2-1 石油碳氫化合物之組成
石油碳氫化合物 (Petroleum hydrocarbons) 含有相當複雜之混合成 分，一般而言，可分為四個部份：飽和烴 (saturates)、芳香烴 (aromatics)、
樹脂 (N, S, O) 和瀝青質 (asphaltene)。
在飽和烴部分 (saturates fraction)，分為直鏈烷類 (normal
alkanes)，支鏈烷類 (isoalkanes) 和環烷類 (naphthenes)。在芳香烴部 分則是分為揮發性單一芳香族如苯 (benzene)、甲苯 (toluene)、二甲苯 (xylenes) 等，多環芳香族碳氫化合物 (polyaromatic hydrocarbons)、
(naphthenoaromatics)、芳香族硫化物如 thiophenes 和
dibenzothiophenes。在樹脂 (N, S, O) 和瀝青質 (asphaltene) 部分包含 了極性分子如氮、硫和氧。其中，樹脂乃為可真實溶解於油中之無定形固 體，而瀝青質 (asphaltene) 則為延散在油中之大分子膠體。綜合上述，
這四部份在不同油類中之相對比例分配往往需依賴許多因子，如其來源、
地質歷史、年代、移動和原油的改變等 (Balba et al., 1998；Shell International Ltd, 1983)。
2-2 柴油之基本性質
柴油乃為由原油中蒸餾出來的重質碳氫化合物，其組成大約含 30％
的直鏈烷類 (n-alkanes)、45％ 的烷類異構物和環烷類 (iso- and
cycloalkanes)，以及 24％ 芳香族碳氫化合物 (aromatic)，另外還有極少 量的異戊二化合物 (isoprenoids)、硫化物、氮化物及氧化物等，本研究所
使用之柴油係購至中油公司之標準柴油，其性質如表2-2-1 (Zytner, et al., 2001；Lee, et al.,1992)。
柴油有機物 (diesel range organics，DRO) 在經過 GC-FID 分析圖
譜和烷類標準品分析相互比較後，可發現其相當於烷類從 C10 到 C23 的範 圍，其涵蓋的化合物沸點，約在170℃ 到 275℃ 間，如圖 2-2-1 所示。
圖2-2-1 、柴油 (中油) 標準溶液層析圖譜
表2-2-1、中國柴油標準性質 (中國石油公司出品；黃靖雄，1996)
性質 試驗法 普通柴油 高級柴油
揮發性 蒸餾試驗法90﹪時 (℉) 675 以下 550 以下
閃火點 (℉) 125 以上 115 以上
著火性 十六烷值法 (CN 法) 40 以上 47 以上 粘度 賽氏秒法 (SUS 於 100℉) 45 以下 38 以下 流動點 華氏度法 (℉) 30 以下 15 以下 含硫量 重量百分數法 (﹪重量) 1.25 以下 0.5 以下 殘碳量 10﹪殘碳量法 (﹪重量) 0.35 以下 0.15 以下 殘灰量 重量百分數法 (﹪重量) 0.02 以下 0.01 以下 水及沈澱物 體積百分數法 (﹪體積) 0.1 以下 微量
腐蝕性 銅試片法 NO.1 以下 NO.1 以下
2-3 柴油在環境中之宿命
柴油在環境中之移動、命運及分布途徑，常根據溶解度、蒸氣壓、化 合物在系統中作用過程及化合物之安定性等，分別有光分解、揮發、逕流 損失、土壤吸附、淋洗、生物分解及化學分解等，如圖2-3-1 所示。
(1) 光分解
