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土壤与地下水污染整治基金管理与整治技术


土壤與地下水污染整治基金管理與整治技術

指導老師:李育明 學生:劉凡碩 簡志洪

2005/01/11

前言
隨著我國經濟與工業發展,伴隨而來的是廢水、廢棄物及空氣污染物產生量 也日益增多,由於以往未能妥善處理各種污染物,而使得土壤與地下水污染事件 層出不窮。土壤與地下水通常是污染物

最終去處,同時一旦受到污染後往往不容 易進行整治,所需的整治費用也是相當高的。

土壤與地下水特性
依土壤與地下水污染整治法定義土壤是指陸上生物生長或生活之地殼岩石 表面之疏鬆天然介質,而地下水則指流動或停滯於地面以下之水。如果土壤或地 下水因物質、生物或能量之介入,變更品質,有影響其正常用途或危害國民健康 及生活環境之虞,則稱為土壤污染或地下水污染。 土壤常以質地(texture) 作為其通氣性、排水性及滲透性的一個指標,質地 是由土壤粒中砂粒(sand, > 0.05 mm)、砏粒(silt, 0.002 - 0.05 mm)與粘粒(clay, < 0.002 mm) 三者之比例組成去決定的。土壤通氣性則指土壤中空氣供給狀態, 主要受土壤質地影響,砂質土壤顆粒大,孔隙也大,通氣效果較佳;粘質土壤顆 粒很小,通氣效果較差。排水則指土壤中空氣排水情況之程度。土壤質地、通氣 性與排水性均會影響污染物在土壤中之移動速度與整治之難易程度。 土壤化學組成中包括有機物與陽離子交換能力等。有機物指土壤中有機物如 黃酸、腐質酸及腐植質組成之成分,具緩衝土壤中 pH 值之能力,及吸附土壤中 重金屬、有機物能力,減少於土壤中之移動性。陽離子交換能力則指土壤表面可 以吸附或交換陽離子之總量,土壤中陽離子交換能力愈大,陽離子污染物交換力 愈強,移動性也降低。有機物與陽離子交換能力影響污染物在土壤與地下水中之 移動速度與整治之方式選擇。 地下水含水層位於地下水位線以下者稱為飽和層,可分為自由含水層與受壓 含水層;位於地下水位線以上之含水層則稱不飽和層。地下水會移動,因此如果 受到污染會將污染物帶離污染區形成污染擴散,但是又因為地下水自淨作用很 慢,因此一旦受污染後,需很長時間才能再恢復。

土壤與地下水整治技術之分類
以場址發現後實施階段之先後,可分成三類:場址調查、場址評估及場址整 治技術。 在場址一發現時,必須進行資料收集及現場調查以了解污染物種類與分布狀 況、及場址地質與水文特性等,均有賴於場址調查技術。資料調查累積至一定量 以後,必須藉助污染物傳輸與宿命、污染物暴露與風險等場址評估技術,以了解 整治之優先順序、整治之範圍、可能之技術及整治之標準。場址整治技術即在於

污染範圍界定後,所利用於去除污染物使回復可利用或對環境危害降低之技術。

場址調查
污染調查通常包括資料收集、初步調查、監測井設置、採樣分析及污染源分 析及污染範圍界定等幾項。一旦污染發現後,應先收集包括工廠操作歷史、航照 圖、地質資料及相關報告,以判斷可能污染物種類及污染範圍。有了初步概念後, 應設計一套採樣分析規劃以收集包括污染物、地質及地下水文的資料,通常先以 地球物理方法,例如磁力、電磁波、地電阻及透地雷達等方法初步判定天然水文 地質狀況、污染團位置、地下掩埋物(如鐵桶、地下孔洞)。該類方法具有快速、 低干擾、連續監測、經濟等之優點,惟仍需實測資料作為比較之用。 在土壤採樣的部份,常見的重金屬有鉛、鎘、鉻、銅、鋅、鎳、汞、砷等, 在地下環境中較不易移動,且配合農作物植物吸收深度,常以表面 15 公分(表 土) 及 30 公分(裡土) 左右作為採樣深度。有機物則常見者有苯、甲苯、乙苯、 二甲苯等芳香族碳氫化合物,四氯乙烯、三氯乙烯、二氯乙烯等含氯碳氫化合物, 及多氯聯苯等。此類化合物於地下環境中較重金屬容易移動,往往污染深度視環 境及污染物特性而有極大差別。 在地下水的採樣則需藉助監測井的設置,監測井設置有一定的規範,依其設 置目的而有不同之考慮,通常必須考慮水井井篩位於所需的代表性深度,井的材 料不能與污染物發生反應及水文特性等因素,以採得具代表性之樣品。監測井設 置後即可進行地下水採樣以及量測地下水水位,配合鄰近三口井的水位並可推估 地下水之流向,若有含水層特性參數並可推估地下水之流速。 地下水採樣分析結果可用於判定地下水是否受到特定化學物質之污染,並可 藉由數據研判可能污染源來源,並推估其污染範圍。

