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壹、適用時機與範圍

近年來,經由國內、外的經驗體認到傳統的場址調查技術費用偏高,此外,目前亦已發展出許多逐漸成熟的場址評估工具,因此所謂「快速場址評估」(Expedited Site Assessment)之作業程序儼然成形,而美國環保署近年更進一步將快速場址評估技術整合成為「三合系統」(Triad System),目的在於利用最少的資源獲得最大效益之場址調查資訊。本手冊即是提供一項整合性的場址快速評估技術參考指引,協助中央與地方主管機關之權責人員評量及了解快速場址調查與評估相關技術。

本手冊設定之使用對象為環保主管機關之權責人員,並以土壤或地下水遭受輕質非水相液體(LNAPL)污染之油品類儲槽系統洩漏污染場址為標的。其中油品類儲槽系統包括地上(aboveground)及地下(underground)類型之儲油槽及與其相連接之管線或輸送系統。

貳、快速場址調查及評估技術選取

一、選取重點

對於場址調查技術的選擇有直接影響的重要因素包括:

  • 1. 地質狀況
  • 2. 監測井中是否有浮油或自由相
  • 3. 標的污染物的種類
  • 4. 計畫資料數據目標
  • 5. 污染物的生物特性

二、快速篩選方法的應用

現場工程師在現地實作之前,可先採用場址概念模型進行資料收集以及現場分析的規劃,評估污染物於場址邊界內外的移動的採樣及分析方法,並符合計畫目標或經費的需求。

在某些情況下,可先收集地球物理的量測數據,提供初步有關掩埋物、地質與水文條件以及浮油與殘留相的狀況,這項資訊可能直接影響採樣工具、採樣地點與分析方法的選擇。而土壤氣體為可以快速取得大量場址資料的有效方法,以協助提高採樣的精確度。而且土壤氣體的分析數據對於部分整治技術的評估亦有幫助。另外場址調查過程中至少會採集一種基質(土壤、土壤氣體或地下水),採樣方法的選擇主要必須考量各項場址狀況,及採樣方法的適用程度與費用。其中直接貫入(Direct Push, DP)工具可用於在未固結之各種基質的採樣或採用各種特製的DP 鑽頭進行現場的量測。對於特殊地質或場址可能需要使用其他大型鑽機(如鑽堡)。後續將針對各項快速場址調查及評估技術作詳細說明。

三、現場分析方法

現場即時的分析方法為快速場址評估的基本要素。過去場址評估都是利用認證方法與認證實驗室的分析檢測完成工作,導致取得數據必須等數日甚至數週且費用昂貴。此外,在運送與保存過程中樣品濃度也可能會有相當明顯的損失。現在許多現場分析方法的進步已使得場址評估工作能較使用離場分析更快速且完整的完成。針對不同污染濃度區域,使用不同數據品質等級 (DQL)的現場分析方法,藉此取得大量樣品數據,以提高污染團界定的解析度。

快速場址評估所使用的現場分析方法的選擇則取決於許多因素,包括污染物種類、數據資料需求、使用的方便性、設備取得的難易度、費用以及取的分析結果的速度。幾種用於石油碳氫化合物之現場分析方法的主要選擇條件則歸納彙整如本手冊表如本手冊表如本手冊表如本手冊表如本手冊表如本手冊表如本手冊表如本手冊表3.3-1 所示。

分析方法比較

四、數據品質等級(DQL)

數據品質等級 (DQL) 代表分析方法所提供之數據品質的分級系統,而DQL 也是用於選擇適當分析方法的標準之ㄧ。在本手冊表3.4-1 中列舉本手冊中所採用的DQL 系統,其數據品質架構的共分成3 等級。其中DQL 1 的篩選方法又可分為1A 與1B 二個子項。

