半導體廠房土壤污染整治

前言

台積電先進封測三廠為 2011 年原廠家 (高通公司) 建置，經歷短時間試產後即停止運轉。原廠家設計為生產彩色顯示器之用途。起初，公司評估購廠時，最大挑戰為廠房硬體改建，然後因土壤及地下水污染整治法第八條，土壤轉移必須完成土壤檢測，即在此時查核出碼頭區土壤受重金屬污染，產權無法轉移，土壤污染問題儼然變得棘手。為使土壤污染問題能得到合法、快速且有效的解決方法，需從土壤之清運、處理、最終處置等作前瞻性之整體考量，並細部掌握整治過程污染土壤運送過程與最終去向，避免衍生二次污染疑慮。此外，在期盼盡快整治完成之時，也能讓土壤再利用達成永續發展之目標，並建立土壤整治機制。

文獻探討

工廠管理不善污染土壤，連農地也無法倖免，成為80 年代工業污染困境。1970-1988 年間桃園RCA 土壤及地下水污染、1982 年桃園鎘米痛痛病事件歷歷在目，故環保署於1999 年起推動場址污染調查，2000 年立法院公布施行土壤及地下水污染整治法，以下即依土壤污染重大案件回顧、立法沿革、污染整治三大面向淺談土壤污染。

台灣土壤污染重大案件

回顧工業場址重大土壤污染案例：1970年位於桃園市美國無線電公司 (Radio Corporation of America, RCA) 生產電子、電視機之電腦選擇器，製程中使用三氯乙烯、四氯乙烯等數種有機溶劑。因末端製程廢液不當傾倒，導致廠區土壤及地下水污染。1988年法國湯姆笙公司取得RCA桃園廠產權，然而申購後察覺RCA桃園廠土壤及地下水受有機化學廢液污染，最終關廠處理。然而1989年關廠至今即將三十年，場址附近廣達50公頃污染區，員工飲用及洗澡水源為受污染地下水，資深員工已有1,375人罹患癌症，包括乳癌、子宮頸癌、鼻咽癌等惡性腫瘤，其中216人已過世。

1982年台灣第一起鎘米事件發生於桃園觀音鄉大潭村。高銀化工於製程中使用鎘作為塑膠產品之穩定劑、安定劑，而在製程反應不完全時會將含鎘廢水排出至附近灌溉水源，使得鄰近農地遭受污染而種出鎘米。鎘長期累積會造成骨質軟化、關節疼痛甚至是骨骼變形，最知名案例是日本的痛痛病，而高銀化工污染使得當地居民深受鎘的傷害，指關節變形、全身能痛不能入睡，鎘的後遺症將糾纏他們一輩子。

法規制定沿革

土壤為各種污染物最終的儲積場所，是重要環境品質指標，另一方面則是其他污染的肇因。過往台灣地區土壤污染被忽略而不知其嚴重性，直到土壤重大污染後，使得土壤、地下水污染問題迭受重視，2000年立法院審查通過，公布施行土壤及地下水污染整治法，強調以污染整治為主，並擴大污染責任主體為污染行為人及重大過失之污染土地關係人，定義土壤污染管制標準 表1、並設置整治基金，強化污染整治財務來源、採取資料公開原則，建立民眾參與之機制。並於事業設立許可、登記、申請營業執照；及既有廠房變更經營者、變更產業類別者，需同步核對土壤污染評估調查及檢測資料，確保完備整體污染防治制度之功能。

土壤污染整治

針對整治復育技術種類繁多，就整治復育成果而言，可分為移除污染物或使其轉化為無害物質、防止污染釋出、以及減少污染物釋出等三類。污染物處理型態與場址關係劃分，可分為現地、現場與離場三類。現地處理係指不經開挖程序，直接現地處理污染物；現場處理與離地處理則須配合挖掘程序，於場址或運離場址處理污染物。

污染土壤之處理機制，可分為化學、物理、生物處理等三大類，去除土壤中有害因子或降低其毒性。物理及化學法原理，是利用污染物或被污染介質的物化特性，達到破壞、分離或穩定污染物的目的，該費用與效果比較佳，時程較短。而生物整治原理是利用生物降解作用去除污染物，該費用較便宜，但所須整治時程較長，且成效也較難掌握。而工廠整治因為需快速達到整治效果，整治方法則以排土客土法居多約42.1% ，物理性排土客土即將受污染土壤挖除送至場址外處理，現地回填乾淨之客土。

然而台灣地狹人稠，土地資源有限，政府近年持續推廣磚瓦、水泥之再利用處置方式，輔導合法再利用業者，加速污染土壤經處理作為建材原料之再利用比例，依土污機管會統計2012-2014年再利用比例達35 %，使得土壤資源永續利用。

計畫方法

因應場址轉移須報請主管機關完成環安衛審查，其中應包含土壤監測。然而2014年11月12日針對場址內46處佈點採樣，發現碼頭區6點重金屬分析有異常濃度值，2014年12月23日依據土壤採樣檢測及土壤整治計畫展開，以下即土壤污染界定、土壤整治、最終處理及再利用方法加以說明。

土壤污染界定

將碼頭區以系統網格方法分為20區採集土壤樣本 圖1，針對邊界區域依據其各深度挖除範圍，以橫向計算每10公尺，以混樣方式採集1樣本；而底部區域針對開挖之底部以每10公尺乘以10公尺面積以混樣方式採集1樣本，由X-射線螢光光譜儀 (Field portable X-ray fluorescence, XRF) 篩測8項重金屬檢測，包含砷、鎘、鉻、銅、汞、錫、鉛、鋅，確認其開挖之土壤重金屬濃度，並依循法規定義土壤污染管制標準判定是否超標。若邊界及底部採樣快篩時遭遇土壤重金屬濃度超標時，則往該斷面外擴或底部再開挖至少30公分，以確保污染土壤範圍已達邊界。

圖1、污染土壤系統網格採樣

土壤整治方法評估與執行

排土客土法即為移除上層污染土壤後，再覆蓋他處取來的乾淨土壤，該法可快速達成治理效果，並確保回填於整治區域之土壤無污染之疑慮，故本案選定以排土客土法執行。

客土包含源頭土資廠與進場車輛上皆會進行客土抽驗工作，於土資場時先行採樣，每300立方公尺採樣1樣本透過濁度計法 (TPH test kit)及X-射線螢光光譜儀篩測，共計28組；回填入廠前客土進行第二次確認，以每輛裝載客土之卡車為單位採集1樣本，XRF快篩65車次、TPH test kit檢測4組，兩階快篩檢測結果有疑慮之樣品送樣至實驗室進行重金屬全量分析，作為客土源頭端之污染確認工作 圖2。

圖2、重金屬污染類別及分佈

污染土壤最終處理及再利用

受污染土壤委由環保署許可廠家明春窯業股分有限公司進行最終處理，土石方清運由展望通運股份有限公司作為磚瓦再利用之原料。再利用處理機構主要將黏性土壤、砂及其他無機物質等進行混拌，再將離場土壤當作原料進行混拌至阿太堡限度塑性指數7-16 (PI)範圍內再進行磚窯程序利用高溫(約攝氏1400度)燒結程序將污染物脫附或破壞，並利用空氣污染防制設備，將逸散之污染物收集後再進行處理，本案清運之1275.6噸污土全數用於製磚原料，最後成品再進行毒性溶出試驗 (Toxicity characteristic leaching procedure, TCLP) 確認，皆符合法規標準。

結果與分析

土壤整治

購廠於產權移轉之時進行全廠區46處土壤採樣，40處樣本檢測正常，而碼頭區6處土壤受重金屬污染，超標物質包含鉻及銅，為詳細確認污染重金屬種類、污染廣度與深度，針對碼頭區以系統網格方法分為20區採集土壤樣本，土壤經XRF篩測重金屬濃度，分析結果受鉻、汞、鎳，且污染集中於1公尺內上層土壤、1公尺以下無污染，而三項重金屬最高超標量為鉻4.1倍、汞3.5倍、鎳1.1倍 圖3。依據原廠家土建竣工資料與科管局地下水監測數據，判斷為建廠回填土異常，非洩漏污染造成。