場址評估
場址污染狀況一旦掌握,則可藉助污染物傳輸與宿命模式以及污染物暴露與 風險等場址評估技術,以依健康及環境風險大小,決定整治之優先順序、整治之 範圍、可能之技術及整治之標準。依場址所處階段,場址評估方法會有繁簡之分, 例如若為判定場址是否列名於聯邦場址,美國有危害排序系統(Hazard Ranking Systems,HRS),又如為判定整治標準,目前美國材料測試協會有風險基準矯正行 動指引(Riskbasedcorrective action, RBCA),美國有部分州亦有類似相關規 定,以處理整治標準值。

場址整治
污染整治技術的選擇需視污染物種類、污染場址地質狀況及水文特性而決 定,一般而言場址之透水/氣性高、均質性佳、有機質與陽離子交換容量低,污 染物之水溶性高、揮發性高、生物分解性好等特性會使場址整治較容易。 污染整治技術依受污染土壤之取出與否可分為離地方法與現地方法,離地方

法指將受污染物質、土壤或地下水挖出或抽出,在地面或運送至他處處理之方 式,本法會牽涉到環境改變、污染物移動及廢棄物、廢水排放問題。現地方法則 指不將受污染物質、土壤或地下水挖出或抽出,而直接在地下處理的方式。

土壤及地下水整治基金管理
為預防及整治土壤及地下水污染,確保土壤及地下水資源永續利用,改善生 活環境,增進國民健康,我國「土壤及地下水整治法」於 89 年 2 月 2 日公告實 施;隔年 10 月 17 日完成「施行細則」之制定、11 月 21 日完成土壤及地下水污 染的「監測基準」與「管制標準」 。隨後也訂定了「污染整治費收費辦法」「徵 、 收種類與費率」及「基金管理委員會組織規程」與「基金收支保管及運用辦法」 。 其中,政府依據土壤及地下水污染整治法第二十二條第一項規定,於本年度設立 土壤及地下水污染整治基金。該基金本年度各項業務計畫及預算之執行等,經予 書面審核,並派員就地抽查。 該基金主要業務係調查污染場址之土壤、地下水污染範圍,評估其對環境之 影響、評定其等級,並推動及管制整治計畫等。 其初期計劃項目為: 污染場址之追查污染責任及應變必要措施之推動及管制 污染場址之調查、危害風險評估及處理等級之推動、管制及評定 污染場址之控制、整治及監督計畫之推動及管制 由於行政院環境保護署未考量該基金初創,僅能辦理土壤、地下水污染源調 查,暨各項監測基準、管制標準等法規預計於民國九十年十二月底建置完成(實 際係於民國九十年十一月二十一日完成) ,須延至以後年度始能依土壤及地下水 污染整治法之規定執行應變必要措施,及相關污染評估、審查、整治計畫等,草 率編列「污染場址之追查污染責任及應變必要措施之推動及管制」等 3 項業務計 畫之鉅額預算 2 億餘元,致計畫預算全數未支用或支用率偏低,執行成效欠佳, 預算編列未盡覈實,經審計部審核修正,行政院環境保護署回復: 「該署執行計 畫預算採較審慎、嚴謹之態度,致計畫核定時間較長,且初期致力於相關規劃、 協調、組織建置及法規研擬,建立相關管理制度,故預算執行成效不易彰顯,惟 民國九十一年度已考量實際執行能力編列計畫預算,且相關人員將積極辦理相關 計畫,並檢討改進預算執行成效欠佳情事。本部已列管繼續注意其後續辦理情 形。」

土壤地下水污染基金來源
一、土壤及地下水污染整治費收入。 二、污染行為人或污染土地關係人依本法第三十八條、第三十九條規定繳納之款 項。

三、土地開發行為人依本法第四十六條第三項規定繳交之款項。 四、本基金之孳息收入。 五、本法中央主管機關循預算程序之撥款。 六、環境保護相關基金之部分提撥。 七、環境污染之罰金及行政罰鍰之部分提撥。 八、其他有關收入。