數據品質等級說明

參、快速場址調查及評估技術介紹

一、地球物理

(一)地電阻

地電阻法主要依據地層的電阻率來區分地層及構造。地電阻法適用於各種污染之調查,亦可獲得十分豐富之成果。進行污染區調查時,應先將污染源電阻率確定,可利用儀器量測污染源之電阻率,其後應進行污染場址標準地層電阻率確立,選定離污染區最近,未受污染地區建立標準電性地層剖面圖。國內發生漏油污染大都位於石化廠內或加油站,其管線大部分為鐵管,反應為低電阻率。一般而言,探測時若污染源為新鮮油品(高電阻),污染場址地層及管線皆為低電阻,很可輕易將污染範圍確立,但若LNAPL 污染源與原本之電性地層差異不大情況下,應輔以其他地球物理探勘方法測勘。一般而言,因地球物理方法有等效性的問題,建議以兩種以上方法確立為佳。其原理、施測方式以及實例施作請參閱本手冊4.1.1節。

(二)透地雷達

透地雷達法(Ground-penetrating radar method)簡稱GPR,其探測方法與反射震測法之地球物理探測技術頗為相似,係由電壓為數百伏特的發射線圈,產生脈波(雷達波)射入地下或建築結構體內,因不同地層或界面之介電常數變化而產生反射波,經資料處理後研判地下構造、層面、地下異常物分佈狀況,並推測目標物之形貌。透地雷達法因具高解析度且測勘迅速的優點,被廣泛應用,其對淺地層之解析度高,尤其對於具強反射率之LNAPL 有顯著的成效。一般而言,透地雷達探測法適用於各種污染之調查,若地質材料與污染所造成之介電常數差異性大,對於調查幫助愈大,但若污染源(LNAPL)與原本之電性地層介電常數差異不大情況下,應輔以其他地球

物理探勘方法測勘。其原理、施測方式以及實例施作請參閱本手冊4.1.2節。

(三)電磁波探測

電磁波法係依據地層導電程度之差異來區分地下地層,地層導電層度與組成的礦物、顆粒大小、位態、含水量以及含鹽度等有關。電磁波探測法已被廣泛應用LNAPL污染團調查、斷層調查、海水入侵調查等。為避免施測現場高壓線、鐵塔、管線及鐵絲圍籬等之影響及施測時之方便性,測線選定時需盡量避開電性干擾物,否則測值容易受到干擾。一般而言,電磁波法適用於各種污染之調查,或得成果也十分豐富,但若污染源(LNAPL)與原本之電性地層導電度差異不大情況下,應輔以其他地球物理探勘方法測勘。其原理、施測方式以及實例施作請參閱本手冊4.1.3節。

(四)震測探測

震測法主要依據波在地層的速度來區分地層及地下構造。其主要應用於地質描繪、地下水相關問題調查、斷層調查、污染團調查等。目前國內應用震測法於LNAPL 污染源調查,並無相關文獻產生。而應用於DNAPL 污染調查通常為參考控制井之狀況下,利用二維或三維震測剖面確定地下地質及水位面狀況,以提供後續整治之參考。其原理、施測方式以及實例施作請參閱本手冊4.1.4節。

(五)井內探測

在無法佈測長距離地表地物探測測線之場址,井內地球物理探測便能發揮其效用,藉由鑽鑿井孔,將探測儀器置入井孔內進行施測。孔內地球物理探測又可分為單孔井測與跨孔井測。過去傳統的井測應用在地質調查方面已有許多重大的成就,現在亦逐漸被應用於污染團的調查,協助監控污染團的範圍、傳輸方向及整治的成效評估等。

地表透地雷達應用於污染探測上具有許多豐富的成效,但有時仍受限於現場環境的影響無法施作,如地表面有人造建物含有鋼筋,地表透地雷達則會受到干擾及產生電磁波被吸收的問題,此時雷達井測即可發揮其功效;此外,如欲探測地表面下數十公尺之地層狀況,或地表建物基礎下方的地下狀況,地表透地雷達探測亦會受到測深或儀器探測方式受限而無法施作,此時亦可選用透地雷達井測,以達到探測之目的。其原理、施測方式以及實例施作請參閱本手冊4.1.5節。

二、直接貫入

直接貫入 (Direct-Push, DP) 技術泛指利用直接動力驅動與直推/震動的方式,將小口徑之空心鑽管貫入地下進行地下環境調查之工具。藉由在套管末端安裝不同功能之採樣與分析工具,直接貫入系統可用於採集土壤、地下水與土壤氣體。此外,亦可安裝多種現場量測地下環境特性之工具,以進行現場連續量測,例如地電阻、污染物濃度、水力傳導係數等。

