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年度	105	專案性質	實驗性質
專案類別	研究專案	研究主題	評估
申請機構	國立高雄師範大學	申請系所	生物科技系(所)
專案主持人	陳士賢	職等/職稱	教授
專案中文名稱	強化土壤氣體現場篩測方法調查石油碳氫化合物儲槽設施及污染場址
中文關鍵字	揮發性有機物,現場篩測工具,攜帶型質譜儀
專案英文名稱	Enhance Field screening methods of soil gas in petroleum hydrocarbon storage facilities and contaminated sites
英文關鍵字	Volatile organic compounds, Field-screening device, Portable gas chromatograph/mass spectrometer
執行金額	1,160,000元
執行期間	2015/11/17 至 2016/11/16
計畫中文摘要	造成石化污染事件的污染來源多以加油站之地下儲槽及地面上之大型儲槽為多，而油槽之洩漏對環境之衝擊以地面上之大型儲槽最直接及嚴重，因其造成之空氣、土壤甚至地下水之污染是直接快速的，故需立即反應並處理，否則後果及處理費用難以估計，另外在地下儲槽方面，例如加油站必須在地面下構築密閉油槽，然而台灣地區地震頻繁和地下管線鏽蝕等潛在問題，均可能在加油站油品儲存和輸送過程中污染土壤及地下水。 隨著分析儀器的進步與發展，偵測油品洩漏所使用之分析技術與儀器設備也日趨成熟，但其需借重站方工作人員平時對測漏管等測漏設備，以測爆器進行土壤氣體與油氣篩測，而環保人員在污染查察上，對所選定加油站進行勘查污染防治與監測設施，了解地下水使用情形，進行浮油量測，分別進行測漏管檢測、土壤氣體採樣、土壤氣體氣相層析分析、地下水位確認、及污染潛勢篩選。 本專案研究目的為提升地下儲槽土壤氣體監測井(或稱測漏管)污染預防措施之功能性，及強化土壤氣體現場篩測方法，以精石化業者管理者及環保人員的污染防治與監測設施勘查流程。本研究主要分為實驗室試驗以及加油站實場測試調查。 實驗室評估進行吸附材質Solid phase microextraction(SPME)、Sorbent Tubes Anasorb CSC®及ULTRA sampler sorbe®的測試。脫附條件實驗設計主要探討各種吸附材質與目標化合物之間的脫附效益，藉以評估吸附材質之最佳脫附條件。試驗係以50 mL中油95無鉛油品進行模擬洩漏於土壤中，再以吸附材質進行吸附1小時(SPME)及24小時 (Sorbent Tubes Anasorb CSC®與ULTRA sampler sorbe®)，待吸附時間結束後再分別以不同的脫附條件進行脫附。其中SPME適用最佳吸附時間為9小時，最佳脫附條件為在200C下脫附0.5min；而Sorbent Tubes Anasorb CSC®與ULTRA sampler sorbe®最佳吸附時間為72小時，最佳脫附條件則是150C，進行平衡頂空裝置的前處理流程可達到最佳脫附效果。 吸附時間實驗設計主要探討汽油洩漏至土壤中再揮發至空氣中被不同的吸附材質吸附的時間差異與濃度變化，藉以評估吸附材質之被動性採樣之可行性。試驗同樣以50 mL中油95無鉛汽油進行模擬洩漏，模擬情境分別為:剛洩漏的情況及洩漏後已擴散後兩種情境。結果發現SPME在汽油剛洩漏之環境下吸附9小時內即可對目標化合物達到吸附之最大量，Sorbent Tubes Anasorb CSC®及ULTRA sampler sorbe®在汽油剛洩漏之環境與汽油已洩漏後已擴散之環境皆於72小時達到吸附最大量。 第二階段工作則是利用實驗室試驗之數據，以此為基準使用於實際加油站污染場址進行技術之評估。本計畫場址選定4站分別為南部場址A、北部場址B與北部場址C、南部場址D共4站，皆為汽油洩漏污染場址，實驗結果首先係以加油站標準採樣流程進行，後再將進行本試驗之吸附材質進行吸附分析。以手持式PID與FID進行土壤氣體監測井篩測，然後以TOF-MS進行土壤氣體分析，再進行各種吸附材質吸附效能試驗。每一加油站共進行五座土壤氣體監測井之測試，由於TOF-MS因為只要有水氣就不能進行分析受場地限制較大，所以在操作上較無法便捷。在進行吸附材質吸附試驗中，SPME於實場試驗中，大多的測試點都能夠檢測出污染物，尤其是MTBE是最容易檢測到的目標化合物，而Sorbent Tubes則只有檢測到MTBE，但其含量均遠大於SPME之吸附量，在四個污染場址之檢測數據較低。在測試結果中依據測得目標污染物之種類，可以發現測試之靈敏度為:在Sample Bag中以TOF-MS分析(在表格中標示為TOF-MS)＞SPME＞Sorbent Tubes Anasorb CSC®＞Tedlar® Sample Bag 經由GC-MS分析(在表格中標示為Tedlar® Sample Bag)＞ULTRA sampler sorbe®。 