五、定量推估模式
定量推估模式是運用數學與物理化學原理,對作業場所中的污染物傳輸與分佈進行模擬,從而預測勞工暴露濃度的科學工具。此方法不僅是暴露評估技術的重要分支,更是現代職業衛生管理從「被動應對」邁向「主動預測」的關鍵驅動力。相較於現場監測的「現場量測」,模式推估的核心價值在於其「事前預測」的能力,使其在多種情境下展現出無可取代的優勢。
本節旨在闡述定量推估模式的理論基礎、應用科學與實務框架。這些模式大多基於質量平衡(Mass Balance)的物理原則,即在一個定義的空間內,「污染物濃度的累積變化」等於「生成量」加上「移入量」減去「移除量」。透過將作業場所的物理參數(如空間體積)、危害物特性(如蒸氣壓、分子量)、通風條件(如換氣率)及操作模式(如逸散率、作業時間)等資訊代入特定的數學公式,即可推估出作業環境中特定時間點或穩態下的危害物濃度。
儘管模式推估的結果屬於理論預測,但在缺乏實際監測數據時,它為初步定量評估提供了重要的科學依據。然而,模式的有效性高度依賴於輸入參數的品質,與使用者對其模型假設的理解。任何模式都是對複雜現實的簡化,其預測的準確性與其複雜度、參數的精確性及情境的適用性息息相關。因此,職業衛生專業人員在使用時,必須從單純的「工具操作者」提升為「模式思考者」,深刻理解「垃圾進,垃圾出(Garbage In, Garbage Out)」的原則,並持續運用專業判斷來評估輸入數據的合理性、選擇最適合的模式,以及詮釋最終結果的實際意義與不確定性。
一個完整的模式推估工作流程,應包含以下步驟:
- 情境定義與參數收集:清晰定義評估目標與邊界條件,並收集所有必要的輸入參數。
- 模式選擇:依據評估目的、可用數據與情境複雜度,選擇最合適的推估模式(詳見後續各節)。
- 濃度推估:運用模式計算出暴露強度(濃度)。
- 暴露實態描述:將推估的濃度與作業時間、頻率結合,計算出時間加權平均濃度(TWA)或短時間暴露濃度(STEL)。
- 風險判定:將計算出的暴露值與相關的職業暴露限值(OELs)進行比較,以判定風險等級。
為協助專業人員應用此技術,國內外皆已發展出相關指引與工具,如職安署的「危害性化-學品定量暴露評估推估模式」專刊(職安署, 2016),與「勞工作業環境監測及暴露危害管理平台」(職安署, 2025a),以及AIHA的「Mathematical Models for Estimating Occupational Exposure to Chemicals」專書(Ten Berge et al., 2009),與IHMOD軟體(AIHA, 2025)等,皆是重要的參考與運用資源。以下各節將依循從簡至繁的原則,系統性地介紹作業場所無通風模式、飽和蒸氣壓模式、暴露空間模式(含完全混合模式)、二暴露區模式、渦流擴散模式及統計推估模式等,闡述其適用情境、數學原理、使用限制及應用範例,以期建構使用者完整的模式應用知識體系。
(一). 作業場所無通風模式 (Zero Ventilation Model)
1. 核心概念與假設
此模式是定量暴露推估中最為基礎且保守的篩選工具,屬於第一層級(Tier I)模式。其核心概念極為單純,係基於質量平衡原理,在一個最壞情境(Worst-case Scenario)的假設下,估算污染物在密閉空間中的最終平均濃度。其基本假設為:
(1). 零通風 (Zero Ventilation):完全忽略任何形式的機械通風或自然通風所帶來的稀釋效應。
(2). 完全逸散與混合 (Complete Release & Mixing):假設容器中的化學物質瞬間、完全地釋放到空氣中,並立即均勻混合於整個定義的空間體積內。