運用直接貫入技術,土壤、土壤氣體與地下水樣品均可迅速的採集,讓高品質的分析方法可以於現場使用;且產生之廢棄物量較為有限,較傳統方式更為環保。

(一)貫入系統

基本上貫入系統之推進方式可以分為重力式與動力式,手動鎚擊器即屬於重力式貫入,單純利用鎚擊器的重量以鎚擊或滑動的方式,將直接貫入套管貫入。動力式則可以機械動力提供高頻率的撞擊,達到快速貫入的目的,不論是貫入速度或深度均較手動鎚擊器佳 (如手握式電動鎚擊器)。

不同的貫入機具間主要的差異在於其推進各式套管所能到達的深度以及移動性與方便性,茲將其差異列舉於本手冊表4.2.1-1。

機具比較

貫入系統的另一項元件是套管系統 (rod system),為採用中空套管做為推進探測鑽頭或採樣工具的連接系統。套管類型的大致可分為單套管與雙套管二種,如本手冊圖4.2.1-2。單套管較雙套管系統容易運作,且採集單一樣品的速度較快。在土壤分層較均質或地層分布描繪程度佳的場址特別適用。而雙套管的主要優點在於外套管可以避免採樣孔崩孔,採集連續土壤樣品時,不會有崩落的土壤混雜,避免分層樣品受到污染。此外,在採集地下水樣時,雙套管系統可以在確定在到達飽和層後,再開始採樣,同時可以先行知道透水性再選擇於透水性較佳的深度採樣。

套管示意圖

(二) 土壤氣體採樣

直接貫入式的土壤氣體採樣形式,依照其採樣頻率的需要,可分為即時採樣與設置永久性土壤氣體採樣井二種方式,即時採樣的鑽頭是所謂的「後接管系統」 (Post-Run Tubing, PRT),其不同的結構如本手冊圖4.2.2-1 所示,其中以單套管之拋棄式鑽頭者最常被使用。

採樣示意圖

通常土壤氣體之採樣深度需求多為淺層(地下1 公尺至3 公尺)的初步調查篩選工作,在淺層地下管線、儲槽下方,或是地下水位以上的不飽和層採樣機會較大,在地質條件允許下,手動鎚擊器即可適用做為土壤氣體的採集工具。但若是遇到礫石、黏土等地質條件較為堅硬的情形,可採用動力式貫入設備。在場址內無特殊阻礙且貫入載具可移動方便,亦可以採用中小型貫入系統載具進行淺層的土壤氣體採樣工作。其原理、施測請參閱本手冊4.2.2節

(三) 地下水採樣

用於直接貫入之地下水採樣用的鑽具相當多元,簡單的依照可使用時間加以區隔,有下列3 種:

  • (1)可以用於單次採樣,樣品採集後隨即封孔的即時採樣
  • (2)可將採樣工具留置於地下數日,並採集數次樣品
  • (3)設置簡易監測井,允許採樣工作可延續數月或數年

各式鑽頭的適用時機,是依照採樣需求而有所不同。以即時採樣為目的可選擇開放式或封閉式井篩的地下水採樣鑽頭,若是涉及較長時間之採樣需求 (如中長期監測) 則可選擇安裝簡易監測井。由於地下水即時採樣必須將套管設備貫入至地下水位以下 (飽和層),因此一般手動鎚擊器較不適合做為貫入工具,貫入工具的限制 (如地質、深度) 可參考前述貫入系統一節。封閉式篩孔之地下水即時採樣方式及簡易監測井之示意圖如本手冊圖4.2.3-1及4.2.3-2。其原理、施測及注意事項請參閱本手冊4.2.3節。