Sorbent Tubes Anasorb CSC®與ULTRA sampler sorbe®在實驗室中皆為可控條件(如無日照、濕度干擾等)，故測值會相對較高，加油站實場測試中，因日照、溫度與測漏管中濕度皆不相同，場址污染現況、水文地質條件及場址是否進行整治均會影響被動式吸附作用，但其成本較低，可建議業者多使用。就成本考量而言SPME較貴但可重複使用，根據便利性及經濟效益考量，SPME及Sorbent Tubes Anasorb CSC®是目前建議作為土壤氣體監測井被動式採樣之最佳吸附材質。造成石化污染事件的污染來源多以加油站之地下儲槽及地面上之大型儲槽為多，而油槽之洩漏對環境之衝擊以地面上之大型儲槽最直接及嚴重，因其造成之空氣、土壤甚至地下水之污染是直接快速的，故需立即反應並處理，否則後果及處理費用難以估計，另外在地下儲槽方面，例如加油站必須在地面下構築密閉油槽，然而台灣地區地震頻繁和地下管線鏽蝕等潛在問題，均可能在加油站油品儲存和輸送過程中污染土壤及地下水。 隨著分析儀器的進步與發展，偵測油品洩漏所使用之分析技術與儀器設備也日趨成熟，但其需借重站方工作人員平時對測漏管等測漏設備，以測爆器進行土壤氣體與油氣篩測，而環保人員在污染查察上，對所選定加油站進行勘查污染防治與監測設施，了解地下水使用情形，進行浮油量測，分別進行測漏管檢測、土壤氣體採樣、土壤氣體氣相層析分析、地下水位確認、及污染潛勢篩選。 本專案研究目的為提升地下儲槽土壤氣體監測井(或稱測漏管)污染預防措施之功能性，及強化土壤氣體現場篩測方法，以精石化業者管理者及環保人員的污染防治與監測設施勘查流程。本研究主要分為實驗室試驗以及加油站實場測試調查。 實驗室評估進行吸附材質Solid phase microextraction(SPME)、Sorbent Tubes Anasorb CSC®及ULTRA sampler sorbe®的測試。脫附條件實驗設計主要探討各種吸附材質與目標化合物之間的脫附效益，藉以評估吸附材質之最佳脫附條件。試驗係以50 mL中油95無鉛油品進行模擬洩漏於土壤中，再以吸附材質進行吸附1小時(SPME)及24小時 (Sorbent Tubes Anasorb CSC®與ULTRA sampler sorbe®)，待吸附時間結束後再分別以不同的脫附條件進行脫附。其中SPME適用最佳吸附時間為9小時，最佳脫附條件為在200C下脫附0.5min；而Sorbent Tubes Anasorb CSC®與ULTRA sampler sorbe®最佳吸附時間為72小時，最佳脫附條件則是150C，進行平衡頂空裝置的前處理流程可達到最佳脫附效果。 吸附時間實驗設計主要探討汽油洩漏至土壤中再揮發至空氣中被不同的吸附材質吸附的時間差異與濃度變化，藉以評估吸附材質之被動性採樣之可行性。試驗同樣以50 mL中油95無鉛汽油進行模擬洩漏，模擬情境分別為:剛洩漏的情況及洩漏後已擴散後兩種情境。結果發現SPME在汽油剛洩漏之環境下吸附9小時內即可對目標化合物達到吸附之最大量，Sorbent Tubes Anasorb CSC®及ULTRA sampler sorbe®在汽油剛洩漏之環境與汽油已洩漏後已擴散之環境皆於72小時達到吸附最大量。 第二階段工作則是利用實驗室試驗之數據，以此為基準使用於實際加油站污染場址進行技術之評估。本計畫場址選定4站分別為南部場址A、北部場址B與北部場址C、南部場址D共4站，皆為汽油洩漏污染場址，實驗結果首先係以加油站標準採樣流程進行，後再將進行本試驗之吸附材質進行吸附分析。以手持式PID與FID進行土壤氣體監測井篩測，然後以TOF-MS進行土壤氣體分析，再進行各種吸附材質吸附效能試驗。每一加油站共進行五座土壤氣體監測井之測試，由於TOF-MS因為只要有水氣就不能進行分析受場地限制較大，所以在操作上較無法便捷。在進行吸附材質吸附試驗中，SPME於實場試驗中，大多的測試點都能夠檢測出污染物，尤其是MTBE是最容易檢測到的目標化合物，而Sorbent Tubes則只有檢測到MTBE，但其含量均遠大於SPME之吸附量，在四個污染場址之檢測數據較低。在測試結果中依據測得目標污染物之種類，可以發現測試之靈敏度為:在Sample Bag中以TOF-MS分析(在表格中標示為TOF-MS)＞SPME＞Sorbent Tubes Anasorb CSC®＞Tedlar® Sample Bag 經由GC-MS分析(在表格中標示為Tedlar® Sample Bag)＞ULTRA sampler sorbe®。 Sorbent Tubes Anasorb CSC®與ULTRA sampler sorbe®在實驗室中皆為可控條件(如無日照、濕度干擾等)，故測值會相對較高，加油站實場測試中，因日照、溫度與測漏管中濕度皆不相同，場址污染現況、水文地質條件及場址是否進行整治均會影響被動式吸附作用，但其成本較低，可建議業者多使用。就成本考量而言SPME較貴但可重複使用，根據便利性及經濟效益考量，SPME及Sorbent Tubes Anasorb CSC®是目前建議作為土壤氣體監測井被動式採樣之最佳吸附材質。