本研究探討應用生物毒性試驗法檢測再生鋪面材料環境性質之 研究,選用具有毒性測試代表性的藻類與水蚤;將焚化底渣、廢輪胎 橡膠粉、廢玻璃砂與鋪面材料拌製成瀝青混凝土,進行24 小時批次 溶出試驗,所得溶出液以生物毒性試驗測試,並搭配水質測試與重金 屬濃度檢測分析,作為再生材料欲再利用的初步評估。經由實驗室的 試驗數據與觀察分析結果,提出以下結論與建議。
5-1 結論
1、本研究所培養的兩種供試生物中,水蚤馴養測試結果,與環檢所公 告之標準值敏感度相似;藻類對數成長期葉綠素 a 濃度約在
20~150ppb,比環檢所所公告之標準值 1~10ppb 相差將近 10 倍,推 估因為實驗室環境條件不同以及實驗系統誤差所造成。
2、本研究藻類生物毒性採用本地品系的小球藻,所測得對數成長期約 為72 小時,因此不適用於美國 NCHRP 與 U.S.EPA.所規定的 96 小 時慢毒性試驗。本研究採用環檢所公告之規範「藻類靜水式法」,試 驗時間為 24 小時毒性試驗,屬於急毒性試驗。試驗時間小於所培養 之藻類對數成長期,較容易控制藻種的健康程度與生長期,以期試 驗所造成誤差更小。
3、八種材料 24 小時溶出液水質分析結果顯示,溶氧量皆約 6 mg/L 以 上,對生物毒性試驗並無影響。pH 與導電度均隨著再生材料含量的 增加而上升。
4、以溶出液之銅濃度進行八種材料之單因子變異數分析,再經由 Duncan 多重範圍檢定顯示,焚化底渣溶出液之含銅量明顯高於其他
材料溶出液。焚化底渣以相關文獻指出之應用方式和配比,經瀝青 材料包裹後含銅量有明顯降低。
5、以溶出液之含鉛量進行統計分析之結果,則顯示玻璃砂溶出液之含 鉛量是明顯高於其他材料之溶出液。廢玻璃砂以相關文獻指出之應 用方式和配比,經瀝青材料包裹後含鉛量有明顯降低。
6、以溶出液之含錳量進行統計分析之結果,則顯示廢輪胎橡膠粉溶出 液含錳量最高,廢輪胎橡膠瀝青混凝土和廢玻璃瀝青混凝土兩種材 料溶出液含錳量相同,而廢玻璃瀝青混凝土、廢玻璃砂、一般瀝青 混凝土、25%焚化底渣瀝青混凝土、50%焚化底渣瀝青混凝土、焚 化底渣等六種材料溶出液之含錳量較低。廢輪胎橡膠粉以相關文獻 指出之應用方式和配比,經瀝青材料包裹後可看出含錳量有明顯降 低。
7、以溶出液之含鎘量進行統計分析之結果,顯示廢玻璃砂溶出液之鎘 含量最高,焚化底渣、50%焚化底渣瀝青混凝土、一般瀝青混凝土、
25%焚化底渣瀝青混凝土、廢玻璃瀝青混凝土、廢輪胎橡膠瀝青混 凝土等六種材料溶出液之含鎘量相似,而 50%焚化底渣瀝青混凝 土、一般瀝青混凝土、25%焚化底渣瀝青混凝土、廢玻璃瀝青混凝 土、廢輪胎橡膠瀝青混凝土、廢輪胎橡膠粉等六種材料溶出液之含 鎘量較低。廢玻璃砂以相關文獻指出之應用方式和配比,經瀝青材 料包裹後含鎘量有明顯降低。
8、以溶出液之含鋅量進行統計分析之結果,則顯示廢輪胎橡膠粉之含 鋅量是明顯高於其他材料之溶出液。廢輪胎橡膠粉以相關文獻指出 之應用方式和配比,經瀝青材料包裹後含鋅濃度有明顯降低。
9、一般瀝青混凝土、廢輪胎橡膠瀝青混凝土與廢玻璃砂瀝青混凝土等 三種材料因生物毒性判定NTE,因此以有毒性之五種材料進行統計
分析。五種材料以溶出液之48 小時水蚤毒性 LC50值進行統計分析 之結果顯示,焚化底渣、廢輪胎橡膠粉及 50%焚化底渣瀝青混凝土 等三種材料之毒性最高,25%焚化底渣瀝青混凝土的毒性則稍低於 前三種材料,此四種材料之溶出液皆屬極毒性,而廢玻璃砂溶出液 則屬於低毒性。
10、以五種材料溶出液之 24 小時藻類毒性 EC50值進行統計分析之結 果,顯示焚化底渣與廢輪胎橡膠粉皆屬極毒性,50%與 25%焚化底 渣瀝青混凝土則屬高、中毒性,25%焚化底渣瀝青混凝土與廢玻璃 砂則為中、低毒性。
