受氣候變遷影響之臨海場址地下水汙染特徵模擬探析

Translated title of the thesis: Simulation of groundwater flow and solvents transport in a coastal industrial site considering climate change
  • 梁 蜀昀

Student thesis: Doctoral Thesis

Abstract

台灣在經歷水汙染、空氣污染防治及廢棄物治理階段後,隨著台灣最大工殤- RCA等大型含氯有機溶劑汙染土壤 場址不斷被舉報,地下水環境整治與治理議題開始受到關注,尤其是石化業等高汙染風險產業於產品生產過程中,因產品、原料、添加物等物質入滲於地下環境中,使土壤、地下水受到嚴重汙染,而地下場域存在非均質與不確定性,導致汙染整治困難度相對提高?多,極端天氣與氣候事件更加劇了臨海石化產業之汙染風險。準此,本研究以臨海石化工業區為研究區域,分別就氣候變遷下地下水文時空變化趨勢與時頻分析、水流與溶質傳輸模式模擬等進行研究探討。 地下水場域大多受氣候因素之直接或間接影響,本址之地下水變化驅動亦受降雨入滲與潮汐效應影響顯著,為瞭解上述兩因素與流場變動週期之對應關係,研究採用時頻分析法分析場址2010年5月至2014年6月間10口監測井之地下水趨勢線,就水位時頻分布狀況瞭解各監測井年趨勢水位普遍呈現上升趨勢,且在汛期皆有一高頻率變化之頻峰值出現,表示地下水場域各監測井在同一期間皆受到豪大雨擾動,顯示高強度或長時間的極端降雨對地下水流場影響大,且各監測井皆俱明顯豐?水之季節性變化(豐越豐、?越?);就各別監測井而言,井4、井8受半日潮影響,有明顯振幅變化,離海岸線較遠的井1、井3、井5、井6、井7、井10之振幅則不明顯;另外井2和井9受潮位與人為因素綜合影響,產生非規律性之訊號。 另外,感潮明顯之區位易遭致土壤地下水鹽害,對於埋佈各樣輸送管線於其中的工業區而言,其可能導致老舊管線浸蝕破損引發嚴重汙染危害,為此,本研究建置GMS-Modflow水流模式,針對感潮明顯之井8與感潮不明顯之井3以MT3DMS進行氯離子傳輸模擬,配合流速與鹽分濃度關係式計算,評估場區地下水含鹽狀態。 此研究區為填海造陸之海埔新生地,1994年填海造陸之初,因地下水仍為海水,其氯離子濃度甚高(17 000~28 000 mg/L),土壤中之鹽分一般隨著旱季(平均降雨量114 mm/d)水分蒸發而累積;汛期(平均降雨量463 mm/d)降雨入滲淋洗而脫鹽的過程交替發生而變化,井3所處區域因無海水溢淹補注鹽分且經降雨等淋洗作用脫鹽,其經14 年後氯離子濃度逐漸淡化至3 000 mg/L以下,但距離監測標準628 mg/L尚有一段差距;而感潮明顯之井8因感潮或氣候降雨入滲事件影響,氯離子濃度因入滲補注而提高,使其脫鹽所需時間較長,恐有可能長期維持高氯鹽濃度。 本研究進一步以Modflow&MT3DMS模式運算評估可能之石化汙染物危害狀況。此項研究選用石化汙染場址最常被檢出之單環芳香烴(BTEX)和氯仿作為指標物質,並依據場區配置擇定易造成汙染之區位,進行單一次汙染事件與持續注入汙染之假設性模擬。模擬結果發現BTEX分項物質(二甲苯、苯、甲苯、乙苯)之汙染團皆呈現略圓形狀,顯示本址地下水流動極為緩慢,移流作用在此並無明顯作用,若以單一次汙染於自然衰減狀態下約經5 年才可低於管制標準;而若以持續注入微量汙染之區位,預估6 年後汙染濃度將上升2 倍以上。 氯仿之單一次1 0 mg/L之汙染事件,經5 年自然衰減濃度可降至0 1 mg/L;若持續注入6 年微量汙染,汙染濃度逐漸上升,可能達到6 0 mg/L,若無採用相關整治工法,預計約需數十年至百年自然衰減過程才可使汙染物降至法規標準。 由於研究區目前尚無明顯汙染狀況,建議可以預先防範之觀點,針對易受汙染之區位進行監測井設定效益評估,並進一步發展氣候變遷下臨海石化業汙染潛勢指標系統,配合地理資訊系統繪製汙染潛勢地圖,據此規劃協力治理策略,降低汙染事件之發生機會。
Date of Award2016 Sep 8
Original languageChinese
SupervisorCheng-Haw Lee (Supervisor)

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受氣候變遷影響之臨海場址地下水汙染特徵模擬探析
蜀昀, 梁. (Author). 2016 Sep 8

Student thesis: Doctoral Thesis