桃園地區揮發性有機物質偵測、臭氧生成潛勢與學齡兒童呼吸道健康調查

本研究依據環境檢驗所NIEA A715.13B及美國環保署的TO-14A及TO-15分析方法，偵測桃園縣境內桃園地區及中壢地區的揮發性有機化合物(VOCs, volatile organic compounds)，並計算其臭氧生成潛勢，所得結果與環保署一般測站數據比對分析，以瞭解臭氧生成潛勢計算值與測站觀測值的差異。後續則對研究地區的學齡兒童進行呼吸健康訪問調查，有助於瞭解桃園縣境內VOCs分佈狀況、臭氧生成潛勢與學齡兒童呼吸道疾病的健康概況。本研究分別在2010年8月26日、10月13日、11月19日、12月24日及2011年2月25日、4月1日、5月18日、6月24日進行共八次的採樣，使用不鏽鋼採樣桶搭配恆流量採樣器進行採樣，每次採樣時段分為上午9:00至11:00及下午13:00至15:00，採樣桶放置高度為學齡兒童呼吸範圍約一公尺高。採樣地點以桃園地區：大坑國小、同安國小、新埔國小及會稽國小；中壢地區：中壢國小及平興國小為主要採樣點。採樣位置為操場正中央，以瞭解學齡兒童呼吸範圍的污染物組成，僅同安國小因周邊大樓林立而以頂樓為採樣位置。並委託高雄海洋科技大學環境檢驗中心利用GC/MS進行樣品分析。所得數據與氣象因子及環保署一般測站的NO、NO2、臭氧及NMHC比對以得知其相關性；並計算交通污染指標(BTEX ratio, 以ethylbenzene為分母，其他物種為分子的指標計算) 瞭解污染物來源及利用MIR(Maximum Incremental Reactivity)進行臭氧生成潛勢計算，與環保署一般測站數值比較。利用統計軟體SPSS進行無母數檢定瞭解桃園及中壢地區的污染物濃度與組成是否有差異性，並以spearman相關係數計算臭氧生成潛勢、測站NMHC、測站臭氧值及採樣TVOCs值之間是否有相關性存在。問卷調查的部份，本研究參考國際標準化的ISAAC中文問卷進行修改並刪去錄影帶問卷，以作為桃園地區學齡兒童的呼吸道健康調查問卷。採樣數據及測站數據比對得知，TVOCs濃度上下午變化受氣象因子影響明顯，以天氣狀況為晴天、風速為0~1級風的採樣日：2010年8月26日、2011年2月25日及2011年4月1日，桃園及中壢地區的TVOCs濃度均為上午較下午高；而天氣狀況為晴時多雲、風速0~2級風的採樣日：2010年10月13日、2010年12月24日及2011年5月18日，僅中壢地區的TVOCs濃度為上午高於下午；而天氣狀況為陰天，風速為1~3級風的採樣日：2010年11月19日及2011年6月24日，桃園及中壢地區的TVOCs濃度均是上午低於下午。可知日照及風速對於光化學反應的影響非常明顯。計算交通污染指標發現，桃園地區T/E比值多高於中壢地區，顯示桃園地區甲苯多來自於固定污染源。無母數統計檢定發現TVOCs在兩地區的前七次採樣有明顯差異性，兩地區在TVOCs的物種差異桃園地區以含氯化合物、苯乙烯等物種；中壢地區則以2,4-二甲基戊烷、3-甲基己烷等物種為主，以來源分類桃園地區物種多屬固定污染來源，而中壢地區則以交通污染物種濃度較高，TVOCs濃度則是中壢地區較桃園地區高。臭氧生成潛勢計算結果發現，桃園及中壢地區臭氧生成量較多的物種分別為甲苯、間/對-二甲苯、1,2,4-三甲基苯、丙烯、乙烯+乙烷及鄰-二甲苯等污染物，其中甲苯MIR值為2.7，其他物種MIR值均超過7.2，表示研究區域內甲苯濃度的臭氧貢獻度比MIR值高的物種更高。爾後進行spearman相關係數檢定，發現採樣之TVOCs與測站NMHC有顯著相關性，而測站臭氧值與TVOCs並無明顯相關性。問卷調查結果顯示，桃園縣境內學齡兒童氣喘盛行率男生為15.3 %，女生則為13.9 %；在校園周邊環境的部份，桃園地區學童在校園內聞到異味有近70 %，而中壢地區僅42 %左右，且造成身體不適的比例桃園亦有40 %左右，而中壢僅24 %，顯示桃園地區有明顯的異味來源，且異味造成身體不適的比例較高，以校園內是否會聞到外界異味的比例，中壢地區無聞到異味佔約55.0 %，而桃園地區僅31.0 %；教室內是否聞到異味桃園地區有聞到異味有55.2 %，而中壢地區僅25.2 %的學童有聞到；聞到臭味是否造成注意力下降的變項在桃園地區為35.3 %，而中壢地區僅11.8 %。在氣喘、異位性皮膚炎及過敏性鼻炎的相關性檢定中，發現氣喘與過敏性鼻炎以及過敏性鼻炎與異位性皮膚炎兩種組合有明顯相關性，表示過敏性鼻炎分別與氣喘及異味性皮膚炎可能有互相影響的情形。

關鍵字

揮發性有機化合物；臭氧；臭氧生成潛勢；問卷調查；氣喘；統計檢定

並列摘要

This study aims to analyze the association between ozone formation and volatile organic compounds (VOCs), and further conduct the respiratory health questionnaires for fifth-grade students in Taoyuan and Chungli, Taiwan. We followed USEPA protocols TO-14A and TO-15 to sample ambient VOCs using stainless steel canister with passive canister samplers (sampling rate= 40mL/min for 2 hours). We had each 5 samples (four of them are in Taoyuan and the other one is in Chungli) for 9:00-11:00 AM and 13:00-15:00 PM in sampling day, and we sample twice per season during 2010/08 – 2011/07. Concentrations of VOCs for 98 compounds were analyzed by Gas Chromatography-Mass Spectrophotometer. The detected VOCs concentrations were further used to assess their emitting sources (stationary or mobile sources) from benzene/toluene/ethylbenzene/xylene (BTEX) ratio. The potential for local ozone formation resulted from these VOCs were evaluated using Maximum Incremental Reactivity. TVOCs concentration at AM and PM are affected by meteorological factors. The toluene/ethylene ratios ranged from 13.53 to 55.35 in Taoyuan, and ranged from 11.17 to 24.27 in Chungli. Taoyuan has higher toluene emission from stationary sources than in Chungli. Chlorine compounds and styrene are higher in Taoyuan; 2,4-dimethylpentane and 3-methylhexane are higher in Chungli. The ambient VOCs in Taoyuan were more related with emissions from stationary sources; on the contrary, the VOCs in Chungli were mostly exhausted from traffic sources. The present study also found toluene, m/p-xylene, propylene, ethylene + ethane and o-xylene have higher local ozone forming potentials. The detected TVOCs were highly correlated with non-methane hydrocarbons reported by Taiwan EPA, but, it did not associate with ambient ozone concentrations. The prevalence rates for asthma were 15.3 and 13.9 % for boys and girls, respectively, from 338 respiratory health questionnaires (recovery rate= 92.3 %). In Taoyuan and Chungli, cases both reported the physical discomfort (40 % in Taoyuan and 24 % in Chungli, p=0.093) and reduction of children’s attention (35.3 % in Taoyuan and 11.8 % in Chungli, p=0.309) resulted from ambient odor.

並列關鍵字

questionnaire ； asthma ； ozone formation potential ； Volatile organic compounds ； source

參考文獻

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