土壤地下水污染基金用途
一、本法各級主管機關依本法第十二條、第十三條、第十六條、第十七條、第二 十一條規定支出之費用。 二、本基金涉訟之必要費用。 三、本基金人事及行政管理費用。 四、其他經本法中央主管機關核准有關土壤或地下水污染整治之費用。 五、本基金為應業務需要,得購買政府公債、國庫券或其他短期票券。

土壤地下水污染基金管理主管機關
本基金為預算法第四條第一項第二款所定之特種基金,編製附屬單位預算, 以行政院環境保護署為主管機關。

土壤及地下水整治技術
一、土壤及地下水整治技術-焚化法(Incineration)
技術原理 焚化法(Incineration)係以燃燒方式破壞有害物質。焚化法亦可減少需要運 至掩埋場處理的廢棄物數量。雖然焚化法可處理對象相當廣泛,例如 PCBs、溶 劑與殺蟲劑,但是無法處理金屬物質。焚化法使用焚化爐(incinerator),在高 到足以破壞有害物質的控制溫度下燃燒待處理物質,例如受污染的土壤。焚化爐 可移動至污染場址進行處理,或者,亦可將有害物質運送至焚化廠進行處理。為 了破壞更多的有害物質,焚化法必須控制焚化爐內的熱能與空氣量。當有害物質 受熱後會逐漸轉變成氣體,然後通過火焰區作進一步燃燒;有害氣體受到高熱後 分解成較小的分子,這些較小的分子會與氧分子結合形成較無害的氣體與蒸氣。 焚化爐內產生的氣體最後被導入空氣污染控制設備,用以去除剩餘的金屬、酸類 與灰燼,這些廢棄物均具危害性且必須被安全地棄置於有執照的掩埋場中。其餘 乾淨的空氣,例如蒸氣與二氧化碳,可透過煙囪排放至大氣中。焚化爐內剩餘的 土壤或灰份必須送至掩埋場處理或直接埋於現地,需要掩埋處理的數量已經比燃 燒處理前減少很多。經過適當設計與操作的焚化爐可以安全且有效地破壞大爐多

數的有害物質,而且燃燒過程不會產生臭味或煙霧。使用燃燒法前必須測試焚化 爐是否運作正常,焚化過程中亦須針對周界空氣採樣測試,確保氣體中無任何物 質達到危害數量。 處理時間影響因子 焚化法處理時程影響因子如下: 1.污染場址大小與深度 2.有害物質種類與數量 3.有害廢棄物是否需要運送至焚化廠 一般而言,大型焚化爐每日可處理數百噸的廢棄物。 處理法優缺點 焚化法適用於處理某些其他方法無法清除的有害物質,處理時間亦較短;若 污染場址需要迅速清除、避免危害附近居民或環境,焚化法將是較佳的選擇。在 現地進行焚化處理可以減少需要以掩埋方式處理的廢棄物數量。美國已於 136 個污染場址採用焚化法進行清除的工作。

二、土壤及地下水整治技術-氣提法(Air Stripping)
技術原理 氣提(Air Stripping)法是一種利用加壓空氣通過受污染地下水或地表水, 將有害物質加以移除的方法。導入的空氣使得污染物質由液態轉變成氣態(揮 發),隨後一起被後續處理設備收集並清潔。氣提法通常使用於處理受污染的地 下水。氣提法使用一種稱作”氣提設備”(air stripper)的裝置,強制空氣通過 受污染水體。氣提機通常包含一個充滿填充物質(packing material,以塑膠、 不銹鋼或者陶瓷製成)的處理槽。受污染水體經由泵浦打入處理槽中,並且均勻 噴灑於填充物質上。噴灑的水滴形成細水流,往下流過填充物質的空隙,同時處 理槽底部以風扇將空氣由下往上導入。 當空氣通過細小水流時,水中的污染物質會揮發出來,空氣併同污染物質繼 續往處理槽上部移動,最後由空氣污染控制設備收集並淨化。細小水流於填充物 質中分散的愈均勻,空氣愈能通過較多的水流,並且將更多的有害物質揮發出 來。細小水流到達處理槽底部後將被收集與檢測,確認是否已被處理乾淨。若污 染物質濃度仍高,污染水體可重複打入同一處理槽或另一處理槽,或者使用不同 的處理方法另行處理。氣提設備的尺寸與結構變化頗大,某些設計係將強制空氣 橫向流過處理槽而非由下往上,換言之,這些設計只能仰賴細小水流通過槽內空 氣的同時,將污染物質揮發出來。通常,氣提機必須依照該污染場址有害物質種 類與數量特別設計. 氣提法使用上相當安全。氣提設備可被送至污染場址,受污染的水體不須轉 運至處理廠。由於受污染水體進行清潔時存於處理槽中,乾淨的水體不會被污 染。氣提後產生的污染空氣必須加以淨化,並檢測是否符合 EPA 標準。氣提處理

