114 年 國立成功大學環境醫學研究所甲組在職生《作業環境測定》

核心觀念

空白樣品（blank）是「不含待測物實際採樣量，但接受特定操作流程」的對照，用來判斷分析結果中的污染是否來自：

1. 分析試劑與實驗室操作；
2. 採樣介質本身；
3. 現場攜帶、開封、操作與運送過程。

空白值不可直接視為污染物濃度，而是用來評估背景污染，並在方法規定允許時修正樣品結果。

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一、試劑空白（reagent blank）

設置方法

取與樣品分析相同批次、相同體積的試劑，依照樣品分析程序進行全部操作，但不加入採樣介質，也不加入實際採集的樣品。

例如分析濾紙上所收集的金屬時，試劑空白只加入消化酸液、萃取溶劑等試劑，經過與樣品相同的消化、萃取、定容及儀器分析程序。

設置目的

試劑空白主要用來測定下列來源的污染：

• 酸液、溶劑或其他分析試劑本身；
• 實驗室玻璃器皿、容器及移液器具；
• 消化、萃取、定容等分析步驟所引入的污染；
• 儀器背景訊號或分析系統殘留。

若試劑空白已有明顯訊號，表示即使沒有採樣介質，分析系統本身也會產生待測物訊號，樣品結果便可能被高估。

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二、介質空白（media blank）

設置方法

從與實際採樣相同批次的採樣介質中，抽取若干個未使用的介質，例如未使用的濾紙、吸附管或其他收集介質。介質空白不抽取空氣，但應依分析方法接受與樣品相同的實驗室前處理與分析程序。

介質空白應盡量與實際樣品使用相同的：

• 介質種類與批號；
• 包裝、保存及運送條件；
• 前處理方法；
• 分析批次與儀器條件。

設置目的

介質空白用來判斷污染是否來自採樣介質本身，例如：

• 濾紙、吸附劑或收集管原本含有待測物；
• 介質製造或包裝過程造成污染；
• 介質保存期間吸附環境中的待測物；
• 採樣器材或介質前處理造成污染。

介質空白特別能反映「介質本身的背景值」。若介質空白含有待測物，表示樣品測得的量不一定全部來自採樣空氣。

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三、現場空白（field blank）

設置方法

準備與實際樣品相同批次、相同型式的採樣介質，將其帶至採樣現場。現場空白應接受與樣品近似的現場處理，例如：

1. 與樣品同時攜帶至現場；
2. 在現場開封，使其接觸現場操作環境；
3. 依樣品的裝卸、標示、保存及運送程序處理；
4. 不連接採樣泵，也不抽取現場空氣；
5. 隨後封裝，與樣品一同送回實驗室分析。

現場空白的數量依採樣方法或品質保證計畫規定辦理，且應與樣品使用相同的保存及運送條件。

設置目的

現場空白主要用來評估採樣及運送過程中的非預期污染，例如：

本題考驗對可呼吸性粉塵（Respirable Dust）採樣的理論與實務的掌握，包含採樣系統的組成、關鍵的採樣參數設定，以及流量校準的標準程序。

1. 可呼吸性粉塵採樣系列組合 (Sampling Train Combination)

可呼吸性粉塵是指粒徑小於或等於 10 微米（μm）的懸浮微粒，能夠深入肺部，對人體健康造成危害。其採樣系列組合主要包含以下幾個部分：

• 採樣泵 (Sampling Pump)： 提供穩定的負壓，驅動空氣通過採樣系統。通常為電動泵，需具備足夠的抽氣能力（流量範圍）。
• 可呼吸性粉塵頭 (Respirable Dust Cyclone/Inlet)： 這是關鍵組件，用於模擬人體呼吸道的沉降特性，只允許粒徑小於特定閾值（通常為 10 μm）的粒子進入下一個收集介質。常見的有：
  • Gorham 轉子式採樣頭 (Gorham Cyclone)
  • BGI 衝擊式採樣頭 (BGI Impactor)
  • SKC GK 2.1 系列採樣頭
  • IOM (Institute of Occupational Medicine) 採樣頭 (注意 IOM 採樣頭通常用於採集總懸浮微粒或特定粒徑，需確認型號是否適用於可呼吸性粉塵，有些設計是模擬口鼻腔進入，但其切割粒徑需符合要求。)
• 濾膜 (Filter Membrane)： 收集經過可呼吸性粉塵頭分離後，實際進入的較小粒子。常用材質為玻璃纖維濾紙 (Glass Fiber Filter, GFF) 或聚碳酸酯濾膜 (Polycarbonate Filter, PC filter)，需有適當的孔徑（通常為 0.8 μm 或 1.0 μm）且耐溫。
• 濾膜夾或支架 (Filter Holder)： 用來固定濾膜，使其與採樣頭緊密結合。
• 連接管路 (Tubing)： 用來連接採樣泵、採樣頭和濾膜夾。材質需為惰性且不吸附待測物的塑膠管（如矽膠管或特氟龍管）。
• 流量計 (Flowmeter)： 用於監測和校準採樣流量。通常安裝在採樣泵的出口端，或在校準時獨立使用。

