要確實注意避免異常現象再度發生,並再重新採集。

(2)吸引裝置之碳刷(Motor brush)在使用 400 ∼ 500 小時後,必須換新品,且須校正流量。

(3)高量空氣採樣器所附流量計之上端有一流量調整鈕,不能隨意觸動,一經觸動則須校正流量。

(4)流量計之狹小部分若有污物附著時,會導致讀數降低,可用細針小心地除去污物,不可傷及流量針,其後須校正流量。

(5)吸引裝置之零件遇有更換,修理或流量有異常時,須校正流量。

 

 

圖一 高量空氣採樣器之構造例

 

 

圖二 保護器之構造例

 

 

圖三 濾紙固定器之組合圖

 

 

圖四 小孔校正器之裝置圖例