後的乾淨水可以回送至現地。 處理時間影響因子 使用氣提法淨化地下水或地表水的時間影響因子如下: 1.污染水量 2.有害物質種類與數量 3.水體可被泵送的速率 4.使用的氣提設備數量 一般而言,依場址情況,或許淨化時程將會耗時數年。 處理法優缺點 氣提法最適用於處理含有易揮發污染物質(如:燃料與溶劑)的受污染水體, 若設計適當的話,處理此類污染物質的去除效率可達 99%。氣提法不能去除金 屬、多氯聯苯(PCBs)、或其他無法揮發的污染物質。氣提設備很容易於現地組裝 並且維護方便,此方法已使用於處理數百個污染場址。

三、土壤及地下水整治技術-破裂法(Fracturing)
技術原理 破裂法(fracturing)係將地底下的岩石或較密實的土壤層(例如黏土層)加 以破裂,使其他復育法能更有效地進行。破裂法本身並不一定具備淨化功效,但 是破裂法產生的裂縫(fractures)卻是去除或破壞土壤層中有害物質的重要路 徑。由於有害物質可能於散佈於較深的地底下,故如何將之有效去除變得十分困 難。破裂法正好可以在岩層與密實土壤層製造路徑,直達有害物質的所在位置, 便利抽取井泵送有害物質至地表另行處理,或便利將清除材料(例如微生物與氧 化劑)泵送至受污染區域與有害物質進行反應。 破裂岩石與土壤的方法共有以下三種: 1.水壓破裂法(Hydraulic fracturing) 將液體(通常是水)以泵浦加壓打入事先鑽好的孔洞中,將土壤或岩石加以破 裂或將原本已存在的裂縫加以擴大。若需破裂較深的土壤層,則須於注入的水中 加入砂石,用以支撐裂縫開口,避免裂縫因為土壤層的重量造成閉合。 2.氣壓破裂法(Pneumatic fracturing) 利用高壓空氣破裂土壤。此外,通入的空氣亦可促使有害物質揮發或快速轉 變成氣態,再於地面設置空氣污染控制設備收集與處理這些有害氣體,達到去除 有害物質的目的。空氣可依不同深度加壓注入,若注入的深度接近地面,空氣注 入孔附近的地表可能會浮升一英吋左右,最後仍會降回原來的高度。氣壓破裂法 與水壓破裂法均須於地底裝置設備將壓力導引至需要破壞的區域。 3.爆破強化破裂法(Blast-enhanced fracturing) 利用爆裂物(例如炸藥)破裂岩石-將爆裂物埋設於孔洞內然後加以引爆,主 要目的是製造更多的路徑,使受污染地下水易於流至抽取井,並被泵送至地面進

行淨化處理。 適當地使用破裂法可以有效協助後續淨化方法順利進行,先決要件是需要針 對污染場址進行詳細研究,確認本法是否可發揮功用。另須注意不能於地下管線 或者容易損毀的地上結構物附近使用本法。 處理時間影響因子 破裂土壤或岩石並不需要花費太多時間,通常數日內即可完成。但是,即使 採用破裂法協助,後續淨化程序亦可能耗時數月甚至數年。處理時程主要影響因 子如下: 1.污染場址大小與深度 2.有害物質種類與數量 3.土壤或岩石的種類 4.搭配使用的淨化方法 處理法優缺點 破裂法主要係用於協助清除密實土壤或岩層中的有害物質,適用於現地挖掘 困難或挖掘成本過高的情形。使用破裂法可以減低需要挖掘的井數,有效節省時 間與減低處理成本。通常破裂法可用於清除非液相液體(non-aqueous phase liquids, NAPLs -無法溶於地下水的化學物質)。裂縫不多的情況下,NAPLs 將 很難清除乾淨。目前美國地區亦有許多污染場址採用破裂法。

