2-1 地下水及土壤主要污染物
2-1-1 地下水污染
地下水儲蓄於地表下的含水層 (aquifer)。我國含水層總面積約 10,330 平方公里。地下水年使用量約 71 億立方公尺，佔總用水量的 40.6%。地下 水為我國農、工、民生用水重要來源，尤其為枯水期或乾旱期的補充水源。
隨著人口增加，農業轉型、工業發展、氣候變化，許多含水層已遭到不同 污染物質侵入，造成地下水質惡化，不僅減少珍貴的水資源，也形成環境 保護工作的負擔與隱憂。
含水層為透水、儲水性能佳的地層，如砂質層或砂岩層。含水層本身 沒有造水功能，它所孕藏的地下水來自地表水。地表水經由含水層的補注 源進入地層後儲於其中而成地下水。當非含水層原有的物質滲入含水層後 即有可能造成地下水污染：如農業施肥、噴灑殺蟲劑後殘留的肥料或殺蟲 劑隨雨水或灌溉水的入滲現象達到地下水源，石化、電子等工廠的有機油
多氯聯苯 (PCB) 等，而無機污染物一般多為重金屬，如汞、砷、鉛等。1997 年美國超級基金 (Superfund) 編列得眾多污染場址當中，以含氯有機污染物 為主要處理對象，而其中三氯乙烯的汙染場址有 336 個為首要處理污染物，
其次為四氯乙烯有 170 個場址，其餘的為多氯聯苯、二氯乙烯、氯乙烯分 佔 100 多個場址。由污染場址整治數目可之三氯乙烯為美國地下水最主要 之污染物，其中間產物二氯乙烯、氯乙烯，也同樣受到重視。
目前我國較為矚目的地下水污染及土壤案例如表 2-1，包括：桃園縣境 內美商無線電廠址的地下水中已發現相當濃度的含氯有機溶劑，三氯乙烯 (TCE)。三氯乙烯為電子工業、化學製造業所大量使用的除脂清洗劑。因有 致癌性，所以三氯乙烯污染問題對環境、健康的衝擊相當地大。中國石油 公司高雄煉油廠管線破裂漏出燃油，污染農地面積達十數公頃。雖已做緊 急回收漏油處理，是否對地下水造成污染有待觀察。此外高雄中油總廠燃 油污染，台南安順中石化工廠的五氯酚污染，桃園東北亞化工廠的酚類污 染都為較著名的案例。
表 2-1 國內有機污染物污染案件 (行政院環境保護署, 2007 )
2-1-2 土壤污染
土壤是由礦物固體、有機物、水分及空氣所組成，為固相、液相及氣
相三相共存之結構。土壤除了供應植物生長所需之養份和水分外，也提供 了動物和人類活動場所，它具有過濾、吸附、氧化、還原、溶解、沉澱和 轉化外界輸入物質的能力，以維持整個生態的平衡。
土壤污染是指任何物質特別是由人類所產生的廢水、廢棄物及廢氣介 入土壤，導致土壤喪失原有的忍受力及自淨能力，以致農作物生長不良、
破壞生態環境以及危害到人類的健康之現象產生。土壤污染雖不像空氣或 水會直接影響人體，但土壤供給食用作物生長，一旦遭受污染，輕則影響農 作物的品質，重則在農作物內累積有害物質，經食物鏈被人、畜攝取，長 期食用會影響人類健康，其潛在之危害將不容忽視。
一般而言，土壤污染來源包括都市廢棄物、家庭污水、事業廢水、事 業廢棄物、畜牧廢棄物、落塵、酸雨及可溶性鹽類等，如圖 2-1 所示 (鄭 顯榮、吳文娟，1990)；其中以事業廢水及廢棄物不當處置、地下輸油管線
一、 工業污染方面
工業化學產品在生產、使用過程中均可造成土壤污染，如生產原料、
產品、廢棄物、廢水及廢氣等未經處理或處理完善，及任意傾倒或排 放造成。此外，加油站、軍事基地、工廠地下儲存槽的滲漏及輸送管 線的洩露亦是污染來源。
二、 農業使用方面
農業污染方面包括農業上大量使用肥料和農藥、畜牧的排泄廢棄物及 洗潔污水。
三、 都市和家庭生活方面
包括廚房、衛浴所排出的廢水，及餐廳和旅館等服務業之廢棄物。根 據調查都市與家庭生活廢棄的垃圾，其中有八成是有機廢棄物。
人、畜
農作物
土壤
畜殖廢棄物
農業資材
事業廢水及 市鎮污水 事業廢氣
落塵、落酸
廢棄物
可溶性鹽類
地下水 一般水體
2-2
甲苯及三氯乙烯之污染特性
2-2-1 甲苯的物化特性及用途
本研究中所使用的主要基質甲苯是一種無色液體，溶於乙醇、苯及乙 醚，不溶於水，由焦油中分餾而獲得。被普遍應用於化學工業、橡膠業及 製藥工業等，作為染料製造、有機化合物合成、人造皮、凡士林、醫藥用 品、石蠟、樹脂等物品製程之溶劑，此外，甲苯也可用來製造油漆、橡皮、