11、綜合比較下,焚化底渣與廢輪胎橡膠粉本身均為極毒性,廢玻璃 砂則為低毒性。由數據顯示再生材料以相關文獻指出之應用方式和 配比,重金屬濃度與生物毒性皆有降低;經由統計分析結果焚化底 渣經瀝青材料包裹後含銅量有明顯降低,廢玻璃砂經瀝青材料包裹 後含鉛與鎘濃度有明顯降低,廢輪胎橡膠粉經瀝青材料包裹後可看 出含錳與鋅濃度有明顯降低。可能因為拌製過程稀釋了原料濃度和 充分與瀝青材料的拌和,造成重金屬濃度與毒性值的下降,可證明 瀝青材料是具有包覆整體毒性效果。但是對焚化底渣的整體毒性只 能有效減緩不能完全包覆住,對於焚化底渣要再利用鋪面,環境性 質方面可能需要更深入探討。
5-2 建議
1、依照環保署「一般廢棄物-垃圾焚化底渣再利用規定」,以 TCLP 溶 出重金屬濃度為有害事業廢棄物之認定標準,但以本研究生物毒性 數據結果雖然溶出液皆低於標準值,還是會對生物造成影響。因此,
再生材料在利用時,除了符合TCLP 標準外,若能搭配生物毒性檢
測,更能確保工程與環境兼顧的效益。
2、本研究設計選用批次溶出方式是為了檢測最嚴重溶出狀況,目的為 判別材料在最嚴重狀態是否具有毒性;若有毒性建議後續研究以較 適當的瀝青含量配合適當的溶出方式做探討。
3、本研究設計為靜水式-生物毒性試驗,實驗方法簡單便利再現性也 高,但是較不符合實際現況。建議後續研究能設計更適合現況的連 續式或流水式試驗流程。
4、生物毒性可用來做為整體環境衝擊的重要指標,但是國內以生物毒 性判斷再生材料整體毒性的研究甚少,建議後續研究能繼續對再生 材料的毒性進行更深入探討,以建立本土生物毒性試驗數據。
參考文獻
1.行政院環境保護署,「環境保護三年行動計畫」,2004。
2.黃榮堯、許維庭,從綠營建談營建產業的二氧化碳減量策略,土木 水利,32 卷第 2 期,2005 年。
3.李意文等,1993,台灣固體廢棄物處理和污染問題,國立臺灣師範 大學環境保育學習報告,http://www.ntnu.edu.tw/。
4.沈金安,1999,改性瀝青與 SMA 路面,人民交通出版社,中國。
5.陳金獅,廢玻璃再利用於瀝青路面之研究,雲林科技大學碩士論 文,2001 年。
6.陳式毅,推廣再生材料 法規加油,營建知訊,財團法人臺灣營建 研究院,2005 年 3 月。
7. U. S. Department of Transportation, User Guidelines for Waste and Byproduct Materials in Pavement Construction, Turner-Fairbank Highway Research Center, Federal Highway Administration, 綱站
http://www.tfhrc.gov.
8.廖宗盛、邱垂德,「營造永續的公路環境—由將廢棄物資源化為公 路工程材料開始」,中華民國第四屆鋪面材料再生學術研討會論文 集,頁 80~92,民國 89 年 11 月。
9.行政院環保署,「廢棄物焚化灰渣材料化技術研究」,
EPA-92-U1H1-02-101 台灣大學環境工程研究所、財團法人工業技術 研究院,(2003)。
10.蘇育立,「含垃圾焚化底渣瀝青混凝土工程性質之研究」,中華大 學土木工程研究所,碩士論文,2005/07。
11.行政院環保署資源回收基金會網站
http://recycle.epa.gov.tw/
12.吳春池、邱玉娟,廢玻璃再生技術及再生產品之應用介紹,台灣
環境產業雙月刊,28 期,2004 年 12 月 20 日。
13.台北科技大學土木所,2000,廢玻璃回收清除除理與資源化技術 研討會,第 1-2 章,台北。
14.林政璋,廢輪胎橡膠瀝青之性質研究,中華大學土木工程所碩士 論文,2000 年。
15.Mark, J. E., Burak E., and Frederick R. E. (1994). ”Science and Technology of Rubber.” Second Edition, Academic Press, Inc.