當柴油受到陽光照射時，由於其強大之紫外線光會將柴油支鏈、或是 環烷類化合物之化學結構破壞，但是由於土壤的透光率很低，一般該反應 只發生在土壤表面上，作用較小，且只能處理未被混入土中之污染物質及 在乾旱時，因毛細現象溶出至地表之污染物質。
(2) 揮發作用
柴油乃屬於半揮發性有機物，其進入土壤後有一部分會被吸附，而另 一部分會游離而不被吸附，兩者間會呈平衡狀態，平衡後被吸附與游離二 者之比例，即取決於柴油在土壤表面上之吸附作用常數。其未被土壤吸附 之柴油因平衡破壞，重新平衡而再游離出部分揮發性有機物，如此一來，
土壤中揮發性部分之柴油可逐漸揮發至大氣中。而柴油之揮發作用大小，
常取決於其蒸氣壓、環境的溫度，及視土壤性質和水分含量等狀況而定，
而空氣吹過土壤表面時，亦會加速揮發作用。
(3) 逕流損失
由於柴油不易溶於水，故其在水相中的遷移主要係吸附在土壤顆粒物
上，再經由逕流或侵蝕所產生的機械遷移，而造成柴油之損失，由於污染 過後之柴油，大多數係沈積在土壤表層內，故一般不易造成地下水污染，
但容易因沖刷作用而造水域的嚴重污染。
(4) 土壤之吸附作用
柴油在土壤中之吸附行為有離子交換、配位基交換、凡得瓦力作用、
疏水性結合及氫鍵結合等作用機制。這些作用係取決於柴油和土壤顆粒物 之化學結構與本身之性質，上述五種之作用方式在土壤表面的吸附上均可 單獨或是結合進行。
(5) 生物分解作用
柴油在微生物代謝過程中，柴油污染物質可以被當作碳源和能源進行 代謝作用，經由微生物體內之酵素，可分解污染物質之主要反應包括：
β-oxidation 作用、開環作用、還原作用及水解作用等。亦即可以經由上述 作用而產生變質 (Transformation)。此種變質乃指柴油之環烷類或是芳香 族碳氫化合物等其化學分子形式由原來之污染物質轉變成另一種化合物 或進一步經由礦化作用而消失。有機污染物在經過微生物逐漸分解後，生 成二氧化碳、水及一些簡單的無機化合物，生物分解污染物質之速度取決 於其生物活性。
(6) 化學分解作用
柴油在土壤中之化學分解作用主要有水解、氧化、異構化、離子化等 作用，其中以水解及氧化作用最重要，這些分解作用，係將有機污染物質
經過一步或多步的化學變化反應，將複雜的化學結構逐步變為簡單的無機 化合物，而有些污染物質可能因為和土壤接觸才會加速分解，沒有土壤反 而不易分解，該作用即非屬於微生物分解作用。
圖2-3-1、有機污染物之宿命 (王一雄等，1995)
2-3-1 有機污染物在土壤及地下水中的傳輸
有機污染物在土壤中之傳輸移動，不像在水中或空氣中，可以四面八 方任意擴散，而乃是由擴散作用 (Diffusion) 與整體移動二種過程，而污 染物在土壤中移動之總量為擴散作用與整體移動二種過程之總和。有機污 染物之擴散作用會受到土壤中之固體物質如無機礦物與有機質之阻礙，因 此有機污染物在土壤中之擴散分散，受到土壤系統中之複雜性之影響很 大。而主要影響有機污染物之因子有土壤水分含量、土壤吸附作用、土體 密度及土壤溫度等。有機污染物在土壤剖面上之移動，包括由於土壤的機 械耕種與細微粒子被水分運送，另有由土壤表面沖刷造成之地面逕流而運 送，水分流動所生成之有機污染物，在土壤剖面中之整體運送狀況，主要 乃決定於水流之方向和速率，和有機污染被土壤吸附的特性 (王一雄等，
1997) 。
2-4 柴油污染對環境之危害
柴油對環境之危害常因儲油槽遭受腐蝕而破裂產生漏油、油管破裂、
廢油品任意傾倒或意外洩漏等情事而造成洩漏進入土壤或地下水中影響 環境，加上外在環境物化特性的改變而使污染物經由脫附、揮發、擴散等 作用，使土壤傳輸至地表空氣中，由此可知柴油對環境之污染範圍相當廣 泛 (Alexander, 1994)，而在柴油進入土壤後，各種不同之生物都有可能會 受到影響，例如土壤微生物、動物、植物等，甚至人類會因食用受污染之 動植物而可能遭受到更大之危害。