(3). 無移除機制 (No Removal Sinks):不考慮污染物因表面沉降、化學反應、或被多孔材質吸附等任何形式的移除機制。
2. 適用情境與限制
此模式的價值在於其極端的保守性,能快速提供一個暴露濃度的「絕對上限」。適用情境與使用限制如下:
(1). 初步風險篩選:作為暴露評估的第一道防線,快速篩選出可忽略的低風險情境。
(2). 最壞情境分析:評估密閉或局限空間內,因化學品意外洩漏(如容器破裂、翻倒)可能造成的最高濃度。
(3). 通風系統啟動前評估:可用於推估污染物在空間內充分混合後,啟動通風系統前的初始濃度。
(4). 高度保守:由於排除了所有移除與稀釋機制,其估算結果通常遠高於實際暴露濃度,不應用於精確的暴露實態判斷。
(5). 忽略時間與空間梯度:模式假設瞬間混合,無法描述污染物濃度隨時間與空間變化的動態過程。在洩漏初期,靠近源頭的濃度可能遠高於模式推估的平均值。
3. 模式數學公式
其數學公式直接反映了質量平衡的概念:
C_A=\frac{M_A}{V}
其中:CA:揮發性化學品A於空氣中的平均濃度 (mg/m³ 或 ppm); MA:化學品A散布至空氣中的總質量 (mg);V:無通風室內之空氣體積 (m³)。
4. 情境應用
此模式的應用邏輯非常明確:若在此最保守的推估下,濃度值仍遠低於相關的職業暴露限值(OELs),則職業衛生專業人員可具高度信心地將該SEG的優先序位降低,暫不投入更複雜的評估或監測資源。反之,若推估值接近或超過OELs,則此情境即被標示為潛在的高風險,必須啟動更進一步的行動。
(1). 情境一 (特殊緊急事件 - 化學品容器破裂逸散)
A. 情境描述:於一間體積為 2.5 m³ 的藥品儲藏室內,一瓶裝有 6 克環氧乙烷的玻璃瓶因意外掉落而破裂,內容物瞬間全數釋出。需評估事件發生後,進入該空間人員可能面臨的暴露風險。(已知環氧乙烷 PEL-TWA=1 ppm, STEL=2 ppm, IDLH=444 ppm)
B. 暴露濃度推估:職安署建置之勞工作業環境監測及暴露危害管理平臺中,有此作業場所無通風模式可供試算使用,在無通風的作業空間中,推估汙染物逸散至作業場所空氣中之平均濃度值。
可點擊下方按鈕使用揮發性化學品暴露濃度試算工具:
(二). 蒸氣壓模式 (Vapor Pressure Model)
接續最保守的無通風模式,蒸氣壓模式是另一類基礎且重要的第一層級(Tier I)篩選工具。此類模式的評估基礎,從宏觀的空間體積轉向物質本身的微觀物理化學特性 - 蒸氣壓(Vapor Pressure, VP)。蒸氣壓是衡量液體揮發趨勢的內在屬性,它直接決定了在特定溫度下,液體在密閉系統中能達到的最大氣相濃度。
因此,蒸氣壓模式的核心邏輯,即是利用此一物理極限,來推估多種「最壞情境」下的暴露濃度。與無通風模式假設「所有質量皆逸散」不同,蒸氣壓模式更專注於回答「在氣液平衡的條件下,濃度最高能達到多少?」這個問題。
此模式家族因其原理的直觀性與參數的易得性(蒸氣壓為化學品SDS中的常見參數),而被廣泛應用於多種暴露情境的初步評估。本節將介紹其在不同應用場景下的主要分支,包含了飽和蒸氣壓模式、液體裝填釋放模式、開放液面蒸發模式、及加壓容器洩漏釋放速率等。透過理解並應用這些模式,職業衛生專業人員能夠針對不同的作業活動,快速地進行量化的初步風險判斷。
1. 飽和蒸氣壓模式 (Saturation Vapor Pressure Model)
(1). 核心概念
