善用多元采样分析技术　有效监测毒气与重金属

志尚仪器总经理杨玉山。

深耕气体分析多年的志尚仪器公司，其总经理杨玉山在剖析大气特殊毒性气体暨重金属最新采样分析技术之余，也提醒相关产业未来由于碳税？碳交易问题将会造成成本涨升趋势，为求因应这般态势，如何能顺利达到提高产能、减少浪费目的，即需慎选能快速反应的制程气体分析监测仪器，例如在线型质谱仪是值得考虑的选项。

杨玉山指出，在一般产业中工安用途的气体侦测器已经大量使用中， 而其中的原理不脱触媒反应式、红外线式，色带检测式、电化学式、半导体式与红外线式等等。

惟在工厂作业环境中其实尚有许多污染来源无法以上述方式侦测出来，在气态污染物与毒性污染物间尚有许多的酸性气体(Acids)、咸性气体(Bases)、挥发性有机气体(VOCs)及气态？粒状污染物重金属需要分析监控，这已经跳脱传统工业毒化物(TIC)范畴，因此制造业有必要广泛研究其他采样分析技术。

以气态污染物与毒性污染物中酸咸性气体来看，相关仪器主要分三大类，除了业界相对熟悉的酸硷气体？微粒自动采样系统，还有另两项较新的类型，其一是由交通大学教授蔡春进技转的平板式湿式固气分离器(PPWD)，搭配在线离子层析仪，所构筑而成的AMC酸咸监测系统，主要原理是利用湿式吸收，将污染气体利用DI水连续流经纳米TiO2涂布之表面，吸收其酸硷气体，然后结合離子层析仪分析酸硷气体浓度。

藉由上述监测系统，可24小时针对Ammonium、Fluoride、Chloride或Nitrate等等酸咸物质连续监测，检测单位可细微到ppb等级，比起一般气体侦测器的ppm水平，完全是不同层次。

另一项新的仪器类型，则是新一代的离子电泳分析仪(Ion Mobility Spectrometry；IMS)，可用于侦测产业中使用的特定化学物质例如： TDI、MDI、CAN等，主要原理是吸入采样气体并进行离子化，再藉由电路闸门开关所产生的力场，使所有带电离子进入电子捕集器，接着定义个别气体种类，再与标准气体产生的波峰相比，便获得特定气体的浓度数值。

在线质谱仪反应快  可节省能源并有助降低制程碳排

针对VOCs部份，除了传统一般常见的侦测器包括PID，也就是光离子化侦测器，及FID火焰离子化侦测器外，杨玉山也建议针对特殊毒性气体或VOCs推荐可以采用在线质谱仪方式侦测，目前常用的质谱仪一般有传统四极柱式质谱分析仪(QMS)、离子阱式质谱分析仪，以及飞行时间式质谱分析仪。

其中离子阱式质谱仪属于较新型态，内部系由环状电极与两个端盖电极形成捕捉室，再藉由环状电极之直流与射频交流电位，把所有离子控制在捕捉室内，接着改变直流与射频电位或射频频率，让不同m/z值离子依序穿过端盖电极而进入侦测器，借此有效监测离子，提高分辨率。

相对于质谱仪快速的分析能力， 传统分析仪反应时间较慢，容易导致制程产生过量的碳排放量，不仅造成能源浪费，未来可能面临碳税等额外负担，对于业界而言不得不认真思考。

有关气态与粒状污染物中的重金属部份，依传统做法必须以滤纸采样加上硝化处理后再利用ICP-MS分析，可谓耗时甚久；而时代的进步目前可以经由「气态？粒状污染物重金属元素进样装置」衔接ICPICP-MS直接进行分析。

对此杨玉山解释，以往要让气体样品导入ICP是不可能的，但现今有了重大突破，凭藉将样品气体中的微粒子导入氩气之独特技术，总算得以将气体样品直接导入ICP，欲于大气环境24小时连续监测(PM2.5)诸如铅、镉、汞、铀、砷等悬浮微粒子金属元素，都可以做得到。

最后杨玉山提到在产业升级部分以往多以Cost Down为基准，这个观念虽然没错但是更要考虑如何Value Up应该更为重要，因此大家应该多思考以往利用传统分析仪因为反应时间较慢，可能导致制程产生过量的碳排放量，也可能造成能源浪费，面对未来可能面临碳税等额外负担，如果能有效的应用新的科技与分析技术，能减少碳排及增加产能，相关业者是否应该有另一番新的思维了呢？