含氯有機溶劑污染

2.1.1 含氯有機溶劑污染場址背景

含氯有機溶劑為重質非水相液體，其密度比水重和低溶解度之特性，使地下 水整治工作不易完成，且隨著污染物於含水層還原環境中，生物降解的作用，使 場址污染範圍擴大和危害風險增高，往往污染整治過程中耗費相當資源與時間仍 未能達成，如 RCA 桃園廠含氯有機溶劑汙染場址。

根據美國毒性物質和疾病管制署(Agency of Toxic Substance and Disease Registry，ATSDR)統計資料，截至 2004 年止美國國家優先整治場址名單(National Priorities List，NPL) 1,608 處場址中有 210 處場址有含氯有機溶劑污染問題。

ATSDR 於 2007 年污染場址暴露途徑調查報告中顯示，含氯碳氫化合物於污染 場址中出現之機會非常高，僅次於鉛、砷兩種物質，見表 2-1。

表 2-1 2007 年 ATSDR 汙染場址調查所得之污染物質排序(ASTDR, 2007)

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國內也陸續發現受含氯有機溶劑之污染場址，重大污染場址如桃園 RCA 場 址、台灣氯乙烯頭份廠及高雄廠、新竹科學園區及台塑仁武廠等。各場址均暴露 出 DNAPL 污染的嚴重性，地下水污染物濃度都超過管制標準好幾倍，污染範圍 也都擴大到場址外。以桃園 RCA 場址為例，59 年設立工廠，產品製造過程中，

四氯乙烯年使用量 3,000 加侖、1,1,1-三氯乙烷年使用量 680 加侖和三氯乙烯為主 要去脂溶劑，污染物自廢溶劑回收區、線路板清洗區之洩漏，經沖洗排放而入滲 至土壤及地下水。1989 年監測井及水井之地下水採樣分析結果顯示所有樣本都 檢測出污染物，場址內第一含水層 9 口監測井地下水中三氯乙烯及四氯乙烯濃 度皆高於第二類地下水污染管制標準。1994 年環保署為查證地下水污染程度，

即調查桃園 RCA 場址附近 20 口民井水質，發現其中 16 口民井之地下水出現三 氯乙烯、四氯乙烯等揮發性有機物，如圖 2-1。而至今 2010 年地下水仍超過地下 水污染管制標準(聯美環保科技股份有限公司，2009)。

圖2-1 RCA桃園廠外污染分佈

根據歷年來地方與中央主管機關調查及民眾的檢舉查證，依土污法相關法規 公告控制場址、整治場址及地下水受污染限制使用地區之統計，與比較在列管場 址中，受到含氯碳氫化合物污染的場址統計，見表 2-2。行政院環保署土污基管

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會調查統計比起過去兩年前的 10 個汙染場址增加了 2 倍之多。

表 2-2 含氯碳氫化合物污染場址統計

(行政院環境保護署土壤及地下水污染整治網，2010)

地下水汙染場址 含氯碳氫化合物地下水污染場址

控制場址 57 19

整治場址 22 10

地下水受污染限制使用地區 13 10

總合 92 39

基於國內含氯有機溶劑汙染場址漸多，環保署於 2008 年首次針對全國含氯 溶劑之運作中工廠進行土壤及地下水調查。經由事先篩選的機制判斷可能高污染 潛勢區之污染場址，最後選擇 12 家可疑含氯有機溶劑運作場址，所調查的 12 家工廠分佈桃園、苗栗、彰化、雲林、南投及高雄等 6 地區，超過土污法地下水 污染管制標準者就有 10 家。調查結果顯示，土壤及地下水污染均超出管制標準 有台塑仁武廠、瑞昇金屬、華夏海灣、國慶化學、協順工業、榮鑫公司、裕源紡 織、台化纖麥寮廠、台灣理光、安順環保十家工廠(行政院環保署，2010)。

根據此次調查場址類型，可以發現關切汙染物三氯乙烯、四氯乙烯、氯乙烯 等含氯有機溶劑之對應產業的業別，以金屬製品、塑膠製品、機械、電子零件、

化學製品及化學材料等製造業發生污染機率相對較高，具有高污染潛勢業別之參 考依據。也根據調查場址具有高污染潛勢區域，發現鄰近廢液坑、廢水池查獲率 達 57%，鄰近儲存區、儲槽亦達 29%，其中還有過去可能因運輸、裝卸、搬運 過程造成洩漏，有意或無意排放或深層灌注之情形。這些污染場址的危害性，污 染物與人體接觸之主要暴露途徑係因民井的地下水使用，居民因使用地下水以致 污染物傳輸至人體，且環境中還可能出現潛在的暴露途徑，影響人民的健康。

2.1.2 含氯有機溶劑介紹

DNAPL 中最常見的族群非氯烯類莫屬，其中三氯乙烯(Trichloroethylene ,

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TCE)、四氯乙烯(Tetrachloroethylene , PCE)則分別為污染場址最常見 DNAPL 的 第 1 名與第 2 名。雖然在一般工廠並不使用氯乙烯，但是因為三氯乙烯、四氯乙 烯等有機溶劑在地下水環境中會因為生化作用，使 PCE 還原為 TCE，TCE 還原 為二氯乙烯(Dichloroethene, DCE)，二氯乙烯還原為致癌性的氯乙烯(Vinyl chloride, VC)，因此在許多污染場址中，都可以發現氯乙烯。所以在美國 CERCLA 場址氯乙烯被列為優先危害物質清單中第 4 名，是有機物中的第 1 名。