採樣系列組合順序：
通常為：採樣泵 → 流量計 (若裝於泵出口) → 濾膜夾 (含濾膜) → 可呼吸性粉塵頭 → (連接管路)。
然而，更精確的說法是，可呼吸性粉塵頭的設計是為了模擬人體呼吸系統，因此其內部結構會產生氣流分離，讓小於切割粒徑的粒子進入採樣介質。
標準組合應為：採樣泵 → (流量計) → 濾膜夾 (含濾膜) → 可呼吸性粉塵頭。
重點是，粉塵頭必須在最前面，以模擬人體呼吸道的入口，先進行粒子分離。

2. 所需的採樣流率 (Sampling Flow Rate)

• 一般範圍： 可呼吸性粉塵採樣的流率通常較低，以精確模擬人體呼吸道的氣流動力學特性，並確保採樣頭的切割粒徑 (cut-off diameter) 在預設值（如 10 μm）。
  • 常見的流率範圍為 1.0 至 4.0 公升/分鐘 (LPM)。
  • 例如，美國 NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health) 推薦使用 GK 2.1 或 BGI 採樣頭，操作流率通常在 1.0 或 1.5 LPM。
  • IOM 採樣頭則可能在 2.0 LPM 操作。
• 流率的選擇：

本題旨在釐清被動式採樣的定義及其作用機制，這是作業環境測定中一種重要的採樣技術。

1. 何謂被動式採樣？ (What is Passive Sampling?)

被動式採樣（Passive Sampling），又稱為無源採樣（Sorbent Badge Sampling）或擴散採樣（Diffusion Sampling），是一種不需要外加動力（如抽氣泵）驅動採樣的技術。其採樣過程主要依靠自然擴散或滲透作用，將環境中的待測污染物從空氣中轉移到採樣介質上。

其主要特點包括：

• 無須抽氣泵： 結構簡單，體積小，攜帶方便，對周圍環境無噪音干擾。
• 長時間採樣： 通常用於長時間（數小時至數天）的平均濃度測定，以反映工人的長期暴露情況。
• 簡單操作： 僅需將採樣器放置在欲採樣的位置，採樣結束後取回即可。
• 經濟實惠： 相較於主動採樣，設備成本和操作成本較低。
• 直接讀取或實驗室分析： 有些被動採樣器可直接讀取結果（如顏色變化），但更常見的是將採樣介質送回實驗室，透過儀器（如 GC、HPLC）進行分析。

2. 被動式採樣器的污染物捕集原理為何？ (What is the principle of pollutant collection in passive samplers?)

被動式採樣器的污染物捕集原理主要基於以下兩種物理過程：

• 擴散 (Diffusion)：
  • 這是最常見的原理。採樣器通常由一個採樣介質（如吸附劑、反應性薄膜）和一個保護蓋組成。
  • 採樣介質具有吸附或反應待測污染物的能力。

核心觀念

本題考查「生物偵測（biological monitoring）」的定義、目的，以及實務應用上的限制。其核心不是測量工作場所空氣中的污染物濃度，而是直接評估污染物進入人體後所造成的「體內暴露量」或「內在劑量」。

生物偵測是指：

透過採集勞工的生物檢體，例如尿液、血液、呼出氣、唾液、頭髮等，分析其中的有害物質、代謝物，或其與生物分子結合的產物，以評估人體實際吸收的程度。

常見測定標的包括：

• 原形污染物：如血中鉛濃度。
• 代謝物：如尿中馬尿酸、甲基馬尿酸。
• 生物作用指標：如膽鹼酯酶活性下降。
• 物質與生物分子結合物：如血中蛋白質加合物。

生物偵測主要反映的是污染物經由呼吸、皮膚、消化道等途徑進入人體後的綜合結果，因此可視為人體的「內在暴露評估」。

必須區分以下三個概念：

1. 環境監測：測定工作場所空氣、表面或其他環境介質中的污染物濃度。
2. 生物偵測：測定人體內污染物、代謝物或相關指標。
3. 健康檢查：評估是否已出現疾病、症狀或器官功能異常。