清潔劑、黏著劑等，其基本物理化學特性詳列於表 2-2。
由表 2-2 可知，甲苯具有密度小、低溶解性與高揮發性的特性，在工 業上的應用十分廣泛，所以在製程中甲苯廢氣的洩漏是其主要的污染來 源，其次，各地加油站地下儲槽洩漏的油氣、都市污水處理廠處理過程中 揮發性有機物的逸散，以及受揮發性有機物污染的地下水及土壤，於進行 復育工作時的揮發，皆會產生甲苯廢氣，進而污染我們的生活環境及危害 人體的健康。
表 2-2 甲苯之基本特性 (行政院環保署, 1996) 名稱 甲苯 (Toluene)
同義名稱 Methylbenzene、Methylbenzol、Phenylmethane 辨識
2-2-2 甲苯的環境危害性
由於甲苯的揮發性很高，一經排放即會揮發至大氣，造成空氣污染，
美國環境保護署即將其列為優先管制的 31 種揮發性有機物之一 (Den, 1998)，此外，我國環保署亦將甲苯列為優先調查之 30種有害空氣污染物名 單的第七位，此顯示其重要性。另外，美國環保署估計，美國都市污水處 理廠每年排放 11000 噸的有害空氣污染物，其中甲苯氣體排放的濃度約 26-40 ppbv (Den, 1997；Webster et al., 1996)。又研究指出 (Quigley et al., 1995)，下水道系統亦會有甲苯的排放，曾測得單一人孔的最大排放量 100 g/hr，而根據國內的研究顯示，台灣目前公民營的加油站已超過 1200 家，
推估每年從加油站逸散的揮發性有機物總量約 20000 萬噸，而甲苯是其中 主要的污染物，以上這些甲苯氣體若不能確實處理，對附近的居住環境及 自然生態即會造成不小的衝擊。
此外，甲苯是一種麻醉劑，當人體吸入之後所產生的急性症狀是有醉 意、興奮及暈眩、頭痛、噁心，若曝露於高濃度甲苯氣體的環境下，甚至 會引起昏迷、死亡。長時間曝露於含低濃度甲苯氣體的環境中，也會引起
表 2-3 甲苯對人體健康的危害效應 (行政院環保署, 1996)
2-2-3 三氯乙烯的物化特性及用途
本 研 究 的 目 標 污 染 物 三 氯 乙 烯 (TCE) 屬 於 含 氯 脂 肪 族 化 合 物 (Chlorinated Aliphatic Hydrocarbons, CAHs)，其基本物理化學特性如表 2-4 所示 (U.S.EPA, 2000)。三氯乙烯為一揮發性有機化合物 (VOCs)，密度為 1.46 g/cm3 (20ºC) 為比重比水重的非水相液體，因此又被定義為 DNAPLs (Dense Non-Aqueous Phase Liquids)。三氯乙烯在大氣中因光氧化作用故半 衰期甚短，約為 1 天左右，若在水體中，半衰期可長達 300 天 (Zylstra et al., 1989; Schaumburg, 1990)。所以當其存在於土壤或地下水時，容易造成
土壤及地下水的永久性污染 (Yang and McCarty, 2000)。
由於三氯乙烯具有水溶解度低、低可燃或可爆性、高蒸氣密度、化學 安定性、低沸點及高蒸氣壓等特殊性質，所以被用來替代碳氫化合物，廣 泛地應用於工業用途，包括電子業、乾洗業、化學製造業和鋼鐵業之清洗 劑；脫脂、樹脂和塑膠類溶劑；石化工業和煉油工業之有機物萃取溶劑以 及金屬表面處理劑等 (盧滄海和賴龍山，1989；林建芬，1994)。三氯乙烯 主要的產生源及主要汙染途徑如表 2-5 所示 (行政院環保署，2000)。
表2-4 三氯乙烯之基本特性(行政院環保署，1996) 名稱 三氯乙烯(Trichloroethylene)
同義名稱 Ethylene Trichloride、Trichloroethylene 辨識
表2-5 三氯乙烯之產生源及污染途徑 (行政環境保護署土壤污染評估技術
2-2-4 三氯乙烯的環境危害性
研究指出，三氯乙烯具有致癌性與致腫瘤性，且因環境中自然轉化的 速度甚為緩慢 (Vogel et al., 1987)，故已列為環境毒性污染物質(林建芬，