死亡(Levine et al., 1981)。慢性高劑量暴露也可能造成肝及腎臟病變 (USEPA., 1985)。乾洗業勞工也被發現與高不孕率與高自發性流產有 關聯(Eskenazi et al., 1991b)。

溶解度^註1 150 mg/L

關(Wartenberg, 2000)。

溶解度^註1 1,100 mg/L

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註 1: Verschueren. K, 1983, Handbook of Environmental Data on Organic Chemical, 2d ed, Van Nostrand Reinhold Co., Toronto, Ont. 1310pp.

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2.1.3 含氯有機溶劑移動特性

含氯有機溶劑為重質非水相液體，純有機液體在水溶液中不易溶解，會獨自 形成一分離相的液體，通稱為非水相液體(Non-aqueous Phase Liquids, NAPL)。

NAPL 依照和水的密度關係又可區分為兩大類：較水輕者稱為輕質非水相液體 (Light Non-Aqueous Phase Liquid, LNAPL)；較水重者稱為重質非水相液體 (DNAPL) (Schwille, 1988)。

由於 DNAPL 有低的溶解度、高密度及低黏滯力的影響，使得 DNAPL 在土 壤中具有相當大的流動性。水相對地為低密度、高黏滯性流體，因此兩流體在接 觸面上會造成不穩定的前進鋒面，即所謂 Viscous Fingering 現象(Homsy, 1987)。

當 DNAPL 於未飽和層中會以四種相體(phase)存在，溶於空隙水中的溶解相 (dissolved phase)，揮發空氣中的蒸氣相(vapor phase)，連續相狀態移動於孔隙中 的可移動相(mobile phase)，獨立分佈孔隙中的不可移動相(immobile phase)，又稱 殘留量(residues)。於飽和層中存在溶解相，可移動相和殘留量，如圖 2-2。

圖 2-2 DNAPL 四相傳輸示意圖(董，1998)

一旦 DNAPL 溶於水中形成溶解相變會隨地下水可溶性污染傳輸機制移動。

而地下水流經 DNAPL 造成可移動相的移動與殘留量的形成，與毛細壓力、孔隙、

水流、界面張力等因素有關 (Bedient et al., 1994; Pankow and Cherry, 1996) 。 滲透其間 DNAPL 在移動路徑上會形成殘留量，不再受重力或周圍地下水流 動的影響而移動，但仍會溶於水中，因此殘留量為一持久性的污染源(Johnson and Pankow, 1992; Longino and Kueper, 1995)。DNAPL 於飽和層中受重力影響向下移 動，若含水層中有一不透水的薄夾層，DNAPL 會在該不透水層上側向流動，累 積形成一薄層 DNAPL 即所謂 DNAPL 池，形成新的持久性污染源。若 DNAPL

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持續滲透，DNAPL 會貫穿到含水層底部，且沿著底部的地形往低處流動，和地 下水流動無關(Palmer and Johnson, 1989) 。

DNAPL 殘留量與 DNAPL 池均屬於地下水之持久性污染源，此二者均會持 續性溶解於地下水造成含水層污染，其中含氯溶劑之殘留量完全溶解所需時間約 幾年至十多年；DNAPL 池則高達數十年甚至上千年之久，因與地下水接觸面積 非常小，使溶解度甚低。因此這兩種污染源未於以清除或有效消減或控制，則地 下水汙染會持續發生(Anderson et al., 1992b ; Longino and Kueper, 1995)，如圖 2-3。

圖 2-3 DNAPL 持久性污染源示意圖(Pankow, 1996)

地下水流速在0.1~1 m/day時，流經NAPL時所產生的濃度可接近NAPL的溶 解度。在25 ℃時，PCE在水中的溶解度約為150 mg/L，TCE約為1100 mg/L(Mercer and Cohen, 1990)。而實際受污染場址地下水濃度僅在0.001~1 mg/L之間，可能由 於DNAPL污染傳輸擴散、吸附、降解，和抽取的污染團與乾淨地下水稀釋的原 因(Anderson et al., 1992a)。如圖2-4中顯示了DNAPL污染源下游的單一監測井相 關位置，若TCE的溶解度為1,100 mg/L，則在A點水中TCE濃度可能接近溶解度；

在B點則因經過水動力延散作用，TCE濃度會較低；C 點為地下水水樣實際之採 樣點，裝進採樣瓶的地下水樣品中TCE的濃度因為監測井內的稀釋作用而較在地 表下的B點低。因此，一般經驗準則為只要採樣所得的地下水水樣中DNAPL濃度 達到溶解度的1%，現場就可能有液相的DNAPL污染源存在(USEPA, 1992)。

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DNAPL也會以混合溶劑洩漏出多種不同的有機化合物成份至地表，各種DNAPL 成分依據拉午爾定律(Raoult’s Law)，推估有效溶解度是其莫耳分量和單一物種的 溶解度的乘積(Banerjee, 1984)。

圖 2-4 地下水監測井取樣與 DNAPL 溶解相傳輸之關係 (Environment Agency UK, 2003)