產學合作研究計畫
計畫名稱：AIR HoPE 產學研發中心
計畫主持人：國立中山大學氣膠科學研究中心/王家蓁教授
合作企業：中國鋼鐵股份有限公司
成果介紹：

PM2.5（直徑小於2.5微米之細懸浮微粒）是防治空氣污染中最關鍵、也最難治理的核心問題之一。為了更精準地掌握其來源並提出有效的減量策略，國立中山大學氣膠科學研究中心和中鋼公司攜手推動「AIR HoPE 產學研發中心」，並在國科會前瞻技術產學合作計畫的支持下，邀集中山大學、臺灣大學與陽明交通大學的專家學者及中研院院士共同投入研究，協助產業強化空污治理能力，回應當前 ESG 浪潮所重視的環境責任，降低 PM2.5 對生態與人類健康的危害。

空污治理最大難題不是濃度，而是 PM2.5 成分與來源

中山大學早在 2016 年便創立全亞洲唯一的氣膠科學研究中心（以下簡稱氣膠中心），以改善空氣汙染、降低 PM2.5 對地球環境生態以及人類健康的危害為目標，展開不同面向的氣膠議題研究。然而，團隊在近 10 年的研究過程中發現，臺灣在防治 PM2.5 上最大的挑戰在於，目前大多數的監測方法只能量測 PM 2.5 的質量濃度、也就是空氣中有多少 PM2.5，卻不清楚它到底從哪裡來、化學成分是什麼。缺乏這兩項關鍵資訊，防治與管理策略自然難以做到精準有效。

國立中山大學化學系教授暨氣膠科學研究中心主任王家蓁表示，PM2.5 其實是一個以粒徑大小來區分的中性名詞，指的是所有粒徑小於 2.5 微米的懸浮微粒，其中可能包含對人體有害的成分，也可能是像海洋飛沫氣膠這類的相對無害自然氣膠，「光看濃度，無法判斷危害有多大，」王家蓁強調。

圖說：國立中山大學化學系教授暨氣膠科學研究中心 王家蓁 主任說明，PM2.5 是以粒徑大小分類的中性名詞，並不完全是個負面詞彙。

「我們必須先弄清楚它是什麼，才能談後續的源頭管理、製程改善或末端治理。」王家蓁進一步說明，尤其高雄向來是臺灣的重工業基地，PM2.5 的來源可能來自不同產業甚至同一產業中的不同製程。若無法分析掌握PM2.5 的化學組成，就無法判斷污染究竟來自哪個產業與環節，更無從要求產業改善或制定有效政策。

為了突破這項關鍵瓶頸，氣膠中心與中鋼聯手推動成立 AIR HoPE 產學研發中心」（Academic-Industry Research Hub of People and Earth），希望透過產學合作，有系統且全面地開發新型量測方法與減排技術，精準掌握 PM2.5 的來源與化學成分，並釐清其對人體的具體影響。最終目標是，協助產業建立真正有效、可落地的空污防治策略，使空氣品質能夠變得更好。

以「業界出題、學界解題」，AIR HoPE 建立完整的 PM2.5 防治架構

目前，AIR HoPE 採取「業界出題、學界解題」的運作模式，由中鋼提出需求，如：針對特定製程的 PM2.5 排放減量、開發高效能濾材⋯⋯等，學界再根據這些需求擬定三大關鍵主軸，包括：建立量測方法學、開發創新減排技術，以及針對不同製程的特徵成分開發新穎過濾技術及高效能濾材。歷經長達一年的業界端需求盤點及雙邊規劃討論，最終形成 10 項分項計畫，內容涵蓋從量測、減量、過濾到政策法規等各個面向，建立完整的 PM2.5 防治架構。

圖說：E-BAM (Beta-ray attenuation monitor) 顆粒物質量濃度自動監測儀以每小時為單位量測空氣中懸浮微粒的質量濃度，並以連續壓片方式收集樣本。研究人員可將壓製後的濾紙剪下進一步分析化學成分，用於監測不同時段的空氣品質變化。

