國立中央大學 - 哲學研究所 - 應用倫理研究中心


第3期　公害專題地下水污染問題之討論國立中央大學應用地質研究所教授陳家洵　　序言　　世界各國對環境污染整治，幾乎都是自目視可知的河川、空氣污染著手，再進入目測難識的地下水污染。地下水儲蓄於地表下的含水層（aquifer）。我國含水層總面積約10,330平方公里。地下水年使用量約71億立方公尺，佔總用水量的40.6％。地下水為我國農、工、民生用水重要來源，尤其為枯水期或乾旱期的補充水源。隨著人口增加，農業轉型、工業發展、氣候變化，許多含水層已遭到不同污染物質侵入，造成地下水質惡化，不僅減少珍貴的水資源，也形成環境保護工作的負擔與隱憂。　　工業先進國家大約於二十年前開始投入地下水水質保護與復育工作，對已知的污染案例進行調查，並且立法管制污染問題的處理與解決。台灣則於近年起步，目前正在進行地下水質監測站網的建立則於近年起步，目前正在進行地下水質監測站網的建立，以利地下水質背景資料的取得和暸解地下水質變化趨勢。同時亦已完成地下水質監測井設置規範，及加油站漏油管理法規。若干石化、電子工廠亦已進行地下水污染清除整治工作。一般而言，有些污染問題無法用目前的科技將其清除至未污染前狀況。有的污染問題雖然有現成的整治技術，但整治所需經費龐大，所需時間長久，因而使復育工作窒礙難行。本文對我國地下水質保護問題提出淺論。　　地下水質污染簡介　　含水層為透水、儲水性能佳的地層，如砂質層或砂岩層。含水層本身沒有造水功能，它所孕藏的地下水來自地表水。地表水經由含水層的補注源進入地層後儲於其中而成地下水。當非含水層原有的物質滲入含水層後即有可能造成地下水污染：如農業施肥、噴灑殺蟲劑後殘留的肥料或殺蟲劑隨雨水或灌溉水的入滲現象達到地下水源，石化、電子等工廠的有機油料、溶劑或其它化學物品，因管線破裂、人為疏失、刻意排放等因素也會造成地下水污染。　　目前我國較為矚目的地下水污染案例包括：桃園縣境內美商無線電廠址的地下水中已發現相當濃度的含氯有機溶劑，三氯乙烯（TCE）。三氯乙烯為電子工業、化學製造業所大量使用的除脂劑。因有致癌性，所以三氯乙烯污染問題對環境、健康的衝擊相當地大。本年四月中旬中國石油公司桃園煉油廠管線破裂漏出燃油，污染農地面積達十數公頃。雖已做緊急回收漏油處理，是否對地下水造成污染有待觀察。此外高雄中油總廠燃油污染，中石化工廠的五氯酚污染，桃園東北亞化工廠的酚類污染都為較著名的案例。　　常見的地下水污染昇常見的地下水污染物依其是否能溶於地下水而分為可溶性（dissolvable）與非混合性（immiscible）兩大類。此兩類污染物的物理化學性質不同，對環境傷害及人體健康有不同程度的影響。它們在含水層中與地下水共存的情況迥然不同，因此對它們的調查、整治與管理亦截然不同。　　可溶性污染物通常為無機物。污染源多為垃圾掩埋場、工業廢水、化糞池、衛生下水道、殘留於土壤中的無機肥料、畜牧養殖的排洩物等。可溶性污染物對水的溶解度甚高，且易溶於水。一旦滲入含水層接觸到地下水後，它們會溶於地下水中且形成污染群（contaminant plume）。污染群的範圍和其間污染物濃度的分佈與高低，與含水層的水文地質狀況，污染物的物化性質，及污染源的排放情況有關。基本上，污染群會隨地下水流動而傳輸至含水層不同角落，尤其是地下水流的下游處。　　若污染源持續排放污染物，則污染群的範圍隨地下水流動不斷擴大。在擴大過程中，污染物濃度分佈也會與時增高。所以確認污染源位置並且截斷污染物的排放是污染整治的必要手段。若污染源已中止污染物的釋出，污染群的範圍仍會隨地下水流動而持續擴大。在這擴大的過程中，受污染的地下水與未受污染的混合，造成稀釋作用，因而污染群的濃度逐漸降低。　　非混合性污染物是以液態存在，一般稱為NAPL（Non AqueousPhase Liquid，非水相液體）。NAPL多為微溶於水的有機碳氫化合物。NAPL與水接觸後，形成與水壁壘分明的獨立體，故NAPL與水呈不可混合的情況。比水輕的稱為LNAPL（Light NAPL），比水重的為DNAPL（Dense NAPL）。