土壤中水/有機液體保持特性研究

Abstract

在台灣地區，由於破壞之地下油槽及地面潑灑造成之土壤與地下水 被有機液體污染的問題日益嚴重。民眾與政府逐漸開始要求清除此類污染 以復育原有之環境生態。但是若欲採取補救清除措施，第一步便是估計土 壤所含污染物之總量，這項目標必須先經由對土壤和有機物間水份保持關 係之了解方可達成。而且，不論未來使用何種方法清除污染物，勢必有部 份污染物會殘留在現地，這殘留量之推估也必須經對水份保持特性了解後 方能估計。本研究之目的即在利用壓力儀之技巧求出水份/有機液體與土 壤間之互制關係，以了解有機液體在地表下之分佈情形。 本研究之試 驗結果顯示，當空氣是非溼相流體時，土壤中細粒料含量愈高者，在各個 吸力狀況下，孔隙中所會留存的液體較多。若以水飽和之試體，以有機液 體為非溼相侵入液體時，土壤中細粒料含量愈高者，在各個吸力狀況下， 孔隙中所會留存的水也較多。對單一種試體而言，則溼相與非溼相流體間 的界面張力愈高時，在各吸力狀態下，溼相液體留滯於孔隙中較多。但當 界面張力變化不大時，土壤孔徑分佈對其保持特性的影響，則比界面張力 來的重要。此外，回吸部份的試驗結果顯示，液體在試體內回吸，多半不 會恢復到接近飽和狀態。這一項發現對空氣-液體與有機液體-水兩部份的 研究皆然。 這些研究結果對地下水位以上的不飽和層中，侵入地層的 有機污染液體的遷移與分佈有重要的意義，可供工程界在設計清除方法及 預估清除目標時做為依據。 在台灣地區，由於破壞之地下油槽及地面 潑灑造成之土壤與地下水被有機液體污染的問題日益嚴重。民眾與政府逐 漸開始要求清除此類污染以復育原有之環境生態。但是若欲採取補救清除 措施，第一步便是估計土壤所含污染物之總量，這項目標必須先經由對土 壤和有機物間水份保持關係之了解方可達成。而且，不論未來使用何種方 法清除污染物，勢必有部份污染物會殘留在現地，這殘留量之推估也必須 經對水份保持特性了解後方能估計。本研究之目的即在利用壓力儀之技巧 求出水份/有機液體與土壤間之互制關係，以了解有機液體在地表下之分 佈情形。 本研究之試驗結果顯示，當空氣是非溼相流體時，土壤中細 粒料含量愈高者，在各個吸力狀況下，孔隙中所會留存的液體較多。若以 水飽和之試體，以有機液體為非溼相侵入液體時，土壤中細粒料含量愈高 者，在各個吸力狀況下，孔隙中所會留存的水也較多。對單一種試體而言 ，則溼相與非溼相流體間的界面張力愈高時，在各吸力狀態下，溼相液體 留滯於孔隙中較多。但當界面張力變化不大時，土壤孔徑分佈對其保持特 性的影響，則比界面張力來的重要。此外，回吸部份的試驗結果顯示，液 體在試體內回吸，多半不會恢復到接近飽和狀態。這一項發現對空氣-液 體與有機液體-水兩部份的研究皆然。 這些研究結果對地下水位以上 的不飽和層中，侵入地層的有機污染液體的遷移與分佈有重要的意義，可 供工程界在設計清除方法及預估清除目標時做為依據。 在台灣地區， 由於破壞之地下油槽及地面潑灑造成之土壤與地下水被有機液體污染的問 題日益嚴重。民眾與政府逐漸開始要求清除此類污染以復育原有之環境生 態。但是若欲採取補救清除措施，第一步便是估計土壤所含污染物之總量 ，這項目標必須先經由對土壤和有機物間水份保持關係之了解方可達成。 而且，不論未來使用何種方法清除污染物，勢必有部份污染物會殘留在現 地，這殘留量之推估也必須經對水份保持特性了解後方能估計。本研究之 目的即在利用壓力儀之技巧求出水份/有機液體與土壤間之互制關係，以 了解有機液體在地表下之分佈情形。 本研究之試驗結果顯示，當空氣 是非溼相流體時，土壤中細粒料含量愈高者，在各個吸力狀況下，孔隙中 所會留存的液體較多。若以水飽和之試體，以有機液體為非溼相侵入液體 時，土壤中細粒料含量愈高者，在各個吸力狀況下，孔隙中所會留存的水 也較多。對單一種試體而言，則溼相與非溼相流體間的界面張力愈高時， 在各吸力狀態下，溼相液體留滯於孔隙中較多。但當界面張力變化不大時 ，土壤孔徑分佈對其保持特性的影響，則比界面張力來的重要。此外，回 吸部份的試驗結果顯示，液體在試體內回吸，多半不會恢復到接近飽和狀 態。這一項發現對空氣-液體與有機液體-水兩部份的研究皆然。 這些 研究結果對地下水位以上的不飽和層中，侵入地層的有機污染液體的遷移 與分佈有重要的意義，可供工程界在設計清除方法及預估清除目標時做為 依據。 Problems involving the contamination of soil and groundwaterby leaky underground storage tranks (LUSTs) and accidented oilspills are being identified more and more in Taiwan. Cleanup actions are beginning to be required by the public to restore the environment. To estimate the volume of the contamination and the effect of cleanup actions cannot be accomplised without having a good understanding of the retention characteristics of water and organics in soil. No matter whether free product pumping or soil vapor extraction is used to remove the organic contaminants from the ground, there remain some contaminants in ground. The amount of the remaining organics depends on the oil/water retention characteristics of the soil. The objective of this study is to use pressure cell technique to determine the effect of soil characteristics on the retention behavior of oil and water in soil. The results of the experiments show that the amount of retained liquids at various suctions increases with the content of fines of soil samples. In the meantime, for the experiments with organic liquid as non- wetting liquids, the amount of water retained in the soil shows a similar trend. In addition, the amount of liquids retained in the soils depends on the interfacial tention between the wetting and the non-wetting fluids. The higher the interfacial tention the more wetting liquids retained in the soil. When the change of the interfacial tension is not large, the retention characteristics in soil influenced by the distribution of pore is more important than the interfacial tension. On the other hand, the results aslo show that the volumetric content of the wetting liquids after suction was released did not increase to that of original value. The result of the study will help the engineers to get a better understanding of the distribution and migration of the origanic liquid in the vadose zone and near the ground water table. Therefore, the engineers can estimate the amount of organic liquids retained in the subsurface more accurately from the characteristics of the soil.