朝陽科技大學 環境工程與管理學系 課程名稱：空氣污染實驗 課程內容：採樣及分析方法概論 上課班級 : 二A & 二B   授課教師：楊錫賢教授

採樣及分析方法概論 課程內容介紹 Planning  Sampling  Analysis 計畫 採樣 分析  Reporting 計畫 採樣 分析  Reporting 報告

採樣計畫之擬定 採樣執行前應先擬定採樣計畫，內容應包括： 1.採樣方法 2.採樣數目 3.採樣器具 4.採樣體積 5.安全防護措施

採樣前準備事項： 1.交通工具之安排 2.採樣器具準備(列一清單Checklist) 3.樣品保存之容器及保存試劑 4.準備紀錄表、標籤及書寫工具

採樣 採樣理論 合理適當之採樣計畫，須符合統計學上之理論基礎。即必須使取得之樣品在統計學上足以代表實際情況（母體）。

採樣方法 1.簡單隨機採樣（Simple Random Sampling, SRS）： 將全部（母體、族群）樣品依每一 單元（單元介面、袋或桶）予以編號 後，用一般統計之亂數表，由亂數表 中抽出預定採樣之單元號碼，這些號 碼代表之樣品即為需要採樣之樣品。 2.等距採樣（或稱系統採樣 systematic sampling）：於已知採樣範圍中，無明顯之 濃度分佈傾向時，於一定距離進 行採樣。

3.分層採樣（Stratified Sampling）： 當樣品具有濃度分層次或分佈不均時， 先全體樣品按性質分成不同區域，每一 區域以簡單隨機採樣方式進行。 4.多段式採樣（Multi-stage Sampling）： 樣品數目龐大時採用 說明：

計算： SRS： 平均： Stratified Random Sampling： ，r = 層數 第k層平均值 第k層所佔比例

Two-stage sampling：

各採樣方法之優缺點 採樣方法 優點 缺點 SRS 方法簡單 易估算樣品總數及採樣誤差。 樣品分散，所需人力及經費較大。 Systematic Sampling 依SRS取第一個，其餘依序較方便。 分佈均勻時可得較高精密度。 族群分部未知時會降低準確度。 Stratified Sampling 每層內差異度小時，可得比SRS高之精確度。 可求得各層估計值。 數據整理較繁雜。 族群分部未知時會降低準確度。 Multi-stage Sampling 採樣手續較方便。 整理分析較繁雜。

樣品數目 1.愈多愈具有代表性，但cost增加；太少時， 則不足以代表族群。 2.計算方式參考相關書籍 “Statistical Methods for Environmental Pollution Monitoring by Richard O. Gilbert. Van Nostrand Reinhold Company.”

樣品數量 採樣器具 樣品保存 須夠多，高於儀器偵測極限；且夠3次分析為宜。 略 針對不同分析物質，有不同的保存方式，須參考相關資料。原則如下： 金屬元素：前處理後加HNO3使pH＜ 2.0 ，保存於4℃±2℃。 有機物：褐色玻璃瓶於4℃冷藏。

採樣的安全防護 1.熟習欲採物質之物質安全資料表 (MSDS）。(已於實驗室安全與衛 生中介紹過） 2.視情況佩帶口罩、眼鏡、手套等 防護設備。 3.至少兩人一組。

採樣之品保/品管 定義： QA (Quality Assurance)：係用來監視實驗 室所產生之有效數據的整個分析檢測過程 之活動。包括組織、人員進用與訓練、分 析方法選擇、儀器設備、實驗室環境、樣 品之接收、品質系統之稽核、紀錄之保存 等。 QC (Quality Control)：為了達成品質要求 所採取之一切作業。包括軟硬體設備及檢 測作業之運作。

以上定義常用於實驗室分析。採樣之QA /QC，必須從計劃、準備、執行、運作至實驗室分析等一系列過程必須有監視及紀錄下操作，方可提供可靠之結果。必須有書面紀錄以證明每一步驟都依規定執行。包括現場採樣紀錄及樣品監視作業紀錄。 如表8-10及8-11所示。（摘自毒管人員訓練教材(甲) p8-20）

2.採樣時氣候狀況:晴、陰、陰雨、雨、風、其他 3.採樣地點及簡圖: 4.採樣種類:1. 水樣 2. 廢棄物 3. 土壤 4. 其他 表 1 現場採樣記錄表 1.採樣時間: 年 月 日 時 分 2.採樣時氣候狀況:晴、陰、陰雨、雨、風、其他 3.採樣地點及簡圖: 4.採樣種類:1. 水樣 2. 廢棄物 3. 土壤 4. 其他 採樣地點 採樣方式 採品積體 (mL) 樣品外觀 分析項目 樣品編號 保存方法 / 添加劑 委託者: 日期: 樣品接收者: 日期: 委託者: 日期: 樣品接收者: 日期:

表 2 收入樣品記錄表 採樣時間: 樣品來源及採樣地點: 樣品種類:1. 水樣 2. 廢棄物 3. 土壤 4. 其他 採樣者: 送樣者: 收樣時是否密封完整: 樣品保存方式: (1) 4℃冷藏(2)以 酸， 鹼，調 pH=( ) (2)其它: 樣品名稱 樣品編號 檢驗項目 檢品總體積 (mL) 儲放地點 備註 樣品總數: 收樣者: 收樣日期: 年 月 日 時 分