常見的LNAPL為汽油、煤油、柴油等燃油類，所以LNAPL污染通常發生於石油煉製、加油站、儲油槽等地。常見的DNAPL為三氯乙烯（TCE）、四氯乙烯（PCE）等含氯有機溶劑。因為含氯有機溶劑為良好的除脂物，所以DNAPL污染通常發生於大量使用含氯有機溶劑的工廠，如電子工廠、化學工廠、殺蟲劑製造廠、煉焦碳廠等地。　　許多NAPL致癌機率相當高；世界衛生組織飲用水標準訂定每公升水中苯及三氯乙烯不得超過0.005毫克，對致癌機率更高的氯乙烯則為每公升水中不得超過0.002毫克。雖然許多NAPL在地下水中的濃度相當低，但仍高於飲用水質標準，因此NAPL污染還是嚴重的環保、工安問題。　　NAPL在含水層中的移動現象、分佈情況與可溶性污染群的移動現象、分佈情況大不相同。當NAPL自污染源釋出，侵入地下後，需先穿過所謂之通氣層土壤（vadoze zone）。此層土壤中，水份不飽和；亦即土壤空隙中有水也有空氣。NAPL滲流經過通氣層時一部份揮發成氣相，一部份微溶於水中，其餘的則受重力影響向下沈陷。碰到地下水位面後，若為LNAPL，因其比水輕則會聚集於地下水位面之上，逐漸沿著地下水位面作橫向擴散。若為DNAPL，因其比水重，則會穿透地下水位面進入飽和含水層，繼續向下沈陷。在飽和層中土壤空隙為水所充滿沒有空氣存在，所以DNAPL無法揮發成氣相。連續相的DNAPL在向下沈陷時，若碰到顆粒較細的土壤時，可能會無法穿透這些細質土層，而堆積其上形成停滯的DNAPL「池」。　　若污染源不持續供應NAPL，未揮發、未溶於水的NAPL在移動過程中會逐漸分離形成無數個獨立、不連續的小水滴，「卡」在土壤空隙中，不再能移動。這些不連續、不活動的小水滴狀NAPLNAPL又稱殘留量（residual saturation）。殘留量在通氣層或飽和層中均可形成。　　殘留量一旦形成後，幾乎不可能被地下水驅動。通氣層的土壤空隙存有空氣，因此殘留量會藉揮發作用，變成有機氣體。用土壤氣提技術（soil vaccum extraction, SVE）可將揮發性有機氣體抽離土壤，再予處理。為了加速殘留量的揮發作用，可將熱空氣加壓注入地下。有時可將微生物菌種植入地下，對NAPL的殘留量進行生物分解；此種方法稱為生物復育（bioremediation）。目前我國對這幾種方法均在研發測試中。　　地下水污染整治　　無論是可溶性或NAPL污染的整治工作，首要之務是對污染場址進行「場址特徵」調查。場址特徵包括地下水流動的特徵，包括地下水的流速、流向、流量下水的流速、流向、流量及影響地下水流動的參數或因素；含水層的水文地質特徵，包括含水層的地質構造、水文地質目界情況等等；地表、地下水質及污染源位置等特徵。場址特徵調查是為蒐集相關資料，以建立污染整治的「概念模式」。地下水污染是目不可測、目無法視的現象。因此整治工作的設計、預估、規劃需藉著一個完善的概念模式進行。場址特徵調查工作越詳盡，所得的資料越詳實，則所建立的概念模式越可能反應真實的污染狀況。成功的污染整治多伴依賴良好準備的概念模式。大致上，場址特徵調查的內容包括：　　地質及水文地質資料蒐取。由這些資料來分析判定含水層的地質構造，組成及地層分佈延展。並且確認其補注情況，水文地質邊界距離，阻水物質（如黏土層）的連續性、厚度位置，砂層分佈及任何可能得知的地質變化。這些資料可藉地質鑽探、震測或其它地質方法和地球物理方法取得。　　地下水文參數推估，這些參數通常是用來量化計算地下水流場（流速、流向、流量情況）所需的水文地質特性（如水力導數，hydraulic conductivity;儲蓄係數，storage coefficient）或依不同理論或數學模式而定的模式參數（如滲漏因子，leakage factor）。地下水文參數推估是對地下水動態情況的影響因素作分析，與前述水文地質或地質資料等含水層組成靜態暸解不同。一般地下水文參數推估可用抽水試驗（pumping test）、微水試驗（slug test）取得需要之地下水力數據，再經由理論力數據，再經由理論分析求得所需資料。　　確認地表水文狀況，包括雨量、雨季、河川、湖泊等地表水體能提供地表下滲漏水量的因素。這些地表水體可能會對其下含水層造成水源補注或嚴重影響地下水的流動。