空氣品質監測車的應用

前言

中科擴建區位於臺中市大雅區與西屯區之交界處，緊鄰中科台中園區西側，東面及南面緊接既有之台中園區 (屬園區事業專用區)，西側為台中都會公園(屬公園用地)、北側為台中高爾夫球場(為遊憩專用區及農業區)，毗鄰者並無住宅、學校、醫院或生態保護區，鄰近聚落均相距500公尺以上，而與人口密集區(例如榮總及東海商圈)間相距2公里以上。過去環境影響評估審查過程中，對於開發期間與未來營運，經詳實的評估後對周邊居民影響有限，然而審查過程仍有部分團體對環境影響有疑慮，質疑中部科學園區工廠的污染排放對環境的影響。

擴建區引進半導體產業及上中下游產業、精密機械業及其他科學工業，其中半導體製造工業面積比例已經達到設置標準第二條規定，擴建區特殊性工業其合計基地面積超過總基地面積四分之一，中部科學工業園區管理局提出「中部科學工業園區台中園區特殊性工業區緩衝地帶及空氣品質監測設施設置計畫」，並於104/04/20由台中市環保局審查核准設置，未來透過設置於園區四周的四個固定式監測站，定期監測園區周邊空氣品質的變化，長期監控對環境的影響。惟此類監測屬固定測站且設置地點為園區四周，期間監測數據雖可代表整個園區的空氣品質狀況，但與公司廠區仍有差距；為了解廠區周界空氣品質狀況、掌握廠區周界長期空氣品質，因此衍生出自行設置移動式空氣品質監測站的想法，來進行廠區周界空氣品質監測，未來監測結果與臨近科管局及環保署測站作比對，將更能詳細的掌握區域空氣品質狀況，並保障廠區工作人員及當地居民之健康，降低不必要之疑慮。

空品車計畫

目的

了解廠區周邊空氣品質「空氣污染指標(PSI)」，並與鄰近環保署測站進行比較。

廠區周邊有異常狀況或民眾陳情時的緊急應變，機動調查污染種類。

系統架構與預期功能

空氣品質監測車未來任務，除定期北、中、南巡迴監測外，也可執行短期或突發性之污染監測（包括民眾陳情、臨時性重大空氣污染事件）、特殊研究目的及與現有測站比對等。透過移動式空氣品質監測車，解析園區內固定排放管道與其他污染來源產生的各種污染物，除提高本公司對園區內空氣品質的掌握度，並以更完整、全面性監測資料作為空氣品質改善策略制訂的有力依據。

本空品車配備連續式即時空氣品質監測系統、高值觸發採樣系統、特殊物質採樣設施（配合實驗室分析），具備平時穩定監控環境空氣品質變化、突發事件即時採樣的功能。

• 連續式即時空氣品質監測系統：即時監測廠周邊空氣品質並與鄰近政府部門測站（環保署/科管局）比對，定期即時檢視空氣良窳。
• 高值觸發採樣系統：因應連續監測數值有異常時，或民眾陳情等突發事件，及時保存空氣樣品，送回實驗室以解析造成問題的原因。
• 特殊性物質採樣設施：放置採集氣態及固態空氣污染物的採樣設備，送交實驗室進行光化前驅物或重金屬等特殊物質之分析。

硬體設備

監測車型式與外型意象

目前各環保機關使用的監測車型式有兩種 圖1，一種是貨櫃搭配拖車，一種是用大貨車。貨櫃拖車型的優點是價格較便宜，空間可依需求設計，可採用半個貨櫃或一個貨櫃。若採一個貨櫃，空間大可放較多儀器，缺點是機動性較差，移動時需動用吊車及貨櫃車。另一形式為大貨車，優點是外型美觀、機動性強，缺點則是受限於貨車規格空間有限。

環保署是國內第一個使用監測車的單位，早期僅考量功能性及價格，多採用貨櫃搭配拖車的形式。民間單位第一個設置空品車的單位為台塑公司（於2000年購置），當時已考量到機動性的問題，因此採用大貨車形式設置空品車，之後各家環境檢測公司或公家機關也多採用大貨車形式，主要都看重機動性強，一但有偶發事件可立即派遣執行監測任務。