採樣示意圖
井結構示意圖

(四) 土壤採樣

直接貫入技術的土壤採樣方法包括劈管採樣器、活塞式採樣器與薄管採樣器,各種地質條件適用之採樣方法詳表4.2.4-1 所示。其中又以活塞式採樣器的應用較為廣泛,如本手冊圖4.2.4-1 所示。活塞式採樣器的結構允許將土壤樣品封存於樣品管中,可用於採集不受擾動與連續深度的土壤樣品。現今的活塞式採樣器中多已使用內襯管,而內襯管的材質包括塑膠管、鐵氟龍管與金屬管 (銅管或不鏽鋼管),有關不同材質於採樣時機的適用性,以及土壤採樣之方法,我國環保署已公告標準作業方法,對於使用限制及耗材設備,均有詳細之規範,可參考環保署環境檢驗所公告之土壤採樣方法(NIEA S102.61B)。另外,由油品類污染物如LNAPL、BTEX 等屬於有機類之污染,樣品採集之後相關保存方法詳土壤檢測方法總則(NIEA S103.60C)。直接貫入之土壤採樣其原理、施測及注意事項請參閱本手冊4.2.4節。

地質特性
鑽頭示意圖

(五) 地電阻直感鑽頭

電子錐貫入試驗(Cone Penetration Test)是利用測試土壤對於貫入力量的回應來測定地下土壤分層特性的一種方法。對於地下環境中石油碳氫化合物的種類與位置的量測,近來也有相當多的創新技術,包括雷射引發螢光 (Laser Induced Fluorescence, LIF) 與油品螢光偵測器(Fuel Fluorescence Detector)。感知器的電子訊號則由連接於鑽頭的訊號線經套管系統傳至地面上的紀錄器或電腦。此外,也有利用聲波傳遞訊號者而成為無線傳輸的圓錐貫入試驗鑽頭,一般而言,砂質土壤具有較高的?尖阻力與較低之摩擦比,而粘土質土壤則具低?尖阻力與高摩擦比(見圖4.2.5-4)。依此特徵可用於估計地層的水力傳導係數(hydraulic conductivity)

而地導電度或地電阻(Electrical Conductivity, EC)鑽頭可以直接量測地層或地下環境土壤的電導度或電阻。而導電度量測偶爾也可以顯示碳氫化合物的污染,特別是在有大量的殘留相(residual phase)或浮油(free product)存在於高導電度地層(如黏土層)時,因為碳氫化合物是屬於導電度較差者。

故當污染場址地質、水文環境、污染分布等情形不明確,或是場址初步調查初期的情形之下,適合利用本項技術進行場址地下環境分布之確認工作,惟對於地電阻之量測分析數據解讀等,必須由有經驗的專業人員以及輔助以其他數據研判。其原理、施測及注意事項請參閱本手冊4.2.5節。

試驗資料紀錄

(六)薄膜界面鑽桿(MIP)

化學性的直感式工具可以提供對特定深度的油品碳氫化合物篩選等級之分析數據,而且可直接貫入量測,不需進行土壤或地下水採樣。在較廣大的範圍中密集使用此類的篩選工具,可以快速的描繪出場址地下環境或污染源區域之三維特性。目前較常用的包括薄膜界面鑽管 (Membrane Interface Probe, MIP)以及雷射引發螢光偵測器 (Laser Induce Fluroscence, LIF),其構成如本手冊圖4.2.6-1 所示。當污染場址污染分布情形不明確,或是在場址初步調查初期的情形之下,適合利用MIP技術進行場址地下環境分布之確認工作。MIP適用於具有揮發性的污染物質的分析,對於非揮發性有機污染物或低揮發性有機污染物之鑑定作用可能較差,而且若地下環境中存在有浮油層,亦有可能造成浮油附著於鑽桿上,而造成即時分析上的誤差。其原理、施測及實例施作請參閱本手冊4.2.6節

顯像結構

(七)影像電子錐

影像電子錐 (Vision Cone Penetrometer, VisCPT)可以直接觀察土壤或地下環境。除了可以對照其他直感式工具之數據,加以進一步確認之外,也可以直接取得高解析度的影像做土壤特性的判讀 (包括質地、粒徑大小、顏色等) 以及視覺判定與確認地下環境中非水相液體的存在與否。對於採樣經費有限的調查而言,採用VisCPT 也可以減少連續土壤採樣之需求,降低調查成本。其原理是將迷你型的電荷耦合器(charge-coupled Device; CCD)攝影機,安裝於鑽頭內部,透過高耐磨的鏡頭視窗,將鑽頭貫入過程之周界狀況直接拍攝並以連結之訊號線傳送至地面上的影像紀錄器與監視器。影像的紀錄方法則可採用數位錄影機或較傳統之錄影機。典型的VisCPT 之結構如本手冊圖4.2.7-1 所示。其原理、施測及實例施作請參閱本手冊4.2.7節。