生物偵測可以在健康危害已發生前，先發現污染物已被人體吸收，因此具有預防性的意義。

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解題方法

本題可依「定義 → 目的 → 缺點與限制」三個層次作答：

1. 先明確說明生物偵測測量的是人體內的污染物、代謝物或生物作用指標。
2. 再說明其用途，包括暴露評估、控制措施評估與健康風險管理。
3. 最後從採樣、分析、時間、個體差異、判讀與倫理等面向說明限制。

作答時應特別指出：生物偵測測得的是「吸收後的體內量」，不只是工作場所某一時刻的空氣濃度。

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生物偵測的目的

一、評估勞工實際吸收量

空氣監測通常只能反映特定地點、特定時間的環境濃度；生物偵測則可整合勞工在工作期間經由不同途徑吸收的污染物。

人體總吸收量可概念性表示為：

$$\text{總吸收量} = \text{呼吸道吸收量} + \text{皮膚吸收量} + \text{消化道吸收量}$$

因此，生物偵測可以反映呼吸、皮膚接觸及誤食等多種暴露途徑的總體結果。

二、補充環境監測的不足

當污染物濃度具有高度變動性，或工作型態不固定時，單次空氣採樣可能無法代表勞工的實際暴露。生物偵測可作為環境監測的重要補充，特別適用於：

• 具有明顯皮膚吸收的物質。
• 空氣中濃度短時間劇烈變化的工作。
• 勞工在不同工作區域間移動的情況。
• 污染物存在於粉塵、液體或表面，導致多重暴露途徑的情況。

三、評估個人間的暴露差異

即使勞工處於相同工作環境，其吸收量也可能不同。差異來源包括：

• 呼吸量不同。
• 個人防護具使用情形不同。
• 皮膚接觸程度不同。
• 工作姿勢與作業時間不同。
• 個人代謝及排泄速率不同。

生物偵測能直接比較個別勞工的體內暴露結果，找出高暴露個案。

四、評估工程控制與防護措施的效果

在改善通風、密閉設備、改變製程或加強個人防護後，可比較改善前後的生物偵測結果，判斷控制措施是否確實降低人體吸收量。

若環境濃度下降，但生物檢體中的污染物或代謝物仍偏高，表示仍存在皮膚吸收、個人防護具失效，或其他未被環境採樣發現的暴露來源。

五、進行健康風險管理與醫療監視

生物偵測可用於高危害物質的定期監測，及早發現體內蓄積或早期生物效應，作為：

• 工作調整。
• 暴露控制。
• 追蹤複檢。
• 醫療轉介。
• 健康教育與衛生管理。

例如，鉛暴露可測定血中鉛濃度；有機磷農藥暴露可測定膽鹼酯酶活性，以掌握勞工的吸收及早期生物作用。

六、確認非職業性暴露與總體暴露

生物偵測結果可能包含工作場所、生活環境、飲食、吸菸及其他來源的暴露，因此可協助評估勞工一天或一段期間內的總暴露量，而不限於工作場所的暴露。

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生物偵測的缺點與限制

一、採樣可能具有侵入性與不便性

血液採樣具有侵入性，可能造成疼痛、感染風險與受測者抗拒。尿液、呼出氣等檢體雖較容易取得，仍會造成隱私、不便及配合度問題。

此外，生物檢體涉及個人健康資訊，必須妥善處理資料保密與受測者同意問題。

二、採樣時間會嚴重影響結果

污染物或代謝物在人體內的半衰期不同，檢體採集時間必須配合其吸收、分布、代謝與排泄特性。

若檢體採得太早，污染物尚未充分分布或代謝；若採得太晚，污染物已排出，可能造成低估。一般而言：

• 短半衰期物質：須在工作班末、暴露後立即採樣。
• 長半衰期物質：可反映較長期間的累積暴露。
• 蓄積性物質：連續採樣較能掌握體內負荷。

因此，單次檢體不一定能代表長期暴露情形。

三、個體差異會影響判讀

相同的外在暴露量，不同個體可能產生不同的生物偵測結果。影響因素包括：

• 年齡、性別與體重。
• 肝腎功能。
• 遺傳代謝差異。
• 飲食與飲酒。
• 藥物使用。
• 吸菸習慣。
• 懷孕狀態。
• 脫水或飲水量。
• 工作以外的生活暴露。

因此，生物偵測結果不宜脫離個人背景、工作史與臨床資料單獨解讀。

四、無法直接指出暴露來源

本題考驗對職業噪音暴露評估的策略與數據分析方法的理解。這是噪音危害控制的核心環節，要求掌握如何有效設計採樣計畫並正確解讀數據。

1. 職業噪音暴露的採樣策略 (Sampling Strategy for Occupational Noise Exposure)

採樣策略的目的是在有限的資源下，以最有效的方式獲取能代表勞工實際噪音暴露的數據。其核心在於「代表性」和「效率」。

• 確定評估目標：

  • 法定標準符合性評估： 確定勞工的日暴露量 (LEX,8h) 是否符合國家或地區的噪音暴露限制值。
  • 噪音危害的識別與分級： 確定哪些工作場所、哪些作業、哪些人員的噪音暴露風險較高。
  • 噪音控制措施的有效性評估： 評估已實施的噪音控制措施（如隔音、消音）是否有效。
  • 研究目的： 進行特定的噪音暴露與健康影響關係的研究。

• 確定採樣對象 (Target Population)：

  • 全體勞工： 針對所有在某工作場所工作的勞工。
  • 特定作業人員： 針對從事特定、噪音可能較高作業的勞工（如操作大型機械、車間工人）。
  • 特定班次/時段： 關注特定班次（如夜班）或高噪音時段的暴露。

• 選擇採樣方法：

  • 個人採樣 (Personal Sampling)：
    • 標準方法： 將噪音計（積分式聲級計，integrating sound level meter）佩戴在勞工肩膀或胸前，模擬人耳接收到的噪音。這是最能代表個人暴露的方法。
    • 採樣時間： 應盡可能涵蓋勞工的整個工作班次（例如 8 小時），或至少是具有代表性的工作時段。
    • 採樣參數： 記錄時間平均音量 (TWA, Time-Weighted Average)，通常以 dB(A) 為單位，並考慮交換率 (Exchange Rate, ER)。
  • 區域採樣 (Area Sampling)：
    • 目的： 評估工作場所的背景噪音水平，或特定區域的噪音特性，用於識別噪音源或評估控制措施。
    • 方法： 將聲級計固定在特定位置，記錄一段時間的噪音數據（如 L_eq, L_max, L_min）。
    • 限制： 不能直接代表個人的噪音暴露量，因為個人在區域內移動，且可能佩戴聽力保護具。

• 確定採樣時間與頻率：

  • 採樣時間： 應盡可能代表勞工一個標準工作班次的暴露情況。如果工作內容變化大，可能需要進行多次採樣。
  • 採樣頻率： 根據工作性質的穩定性、暴露水平、法規要求來決定。通常，對於變化較大的工作，應更頻繁地進行採樣。若暴露水平穩定，則可降低頻率。

• 選擇採樣儀器：

  • 積分式聲級計 (Integrating Sound Level Meter)： 這是個人採樣的標準儀器，能夠自動計算時間平均音量 (TWA) 和其他統計參數。
  • 聲暴露計 (Noise Dosimeter)： 是一種小型化的積分式聲級計，專門用於個人採樣，通常佩戴在勞工身上。
  • 儀器校準： 採樣前和採樣後，必須使用聲校準器 (Sound Calibrator) 對聲級計進行校準，確保讀數準確。

• 採樣計畫的制定：

  • 風險評估： 根據工作場所的噪音源、作業性質、現有控制措施等進行初步風險評估，確定優先採樣的區域和人員。
  • 人員選擇： 選擇代表性強的員工進行個人採樣。
  • 採樣時段： 選擇最能反映典型工作負荷和噪音暴露的時段。
  • 採樣數量： 根據統計學原則，確定足夠的樣本量以獲得可靠的評估結果。

2. 數據分析的方法 (Method of Data Analysis)

採樣得到的噪音數據需要進行分析，以得出有意義的結論。

• 基本參數計算：
  • 時間平均音量 (Time-Weighted Average, TWA)：
    • 定義： 勞工在一個標準工作班次（通常為 8 小時）內所接收到的噪音能量平均值，以 dB(A) 表示。