此模式是蒸氣壓模式家族中最直接的應用,其原理根植於熱力學的氣液平衡觀念。在一個給定溫度、與外界隔絕的封閉系統中,揮發性液體會持續蒸發,使其蒸氣分子不斷進入上方氣相空間(Headspace)。與此同時,氣相中的蒸氣分子也會凝結返回液相。當蒸發速率與凝結速率相等時,系統便達到了動態平衡,此時氣相中的蒸氣濃度達到最大值,這個濃度即為該溫度下的飽和蒸氣壓濃度。此模式的精髓在於,它計算的是一個物理上的「理論天花板」,代表了在最理想的飽和條件下,可能出現的最高濃度。因此,它也被視為評估最壞暴露情境的有力工具。
(2). 模式數學公式
模式的計算涉及將物質的蒸氣壓(通常以壓力單位表示,如 mmHg 或 Pa)轉換為空氣中的濃度(如 ppm 或 mg/m³)。在使用此模式評估暴露濃度的實際應用上,會使用到以下幾個公式(如表 3)。
化學品A的蒸氣壓(飽和): VP_A=\frac{V_A}{V_T}*P_{atm}
化學品A的空間濃度(ppm): C_A=VP_A*10^6
ppm轉換mg/m³ (若需要): C_A*(\frac{MW}{24.45})
溫度壓力修正 (若若非NTP條件): C_A*\frac{(MW*P)}{R*T}
其中:VP_A:化學物質A的蒸氣壓,P_{atm}:大氣壓力。,V_A:A的體積。V_T:系統空間的總體積。 MW:A的分子量g/mol,標準溫壓(NTP)下,1mol氣體的體積= 24.45 L。 實際溫度T(^oK)和壓力P(atm) 來修正轉換係數。 R: 理想氣體常數 = 0.0821 L·atm/(mol· ^oK)
(3). 應用限制與專業考量
飽和蒸氣壓模式的應用價值與其限制是一體兩面,使用者必須清晰地認識到以下特性:
A. 極端的保守性:此模式計算出的濃度明確代表了「最壞中的最壞情況」,它假設了一個完全封閉、無任何通風稀釋、且有足夠時間與液體達成完全飽和的理想狀態。在絕大多數的真實作業環境中,這些條件在日常工作環境中不太容易同時滿足。
B. 初步篩選的利器:正因為其極端的保守性,此模式成為一個絕佳的初步風險篩選工具。如果在此高估情境下,推估的飽和濃度仍然顯著低於職業暴露限值(OELs),那麼職業衛生師便可以具備高度信心,初步判定該暴露情境為可接受的低風險。
C. 觸發進階評估的警訊:反之,如果飽和蒸氣壓模式的推估結果超過或接近OEL,這便是一個強烈的警訊,意味著潛在風險不容忽視,必須採用更精確、更複雜的模式(如考慮通風的完全混合模式或二區模式)進行更深入的評估,以獲得更貼近現實的暴露預測。
D. 「十倍法則」的實務參考:根據經驗法則,即所謂的「十倍法則」(rule-of-ten)(吳亭儀 & 陳友剛, 2019),在通風不良或密閉空間中,實際的暴露濃度通常僅為理論飽和濃度的1%到10%。這個法則雖非精確科學,但為專業人員在詮釋極端保守的推估結果時,提供了一個更貼近現實的參考框架。
(4). 情境應用
A. 情境1 (大面積揮發性化學品)
情境描述:某農產品倉庫的維護人員,正考慮使用液態尼古丁(nicotine)作為大面積噴灑的殺蟲劑。作業人員在操作過程中,將可能近距離接觸尼古丁容器的開口。需評估其直接吸入容器開口上方氣體的潛在風險。(已知尼古丁蒸氣壓 0.08 mmHg,分子量 162.2 g/mol,我國PEL 0.5 mg/m³,NIOSH IDLH 5 mg/m³)
暴露濃度推估
2. 液體裝填釋放模式 (Liquid Container Filling Releases)
(1). 核心概念