顯像結構

三、土壤氣體

土壤氣體分析系統是一套整合性設計,用來分析土壤間隙氣體中所含之污染物質,並且是以不飽和層為主。土壤氣體篩選技術對找尋高蒸氣壓、低水溶解度、低分子量有機污染物 (如氯化有機物及石油碳氫化合物)最有效。一般而言,污染濃度較明顯之區域以及揮發性較高之污染物(亨利常數大於0.1 的污染物),即可用主動式土壤氣體採樣分析偵測。其系統主要是由中空套管與抽氣泵浦所組成 (如前述之直接貫入技術),採用正壓抽氣的方式或以間接採樣箱的方式將土壤氣體抽至採樣袋(Tedlar bag)中。而對於揮發性低的污染物而言,可採用被動式的土壤氣採樣工具,該工具主要是將可吸附有機物之材質填充於小型吸附管中,再將該吸附管安置於淺層土壤中一段時間後 (數日至數週),取出至實驗室以加熱的方式使吸附之有機物自吸附管脫附,再送入適當之儀器 (如氣相層析儀)進行定量。由於被動式的土壤氣體採樣法所需時間較長,並不符合所謂的快速場址調查技術之要求。土壤氣體的量測結果屬於較定性的描述,其精細度隨末端所搭配的分析設備而有所差異。例如採用PID 或FID 可獲取綜合性的總石油碳氫化合物(Total Petroleum Hydrocarbon, TPH)的濃度,而採用氣相層析儀則可分析部分揮發性有機物之濃度(如BTEX 與MTBE)。其原理、施測及實例施作請參閱本手冊4.3節。

四、現場有機物分析

(一)測爆器

測爆器是利用不同的感知器偵測空氣中特定的氣體濃度,並非氣體分析儀,所測得之數據為一綜合性指標,所以一般多用於場址調查階段之工作安全監控指標,並不屬於定量甚至定性級的數據提供技術。由於其反應標的物依設備與感知原理之差異,在使用時應確認所感應之氣體適合用於油品洩漏場址。測爆器之測值無法絕對反應土壤中之實際氣體濃度,其僅能成為加油站、油品儲槽污染等初步調查之工安篩檢、環境檢視預測的工具,後續必須再輔以其他分析設備,進行土壤氣體污染濃度研判工作。一般常見之測爆器如本手冊圖4.4.1-1。其原理、施測及實例施作請參閱本手冊4.4.1節。

測爆器

(二) 火焰離子與光離子偵測器

屬於總有機氣體 (Total Organic Vapor, TOV) 的分析方法。主要偵測樣品中的總有機揮發性化合物。一般所使用的偵測器有兩種:火焰離子偵測器(Flame Ionization Detector, FID) 與光離子偵測器(PhotoIonization Detector, PID)。火焰離子偵測器是採用氫火燄將有機氣體離子化,藉由自由離子所造成的電流(稱為儀器反應或 instrument response)與樣品中的揮發性化合物濃度成正比的相對關係加以量測。而光離子偵測器則是使用紫外光燈的能量來離子化有機氣體。

手提式PID/FID可以檢測土壤、地下水、土壤氣體甚至空氣中VOCs及SVOCs污染化合物,檢測費用低廉,又可以立即獲得檢測結果,執行現場篩選,可有效協助採樣佈點。亦可以應用於緊急洩漏檢測、有毒廢物現場檢測、石化煉油安全衛生檢測、微量有機有毒氣體污染檢測等。惟雖然可以提供相對的污染程度,但無法分別定量特定的化合物。僅用來做緊急快速之檢測工具。偵測限制上,以FID而言,較適用於脂肪族的有機污染物。光離子偵測器則對芳香族有機化合物反應較靈敏,對油品類碳氫化合物,感應值隨不飽和度增加而增加,對甲烷、乙烷、無機氣體和水蒸氣較不敏感,也偵測不到輕質烷類。高離子化電位 (如脂肪族)的化合物需要較高的能量才能離子化,因此這種儀器對於芳香族碳氫化物 (如BTEX)最敏感,但部分的脂肪族也可以利用能量較高紫外光燈予以離子化並偵測。常見之PID/FID設備如圖4.4.2-1所示。其原理、施測及實例施作請參閱本手冊4.4.2節。