四、土壤整治技術-土壤淋洗法(Soil Washing)
技術原理 此法是利用一種以水溶液為主的系統(aqueous-based system) ,利用粒子 的大小差別,將附著在土壤粒子上的污染物與土壤分開,沖洗水的體積隨著過濾 劑、界面活性劑、pH 調整或螫合劑的添加而增加,以便於去除有機物及重金屬 的污染物質。 土壤淋洗系統包含大部分的去除技術,並能夠應用在多樣污染物的土壤,原 理為大部分的有機及無機污染物,經由物理或化學的機制,趨向於黏合在泥土、 泥沙及有機的土壤顆粒上。利用土壤淋洗可將將較細的泥土、泥沙粒子與較粗的 沙子及砂礫土壤粒子分開,並將污染物集中於較小體積的土壤,以進行更深入之 整治技術。土壤淋洗的可處理之污染物族群為燃料、重金屬、VOCs 及殺蟲劑污 染物質等。 本技術通常藉由連續的淋洗及使用不同的淋洗劑,以除去污染的物質。由於 有些污染物會溶於水或浮到水面,因此由土壤淋洗所收集的廢水,須加以處理才 得以排放,同樣地,沉澱於洗滌塔底部之砂礫及沙土也須進一步測試是否含有污 染物質,若清除乾淨,才得以回填至場址中。 優點分析 1.減少需要進一步整治之土壤量。

2.減少整治費用。 3.適用多種污染物。 缺點分析 1.對於影響此法的應用性及有效性之因子包括: 2.複雜的廢棄混合物(如金屬與有機物)使得統一洗滌液體變得困難。 3.需針對土壤中的高腐植質前處理。 4.需經過處理大量之廢水。 5.需額外處理殘留之洗滌劑。 6.較難去除吸附在如泥土大小般顆粒上之有機物。

五、整治技術-植物復育法(Phytoremediation)
技術原理 植物復育法(Phytoremediation)係利用植物清除環境中的污染物質,包含金 屬、殺蟲劑、爆炸性物質及油類等;此外,植物亦可防止強風、降雨以及地下水 將污染物帶離污染場址。植物復育法特別適用於少量至中量污染物的污染場址, 運作原理是利用植物根部由受污染土壤、河流及地下水中吸收水分與營養成份的 同時,將污染物質一併攝入,達到去除污染物質的目的。植物根部的深度決定可 去除污染物質的深度,樹的根部比小植物較能深入地底,故較常被用於處理較深 的污染物。 污染物質被攝入植物後,可能發生三種狀況: 1.貯留於根部、莖部或葉子內 2.轉變成較無害的化學物質 3.轉變成氣體,於植物進行蒸散(呼吸)作用時釋放至大氣中 若污染物質並沒有被植物根部攝入,植物復育作用仍有可能發生。舉例來 說,污染物質可能會黏附或吸附(Sorb)於植物根部,或者,污染物質亦可能被存 活於植物根部附近的微小蟲類或微生物(Microbes)轉變成無害的物質。植物可以 藉由攝入或吸附污染物質成長,然後可被採收、銷毀或是循環使用—如果存留於 植物內的金屬可被使用,通常植物均被放任生長而不會進行採收。植物亦可協助 將有害物質保留於原地,僅有少量的有害物質可能被風吹離,或是被浸入的雨水 沖離。 評估使用植物復育法前,必須研究種植的植物是否對人體有害,故須進行植 物測試與周界空氣檢測,確保植物不會將有害氣體釋放至大氣。某些昆蟲及小動 物會啃食種植的植物,科學家正在研究這些小動物是否會遭受植物的危害,並進 一步研究當其他較大型動物捕食這些小動物時是否也遭受相同的危害。一般而 言,只要植物不被食用,它們對於人類應是無害的。 處理時程影響因子 植物復育法處理時程主要影響因子如下:

1.種植植物的種類與數量 2.有害物質種類與數量 3.污染場址大小與深度 4.土壤種類與土壤中的狀況 上述影響因子均因地而異。若種植的植物遭受惡劣氣候或動物摧毀,必須重 新種植,此時便會增加整個淨化時程。一般而言,植物復育法通常需要數年的時 間。 處理法優缺點 與周界空氣檢測,確保植物不會將有害氣體釋放至大氣。某些昆蟲及小動物 會啃食種植的植物,科學家正在研究這些小動物是否會遭受植物的危害,並進一 步研究當其他較大型動物捕食這些小動物時是否也遭受相同的危害。一般而言, 只要植物不被食用,它們對於人類應是無害的。