造成石化污染事件的污染來源多以加油站之地下儲槽及地面上之大型儲槽為多，而油槽之洩漏對環境之衝擊以地面上之大型儲槽最直接及嚴重，因其造成之空氣、土壤甚至地下水之污染是直接快速的，故需立即反應並處理，否則後果及處理費用難以估計，另外在地下儲槽方面，例如加油站必須在地面下構築密閉油槽，然而台灣地區地震頻繁和地下管線鏽蝕等潛在問題，均可能在加油站油品儲存和輸送過程中污染土壤及地下水。 隨著分析儀器的進步與發展，偵測油品洩漏所使用之分析技術與儀器設備也日趨成熟，但其需借重站方工作人員平時對測漏管等測漏設備，以測爆器進行土壤氣體與油氣篩測，而環保人員在污染查察上，對所選定加油站進行勘查污染防治與監測設施，了解地下水使用情形，進行浮油量測，分別進行測漏管檢測、土壤氣體採樣、土壤氣體氣相層析分析、地下水位確認、及污染潛勢篩選。 本專案研究目的為提升地下儲槽土壤氣體監測井(或稱測漏管)污染預防措施之功能性，及強化土壤氣體現場篩測方法，以精石化業者管理者及環保人員的污染防治與監測設施勘查流程。本研究主要分為實驗室試驗以及加油站實場測試調查。 實驗室評估進行吸附材質Solid phase microextraction(SPME)、Sorbent Tubes Anasorb CSC®及ULTRA sampler sorbe®的測試。脫附條件實驗設計主要探討各種吸附材質與目標化合物之間的脫附效益，藉以評估吸附材質之最佳脫附條件。試驗係以50 mL中油95無鉛油品進行模擬洩漏於土壤中，再以吸附材質進行吸附1小時(SPME)及24小時 (Sorbent Tubes Anasorb CSC®與ULTRA sampler sorbe®)，待吸附時間結束後再分別以不同的脫附條件進行脫附。其中SPME適用最佳吸附時間為9小時，最佳脫附條件為在200C下脫附0.5min；而Sorbent Tubes Anasorb CSC®與ULTRA sampler sorbe®最佳吸附時間為72小時，最佳脫附條件則是150C，進行平衡頂空裝置的前處理流程可達到最佳脫附效果。 吸附時間實驗設計主要探討汽油洩漏至土壤中再揮發至空氣中被不同的吸附材質吸附的時間差異與濃度變化，藉以評估吸附材質之被動性採樣之可行性。試驗同樣以50 mL中油95無鉛汽油進行模擬洩漏，模擬情境分別為:剛洩漏的情況及洩漏後已擴散後兩種情境。結果發現SPME在汽油剛洩漏之環境下吸附9小時內即可對目標化合物達到吸附之最大量，Sorbent Tubes Anasorb CSC®及ULTRA sampler sorbe®在汽油剛洩漏之環境與汽油已洩漏後已擴散之環境皆於72小時達到吸附最大量。 第二階段工作則是利用實驗室試驗之數據，以此為基準使用於實際加油站污染場址進行技術之評估。本計畫場址選定4站分別為南部場址A、北部場址B與北部場址C、南部場址D共4站，皆為汽油洩漏污染場址，實驗結果首先係以加油站標準採樣流程進行，後再將進行本試驗之吸附材質進行吸附分析。以手持式PID與FID進行土壤氣體監測井篩測，然後以TOF-MS進行土壤氣體分析，再進行各種吸附材質吸附效能試驗。每一加油站共進行五座土壤氣體監測井之測試，由於TOF-MS因為只要有水氣就不能進行分析受場地限制較大，所以在操作上較無法便捷。在進行吸附材質吸附試驗中，SPME於實場試驗中，大多的測試點都能夠檢測出污染物，尤其是MTBE是最容易檢測到的目標化合物，而Sorbent Tubes則只有檢測到MTBE，但其含量均遠大於SPME之吸附量，在四個污染場址之檢測數據較低。在測試結果中依據測得目標污染物之種類，可以發現測試之靈敏度為:在Sample Bag中以TOF-MS分析(在表格中標示為TOF-MS)＞SPME＞Sorbent Tubes Anasorb CSC®＞Tedlar® Sample Bag 經由GC-MS分析(在表格中標示為Tedlar® Sample Bag)＞ULTRA sampler sorbe®。 Sorbent Tubes Anasorb CSC®與ULTRA sampler sorbe®在實驗室中皆為可控條件(如無日照、濕度干擾等)，故測值會相對較高，加油站實場測試中，因日照、溫度與測漏管中濕度皆不相同，場址污染現況、水文地質條件及場址是否進行整治均會影響被動式吸附作用，但其成本較低，可建議業者多使用。就成本考量而言SPME較貴但可重複使用，根據便利性及經濟效益考量，SPME及Sorbent Tubes Anasorb CSC®是目前建議作為土壤氣體監測井被動式採樣之最佳吸附材質。