以量測為例，王家蓁團隊運用氣膠質譜技術與專業設備，量測與分析 PM2.5 的化學組成，為後續「溯源」與「對症下藥」奠定基礎。王家蓁表示，不同汙染源如：鋼鐵廠、化工廠等產生的懸浮微粒，其化學組成一定不同，甚至同一廠區的不同位置，採集到的 PM2.5 也會呈現不同的化學特性，透過氣膠質譜儀為 PM2.5 建立「化學指紋」，才能有效釐清或追蹤這些不同 PM 2.5 的生成來源，協助判定污染來自哪一段製程或哪一個環節，再去制定相應的防治策略。

這些 PM2.5 的化學分析結果也能應用於防治技術研究上。王家蓁舉例指出，AIR HoPE 其中一個分項計畫就是，運用甫獲得 2025諾貝爾化學獎肯定的金屬有機骨架（Metal-Organic Frameworks，MOFs）材料，開發新一代過濾材料，藉此精準抓取與吸附 PM 2.5 中特定的化學成分。如此一來，不僅可以只過濾 PM2.5 中具較高危害性的成分，而放過對環境無害的物質，有效提升防治效率與空氣品質，還能克服傳統的靜電集塵或袋式集塵只能過濾 PM10 等粒徑較大的懸浮微粒，對過濾 PM2.5 效果有限的問題。

國科會投入成關鍵推力，放大產學合作規模與成效

在談到國科會對本計畫的重要性時，王家蓁直言：「多虧有了國科會的支持，讓企業更願意挹注相對比例的配合款及人力資源，讓這樣的跨領域大型整合計畫得以成形。」

透過國科會挹注研究經費，AIR HoPE 產學研發中心得以順利成立並進行資源整合，將原本由各個研究者獨自推動的單點計畫，匯聚在一個大平台下。這讓產學合作不再是「一對一」的進行，而是集結化學、材料、環工等跨領域專家學者一起投入，形成一個擁有共同目標且緊密協作的大型研究團隊，不僅放大了研發能量，也讓研究成果可以更全面地回應複雜的環境議題。

這種「把力量集中起來」的研究模式，特別適合空污防制、環境永續這類已迫在眉睫的議題。原因在於，傳統單點式研究往往需多年累積才能讓成果發酵；但透過國科會計畫集中大量資金、人力、設備與資源，同步進行不同面向但彼此相輔相成的跨域研究，就能在較短時間內產生多元化綜效，滿足產業在面對環境治理時的不同需求。

更關鍵的是，國科會的支持也強化了企業參與的意願。王家蓁指出，政府的投入讓企業更能相信學界的研發能量與專業，願意投入更多資金進行產學合作。以氣膠中心與中鋼的合作為例，過去雙方主要以單一研究案形式進行，中鋼投入金額有限，但在成立 AIR HoPE 產學研發中心後，中鋼投入的金額成長至過去的數倍，大幅提升此主題研究的廣度及深度，也使得成果更具影響力。由於 AIR HoPE 產學研發中心不僅在研究面向規劃全面完整, 更有系統地協助培育企業研發潛力人才，為產業帶來技術與知識的革新，對推動環境永續具有指標性的意義, 也使中鋼公司獲得 2023 台灣永續行動獎之工業、創新基礎建設類別獲銀獎的肯定。

王家蓁強調，AIR HoPE 產學研發中心的成立，不僅是為了突破 PM2.5 成分與來源難以辨識的技術瓶頸，更希望透過產學合作提升空污防制技術與建立完整的治理框架，進而發揮外溢效應，協助更多有 PM2.5 防治需求的產業。目前，計畫成果已從鋼鐵業逐步擴散至港區、石化產業等，未來，AIR HoPE 產學研發中心將持續串聯更多產業與學研能量，打造可複製、可擴散的環境永續解方，為臺灣在空氣污染防治上注入更強大、也更具前瞻性的科技力量。