偵測器

(三) 現場氣相層析儀

現場氣相層析儀主要使用於土壤、土壤氣體與水樣中特定成分的分析,此種現場分析方法是常用現場分析方法中,可以提供最高數據等級的方法。

氣相層析儀是由二大部分所組成:包括分離各項組成化合物的分離管柱以及量測各項組成化合物訊號反應偵測器。最常用的偵測器是PID 與FID,這種PID/FID 針對GC 需求加以修改,具備有較佳的偵測極限。偵測器的反應是透過紀錄器或電腦予以顯示與紀錄,建構一組層析圖譜 (亦即偵測器反應對樣品的滯留時間)。圖4.4.3-1 即為攜帶型氣相層析儀的典型層析圖譜。

層析圖譜

目前常用於石油碳氫化合物分析的現場氣相層析儀包括可攜式氣相層析儀(portable GC)與可運送氣相層析儀(transportable GC)兩種。可攜式氣相層析儀的主要優勢是其容易攜帶至現場且分析時間一般均較可運送式氣相層析儀短;至於可運送式氣相層析儀相對的優勢,是可以提供較佳的化合物分離,以更正確的鑑別與定量成分。惟現場GC 使用目的仍以快速篩選,而非完全取代公告之檢測方法。因此,建立及選擇合適的數據品質等級 (DQL) 是品保品管與任何結果查證的重要課題。一般而言,可攜式氣相層析儀足以提供DQL 2 的資訊,而可運送氣相層析儀則可能可以達到DQL 3 的等級 (本手冊表4.4.3-2)。其原理、施測及實例施作請參閱本手冊4.4.3節。

析儀法

(四) 雷射引發螢光

雷射引發螢光 (Laser Induced Fluorescence, LIF) 是利用衝擊紫外光之雷射光源激發化合物分子的電子至激態或較高能階。當電子回到較低的基態能階之過程中,會產生比紫外光激發波長還長的紫外光與可見光螢光電子,再藉由光學偵測器量測螢光的程度,進而決定待測物的濃度。

LIF 系統最常用於現場快速篩選,作為判對地下環境是否存在石油碳氫化物污染之依據,使場址調查可更謹慎的進一步利用有限數量採樣、?孔或監測井設置進行調查。惟亦有多項限制因子,其中包括

  • 1.採用直接貫入載具的大小會影響出入場址的靈活度與方便性。
  • 2.LIF貫入的過程中,遭遇砂層與粘土層膠結、掩埋之廢棄物、礫石層、大石塊或淺層岩盤等,均可能造成貫入的困難,因此在使用前,應詳細了解場址的地質狀況。
  • 3.LIF感知器對於不同的碳氫化合物有不同程度的反應,造成這些差異的原因主要是石油碳氫化合物中的多環芳香族化合物 (PAH) 的分布
  • 4.現場螢光反應對於土壤的變異性亦相當敏感,包括土壤顆粒大小、水分與表面積等。
  • 5.雖然LIF 的螢光是針對石油碳氫化物的偵測設計,但仍會對於其他天然物質產生反應。典型的LIF 偵測圖譜如本手冊圖4.4.4-2所示。其原理、施測及實例施作請參閱本手冊4.4.4節。
偵測圖譜

五、現場快速篩選試劑

(一)比色法

比色法(Calorimetric Test)是利用會產生顏色的化學反應,來定性或定量化學污染物質。比色法的應用方式又可分為檢知管、比色試紙及測試套組,可以對有機和無機污染物提供半定量或定量檢測結果。藉由呈色結果分辨分析物的種類與組成,而由呈色的強度決定其濃度(在特定濃度區間,呈色強度與分析物濃度成比例關係)。