16.Turner-Fairbank Highway Research Center. “The User Guidelines for Waste and Byproduct Material in Pavement Construction.” Federal Highway Administration. Scrap Tires – Material Description.(2001) 17.邱垂德、陳式毅、黃錦明、呂理成,再生材料於瀝青混凝土路面
之應用研究,台灣地區舖面工程發展及願景研討會專輯,2005 年 3 月。
18.林志棟、施堅仁,「焚化底碴應用於公共工程之研究」,行政院公 共工程委員會,(2004)。
19. Edward Chen,「An Overview of the Incinerator Facility Ash
Management in the United States」,台北縣焚化灰渣再利用國際研討 會,(2004)。
20.行政院環保署,「事業廢棄物焚化灰渣整合性管理」,
EPA-93-H102-02-245,財團法人工業技術研究院、中華大學土木工 程學系、群琁地理資訊顧問股份有限公司,(2004)。
21.郭同宇、蘇育立、邱垂德,「廢棄物焚化底渣應用於瀝青混凝土之 可行性研究」,第六屆鋪面材料再生學術研討會,(2004)。
22.雷揚中,「焚化爐底碴應用於道路工程之研究」,中央大學土木工 程研究所,碩士論文,(2004)。
23.邱垂德、陳式毅、黃錦明、呂理成,「再生材料於瀝青混凝土路面
之應用研究」,台灣地區鋪面工程發展及願景研討會專輯,(2005)。
24.行政院環保署,廢棄物焚化灰渣材料化技術研究(第二年)
epa-93-u1h1-02-101,受託單位:台灣大學環境工程學研究所、中華 大學土木工程研究所,2004 年 12 月。
25.Canter, L. W. 原著,黃光輝譯,「環境影響評估」,美商麥格羅‧希 爾國際股份有限公司,1998/05。
26.National Research Council,“Environmental Impact of Construction and Repair Meterials on Surface and Ground Waters,”National
Cooperative Highway Research Program, NCHRP Report 448, 2001.
27.Wang, K. S., C. C. Tsai, J. W. Chang, and J. J. Liu,“Leaching Tests for MSW Incinerator Fly Ash,”第 14 屆廢棄物處理技術研討會論文集,
1999。
28.余振緯,「以生物毒性試驗法評估含垃圾焚化底渣瀝青混凝土之環 境性質研究」,中華大學土木系碩士班論文,2005。
29.行政院環境保護署網站,http://www.epa.gov.tw/
30.Wang, K. S., C. C. Tsai, J. W. Chang, and J. J. Liu,“Leaching Tests for MSW Incinerator Fly Ash,”第 14 屆廢棄物處理技術研討會論文集,
1999。
31.陸運姵,「臺灣地區土壤重金屬污染調查方法之相關性研究」,逢 甲大學環境工程與科學所,20004
32.鄭先祐著,「生態環境影響評估學」,國立編譯館,1992/08。
33.Eliasen R., P. H. King, and R. K. Linsley,“Wastewater Engineering Treatment, Disposal, and Reuse,”3rd Ed, McGraw-Hill Book Co, pp 101-105, 1991。
34.邱舜稜,「以 Microtox 檢測方法評估實際廢水生物毒性之研究」,
中央大學環境工程研究所,碩士論文,2002。
35.Bulich A.“A Practical and Reliable Method For Monitoring
theToxicity of Aquatic Sample,”Process Biochem, pp.45-47, 1982。
36.行政院環境保護署,「水樣急毒性檢測方法-水蚤靜水式法」,NIEA B901.12B,2005/11/15。
37.行政院環境保護署網站,http://www.epa.gov.tw/
38.Newman, E. I. 原著,趙榮台譯,「應用生態學」,國立編譯館,
2001/07。
39.李柏逸,「以密閉式藻類毒性試驗評估及性麻醉有積物之毒性」,
交通大學環境工程研究所,碩士論文,2003。
40.王順成,「應用水蚤於農藥水質污染管理之研究」,農藥毒性研討 會論文專集,1985。
41.United States Environment Protection Agency,“Methods for Measuring the Acute Toxicity of Effluents and Receiving Waters to Freshwater and Marine Organisms,”EPA-821-R-02-012, Fifth Edition, 2002/10.
42.American Society for Testing and Materials. Standard Specification D70-82, " Standard Test Method for Specific Gravity and Density of
Semi-Solid Bituminous Materials," Annual Book of ASTM Standards, Volume 04.03, 1993.
43.金介正,廢輪胎橡膠瀝青混凝土性質探討,中華大學土木工程系 碩士論文,2001 年。
44.American Society for Testing and Materials. Standard Specification D5 – 97, Standard Test Method for Penetration of Bituminous Materials.
45.邱垂德、黃浩昌、鄭紹正、陳兆鑫、林政璋,”熱拌再生瀝青混凝 土品質驗證”,行政院公共工程委員會專案研究報告,1998 年 7 月。
46.American Society for Testing and Materials. Standard Specification C127-88, “ Standard Test Method for Specific Gravity and Absorption