六、土壤及地下水整治技術-透水性反應牆法(Permeable Reactive Barrier)
技術原理 透水性反應牆法(Permeable Reactive Barrier, or PRB)係於地下建造一透 水性的牆面,用以清潔受污染的地下水。透水牆表面具微小孔洞,可讓地下水通 過;牆內含有反應性材料,能將地下水中的污染物質阻隔起來,或是將污染物質 轉變成無害的物質。處理後的乾淨地下水會從透水牆的另一側流出。 透水性反應牆是以挖掘狹長溝渠的方式建構於受污染地下水的流徑上,溝渠內填 充反應性材料,例如鐵、石灰或碳等,用以清除有害物質;反應性材料可以混合 砂粒以增加流通性。實際應用上,可構築類似漏斗狀的牆,將受污染地下水導流 至牆內具反應性材料的區段。填滿的溝渠將會以土壤層覆蓋,通常從地面上看不 出來。 填充的反應性材料取決於地下水中的有害物質種類,不同的材料以不同的方式清 除污染物質: 1.陷入(trapping)或表面吸附(sorb):例如碳表面可以在地下水流過時將污染物 質吸附起來。 2.沉澱(Precipitating):污染物質通常溶解於地下水中,若污染物質形成固態 物質即可留於反應牆內,達成移除之目的。例如添加石灰可使金屬離子產生沉澱 物。 3.反應:將污染物質轉變成無害物質。例如鐵離子可將某些種類的溶質轉變成無 害的化學物質。 4.微生物作用:可利用土壤中的微小昆蟲或微生物吃掉污染物質。例如在透水性 反應牆內添加營養成份與氧氣,可幫助微生物生長同時吃掉污染物質,微生物的

消化作用可將污染物質轉變成水與無害的氣體,例如二氧化碳。 透水性反應牆使用上具有良好的安全紀錄,一旦建構完成,沒有需要移動的 部分、設備或是產生任何噪音。置放於透水性反應牆內的反應性材料並不會對地 下水或是人體產生有害的影響,由於受污染的地下水是在地底下進行淨化的程 序,故操作者並不會直接處理污染物質。在開挖透水牆溝渠時,或許現地的某些 土壤已經受到污染,此時必須注意接觸上的安全性。例如:為防止塵土與有害氣 體逸散至週遭空氣,可於挖出的鬆軟土壤上鋪上一層遮罩,並於週界空氣檢測是 否有塵土或氣體被釋放出來。受污染的土壤可採用其他方式淨化或送到設施完善 的掩埋場棄置 至於地下水則必須經常的採樣測試 確認透水性反應牆運作正常 , , 。 處理時間影響因子 以透水性反應牆淨化地下水的處理時程可能需要數年。主要影響因子如下: 1.地下水中存在的污染物質種類與數量 2.地下水流經透水性反應牆的速率 一般而言,地下水流經透水性反應牆的速率可從數英吋/年到數百英呎/年, 主要依現地狀況決定。 處理法優缺點 當場址的土壤較為鬆軟、砂質成份較多以及地下水流穩定時,透水性反應牆 法會有最佳的表現,但污染物質的深度應不超過 50 英呎。PRB 法可處理地下的 許多污染物質,由於不須將受污染的地下水泵送至地面上處理,費用較為低廉, 處理速率亦較快速,僅有少量的廢棄物需要送至掩埋場處理。PRB 沒有任何零件 會損壞,亦不需要於地面上架設任何設備,故地面上的空間使用將不受影響;PRB 處理過程亦不需要輸入任何能量,因為全部依賴地下水的自然流動。美國與加拿 大約有超過 40 個場址採用 PRB 法。

七、整治技術-熱脫附法(Thermal Desorption)