2-5 柴油污染和無機物污染對生物之影響
生物在生長時會因為忍受力之不同而對污染物有不同之忍耐力，有些 生物由於忍耐力較弱，亦即對污染物較敏感，就容易受到傷害，而有的生 物具有抗污染物之能力，通常較不容易受到危害，而一旦污染濃度增加至 超過生物之忍受程度時，將易導致生物死亡。在本研究中，土壤污染物除 了有機污染物柴油外，還有土壤和堆肥本身之無機污染物如重金屬、無機 氮、無機磷和鹽分污染等，不管是有機污染物或是無機污染物都會對生物 造成影響，故針對有機污染物與無機污染物方面之影響將於結果中討論。
2-5-1 柴油污染對土壤微生物之影響
土壤微生物在過多之柴油濃度存在下，將會對土壤微生物的形態、數 目和活性等造成相當的影響，而影響的程度和狀況，將取決於柴油之濃 度、污染方式及土壤性質與氣候因子，被柴油污染影響土壤微生物之情況 有：
(1) 不影響或輕微的影響
即較低柴油濃度在土壤中，對土壤微生物可能不會造成影響或僅有些 微之影響。
(2) 直接的影響或間接的影響
柴油對土壤微生物所產生之直接影響係因土壤性質之影響或誘發原 本無活性的潛伏微生物活性，而間接影響係以間接方式影響其他土壤微生
物活性而造成之影響。
(3) 刺激性的影響或抑制性的影響
柴油因富含有多種碳氫化合物，故可當作土壤微生物之碳源，而促進 微生物之活性，但也可能對土壤微生物造成毒害而抑制其生長。
(4) 非專一性的影響
柴油主要乃是由碳氫化合物所組成，故能分解碳氫化合物之微生物種 類相當地多，因此可以發現本研究所針對多數甚至全部種類之微生物都會 有影響 (Deland Franca, 2001)。
(5) 暫時性的影響或持續性的影響
此一現象將視土壤受柴油污染濃度多寡而定，亦即當柴油污染濃度過 量時有可能永久的殺死土壤微生物，而足量之柴油濃度可能暫時的抑制土 壤微生物活性。
2-5-2 無機物污染對生物之影響
由於河川乃因經常或間歇被河水淹沒，故常衍生豐富之濕地生態資 源，其中有許多生長在濕地之植物，常會因為污染情事的發生加上保持維 護不易，而導致生長受到威脅。
在土壤中的無機物主要可分為植物生長之必要元素 (Essential
elements) 和非為植物生長之必要元素 (Non-essential)，而植物若從土壤 有效性重金屬 (bioavailability of heavy metal)，其可藉由添加磷肥、腐植 質、有機質及提高 pH 值等，在土壤中將其分解，而重金屬對微生物的毒
在鹽分污染方面，土壤中若鹽分過高，將易導致產生過高之滲透壓 (High osmotic pressure)，阻止植物吸收水分，進而妨礙其生長甚至造成 枯萎。故一般在鹽分污染方面，係以土壤飽和抽出液之電導度 (Electrical conductivity，EC) 表示，亦即定義為大於 4 mmho/cm (或 ds/cm) 稱之 為鹽土。
2-6 柴油對人類健康之影響
柴油中的苯及芳香烴是致癌性物質，硫會導致車輛的觸媒轉化器中毒 及排放的有害粒狀物質。因此將柴油低硫化、低芳香烴化乃是未來的環 保趨勢。另外，油品中的脂肪族碳氫化合物亦會對人體造成危害，其進入
柴油中的苯及芳香烴是致癌性物質，硫會導致車輛的觸媒轉化器中毒 及排放的有害粒狀物質。因此將柴油低硫化、低芳香烴化乃是未來的環 保趨勢。另外，油品中的脂肪族碳氫化合物亦會對人體造成危害，其進入