比色法的應用非常廣泛,例如廢棄物、毒性化學物質水溶性及非水溶性之各類固態或液態樣品。其最大特色在於分析成效與分析物之揮發性無關,使得其在年代較久的洩漏或重油的偵測特別有用。在石油碳氫化合物的部份,比色法可用於分析土壤中與水中的芳香族碳氫化合物(特別是PAH)。在土壤中其偵測極限大約在1 至10 ppm,對於水樣則是小於1 ppm。而其最主要的限制之ㄧ為當待測組成的濃度較低時,要由比色盤比較決定組成的濃度與顏色較為困難。此外,如果污染物是混合物時,呈現暗橘色的較輕之芳香族(如BTEX) 容易被呈現暗紫色的較重組成(如PAH) 所遮蔽,因此最好在分析前能預先知道樣品的組成。其原理、施測及實例施作請參閱本手冊4.5.1節。

(二)免疫學測試法

免疫分析法大致上可以分為酵素免疫分析法(Enzyme Immunoassay,EIA)、放射性同位素免疫分析法(Radio Immunoassay,RIA)、螢光免疫分析法(Fluorescent immunoassay,FIA)。在場址評估方面主要是使用ELISA,利用抗原與抗體結合的專一性,加上酵素的呈色(或產生螢光)反應,來顯示特定污染化合物是否存在;而放射性同位素免疫分析法在環境分析上則比較不合適;螢光免疫分析法目前主要有二種方法。第一種為自動流動注射免疫分析(An automated flow injection immunoanalysis),這方法應用在農田、工廠排放水的檢測;第二種是使用塗覆抗體纖維質的螢光電極(A fluorescent probe with an antibody-coated fiber),可檢測多氯聯苯的濃度。上述免疫分析法的偵測極限都差不多,主要影響偵測極限的是待測物質和樣品基質。其原理、施測及實例施作請參閱本手冊4.5.2節。

(三)濁度法

濁度法主要是應用於篩選檢測土壤中總石油碳氫化合物的濃度,可用於鑑別不飽和層中污染源存在之區域。此類的測試適用於定性篩選土壤中所含中間碳數石油碳氫化合物 (例如:柴油、燃料油與潤滑油)的量,對於高分子量的碳氫化物較敏感,能夠偵測C12至C30之間的碳氫化物,特別是對偵測範圍末端的碳氫化物具備最高的敏感度。濁度法對於柴油污染的鑑定為一簡單、快速且有效的方法,並適用於界定嚴重污染區域 (hot-spot)。此外,當樣品數量夠多時,在分析時間上平均只需7分鐘/樣品,所以具有相當之經濟效益。

濁度法之原理是將土壤中的碳氫化合物萃取至溶液中,再利用濁度計量測懸浮於溶液中之萃取物所造成的濁度高低 (亦即溶液的相對混濁程度)。為維持懸浮狀態,懸浮溶液會造成所萃取的TPH 與溶液分離 (亦即沉澱)。因為土壤中的TPH 直接與所量測到的濁度成正比,因此可建構檢量線概估TPH 的濃度,而濁度計法所能提供的數據是在ppm 濃度範圍。其原理、施測及實例施作請參閱本手冊4.5.3節。

六、浮油厚度量測

地下水體中浮油厚度之量測雖不屬於現地快速篩選分析的關鍵技術,但在進行油品儲槽相關之調查時,確是相當重要的工作之一,因為浮油的存在與否,會關係到許多現場快速篩選工作的進行與所得資料的解析 (例如MIP 的應用)。同時在後續對於場址況的評估 (如浮油量) 以及整治工作的進行亦有相當重大的影響。

測浮油厚度的方法相當多元,目前常用的包括油水位計、碳氫化物色帶以及貝勒管等,分別說明如下:

(一)油水位計

(低電導度)與水相 (高導電度)的界面。藉由此二種偵測方式的組合即可做為浮油厚度的工具。

(二)碳氫化物色帶

(三)貝勒管:

即用一般之貝勒管伸入浮油層以下,進行採樣,並在取出後量測其管內的浮油厚度。

前述各項方法之優劣之處,使用油水位計較無限制,但對於電極之現場除污工作較費時。碳氫化物色帶與貝勒管在量測深度上的限制較大,但有設備與使用成本的優勢。又碳氫化物色帶在浮油與比水重之有機污染物同時存在時,不易使用,且每次均需使用新的色帶,無法以同一部分進行重複量測。使用貝勒管時,必須確認貝勒管長度超過浮油厚度,且貝勒管的置放位置不易精確的置放於油水界面,量測亦不易。另外,當浮油的黏滯度較高時,浮油不易流入貝勒管的採樣口,導致所測得浮油厚度少於實際井中之浮油厚度。於表4.6-1 中彙整比較三種方法的限制 (Pianosi, 1996):