同時亦需對污染源的位置、地點、排放量、排放時程及記錄調查確認。　　地下水質監測，必需在適當位置設置水質監測井，取得地下水樣，分析化驗污染物的種類及濃度。　　結合上述四項工作，建立含水層的污染概念模式，用此概念模式可做數學模擬，推估不同除污整治的安排並且用來設計規劃最合適的除污整治方法。　　在污染整治工作方面除了上述技術性的工作，亦有一個相當關鍵的管理性問題：how clean is clean；多乾淨才是乾淨？這個問題實際上就是在問整治標準為何？若在可行的範圍內（合理的時程與經費，可用的技術），能將受污染的含水層整治清除至未受污染前的水質狀況，整治標準不會是一個爭議，因為理所當然地是需以「恢復自然」為目的。但大部分的地下水污染，實際上無法達到此目標，因而需要有所謂的「整治標準」。也就是說，能將受污染的含水層整治清除至一個「人為」，非「自然」標準。大體上，歐美國家均以飲用水質標準作為整治標準的上限。有時又稱「最大污染程度」，MCL（maximum contamination level）。對不同的有機、無機化學物質，依其對人體健康危料學物質，依其對人體健康危害風險而訂出不同的最大污染程度。這些數目即是用來檢驗污染整治的標準。　　地下水質保護法規需求　　人為的疏失或無知造成問題。問題的解決往往需要法的強制性。輿論壓力和道德約束，雖然亦可迫使問題得以解決。但是一旦「彈性疲乏」後，問題解決之道會變得複雜。因為缺乏法令規範，過去若干環境污染問題發生後受災民眾為了維護自身權益，但卻無「法」可依，因而抗爭、圍廠、衝突等行為通通出籠，使污染後果的「附加」效應增鉅，大大地增加社會成本支出。肇事者，因無「法」可管，規避責任者有之，不清楚責任範圍者也有，造成理賠上的諸多困擾。污染災害的理賠需要章法，一則避免受災的無理需索，一則強制肇事者負起賠償與整治的雙重責任。缺乏完善法規管理污染事故，往往會在理賠解決後，實際所需的整治除污工作亦隨之中止。　　此外，碳氫化合物污染地下水及土壤的污染風險甚高，整治工作困難。大部分此類事故的肇事者或污染源所在地為經濟發展的骨幹工業，因此如何兼顧環保與經濟發展成為一個值得深思的議題。　　對許多棘手的地下水污染事故整治不一定是以清除地下水或土壤中污染物含量為主，而是以降低污染風險為要。這種差別是因為NAPL在土壤或地下水的殘留量不見得可以用目前所知的方法予以安全清除，或清除工時與經費過於龐大而必需尋找其它的方式來解決污染問題。在這種情況下，如何管理地下水質保護工作？如何合理地要求污染者善盡整治之責？若一味強求污染者必需清除污染物到達特定水質標準，則於事無補也拖延真正解決問題的時程「正解決問題的時程。對這種無法用已知技術清除污染的案例，必需自降低污染風險角度來處理問題。　　所謂降低污染風險即是減少污染範圍的擴大及其影響的惡化。降低污染風險的途徑多以長期性的風險管制（long-term risk management）為目標。例如，用圍堵方式將污染群與未受污染的含水層隔離，並長期監控，即為降低污染風險一例。隔離方式可用水力方法、板樁（pile）、低滲透性阻水牆等等，依水文地質狀況，污染範圍、經費等因素而異。若受污的含水層原為提供飲水之用，則在圍堵污染群之外，對當地居民的抽水井加裝過濾系統或提供飲水來源亦屬長期風險管制的可行方案。　　基本上，目前我國對地下水質保護法規尚有欠缺，面對日益增多的地下水污染事故與公害處理事件，完善的地下水質保護法規誠然是一當務之急。大體上，相關法規對下列事項應有條文列管：　　污染事故防範措施　　污染整治權責歸屬　　污染事故罰處準則　　污染判定標準及分類　　污染復育標準及要求　　地下水質保護要求及執行　　結論　　地下水為重要經濟物資。地下水的污染源多為支撐經濟發展的工業，農業及攸關民生的產業。工業安全、環境保育、與經濟發展的均衡發展實為促進現代化的重要因素。當屯發展的均衡發展實為促進現代化的重要因素。當三者之間有衝突時，或有不平衡的權重影響時，極可能會造成環境保育與經濟發展的對立局面，不利於現代化的推進。妥善的防範、管理、整治地下水污染問題有助於經濟發展與環境保育的平衡。