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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張志忠
研究生(外文):Chih-Chung Chang
論文名稱:揮發性有機化合物自動化氣相層析質譜分析方法建立與應用
論文名稱(外文):Automated Gas Chromatography/Mass Spectrometry for Monitoring of Volatile Organic Compounds
指導教授:羅俊光羅俊光引用關係
指導教授(外文):Jiunn-Guang Lo
學位類別:博士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:原子科學系
學門:工程學門
學類:核子工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:300
中文關鍵詞:自動化氣相層析質譜即時量測
外文關鍵詞:automationGC/MSin-situ
相關次數:
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本研究的目的為建立「自動化揮發性有機化合物氣相層析質譜法」,包含「不鏽鋼瓶/自動化氣相層析質譜分析系統」及「即時連續量測-自動化氣相層析質譜分析系統」兩套分析方法,並針對不同的空氣污染類型來源物質進行分析,評估分析方法的準確性,再經由多種不同領域的實測,驗證其實用與廣泛性。量測所得之數據配合氣象、地形等相關資料用以建立各污染源指紋圖譜、各項評估及特殊指標的應用。
其中「不鏽鋼瓶/自動化氣相層析質譜分析系統」設計的目的為可同時準確分析廣泛的物種(C2-C10 HCs、CFCs、TO-14A及TO-15約百餘種之非極性物種及部分的極性物種),且因系統高度自動化,在提高分析品質及節省人力、時間方面較現今相關分析方法(TO-14A、TO-15、NIEA A715.11B)優越,大部份目標化合物再現性在3%以內,而實際方法偵測極限約為1pptv~0.1ppbv(除了以FID量測的7個物種)。在實測部分,包含應用於瞭解都會區、工業區、高科技園區及核電廠區環境中污染物濃度的空間分布趨勢。量測所得之數據配合氣象及地形等相關資料進一步深入探討,用以建立各污染源指紋圖譜、各項評估及特殊指標的應用,如:台北都會區與高雄都會區臭氧前趨物之特性分析、使用液化石油氣(LPG)為車輛替代燃料對於改善空氣品質之評估、甲基第三丁基醚(MTBE)應用於區分其它非交通源VOCs之污染及來源比例等。
而「即時連續量測-自動化氣相層析質譜分析系統」的建立,則是針對即時量測的需求,配合網路虛擬控制方法(Virtual Network Computing),由實驗室可監視與控制現場的分析系統,現場之自動定性定量分析數據可經網路自動線上傳輸(Auto FTP),即時傳送回實驗室,提供毒性有機化合物的即時資訊。
總結上述兩套分析系統的特點為提供污染物濃度之(1)空間分布趨勢與(2)隨時間變化之即時資訊,冀望能將空氣污染物的層析量測技術提昇其實用與廣泛性,並以此為基礎,配合其它環境的相關資訊,應用於環境污染的研究評估,協助研擬正確的污染物減量、管制及空氣污染防治策略。
The aims of this thesis were to set up the automated gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS) for monitoring volatile organic compounds from different air pollutant sources and assess the accuracy, practicability, and widespread of this method in various environments. This method included two analytical systems, which were Canister-Automated GC/MS System using canisters for air sample collection and In-situ Continuously Measuring GC/MS System, respectively.
The purpose of the designed Canister-Automated GC/MS System was to analyze simultaneously and precisely widespread species (C2-C10 HCs, CFCs, compounds shown in method TO-14A and TO-15). Because of its highly automated, the system designed has better data quality, manpower saving, and analytical efficiency than other methods (TO-14A, TO-15, NIEA A715.11B). The precision of this system for most target compounds were in 3% ,and the method detection limits (MDLs) were in the range of 0.1 ppbv to 1 ppbv. The system has been practically applied to demonstrate the spatial distribution of pollutant concentrations in urban, industrial area, electronics industrial park, and unclear plants. Acquired data with the combination of local meteorological information were discussed further to establish fingerprints of pollutant sources, assessments of the quality of air, and applications of exclusive indicator, e.g., implications of MTBE as an useful indicator for automobile exhaust et al.
