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 (phase)存在，溶於空隙水中的溶解相

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(dissolved phase)，揮發空氣中的蒸汽相(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)，如圖 2-1。

圖 2-1 DNAPL 四相傳輸示意圖(董天行，1998)

部分的 DNAPL 溶於水中形成溶解相便會隨地下水之傳輸機制移動。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) 。

滲透過程中 DNAPL 在移動路徑上會有部分殘留於土壤孔隙中，不再受重 力或周圍地下水流動的影響而移動，但仍會因分配作用而逐漸溶於水中，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 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，不受地下水流動的方向影響(Palmer and

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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，其中含氯有機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，使溶解速度甚低。因此這兩種污染源之清除或消減之工作非常困難，

故地下水污染會持續發生(Anderson et al., 1992b ; Longino and Kueper, 1995)，如 圖 2-2。

圖 2-2 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 ºC 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 2-3 中顯示了 DNAPL 污染源下游 的單一監測井，若 TCE 的溶解度為 1,100 mg/L，則在 A 點水中 TCE 濃度會最高，

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

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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)。

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 2-3 地下水監測井取樣與 DNAPL 溶解相傳輸之關係

(Environment Agency UK, 2003)