計畫英文摘要	To unambiguously characterize spilled fuel products and to link them to the known sources are extremely important for environmental damage assessment, understanding the fate and behavior and predicting the potential long-term impact of spilled fuels on the environment, selecting appropriate spill response and taking effective clean-up measures. These data, in combination with historic, geological, environmental, and any other related information on the contaminated site can, in many cases, help to support pollution control and remediation design. Thus, design and development of fast, sensitive, economic and accurate analytical methods for screening of target pollutants (i.e., volatile organic compounds, VOCs) in soil gas monitoring wells become very important. The objective of this research was to develop a fast and reliable method for quantification of concentrations of soil gas in gas stations and storage tank facilities to assess potential subsurface contamination. Specific objectives were to test the efficacy of retracted solid phase microextraction (SPME) fiber, commercial available sorbents such as Sorbent Tubes Anasorb CSC and ULTRA sampler sorbe. Commonly detected VOCs such as methyl tert butyl ether (MTBE), benzene, toluene, ethylbenzene, xylenes, substituted benzenes, and diaromatics were selected as the target compounds in gas stations and above/underground storage facilities. Passive sampling of air and soil gas involves the deployment of an adsorbent that collecting compounds in the vapor state over time. Conventionally discussions of passive sampling in procedural documents are often limited in scope and fail to recognize the quantitative capabilities and benefits of passive sampling. It is proposed that passive sampling method can provide samples of soil gas, sub-slab soil gas, and air for volatile and semivolatile organic compounds under varied conditions of contaminated sites. Gasoline contaminated soil was prepared to verify desorption efficiency of different sorbents while sorbing target compounds. The effects of sampling time, temperature, concentration levels, retraction depth, and the contribution of extraction of SPME needle assembly was tested. Sorption of gasoline contaminated vapor was allowed to contact SPME for one hour. Contact time of 24 hours was set for Sorbent Tubes