技術原理 熱脫附法(Thermal Desorption)利用熱能將土壤、污泥或底泥中的有害物質 轉變成氣體形態,再利用空氣污染控制設備將氣體予以收集處理;粉塵與有害氣 體會被分離出來,並且進行安全的最終處置;乾淨的土壤則可回送現地。熱脫附 法並不等同於以熱能破壞污染物質的焚化法(Incineration)。熱脫附法使用熱脫 附床(Desorber)進行處理,熱脫附床功能類似一個大烤箱,受污染土壤經挖掘後 投入熱脫附床內,當土壤受熱,內含的有害物質便會逐漸揮發。為使土壤更均勻 以及便利脫附床運作,土壤投入脫附床前必須進行粉碎、乾燥、拌合砂土或移除 垃圾等雜質。淨化程序的每個步驟均須小心控制粉塵與有害氣體,避免逸散至大 氣。利用空氣污染控制設備可將有害氣體與乾淨空氣分離,並將有害氣體轉變成 液體與固體,這些產物最後必須送至最終處置場。土壤回送前可噴灑適量水降溫 並可防止粉塵的發生。若土壤中仍含有危害物質,可將土壤再次投入熱脫附床重 新處理,或是採用其他淨化方式處理。若土壤仍未處理乾淨,則可將土壤送至最 終掩埋場處理。熱脫附法已被使用多年,操作上必須注意每個淨化程序的產物是 否已被安全地處理,污染場址周界空氣亦必須採樣監測,確保粉塵與有害氣體並 無逸散至大氣。此外,土壤亦必須採樣檢測,確保淨化程序是否已完成。 處理時間影響因子 熱脫附系統每小時可以處理超過 20 公噸的土壤,復育時程由下列因子決定: 1.受污染土壤總量 2.土壤的狀況(潮濕或乾燥?內含大量垃圾雜質?) 3.有害物質種類與數量 若污染場址較小,且污染物數量少,復育可在數週內完成;若污染場址較大, 污染物數量亦較多,復育時程可能耗時數年之久。 處理法優缺點 熱脫附法適用於乾燥土壤與特定的幾種污染物,例如燃料油、煤溚(Coal

tar)、防腐劑與溶劑,亦適用於其他淨化法無法使用的情況,例如土壤中含有的 污染物質太多。熱脫附法屬於較快速的淨化方法,若污染場址必須迅速復育時, 熱脫附法將是較佳的選擇。熱脫附法使用的熱處理設備成本亦較其他使用熱處理 的淨化方法為低,美國已採用熱脫附法進行 59 個污染場址的復育工作。

八、整治技術-自然衰減法(Monitored Natural Attenuation)
技術原理 自然衰減法(Natural Attenuation)係指土壤與地下水中的污染物質進行自 然清除或衰減的過程。大多數污染場址均會發生自然衰減,但須配合適當的地下 狀況才有較佳的清除效果,否則整個清除程序將會非常緩慢或導致清除效果不完 全。 科學家利用儀器監測(Monitor)或採樣檢測,確保自然衰減作用持續進行, 此方法稱做監控的自然衰減法(Monitored Natural Attenuation or MNA)。 當環境遭受化學物質污染時,會以下列四種方式進行自然衰減: 1.微生物:生存於土壤與地下水的微小蟲類或微生物(Microbes)會把污染物質當 作食物來源,經由完全的消化作用後,污染物質會轉變成水與其他無害氣體,例 如二氧化碳。 2.黏附或吸附:化學物質會黏附或吸附(Sorb)於土壤中,不會進一步污染地下水 或被地下水帶離原地。 3.混合:污染物質在土壤與地下水層移動時會與較乾淨的水混合,如此可減低或 稀釋濃度。 4.光分解:某些化學物質(例如油類與有機溶劑)很容易揮發,亦即很容易從液體 轉變成氣體形態,當這些氣體從土壤或地下水中逸散至地面後,太陽光的光能會 將之分解或破壞。 監控的自然衰減法(MNA)最適用於污染來源已經去除的情況,舉例來說,土 壤中的廢棄物必須被挖出並且進行最終處理,或者以其他可行的淨化方法加以處 理,當廢棄物被移除後,自然衰減作用可協助去除土壤與地下水中剩餘的少量污 染物質。定期進行監控將可確保這些殘存的污染物質被清除乾淨。適當規劃使 用,MNA 會是一個安全的淨化方法。在自然衰減的過程中,沒有任何污染物質必 須被挖掘出來,而且亦不需要在土壤或地下水中加入化學藥劑。值得注意的是, MNA 並非”什麼都不做(Do nothing way)”的淨化方法,而是必須進行定期的監 測,確保污染物質並無移動至他處,並確保環境與附近居民受到保護。 處理時間影響因子 MNA 處理時程的主要影響因子如下: 1.污染物質種類與數量 2.污染場址大小與深度 3.土壤種類與土壤中的狀況