此模式專門用於評估一個常見但易被忽略的暴露來源:將揮發性液體注入容器(如桶、槽)的過程。其核心物理機制是氣體置換(Gas Displacement)。當液體被注入一個非真空的容器時,它會佔據原先被氣體所佔據的空間,從而將容器頂部空間(Headspace)充斥化學品的氣體向外排出。如果該容器先前已裝有相同或類似的揮發性液體,其頂部空間的氣體很可能已接近或達到該液體的飽和蒸氣壓濃度。因此,在裝填過程中,排出的氣體實質上是高濃度的污染物蒸氣。此模式的目的,即是將此一物理過程量化,計算出在裝填作業中,污染物的質量排放速率(Mass Emission Rate, G)。
(2). 模式數學公式
模式的計算主要基於裝填速率與頂部空間的飽和蒸氣壓濃度。在使用此模式評估暴露濃度的實際應用上,會使用到以下幾個公式(如表 5)。
(3) 應用限制與專業考量(略)
(4). 情境應用
A. 情境 (填充桶裝揮發性化學品)
情境描述: 在工廠的散裝物料轉運區,數名勞工(屬同一SEG)負責將甲基乙基酮(MEK)分裝至 55 加侖的標準桶中。每位勞工平均每小時需完成4個桶的填充作業。填充方式為將輸送軟管浸入液面下的「浸沒式填充」。需評估此作業的暴露風險。已知條件: MEK 分子量 72.1 g/mol,蒸氣壓 71.2 mmHg (20°C),作業溫度 20°C,填充方式為浸沒式飽和狀態。MEK PEL-TWA 為 200 ppm,STEL 為 300 ppm。LC50(半數致死濃度,吸入-大鼠,4小時):11,000 ppm。
暴露濃度推估
(以下略)
3. 開放液面蒸發 (Evaporation from Open Surfaces)
(1). 核心概述
此模式專門用於處理因化學品意外洩漏、或於開放式儲槽、清洗槽中操作所形成的「液池(Liquid Pool)」蒸發情境。相較於前述模式,開放液面的蒸發是一個更為複雜的傳質過程(Mass Transfer Process),其蒸發速率不僅取決於化學品本身的蒸氣壓,更受到外部環境因素的強烈影響,特別是液面上方的空氣流速。
此模式的核心目的,與液體裝填模式相似,皆是為了計算出污染物的質量排放速率(Mass Emission Rate, G)。其物理機制包含兩個主要部分:
A. 分子擴散 (Molecular Diffusion): 在液氣界面上,溶劑分子因濃度梯度而自然擴散至空氣中,此過程由物質的擴散係數決定。
B. 強制對流 (Forced Convection): 當有空氣流掠過液面時,會將液面上方高濃度的蒸氣層「帶走」,從而破壞原有的濃度平衡,加速下方液體的蒸發。空氣流速越快,此效應越強。
因此,此模式的挑戰在於如何整合物質內在屬性(蒸氣壓、擴散係數)與外部環境條件(空氣流速、液池面積、溫度),以獲得一個合理的生成速率G。
(2). 模式數學公式
由於其複雜性,學界發展出多種模型來估算蒸發速率,本手冊介紹兩種常用模型。在使用此模式評估暴露濃度的實際應用上,會使用到以下幾個公式(如表 7)。
(略)
(3). 應用限制與專業考量 (略)
(4). 情境應用
情境描述: 一個裝有廢棄甲苯的化學廢料桶,在儲存區因鏽蝕而破裂,內容物洩漏至一個尺寸為 1m × 2m 的水泥圍堰內,形成一個表面積為 2 m² 的液池。經現場儀器初步量測,液面上方的平均空氣流速約為 0.075 m/s。需評估此洩漏事件的暴露風險。已知條件: 甲苯分子量 92.1 g/mol,蒸氣壓 21 mmHg,分子擴散係數 8.04×10⁻⁶ m²/sec,作業環境為標準溫壓(NTP)。甲苯 PEL-TWA 為 50 ppm,STEL 為 62.5 ppm。
暴露濃度推估 (如表 8)
4. 加壓容器洩漏釋放速率
(1). 核心概念
此模式專門用於評估工業環境中潛在風險極高的情境:儲存於高壓系統(如反應器、儲存槽、輸送管線)中的氣體或液體,因系統破損(如閥門失效、管線裂縫)而高速洩漏。此類事件的特點是污染物釋放的能量與速率極大,能在極短時間內造成嚴重的暴露危害。此模式的物理基礎涉及流體力學中的臨界流(Critical Flow),或稱音速流(Sonic Flow)。其核心概念為:
A. 壓力驅動:洩漏的根本驅動力是系統內部壓力(上游壓力, Pup)與外部環境壓力(下游壓力, Pdown)之間的壓差。
B. 音速極限:當壓差達到一定程度(通常當 Pup / Pdown ≈ 2),氣體通過洩漏孔口的速度會達到其在該溫度下的音速。一旦達到音速,即使再提高上游壓力,氣體的洩漏速度也不會再增加,此時的體積流率達到了物理極限。
C. 最大初始釋放:因此,此模式計算的是洩漏事件發生瞬間的最大初始質量釋放速率(Maximum Initial Mass Release Rate, G),這對於緊急應變規劃至關重要。
影響洩漏速率的關鍵參數包含:系統壓力、氣體種類(影響其音速與密度)、溫度、以及洩漏孔口的幾何形狀與尺寸。
在溫度與氣體組成的影響方面,在約20°C的條件下,臨界壓力比對不同氣體有所不同,表 9列出常見氣體臨界流動比。
(2). 模式數學公式
模式的計算涉及臨界體積流量、加壓氣體密度,最終得出質量釋放速率。在使用此模式評估暴露濃度的實際應用上,會使用到以下公式(表 10)。
(略)
(3). 用限制與專業考量 (略)
(4). 情境應用
A. 情境 (壓力管線洩漏 )
情境描述: 一條輸送純氯化氫(HCl)氣體的加壓管線,在室內發生洩漏。管線的表壓力(gauge pressure)為 5 atm,作業環境溫度為 25°C。經檢查發現,管線上出現一道長 1 cm、寬 1 mm 的裂縫。需評估此洩漏事件的立即危害與應變需求。已知條件: HCl 分子量 36.5 g/mol,PEL-Ceiling 為 5 ppm (約 7.5 mg/m³)。管線絕對壓力約 6 atm (6Pa)。
風險評估與後續行動 (略)
(三). 暴露空間模式 (Box Models)
1. 概述
暴露空間模式,或稱箱型模式 (Box Models),是定量暴露推估領域中應用最為廣泛、也最具基礎性的模型之一。模式包括兩個基本元素:污染物釋放源產生(Source Generation)及擴散機制(Dispersion),它將評估的思維從「釋放源估算」提升至「空間濃度模擬」,引入了通風 (Ventilation) 這個至關重要的暴露影響因子。此模式將作業場所簡化為一個或多個抽象的「箱體」,其核心是建立在質量平衡定律之上,即在任何一個定義的箱體內,污染物質量的變化率,等於所有進入該箱體的通量(包含污染源生成與外部空氣移入)減去所有離開該箱體的通量(包含隨排氣移出與內部沉降)。其中,最基礎的單一箱體模型,即為完全混合模式 (Well-mixed Room Model)。其基本假設為:
(1). 完全混合 (Well-mixed): 這是此模式最核心也最理想化的假設。它假定任何進入箱體(房間)的污染物,都會瞬間、且均勻地與箱體內的所有空氣混合。這意味著在箱體內的任何一個位置,其濃度都是相同的,並且等於排氣口的濃度。
(2). 恆定參數: 模式通常假設污染物的生成速率(G)與空間的通風換氣率(Q)在評估的時間內保持不變。
此模式使用數學模式來推估作業空間(均勻混合之箱體),主要影響參數為室內空氣流量。室內空氣流量(Qin)分為三類:1.強制通風(QF),指可控的機械通風(如空調系統),可進一步分為新鮮外氣(QMU)及循環風量(QR);2.自然通風(QN),指通過門窗等開口,受風壓和溫差驅動,這通常難以量化而常被忽略(除非明顯開啟門窗);3.滲透風量(QINF),指通過建築縫隙的無組織氣流,在經驗值上,普通住宅約為 1 ACH(每小時換氣次數)。