Anasorb CSC and ULTRA sampler sorbe. The ultimate desorption condition for SPME was found to be 30 seconds at 200C prior to gas chromatograph/mass spectrometer (GC-MS) analysis. The suitable desorption temperature for Sorbent Tubes Anasorb CSC and ULTRA sampler sorbe was 150C. Gasoline contaminated soil was prepared for verifying sorption efficiency of different sorbents. SPME reached highest sorption capacity after 9 hour in the newly spilled soils. However, longer time of 12 hour was required to reach the highest sorption capacity for extended contaminated soil. Sorption onto Tubes Anasorb CSC and ULTRA sampler sorbe will require contact time of 72 hour to reach highest capacity. Field study was conducted to evalaute the performance and applicability of passive soil gas absorbent kits under different hydrogeological conditions in gas stations and storage tank facilities. Four gasoline contaminated stations were selected for field test. Two of them were operated by Formosa Petroleum Company and two operated by Chinese Petroleum Company. Prior to evaluate the efficacy of retracted SPME fiber, commercial available sorbents such as Sorbent Tubes Anasorb CSC and ULTRA sampler sorbe, soil gas in all of the soil monitoring wells in each station were analyzed by portable gas chromatograph/photo ionization detector (GC/PID) and gas chromatograph/flame ionization detector (GC/FID). Five soil gas monitoring wells were selected in each gas station for further study. The results indicated that SPME can sorb more gas components in soil monitoring wells than other sorbents applied. Time of flight mass spectrometer (TOF-MS) did offer precise analysis of soil gas components. However interference such as humidity and other contaminants from the contmaminated sites and relative high cost of the instruent may limit its applicability. In terms of time, data accuracy, and cost, it is recommended that SPME and Sorbent Tubes Anasorb CSC may serve as the better choice in passive sorption of soil gas in the field. In particular, SPME and Sorbent Tubes Anasorb CSCserve as precaution tools for contamination prevention in gas stations.