摘要
新建工程總石油碳氫化合物污染場址土壤與地下水事前規劃及建廠中監測流程
Keywords / health risk assessment,total petroleum hydrocarbons,risk management2,carcinogenic risk
此研究以受TPH 污染之場址進行健康風險計算，評估場址地下水污染潛勢後續效益對建廠及成廠之影響，並從健康風險評估的角度；應用美國試驗及材料協會所發展之「風險基準矯正行動」準則，量化各環境介質、關切化學物質與暴露人體途徑等之風險，探討污染場址對於人體健康所可能造成之風險，健康風險評估不但是業主評估污染程度及整治急迫性之重要方法，除可藉以提升整治成效、節省經費或縮短整治時程，更是主管機關訂定整治目標或是進行行政管制及風險管理之重要依據，在環境受體風險仍獲得保障的前提下，能使各污染行為人以更務實及更有效率的方式完成污染場址之整治。
This study focuses on addressing the aforementioned issues by performing a health risk calculation for a TPH-contaminated site in southern Taiwan. According to the health risk assessment perspective, the contamination levels of the site were assessed. The criteria of "Risk-Based Corrective Action" developed by American Society for Testing and Materials were applied to quantify the risks associated with various environmental media, relevant chemicals of concern, and exposure risk to the human body. The study investigates the potential risks to human health posed by the contaminated site, thereby evaluating the necessity and urgency of remediating the site. Health risk assessment not only serves as a crucial method for property owners to assess the extent of contamination and the urgency of remediation but also enhances the effectiveness of remediation, saves costs, and shortens the remediation process. Furthermore, it serves as a vital basis for regulatory authorities to establish remediation goals, implement administrative controls, and manage risks. By ensuring the protection of environmental receptors' risks, health risk assessment enables polluters to complete site remediation in a more practical and efficient manner.
1.前言
政府於民國八十九年頒布施行「土壤及地下水污染整治法」，並於民國九十二年公告「土壤及地下水污染控制場址初步評估辦法」及完成「土壤及地下水污染場址評析原則」。土壤及地下水(以下簡稱土水)污染屬非感官性污染，污染的概況與嚴重性往往不易被察覺，須藉由調查工作後才可發現場址已受污染。在土水污染調查工作中經常可見農地、工廠、加油站及儲槽等發生污染事件，其中又以加油站及儲槽受油品污染最為常見。油品中包括的總石油碳氫化合物(Total Petroleum Hydrocarbon, TPH)、汽油添加劑-甲基第三丁基醚(Methyl Tertiary-Butyl Ether, MTBE)、苯、甲苯、乙苯及二甲苯[BTEX(benzene, toluene, ethylbenzene, xylenes)]及三甲基苯[TMB(1,2,4-trimethylbnezene及1,3,5-trimethylbenzene)]等主要成份均會對人體造成危害。針對受TPH污染之場址進行污染整治與染團趨勢評估有其難度，由於環境污染問題引發對人體健康之負面影響涉及的範圍相當廣，因此必須藉以合理的技術與系統性的方法，來解決此多面向的環境議題，而究竟該借助怎樣的評估工具、該以甚麼工法來進行整治、均須賴以完整的評估制度，方能提出貼近場址之整治目標。
2.文獻探討
2.1 土壤地下水受總石油碳氫化合物污染概況
土壤及地下水為重要的環境資源，由於隱藏於地下環境，當發生污染時，往往不易察覺，而任何污染持續與惡化，終將達到危害人類環境與破壞生態的程度，當石油碳氫化合物洩漏至土壤後，會迅速的滲漏至地下水中，並形成一範圍廣大之污染團，增加整治上之困難[1][2]台灣地區人口稠密，各類產業發達，造成的污染問題相當多，尤其是當滲漏之污染物量非常大時，污染物將吸附在土壤中形成非水相溶液(Non-Aqueous Phase Liquids, NAPLs)，並緩慢脫附而形成一長期之污染源，對地下水之水質造成長期之危害[2]。又由於土地資源不豐，亦常有缺水情形發生，相當仰賴良好的土壤及地下水品質，故特別需要重視土壤及地下水污染概況。土壤/地下水被燃料油、汽油、柴油及其他油品(petroleum hydrocarbons)所污染是一個愈趨普遍且嚴重的問題。油品污染之主要來源包括地下儲油槽(Underground Storage Tanks, USTs)漏油、油管破裂、及地面油品意外洩漏等，當石油碳氫化合物洩漏至土壤後，會迅速的滲漏至地下水中，並形成一範圍廣大之污染團，增加整治上之困難。污染物吸附在土壤中形成非水相溶液(Non-Aqueous Phase Liquids, NAPLs)，並緩慢脫附而形成一長期之污染源，對地下水之水質造成長期之危害、在台灣有25%至30%之用水來自地下水。是故對地下水資源的保護與土壤/地下水污染之整治已到了刻不容緩的地步。
2.2 石油碳氫化合物之特性及其危害
國內一般油品污染主要以汽油及柴油類污染所佔比例較高，其組成包括鏈烷烴類(paraffins)、烯烴類(olefins)、萘(naphthenes)、芳香烴類(aromatic)等四碳至十二碳化合物、氧、氮、硫及微量金屬。BTEX[(benzene)、甲苯(toluene)、乙苯(ethylbenzene)、二甲苯(xylene)]具有安定之化學特性，BTEX進入人體之途徑包括吸入、皮膚接觸及吞食。與皮膚接觸後會造成刺激、紅腫等現象，其蒸氣會刺激上呼吸道。而芳香烴類是汽油及柴油中最引人注意的成分之ㄧ。而單環芳香族化合物包括有苯(benzene)、甲苯(toluene)、乙苯(ethylbenzene)、二甲苯(xylene)、甲基第三丁基醚(methyl tert-butyl ether, MTBE)及三甲基苯(trimethylbenzene, TMB)等，其具有較高的溶解性及移動性，且又具有致癌性，於洩漏發生時，極易藉由吸附及毛細作用而長時間滯留於油管或油槽附近之淺層土壤之中，直接污染土壤資源、降低土壤品質。而各成分之特性及其危害分述如下，表1為我國公告毒性化學物質之比較。
| 中文名稱 英文名稱 |
苯 benzene |
乙苯 ethylbenzene |
甲基第三丁基醚 methyl-tert-butyl ether |
|---|---|---|---|
| 分子式 | C6H6 | C8H10 | (CH3)3COCH3 |
| 列管編號NO. | 052 | 116 | 160 |
| 序號 | 01 | 01 | 01 |