樣品檢測分析 各種空氣污染物質檢測分析應依NIEA公告之標準方法，日後陸續會作介紹。現講述檢測分析所需具備之基礎知識。

實驗室基本配備 1.化學試劑：不同用途使用不同層級（純 度）之化學試劑、以免造成誤差及浪費。 一般而言分下列數級： (1)工業級(Technical Grade) (2)美國藥典級(USE Grade) (3)化學純級(CP Grade) (4)分析試藥級(Reagent Grade) (5)一級標準級(Primary Standard Grade) (6)特殊用途試藥級(Special Purpose Reagent) (7)層析級(Chromatographic Grade) (8)殘量級(Residue Analysis Grade)

2.實驗室用水 實驗室用水品質常以導電度來區分，依各種目的而使用自來水、蒸餾水、去離子水……等等。參考ASTM D1193 規定將試劑水(Reagent Water)依製程及品質分為四級，如下表。 淨水機制： 蒸餾、逆滲透、去離子、活性碳過濾、超過濾等。 其中TYPE I試劑水是由蒸餾水、逆滲透水、去離子水等再經過陰陽離子混合床過濾、活性碳過濾及0.20 m濾膜過濾而得。TYPE II試劑水則可由逆滲透水、去離子水、蒸餾水等再次蒸餾而得。TYPE III試劑水則可由逆滲透水、去離子水、蒸餾水經過濾而得。TYPE IV試劑水則由蒸餾水或去離子水或逆滲透水即可。

ASTM D1193-91試劑水等級規格表 等級 項目 TYPE I TYPE II TYPE III TYPE IV 導電度(最大值) (/cm at 298°k ) 0.056 1.0 0.25 5.0 電阻(最小值) (MΩ•cm at 298°k) 18.0 1.0 4.0 0.2 pH ─ ─ ─ 5.0〜8.0 總有機碳 (最大值 g/L) 100 50 200 ─ 鈉(最大值 g/L) 1 5 10 50 氯(最大值 g/L) 1 5 10 50 矽(最大值 g/L) 3 3 500 ─

3.玻璃器皿 實驗中最適用的容器為硼矽玻璃或鐵氟龍製品，必要時應依照需求採用具遮光、低硼含量或耐鹼特殊性質之材料如：石英玻璃、褐色玻璃、塑膠製品等。 玻璃器皿有定量用與非定量用兩類，如量瓶、移液管、滴定管及量筒等為定量用容器又因刻劃方式不同而有含容式與非含容式兩種；其他如燒杯、三角瓶、燒瓶、分液漏斗、試管……等則為非定量用。定量用容器之準確度依規格不同而有異，一般分析級以Class A級為宜。

(1)材質：硼矽玻璃、鐵氟龍等。視需要 選用特定材料。 (2)種類： 定量用：量瓶、移液管、滴定管、量筒。 非定量用：燒杯、三角瓶、燒瓶、分液漏 斗、試管等。

(3)清洗方法 玻璃器皿應於使用後即行清洗，清洗方式為先以自來水沖淋(或最後使用之容器沖淋)，再以中性或鹼性清潔劑或鉻酸清洗劑浸泡數小時，取出以自來水沖洗乾淨再以蒸餾水或試劑水淋洗2〜3次，晾乾備用或再以鉛泊紙包紮。檢測方法有特別規定時，依據規定執行。 a.自來水沖洗 b.浸泡中性液(at least 2 hrs) c.以試管唰清洗後用自來水沖洗至無泡沫 d.蒸餾水淋洗2〜3次 e.烘乾備用 ※必要時得浸泡酸液，配製方法參考”Standard Method”

檢測分析基本原理 1.準確度(Accuary)：指測值與真值(true value) 接近的程度。 以相對誤差百分比表示。 Xt = 待測物質的真實濃度 Xm = 待測物質的量測濃度 2.精密度(Precision)：重覆分析一個樣品時， 分析數據彼此接近的程度，代表量測系統之再 現性。 通常以標準偏差或相對標準偏差表示。 相對標準偏差 標準偏差

例：

3.誤差來源： (1)方法偏差：乃由方法本身不良所造成。 (2)實驗室偏差：工作人員所引起之偏差。

4.偵測極限(Detection Limit) Def：統計上能與空白訊號分辨之最小訊號的濃度。 分成IDL及MDL。 儀器偵測極限(Instrumental Detection limit ; IDL)： (1) 以standard建立calibration line。求得m。 (2) ≧7次作空白試驗，求標準偏差Sbk。 方法偵測極限(Method Detection Limit ; MDL)： 方法能可靠分辨樣品或空白訊號時之最低濃度。 定量極限(Limit of Quantity) (3) 利用 K = confidence factor，由t-test表查得。

實驗室安全與衛生 實驗室之QA/QC 第一堂課已上 Def：如採樣之QA/QC 實驗室之品管樣品包括空白樣品，重覆分 析，添加樣品等。 說明如下： 1.空白分析(Blank)：為確認採樣或檢測過程中未受 污染，可分下列幾種： a.野外空白(Field blank) b.運送空白(Trip blank) c.試劑空白 2.重覆分析：確認檢測差異性。 3.添加分析(spike)：提供基質之干擾。