圖3、重金屬污染類別及分佈

由於碼頭區土壤遭受污染，使得廠址產權、工廠登記等無法順利由原廠家轉移至台積電，然而在3個半月時間內必須完成各類營運及環安衛許可，以達成順利量產需求。因此，開挖污染土壤以離廠清運執行，並採用排土客土法，提升整治效率及縮短施工時間。並依土壤篩檢認定之邊界，開挖全數污染土壤，排土面積高達1775平方公尺，共清運1275.6公噸。污染土壤開挖作業後進行客土回填及夯實作業，為確保回填客土品質，於回填客土之前，針對土資場及車輛上客土抽測，客土源頭採樣XRF及TPH test kit快篩28組；進場前載運客土車輛二次XRF快篩共65組(回填車輛共計65車次)、TPH test kit隨機抽樣共4組，全數樣本符合管制標準，可確認回填為乾淨土壤。

再利用最終處理及自主驗證

污染土壤離廠後以再利用方式進行最終處理，委由明春公司燒結製程紅磚之原料將離廠污染土壤與黏性土壤、砂及其他無機物質等進行混拌，至一定之塑性指數範圍內再進行磚窯程序 圖4，廠址內污染土壤全數用於製磚作業上，最後成品進行毒性溶出試驗 (TCLP) 確認皆符合溶出標準規範。

圖4、污染土壤製窯磚程序

為追蹤污染改善區域整治後狀況，自主驗證採集土壤採樣共24組重金屬土壤樣品、3組揮發性及半揮發性有機物土壤樣品，土壤重金屬及有機物分析結果皆低於土壤污染監測標準，顯示本場址已完成污染改善作業，且已無污染環境之虞慮，俾利後續場址轉移作業。

多方溝通協調

原廠家製造生產目的為彩色顯示器，與積體電路製造相差甚大，依其產業類別及主要產品不同，於產權轉讓、工登變更之際，針對各類環保檢測，如上所述抽測碼頭區RC地下土壤受中金屬污染無法合法許可，導致產權無法轉移，且原建廠啟程及承諾新製程量程時間在即，使狀況陷入膠著。故與原廠家、主管機關及台積電共同研擬三贏策略，選擇以租代變方式執行，台積電為房客先行承租產線製程區，進行廠房及產線建置，原廠家為房東共同執行土壤整治計畫及提供基礎運轉所需，並向管理局取得承租樓層之工登，使得研發測試產生順利於2015年2月進機。此模式運作之下2015年4月中完成土壤整治，共歷時四個月，建立台積電首創土壤污染整治應變作業流程 圖5。同月底完成整體產權移轉，6月底全廠區工廠登記、建照、環保相關許可皆核發，成功達成7月放量生產出貨目標。

圖5、土壤污染整治應變作業流程

結論

土壤為各種污染物最終的儲積場所，是重要環境品質指標，過往土壤污染被忽略而不知其嚴重性，直到桃園觀音鄉鎘米、桃園RCA土壤與地下水污染案件，促使土壤、地下水污染問題迭受重視，並公布施行土壤及地下水污染整治法。

各類環境許可證已成為建廠及申購場址必備文件，即便具備建廠及購廠經驗的台積電，於面對土壤污染導致產權轉移延宕則為台積電首例。初期評估中，土壤現勘不易查察覺，易忽略土壤及地下水恐遭受污染之問題，為避免土壤及地下水污染狀況同情況發生，可依循本案土壤整治應變作業流程，土壤污染議題應於初期評估時被討論到，未來無論新建廠首要應執行全數土壤檢測項目；申購場址更應由賣方提供土壤檢測報告，或立即自主檢測，確保既有場址土壤無污染，若該土壤已受污染，因提前展開評估機制，即能快速啟動土壤整治應變流程。此外，整治應針對異常區域以網格佈點法確認污染區域，污染之土壤透過現場快篩XRF檢測及離廠重金屬全量分析，由快篩結果決定採樣及整治邊界，受污染土讓廣度及深度定義，為提升整治效率及品質，以排土客土法執行，且每批淨土由土資廠、載運車輛雙重檢測把關，回填養護後仍再次檢測確保符合法規；污染之土壤委由環保署合格廠商經高溫燒窯處理作為製磚原料，達成土壤再利用。

依台積電先進封測三廠為例，整體土壤整治有效於四個月內完成，透過嚴格把關使得回填淨土重金屬檢測全符合法規，而污染之土壤做為磚原料促使污土有再利用重生機會。相信在堅守環境安全衛生之下，亦能無縫接軌完成土壤整治、跨產業購廠及產權轉移。