基於美觀及機動性的考量，本公司的空氣品質監測車採用大貨車形式打造。

有別於一般空品車僅以單位名稱標式，或採用插畫美化，本公司為提高空品車的辨識度，車身圖樣特別經過設計，車廂以本公司標誌及雲朵象徵本公司嚮往綠色園區之理想境界，以簡潔幾何造型表現監測意象，以淡藍與白色象徵空氣清淨。後視圖則是將空品車裡的量測儀器與監測流程用插畫手法表現，讓冰冷儀器更趣味化 圖2。

儀器設備

本監測車設置目的為監測廠區周界空氣，並與鄰近環保署測站比對，因此監測項目與儀器規格比照環保署監測站設置規格。連續性即時空氣品質監測系統包含氣象監測項目（風向、風速、溫度、相對濕度）、環保署空氣污染指標物質包含PM10、SO₂、NO₂、CO、O₃，以及PM2.5、THC/NMHC。PM2.5是環保署於2014年開始監測的新興指標污染物，THC/NMHC則是與工廠生產有關的物質，各儀器名稱型號，檢測參照方法如 表1所示。

監測項目

空氣污染指標(PSI)物質：PM10、SO₂、NO₂、CO、O₃

空氣污染指標(PSI)是依據監測數據將當日空氣中的懸浮微粒(PM10)、二氧化硫(SO₂)、二氧化氮(NO₂)、一氧化碳(CO)、及臭氧(O₃)濃度等數據，以對人體健康的影響程度，分別換算出不同污染物之副指標，再以當日各副指標之最大值為該測站當日的空氣汙染指標(PSI)。

本空品車即時監測項目比照環保署PSI指標汙染物進行監測，瞭解廠區周遭即時空氣品質狀況。各空氣污染物PSI換算數值及對應人體健康之影響如 表2、表3所示。

PM2.5、THC/NMHC

PM2.5為環保署於自2014年10月1日起實施監測的指標物質，因此設置PM2.5即時量測儀器，隨時掌握廠區周邊PM2.5的濃度狀況，同時與環保署鄰近測站比對。

THC/NMHC為揮發性有機物的總合，屬於產生臭氧和其他光化學空氣污染物的前驅物質，當環境中的THC/NMHC較高時，加上強日照就會藉由光化反應行成臭氧，造成空氣品質的問題，且揮發性有機物多數具有特殊氣味，因此若環境中的THC/NMHC異常偏高時，容易造成異味並導致民眾抱怨。本公司空品車除監測THC、NMHC並與空品監測站比對外，當濃度異常偏高時，空品車可進行即時採樣，將當時的空氣樣品以不鏽鋼瓶進行採樣並送實驗室以氣相層析質譜儀(GC-MS)進行精密的分析，確認異常偏高的物質。

特殊性物質

採集後的空氣樣品送實驗室分析（實驗室規劃中），分析目標設定則依據「特殊性設置標準」附表所列有機光化前驅物 表4及有害空氣污染物 表5為主。

監測規劃

為了解本公司先進製程各廠周邊的空氣品質狀況，空品車將每季在竹、中、南三個園區巡迴，每次駐點一個月，本空品車已於2016年6月在中科十五廠周界進行試運轉，並將於9月份於竹科、南科開始進行監測。

空品車停駐位置，以廠區下風為優先，考量季節風向及現場是否有適當停放位置進行規劃。臺灣盛行風向，5月~9月以南風系為主，此時監測點設於廠區的北側，其餘月份以東北風系為主，此時監測點設於廠區的南側，各園區監測點位如 圖3所示。

資料有效性確認及品保查核作業

高值檢定標準

各污染物濃度如超過系統設定最大值測試值，系統將自動註記，提醒操作人員注意及研判。

同測站不同污染物測值合理性檢定

對於同測站中不同污染物測值有從屬關係等之合理性判定，如超過系統設定值，系統將自動註記，提醒操作人員注意及研判。

小時測值變化檢定標準

同測站同污染物連續2小時測值變化如超過系統設定之條件，系統將自動註記，提醒操作人員注意及研判。

零點/全幅漂移檢查

• 將與環保署空氣品質監測網一致，其氣狀污染物分析儀設有每日進行零點／全幅檢查，透過程式控制對各監測儀器每日使用標準品進行零點及全幅漂移檢查。
• 當零點誤差超過全幅1%或全幅誤差超過全幅7%時，儀器須進行調整或多點校正，以確保監測數據準確性。對於校正不通過之分析儀，則由維護人員赴現場檢查，並對故障儀器進行維修或校正。

針對監測車各項監測儀器，擬定內部與外部稽核作業，內部稽核作業於進駐監測期間每季執行一次 圖4，外部稽核則邀請相關專業廠商協助執行。

查核目標之訂立主要參考美國空氣污染物量測系統品保手冊第二及第四冊、民國七十九年之『執行空氣品質監測網品質保證作業計畫』及民國七十九年之『建立台灣地區空氣品質監測網之管理制度及作業系統』第一冊等資料內容 表6。

一般空氣品質監測儀器功能品保查核頻率將參考環保署空氣品質監測站查核頻率執行 表7。

量測數據需透過一系列的品保查核才能確保量測結果的正確性，使空氣品質監測數據具有參考價值。

空氣品質監測系統可設定不同資料確認條件，當各測站每小時之監測數據傳回監測中心後，電腦立即將原始資料經程式篩選可疑數據並標註記號後，再進一步經人工追蹤確認。數據有效性確認條件如下：

建立監測車之數據擷取與處理系統(DAHS)

本計畫監測車之各項監測數據來自監測設施，持續將監測物種的濃度轉換為電位差、視電流強度或是數位訊號，而由資料記錄器(Data log)儲存或轉換為數位訊號再儲存。但這些訊號是一連串的二元訊號所組成(Bit-Stream)，為了便於辨識，必須由數據擷取與處理系統(DAHS)加以採集、轉換數值並依需要的資料格式(Data Format )進行存儲、顯示、記錄和統計，而成為所謂的數據。連線系統主要的功用，即將原本由DAHS的數據，傳送到廠內監控中心。監測軟體具以下功能：

• 可分鐘及小時資料儲存。
• 具日/月/年報及歷史資料查詢與繪製趨勢圖功能。
• 自動及手動校正設定儀器定校正之時間、濃度等參數。
• 校正結果查詢。
• 查詢各種儀器警報值。
• 原始小時資料查詢。
• 自動資料檢核，其主要功能是能檢核自動監測設施傳輸數據，針對異常數值予以標記。

初期監測結果

空品車於2016年6月底完成後，7月份已在中科廠區周邊監測近一個月，各項空氣指標物質監測結果，二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳遠低於管制標準，臭氧及PM10雖未超標但相對接近標準，PM2.5則是偶而超標，但與鄰近的環保署測站（西屯站）相比趨勢一致，應是受大氣環境的影響，非臨近空氣品質不良，空品車與鄰近的環保署測站（西屯站）比較趨勢如 圖4所示。

透過定期品保、品管的查驗與校正，儀器的監測結果正確無誤，並由不同測站的監測濃度變化趨勢相似，顯示空品車可發揮即時監測與比對的功效。

未來計畫與展望

後續將持續在北中南監測點進行空品監測，累積廠區周邊長期的空氣品質變化，並與地方主管機關工業區空品監測數據比較，以供後續公司空品監測政策擬定之參考。

空品車所配備儀器皆屬直讀式儀器，最大優點為快速、即時，但相對缺點是精密度較差，對於環境中微量存在的物質或是成份特性複雜的物質，無法即時量測，需透過實驗室的精密儀器作進一步的分析確認，為彌補空品車直讀儀器的不足，300mm Fabs廠務處已規劃空氣品質分析實驗室，未來將利用氣相層析質譜儀(GC-MS)、離子層析儀(IC)、感應耦合電漿質譜儀(ICP-MS)等精密儀器，進一步解析空氣中的微量元素，包含揮發性有機物、酸鹼離子、重金屬等可能影響環境的因子進行監控，讓空氣品質監測涵蓋範圍更全面。

結論

本公司作為世界級的半導體廠，對於環保的努力一向不遺餘力，各項環保法令的遵循以及對於環保的維護成績也是有目共睹。近年來國人對於空氣品質的重視及要求持續提高，本公司不免成為民眾關注的焦點。有鑒於此，對於環保維護的重點，除了持續確保廠內各項污染排放優於管制標準之外，也逐漸將資源向周邊環境延伸，空氣品質監測車即是此一目標的具體表現，藉由監測周界環境的各項空氣污染物變化，即時掌握空氣品質狀況，必要時再提升防制設備的效能，或是提供監測數據供主管機關參考，以採取必要改善措施，共同維護周邊環境品質。

目前空氣品質監測車所配備的即時監測設備皆屬一般空氣污染物質，未來除了規劃分析實驗室，將可監測的物質種類擴增外，監測車也預留空間，作為未來增設其他即時監測設備之用。