一般而言,自然衰減法通常需要數年甚至數十年。MNA 適用於當其他淨化方 法不能有效進行,或處理時程可能一樣需要數年時的情況。某些污染場址會在使 用其他淨化方法清除大部分污染物質後,利用 MNA 做為最後的淨化程序。 處理法優缺點 依污染場址特性,MNA 的處理時程亦可以如同其他淨化方法一般快速。由於 自然衰減發生於地面下,且不需要挖掘或構築任何設施,故不會產生任何需要掩 埋的廢棄物,對於週遭環境的影響較少,亦可避免工作者直接接觸污染物質。MNA 需要的設備與人力比其他淨化方法少,因此成本上較便宜,雖然長年的監測可能 花費甚多,但整體成本仍比其他淨化方法便宜。

九、土壤氣體抽取法與空氣注入法(Soil Vapor Extraction and Air Sparging)

技術原理 土壤氣體抽取法(Soil vapor extraction, SVE)係將地下水位以上土壤層的 有害物質,以氣體型態去除的方法:有害物質揮發後形成氣體,此時可於地面上 設置真空設備將氣體加以抽除。空氣注入法則利用空氣將地下水位以下土壤層或 地下水中的有害氣體去除:壓送空氣進入地底可促使化學物質快速揮發並加速淨 化程序,之後如同蒸氣抽除法,利用真空設備將揮發氣體抽除。某些污染物質易 於揮發,例如溶劑與燃料油,此時最適合採用蒸氣抽除法與空氣注入法。氣體抽 取法與空氣注入法經常合併使用於淨化受污染的土壤與地下水。使用氣體抽取法 需要於污染場址挖掘抽除井(extraction well)。抽取井的深度僅止於土壤層, 並無深入地下水層;抽取井連結真空裝置,可將土壤層的空氣與氣體抽引到地面 上;此外,亦可挖掘空氣注入井(Air injection well)協助整個淨化程序。空氣 注入井的功能是將空氣壓送至地底,促使污染物質快速揮發。某些設計採用空氣

注入孔(air vent) 而非注入井。空氣注入孔並不泵送空氣,但提供一空氣通路 使新鮮空氣得以進入地底。空氣注入井與氣體抽除井的設置數量可從一個至數百 個,依污染場址大小而定。抽取井可將空氣與有害氣體抽至地面,其後連接特定 的空氣污染控制設備,利用濾材吸附或氣體冷凝等方法,將有害的成份與乾淨的 空氣分開,耗用的濾材與凝結液必須進行安全的最終處置。 空氣注入法運作原理類似氣體抽取法,但是空氣注入井的深度必須深達地下 水層,使壓送空氣得以攪動地下水,促使污染物質揮發。當揮發氣體上升進入非 含水層後,抽除井的抽吸作用會將揮發氣體抽離地下,之後再使用與蒸氣抽除法 相同的空氣污染設備進行後續處理。氣體抽取法與空氣注入法泵送的空氣亦可促 進微生物生長,並達到加速淨化過程的目的。這些微生物自然生長於土壤中,可 將污染物質當作食物來源,經由消化作用將污染物質轉變成水與其他無害的氣 體。經由適當的設計與操作,氣體抽取法與空氣注入法會是相當安全的淨化法, 不須挖出污染物,並且不須添加化學藥劑(除了壓送空氣外),但須注意有害氣體 的收集與後續處理是否周詳。 處理時間影響因子 氣體抽取法與空氣注入法處理時程可能需要數年,影響因子如下: 1.污染場址的大小與污染深度 2.土壤種類及特性(潮濕或密實的土壤會減緩淨化程序) 3.有害物質種類與數量 若將注入的空氣加熱則可加速淨化程序,因為土壤經加熱後有利於污染物質 揮發。此外,亦可泵送熱蒸氣或熱水用以加熱土壤。 處理法優缺點 氣體抽取法與空氣注入法處理時程會比利用自然程序的淨化方法快速。一般 而言,抽取井、注入井或真空設備均很容易按裝與維護,井深亦較其他需要挖井 的淨化法為深。氣體抽取法與空氣注入法適用於多種易於揮發的污染物質,亦可 與其他淨化法合併使用;若土壤含有較多的砂質與礫石,此時的去除效率最佳。 美國境內約有 196 個污染場址使用氣體抽取法,48 個污染場址採用空氣注入法。


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