輕質非水相溶液於地表下分佈與移動

油品為輕質非水相溶液（Light Non-Aqueous Phase Liquid, 以下簡稱LNAPL）的 一種，當油品出現在土壤中時，可以下面五相存在：氣相、溶解相、自由相、吸附 相、殘餘相。以圖2-1為例子來說明，當地表發生洩漏時，油品受重力影響將會向下 移動，移動過程中有些液體將會以殘留飽和度留在非飽和層中而不向下移動，此即 稱殘餘相。除了殘餘相，油品亦有機會在移動過程中揮發不飽和帶或大氣中，形成 汽相。當油品在與土壤顆粒接觸後，部分油品被土壤顆粒中有機碳吸附在顆粒表面，

形成吸附相。當油品向下移動至毛細緣層（Capillary Fringe）時，將會在該處聚積形 成浮油並隨水力梯度向下游移動，此即為自由相。無論聚積造成的局部高壓是否足 夠突破毛細緣層，油品都會溶解至地下水體中，形成溶解相並隨地下水流動，溶解 相亦有機會出現在油品掃過之不飽和帶中所含之孔隙水中。

油品透過各種物理化學反應，將有機會在各相之間轉換。舉例來說，殘餘相油 品可透過揮發變為氣相油品，而氣相油品也可溶解至孔隙水中形成溶解相。圖 2-2 簡單說明了油品在各相之間可能的轉換路徑，各轉換路徑須遵守特定的物理化學機 制。

圖 2-1 LNAPL 於地表下的分布(Fetter, 2001)

圖 2-2 不同相間轉換路徑(經濟部工業局，2006)

探討 LNAPL 在不飽和帶傳輸時有兩個重要的曲線，其一為土壤水特徵曲線

（Soil Water Characteristic Curve, 以下簡稱 SWCC），其二為 K-S 曲線。SWCC 定義 了土壤中含水量與孔隙張力的關係，圖 2-3 為典型粉土的 SWCC，當飽和土體開始 排水時，土壤含水量與張力的關係沿著排水曲線(Desorption Curve)變化，當空氣突 破空氣進入壓力(Air-entry Pressure)開始進入土體後，孔隙張力將明顯隨含水量下降 而上升，當含水量降至某一程度後曲線斜率開始趨緩，最後將達到殘餘含水量，此 時孔隙水不再排出。理論上殘餘含水量的定義排水曲線斜率為 0 之處之含水量，但 因孔隙張力隨含水量降低而持續上升的現象不易停止，斜率真實為 0 處不易尋找，

實際使用上會設定一個張力分界點，van Genuchten（1980）建議使用凋萎點（15 m 水頭，約 147 kPa）作為殘餘含水量對應張力。從殘餘含水量為起點開始對土體進行 濕潤動作時，土壤含水量與張力的關係會沿著吸水曲線(Adsorption Curve)變化。隨 著含水量提高，土體的空氣含量也逐漸降低，當孔隙張力不再有明顯變化後含水量 也將固定住，此時之含水量與初始全飽和土體含水量有差距，此差距即為殘餘空氣 量（Residual Air Content），為無法再被壓力排出的空氣。

圖 2-3 典型粉土 SWCC （Fredlund and Xing, 1994） Relative Hydraulic Conductivity, kr

Pressure Head, h(cm)

K-P curve