1994)。三氯乙烯也無法直接被微生物所分解，需透過共代謝 (cometabolism) 機制才能進行生物降解 (Ishida and Nakamura, 2000)。且降解過程的中間產 物，如三氯乙烯環氧化物 (TCE expoxide) 等也會對微生物產生抑制，甚至 累積於環境中，造成更多且複雜的污染問題產生。表 2-6 所示，為工研院 安全衛生研究中心編印之物質安全資料中，關於三氯乙烯對人體健康危害 效應的資料。表中顯示，三氯乙烯危害人體之處即包括肺、腎、皮膚、心 臟、呼吸系統及中樞神經系統等多個重要部位。
表 2-6 三氯乙烯對人體健康的危害效應 (工研院安衛中心)
2-2-5 國內外相關法規規範
甲苯和三氯乙烯同屬於致癌物質，且為我國環保署公告之毒性化合物 之。根據民國 90 年環保署公告之地下水管制標準，甲苯的第一類與第二 類管制值，分別為 1.00 與 10.00 mg/L。三氯乙烯的第一類與第二類管制 值，分別為 0.005 與 0.050 mg/L，如表 2-7 所示。
因為三氯乙烯據化學安定性，在環境中轉化過程很慢，加上具潛在致 基因突變性、致癌性等毒性特徵，美國國家職業安全衛生研究院 (NIOSH) 建議將三氯乙烯列為毒性化學物質。美國在 1990 年通過的「清淨空氣法 修正案」 (CAAA) Title Ш 中，亦將其列為毒性空氣汙染物 (air toxics)。據
「勞工安全衛生法」第三條第一項規定，依其有機溶劑對人體健康危害程 度大小而區分成三大類有機溶劑，三氯乙烯屬於對人體健康危害程度最大 之第一類之ㄧ。故聯合國世界衛生組織 (WTO) 將引用水中三氯乙烯之限 制濃度定為 0.03 mg/L，美國環境保護署定定最大汙染濃度 (MCL) 為 0.005 mg/L，最低建議值為零 (Barkach et al., 1990)。於日本方面，規定地 下水及土壤檢驗需小於 0.03 mg/L (日本環境六法，1998)。
表 2-7 國內環保署公告地下水管制標準
管 制 值 (mg / L) 污 染 物 項 目
第一類 第二類 單 環 芳 香 族 碳 氫 化 合 物
苯（Benzene） 0.005 0.050
甲苯（Toluene） 1 10
多 環 芳 香 族 碳 氫 化 合 物
奈（Naphthalene） 0.04 0.40
氯 化 碳 氫 化 合 物
四氯化碳（Carbon tetrachloride） 0.005 0.050
氯苯（Chlorobenzene） 0.1 1.0
氯仿（Chloroform） 0.1 1.0
氯甲烷（Chloromethane） 0.03 0.30
1,4-二氯苯（1,4-Dichlorobenzene） 0.075 0.750 1,1-二氯乙烷（1,1-Dichloroethane） 0.85 8.50 1,2-二氯乙烷（1,2-Dichloroethane） 0.005 0.050 1,1-二氯乙烯（1,1-Dichloroethylene） 0.007 0.070 順-1,2-二氯乙烯（cis-1,2-Dichloroethylene） 0.07 0.70 反-1,2-二氯乙烯（trans-1,2-Dichloroethylene） 0.1 1.0
總酚（phenols） 0.014 0.140
四氯乙烯（Tetrachloroethylene） 0.005 0.050 三氯乙烯（Trichloroethylene） 0.005 0.050 氯乙烯（Vinyl chloride） 0.002 0.020 農 藥
2,4-地（2,4-D） 0.07 0.70
加保扶（Carbofuran） 0.04 0.40
可氯丹（Chlordane） 0.002 0.020
大利松（Diazinon） 0.005 0.050
達馬松（Methamidophos） 0.02 0.20
巴拉刈（Paraquat） 0.03 0.30
巴拉松（Parathion） 0.022 0.220
毒殺芬（Toxaphene） 0.003 0.030
重 金 屬
砷（As） 0.05 0.50
鎘（Cd） 0.005 0.050
鉻（Cr） 0.05 0.50
2-3 生物復育技術
生物復育技術 (bioremediation) 的定義是利用微生物或微生物程序，將
生物復育技術 (bioremediation) 的定義是利用微生物或微生物程序，將