In-situ Measuring GC/MS System was designed to obtain prompt information for concentrations of various pollutants. With the combination of the Auto FTP and Virtual Network Computing system, measuring data could be automatically transferred to our laboratory for analysis. In addition, in-situ on-site monitoring of toxic organic compounds could be performed in our laboratory and provide continuous and prompt information.
According to the characteristics of the two systems, Canister-Automated GC/MS System was capable of providing spatial distribution of pollutant concentrations, and In-situ Measuring GC/MS System providing prompt temporal variation of pollutant concentrations. The thesis expects to enhance the practicability and widespread of the analytical method in air pollutant measurements, and to provide information for developing the air pollution control policies and regulations.
第一章 緒論
1-1研究動機 1
1-1.1平流層臭氧的破壞 2
1-1.2近地表臭氧污染 3
1-1.3毒性有機化物洩漏與排放 5
1-2研究目的 6
1-3參考文獻 9
第二章 揮發性有機化合物自動化氣相層析質譜分析方法原理及流程
2-1空氣中揮發性有機化合物分析方法比較 12
2-1.1 TO-14A分析方法 13
2-1.2 TO-15分析方法 14
2-2 氣相層析法分析原理及流程 15
2-2.1 採樣介質 15
2-2.2 前濃縮部分 17
2-2.3 氣體色層分析法 17
2-2.4 偵檢器 18
2-2.5定性定量 20
2-3標準品配製 22
2-4分析方法之品質管制查核 24
2-4.1 採樣現場品管 24
2-4.2 實驗室一般品管 24
2-5 參考文獻 28
第三章 不鏽鋼瓶/自動化氣相層析質譜分析系統
3-1分析系統說明 39
3-1.1不鏽鋼採樣瓶 39
3-1.2不鏽鋼瓶真空清洗系統 39
3-1.3不鏽鋼瓶自動採樣器 40
3-1.4 16組不鏽鋼瓶自動進樣系統 40
3-1.5樣品前濃縮捕捉裝置 40
3-1.6氣相層析及偵檢系統 41
3-1.7管柱部分 41
3-2分析方法流程 41
3-2.1採樣 41
3-2.2分析 46
3-2.3數據處理 48
3-3分析方法之最適化條件 48
3-4方法接受性評估 52
3-5參考文獻 54
第四章 不鏽鋼瓶/自動化氣相層析質譜分析系統應用於環境氣體量測及影響評估
4-1台北都會區與高雄都會區臭氧前趨物之特性分析及地理資訊系統之應用 75
4-2高雄石化工業區揮發性有機化合物之量測 114
4-3車輛替代燃料之推廣研究--使用液化石油氣(LPG)對於改善空氣品質之評估 131
4-4交通源VOCs特性排放參考指標--甲基第三丁基醚(MTBE)應用於區分其它VOCs之污染來源及比例 148
4-5核能電廠廠區環境中空氣含有害揮發性化合物之安全性評估 167
4-6參考文獻 198
第五章 即時連續量測-自動化氣相層析質譜分析系統及其在環境氣體量測上的應用
5-1分析流程與系統說明 202
5-1.1分析流程 202
5-1.2樣品前濃縮捕捉裝置 203
5-1.3氣相層析及偵檢系統 203
5-1.4管柱部分 203
5-1.5網路資訊傳輸系統 203
5-1.6分析方法之最適化條件 205
5-2高科技園區周界有害揮發性化合物之即時連續自動化量測 208
5-2.1研究規劃與分析系統 209
5-2.2結果與討論 210
5-3參考文獻 213
第六章 自動化氣相層析分析系統應用於高科技園區環境空氣中含氯化物濃度之空間與時間尺度量測與分析
6-1研究背景 224
6-2研究規劃與分析系統 227
6-3結果與討論 229
6-4結論 232
6-5參考文獻 233
總結 244
附錄
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