量測方法比較

七、攜帶式X 射線螢光分析儀(XRF)

油品儲槽系統污染物亦可能有重金屬,例如含鉛汽油成分中之鉛,因此現場重金屬含量篩試亦可作為場址快速評估之參考,常用之重金屬篩試方法為X 射線螢光光譜儀(X-ray fluorescence,XRF),目前已發展攜帶式X光螢光光譜儀供現場使用,本項技術為非破壞性的元素定性和定量分析的技術,其原理是根據被入射X 光提昇到激發態的樣品,在回復到基態時,所放射的X 光螢光,具有因元素種類和含量不同而有不同的波長X 光射線的特性與強度,故可進行定性、定量研究。

X 射螢光光譜儀之原理為利用X-光束照射經前處理後之土壤,激發土壤中重金屬原子,當原子自激發態回到基態時,偵測所釋放出來的螢光,經由分光儀分析其能量與強度後,可提供土壤中重金屬元素種類與含量,如本手冊圖4.7-2。此方法具有快速、非接觸、非破壞性及多元素分析等特點。其原理、施測及實例施作請參閱本手冊4.7節。

樣品光譜

八、發展中現場篩選技術

(一) 手握型現場氣相層析儀

手握式氣相層析儀主要適用於氣相VOC 的量測,包括石油碳氫化合物的BTEX 與氯化有機物的三氯乙烯等,VOC 的分析濃度可至1 ppm 以下。工作原理是將污染物濃縮於薄膜上,然後以快速加熱的方式,將污染物導入小型GC 管柱分離後,以表面聲波感知器 (Surface Acoustic Wave,SAW),進行污染物偵測。不同污染物的濃度則是藉由比較特定感知器與未覆蓋薄膜之偵測器的相差 (phase shift) 加以定量。該項技術目前的發展僅止於原型機的製造。

(二) 地層透水係數垂直分布測試

過去透水係數傳統之調查方法多使用微水試驗或抽水試驗獲得,侷限於所使用的試驗井的條件 (如井篩的開篩位置),通常所測的數值為局部的狀況,但經常被使用為全場的平均透水係數。在許多的研究中已經發現量測水力傳導係數於空間中的變異性對於地下水文調查事件為必須的資訊。

目前美國堪薩斯州地質調查所 (Kansas Geological Survey) 與德國圖秉跟 (University of Tubingen) 正合作致力於開發新一代的直接貫入鑽頭,以在一次的貫入試驗中,取得垂直向的透水係數分布狀況,雖然目前仍在測試階段,但相關資料已顯示其具有可行性。

其所開發的鑽頭可進行包括直接貫入微水試驗 (Direct Push Slug Test, DPST)、直接貫入注水紀錄器 (Direct Push Injection Logger, DPIL)以及直接貫入透水計 (Direct Push Permeameter, DPP) 等三種試驗方法。上述三項技術以DPST 較為成熟,可提供可信度高的透水係數值,主要適用的地質條件是以砂質與礫石層為主,但必須注意其洗井的過程,而且其量測所需時間較長。DPIL 是三種技術中量測速度最快的一種,適用於相當廣泛的地質條件,可以提供透水係數之相對變異性的資訊,但因為只能提供半定量的數據與相對變異性,所以必須藉由既有的透水係數值進行相關性分析,獲得實際透水係數。此外井篩的堵塞與貫入過程所造成之緊實度變化都會提高其不確定性。DPP 的方法適用於砏土至粗砂之間之地層,雖然目前仍在開發階段,但初步的測試結果已顯示可快速取得可靠的透水係數量測值。由於壓力感知器直接設置於鑽頭,所以目前僅能以推貫 (push-only) 的方式而不能用鎚擊 (hammer) 的方式貫入,這也限制適用的地質條件與貫入載具。其原理、施測及實例施作請參閱本手冊4.8節

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油品類儲槽系統快速場址調查及評估技術參考手冊 PDF圖示
更新日期:2013/8/2 [↑Top]   [回首頁]