| 化學文摘社登記號碼CAS. Number | 71-43-2 | 100-41-4 | 1634-04-4 |
| 最低管制限量(kg) | 50 | － | － |
| 管制濃度標準(w/w%) | 70 | 70 | 20 |
| 毒性分類 | 1,2 | 4 | 4 |
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資料來源：行政院環境保護署毒性化學物質管理(http://flora2.epa.gov.tw/toxicweb/toxicuc4/database.asp) 註：毒性分類：➀表第一類毒性化學物質；➁表第二類毒性化學物質；➂表第三類毒性化學物質；➃表第四類毒性化學物質。 |
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2.3 石油碳氫化合物之管制標準
現行土壤及地下水污整治法中訂定有關之管制標準如下：依據土壤污染管制標準規定，於地下水最低水位以上之未飽和含水層之土壤中，苯之管制標準值為5mg/kg，乙苯之管制標準值為250mg/kg，甲苯之管制標準值為500mg/kg，二甲苯之管制標準值為500mg/kg及總石油碳氫化合物(total petroleum hydrocarbon, TPH)之管制標準值為1000 mg/kg。而地下水污染管制標準規定(表2)，於第一類地下水(飲用水水源水質保護區內之地下水)中，苯之管制值為0.005mg/L，甲苯之管制值為1mg/L。於第二類地下水(第一類以外之地下水)中，苯之管制值為0.050mg/L，甲苯之管制值為10mg/L(環保署，2021)。現行飲用水水質標準中規定，地面水體或地下水體作為社區自設公共給水、包裝水、盛裝水及公私場所供公眾飲用之連續供水固定設備之飲用水水源中，苯之最大限值為0.005mg/L(環保署，2021)。
| 管制項目 | 介質 | ||
|---|---|---|---|
| 土壤(單位：mg/kg)地下水最低水位以上 | 地下水(單位：mg/L) | ||
| 第一類 | 第二類 | ||
| 苯 | 5.0 | 0.005 | 0.050 |
| 甲苯 | 500 | 1.0 | 10 |
| 乙苯 | 250 | 0.7 | 7.0 |
| 二甲苯 | 500 | 10 | 100 |
| 汽油總碳氫化合物 | 1000 | － | － |
| 柴油總碳氫化合物 | 1000 | 1.0 | 10 |
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資料來源：土壤及地下水污染整治法規，2021。 註：➀第一類地下水：飲用水水源水質保護區內之地下水；➁第二類地下水：第一類以外之地下水 |
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2.4 土壤及地下水整治技術發展趨勢
土壤及地下水整治工法當中需考量污染物質的特性、濃度、整治時程與經費最終考慮整治成效，亦需考量環境相容性以及民眾接受度等因素調整整治工法。由於現今職場較長應用之整治工法，依污染處理機制之空間位置而設定，區分為現地整治(in-situ remediation)、離地/現場整治(ex-situ/on-situ treatment)以及離場整治(off-site treatment)。另，整治的原理包括物理處理(physical remediation) 有機物亦被用來吸附及沉澱地下水中之重金屬及營養鹽等物質[6]、化學處理(chemical remediation) 將化學氧化劑注入地下污染區，經由破壞或轉化污染物，並降低其質量、移動性及毒性的方法[5]。及生物復育(bioremediation) 為最自然的淨化程序[8][9]。等技術[3][4][5]。土壤及地下水污染場址整治技術種類繁多，以整治工法可分為三類：➀移除污染物或轉化為無害物質；➁是防止污染物釋出；➂是減少污染物釋出。每種方法必須依據整治場址的需求與現地情況，應用最適的方法加以整治才能獲得最大的效益。
3.建廠時期之背景資料與監測規劃
3.1 場址背景資料
本場址為高雄市某一煉油廠外之綠地場址，如圖1所示，場址東南側為煉油廠、西側50公尺為居民住宅區，該社區居民用水皆系採用自來水，並無抽取地下水之用。高雄廠為過去台灣中油公司最主要的石油煉製廠之一，前身為日治時期於台灣設立的日本海軍第六燃料廠，戰後由政府接收重整修繕，於民國35年正式成立，主要業務包括煉製各類石油製品及石油化學基本原料，為國內南部最重要之石化產業上游重鎮，於民國91年發生P-37油槽不慎漏油事件，導致周遭土壤及地下水受到污染，環保局遂於高廠內外進行污染查證工作，並依查證結果陸續公告廠區為污染場址，由於高廠歷年運作之化學品種類甚多，但油品往往有類似之外觀與理化特性，造成污染原因研判時之困難。高廠內可能造成污染的化學物質主要分佈在儲槽區與工廠製程區內，經調查儲槽區各油槽內的貯存物以及製程工場內主要的原料及產品，根據其運作或貯存之相關位置，與土壤採樣資料加以比對，有助於推測各區域可能之污染原因。
圖1： 計畫場址地理位置圖
高廠工廠區鄰近之聚落為廠區北邊之後勁地區，並以六十公尺隔離綠帶相隔。依地下水流向由西向東及西北向東南，除台鐵縱貫鐵路、縱貫公路（高楠公路）與高速公路經過外，附近主要地區大都為工業用地，包括工研院金屬中心、台糖用地等。本場址位於高雄市楠梓區域內，楠梓區位於壽山-半屏山西北麓，中有後勁溪蜿蜒其間，楠梓區內經後勁溪、楠梓溪、典寶溪等三溪貫穿，東南側臨半屏山。環保署地方資料庫資料顯示(圖2、圖3)，場址所在位置地形大致為平原區，平均高程為150至300公尺高，東南側因緊連半屏山，高程則約700公尺。圖3-3則可看出本場址所在區域地質之變異性不大，主要由土、砂及礫所組成，南區近半屏山區域則有少許系由石灰岩所組成。
圖2：高雄市楠梓區地形分佈圖(資料來源：環保署地方資料庫，2014)
圖3：高雄市楠梓區地質分佈圖(資料來源：環保署地方資料庫，2014)
3.2 進行污染場址現地整治時其整治規劃及設計準則
在整治架構規劃上，可分為土壤整治規劃、地下水整治規劃針對可開挖區域之土壤整治工作，主要將透過現場開挖篩分區分污染土，並視各分區污染物種及土壤質地分布情況，分別採熱脫附、土壤清洗、離地生物復育以及土壤離場作為主要的整治方式，而其餘無法進行開挖之區域則改採現地工法執行，彙整過往調查結果，本場址土壤污染物深度普遍分布於地表下2.5~6公尺之間，故初步將開挖深度定於地表下6.5公尺，另基於工安考量，開挖範圍將打設深度9公尺或13公尺之鋼板樁以進行擋土支撐作業，並於施工區四周設置安全圍籬、加裝警示燈及相關安全維護措施，且於鄰近路口豎立告示牌提醒用路人前方有施工區，注意安全等相關警示設施。
在地下水整治工作則初步擬定包含現地化學氧化、加強式生物復育、界面活性劑沖排、雙相抽除、透水性反應牆或其他可行之新穎工法作為整治策略；在各分區之地下水污染整治規劃上，初步擬定工法包含現地化學氧化、加強式生物復育、界面活性劑沖排、雙相抽除、透水性反應牆或其他可行之新穎工法，因整治時程考量原則上將以時效相對較為快速之現地化學氧化為主要方式，初步規劃以過氧化氫或過硫酸鹽為主要添加之藥劑，後續亦將視各分區污染分布狀況適時搭配上述合適工法進行整治，並由承攬廠商就分區污染現況滾動調整操作面之細部規劃，藉此最大化整治工作之整體效益；而注藥井設置則以能涵蓋高濃度污染團位置及深度為原則，並依循地下水上下游關係做相對應之井場配置規劃。
本場址定期監測採樣方式係以每一採樣點位以直接貫入式鑽機逐層連續採樣，至地表下6.5公尺或至無污染，並配合現場土樣PID或FID篩測及實際現場狀況，選擇最高值二者送實驗室分析BTEX及TPH以掌握改善執行成效現場。
3.3 建場期間健康風險評估模式
RBCA 2.6模式(RBCA Tool KIT for Chemical Releases, 1998)是由美國德州的Groundwater Services公司依據ASTM所頒布的standard guide for risk-based corrective action at petroleum release Sites標準所開發之成熟商用軟體，模式仍以層次性風險評估方式為主，提供評估者計算土壤及地下水風險值及回推污染場址之整治目標。RBCA 2.6只針對溶水相擴散與污染物於空氣中之擴散兩種情況作計算。對於污染物質之溶解相隨地下水傳輸而造成的稀釋現象，是採用穩流(steady state)降解，其Domenico一階衰減模式如圖4所示：
圖4：地下水稀釋降解示意圖
4.結果與討論
4.1 廠區地下水污染潛勢後續效益對建廠及成廠之影響
整治工程規劃之成本效益主要取決於所訂定之整治目標與選擇整治技術，訂定場址整治目標決定攸關整治技術與整治經費多寡，而整治技術必須依場址特性進行評估，考量此整治技術是否適用於該污染場址，以避免花費時間與經費，亦無法達到預期效益。對各項整治技術所需費用而言，可細分為工程費用及處理費用，以工程費用而言，現場處理方法因開挖污染土壤再進行處理，故費用高於現地處理方式，生物處理所需進行之工程僅有初期整地，故費用較低。現地地下水生物整治法與其他整治方法比較起來較具經濟效益，以現地地下水生物整治法整治受TPH污染之地下水，而美國環保署認為此整治方法較符合現地、被動及生物整治概念之技術即包括現地生物復育結合透水性反應牆[6]。當污染之地下水流過透水性之反應牆時，污染物和反應牆內之反應物質發生生物或物理吸附反應而被分解或移除，流過反應牆地下水即為整治過之地下水。當污染帶隨地下水通過反應牆時，反應牆中之反應物質會對污染物產生生物性降解，使污染物被分解成較無害之副產物，進而阻止污染物穿過污染場區邊界或切斷污染帶來源，再由生物處理過程之侷限污染帶[7]。TPH的生物處理具有以下優點：➀可用於長時間提供碳源（電子給體）且TOC濃度較高；➁是無毒的細胞外聚合物，可以直接添加到地下水體中，而無需添加用於化學性質的添加劑。因此，可降低現場應用的成本；➂生物添加之基質是食品和生物技術工業的副產品，通過發酵或自然發生的過程中產生；➃本研究基質在生物整治中的應用符合資源回收，可持續發展和零浪費/零排放的概念。
4.2 建廠中之場址暴露情境評估
本場址50公尺以外相隔學專路即是居民住宅區，因此考量居民於綠帶上之活動所承受之風險，本場址即以較嚴謹之態度來進行健康風險評估參數設定，以住宅區之參數進行本場址之健康風險評估。然而本評估報告亦評估污染物揮發藉由大氣擴散作用帶至場外住宅區，對場址外居民之影響。場址周遭居民之暴露途徑，因距離本場址50公尺，地下水部份因無場址周遭居民皆係使用自來水，且無抽取地下水使用，因此，場址周遭居民之暴露途徑之設定為污染地下水蒸氣至室外空氣後經受體呼吸道吸收此暴露途徑。本場址為隔離綠帶區域，偶有民眾於場址內休憩，因此有吸入污染地下水蒸氣之可能性，評估即假設本場址之污染暴露途徑為受體呼吸污染地下水蒸氣經受體呼吸道吸收此主要暴露途徑。本場址周遭之評估受體亦為成人與孩童，評估為建立完整之場址暴露途徑，以作為提出矯正行動的依據，同時藉由矯正行動之進行，達到降低健康風險之目的，場址內之暴露情境健康風險評估概念模式如圖5所示。
圖5：場址內、外暴露情境健康風險評估概念模式
5.結論
本研究場址之污染濃度為符合法規管制值，建議未來若能針對污染濃度較高之列管中場址進行健康風險評估，應可得出較具可觀性之結果。污染整治的目的是保護人體健康和環境免受到破壞，各種土壤及地下水污染整治技術的開發、試驗及應用，就是為了將污染物從土壤或地下水環境中排除，但是所應用的整治技術不一定環保與節能。整治時，製造大量空氣污染排放物及溫室氣體，或是利用技術將污染物覆蓋和圍堵在侷限的空間中，而限制了土地資源的後續用途，使土地無法獲得最有效、最好的運用。因此，整治計畫的評估最重要的是評估整治過程對各種環境介質乃至於生態、資源、社會與經濟所造成的衝擊。所以如何選擇及規劃一個適當即可施行整治的場址處理方案，並將整治方法予以最佳化及減少高耗能、高排廢的工法，以符合「綠色」及「永續」 的整治方式，是非常重要的。使用永續性綠色整治評估工具是一項應用非常便利、客觀且合適的評估篩選工具，藉由這項工具的模擬評估，不僅可以節省時間及金錢的浪費，也可使污染場址獲得一個最適宜的整治方法，並可使永續性綠色整治的相關技術能更有效率、更具效益的應用在污染場址整治上。
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