2. 模式數學公式
模式的數學表達式是一個描述濃度隨時間變化的一階常微分方程,其積分後可得到特定時間的濃度解,並在時間趨近於無窮大時,得到穩態濃度解。根據AIHA WMB(Well-Mixed box model)模式 (Reinke & Keil, 2009),將整理公式如表 11。
3. 應用限制與專業考量
此模式將前述章節計算出的「生成速率G」,與作業場所的「空間特性(體積V、換氣率Q)」結合起來,從而推估出勞工實際可能暴露的「環境濃度C」。但使用上,仍應注意模式特性如下。
4. 情境應用
(1). 情境1 (有機溶劑塗敷作業-動態濃度評估)
l 情境描述:在一間尺寸為 5m × 6m × 2m(體積 V=60 m³)的實驗室內,一名勞工將進行甲苯塗層作業。已知該作業的甲苯逸散率 G 經評估為 50 mg/s。實驗室的通風換氣率 Q 為 0.1 m³/s。作業開始前,室內與進氣的甲苯背景濃度均為 10 mg/m³。假設:完全混合、無沉積效應(Sinks)。需評估作業開始 20 分鐘後,實驗室內的平均甲苯濃度,以判斷是否可能超過短時間暴露限值。
(四). 完全混合模式 (Well-mixed Room Model, WMR)
1. 核心概念
完全混合模式或稱單一箱體模式(One-box Model),是暴露空間模式(Box Models)中最基礎且廣泛應用的定量推估工具。此模式將一個複雜的作業空間(如房間、廠房)簡化為一個單一、均質的「箱體」,並基於質量平衡(Mass Balance)原理,來預測其中空氣污染物的濃度變化。其核心物理原則為:空間內污染物質量的累積速率 = 污染物生成速率 - 污染物移除速率。
此模式的運作基石建立在一個關鍵的理想化假設之上 - 完全且瞬時混合(Instantaneous and Perfect Mixing)。這意味著任何進入此空間的污染物(無論是從污染源產生或隨進氣帶入),都會立刻、均勻地分佈於整個空間體積內。因此在此理想模型中,空間內任何一點的濃度都是相同的,並且等於排氣口的濃度,示意圖如圖 2。
2. 模式數學公式
完全混合模式的動態行為可由一系列基於質量平衡的微分方程所描述。下表彙整了此模式在不同條件下的核心計算公式,包括濃度隨時間的動態變化解、穩態濃度解,以及考量背壓效應、間歇性排放等進階情境的修正。根據AIHA-CH5 Well Mixed rooms with Changing Conditions(Reinke et al., 2009),將相關公式整理如表 12。
3. 應用限制與專業考量
儘管完全混合模式功能強大且應用廣泛,但其結果的可靠性高度依賴於對其內在限制的理解。使用者必須清晰地認知以下幾點。
4. 情境應用
(1). 情境1 (有機溶劑塗布 - 濃度動態變化)
- 情境描述:某工廠零件塗布機在室溫波動環境下運行,需評估甲苯濃度的動態變化及勞工暴露風險。已知條件:房間參數:體積 V=25 m3,通風率 Q=1.0 m3/min(換氣次數 2.4 ACH)。甲苯排放率隨溫度變化,可依據
(五). 二暴露區模式 (Two-Zone Model)
1. 核心概念
二暴露區模式,亦稱為近場/遠場模式 (Near-Field/Far-Field Model, NF/FF),是定量暴露推估中,對廣泛使用的「完全混合模式 (Well-mixed Room, WMR)」一個進階模式。其核心價值在於解決了單一箱體模型最根本的限制 - 「完全且均勻混合」的理想化假設。在真實的作業環境中,污染物濃度並非均勻分佈,尤其是在靠近污染源附近,濃度往往顯著高於場所內的平均值。直接使用WMR模式進行評估,極有可能嚴重低估靠近污染源作業勞工的實際暴露風險。為此,二暴露區模式將單一的作業空間,依據與污染源的距離和空氣交換效率,概念性地劃分為兩個相互關聯的虛擬區域:
2. 模式數學公式
二暴露區模式的數學核心是針對近場與遠場分別建立的兩個聯立微分方程,用以描述污染物濃度的動態變化。其關鍵在於透過質量平衡,推導出近場與遠場在穩態或特定時間下的濃度解。根據AIHA-CH6 The Near Field/Far Field (two-box) model with a constant contamination emission rate(Nicas, 2009),將相關公式整理如表 13。
3. 應用限制與專業考量
二暴露區模式雖然提供了更精確的暴露評估可能性,但其結果的可靠性高度依賴於使用者對其限制的理解與參數的正確選取。
4. 情境應用
(1). 情境 (塗抹黏合劑)
A. 情境描述:一名勞工坐在工作台旁,手動塗抹含甲苯的黏合劑,甲苯以恆定速率 G=1,000 mg/min蒸發。近場(NF):假設為半球形(半徑 r = 0.76 m ),體積 VN = 0.93 m3,自由表面積 FSA=3.6 m2。空氣流速:隨機空氣速度 S=3.7 m/min(室內中位數)。房間參數:總體積 200 m3,通風速率 Q=20 m3/min(每小時6次換氣),初始條件:甲苯濃度為 0。請進行該名勞工暴露評估。
(六). 渦流擴散模式 (Turbulent Eddy Diffusion Model)
1. 核心概述
渦流擴散模式是暴露評估模型中,在物理機制上更為精細的一種。它跳脫將空間視為數個「箱體」的簡化概念,轉而運用流體力學的原理,來描述污染物如何從一個「點源」或「線源」開始,因空氣中不規則、隨機的渦流(Turbulent Eddies)運動而逐漸擴散、稀釋的過程。此模式的核心概念是,空氣並非平順流動,而是充滿了各種大小尺度的渦流,這些渦流如同無數個微小的攪拌器,不斷地將高濃度的污染物與周圍乾淨的空氣混合,從而使污染雲(Plume)或污染團(Puff)的體積擴大、濃度下降。此模式的目標,即是模擬這個由渦流主導的擴散過程,提供一個從污染源向外延伸的、連續的濃度梯度分佈。相較於先前的模型,其策略價值體現在以下幾個面向。
2. 模式數學公式
渦流擴散模式的數學基礎是擴散方程(Diffusion Equation),這是一個偏微分方程。其解描述了在距離污染源 r、時間 t 的濃度 C(r,t)。模式的關鍵參數是渦流擴散係數 (DT ),它代表了空氣中渦流混合的強度,其值越大,表示擴散越快。此模式可分為兩大類應用:
3. 應用限制與專業考量
(七). 統計推估模式 (Statistical Models)
1. 核心概述
統計推估模式與前述所有基於物理化學原理的「決定論模式(Deterministic Models)」在思維上截然不同。它並非從物理定律出發來「預測」濃度,而是反向地從「已發生的暴露數據」著手,運用統計學方法來「解釋」濃度變化的原因,並據此建立預測模型。其核心概念是,將勞工的暴露濃度(應變數)視為由多個「暴露決定因子(Exposure Determinants)」(自變數)共同作用的結果。這些因子可以是任何可能影響暴露的變數,如下。
2. 統計模式類型 (整理如表 15)
在職業衛生領域,常用的統計模式主要有以下幾種,其選擇取決於暴露數據的特性與評估目的(Virji & Armstrong, 2009)。
3. 應用限制與專業考量
統計模式是強大的工具,但誤用可能導致錯誤的結論。使用者必須深刻理解其限制:
