從污染整治到淨零 : 土壤與地下水的碳管理整合應用
碳管理與ISO 14064-1組織型碳盤查簡介
ISO 14067產品型碳足跡、14064-2專案型碳減量簡介
土壤及地下水污染整治導入碳管理應用
大葉大學 環境工程學系/消防安全學士學位學程
講師 王麒維 助理教授
在全球推動淨零碳排放之浪潮下,各行各業紛紛致力於減少溫室氣體排放,以應對日益嚴峻的氣候變遷挑戰。環境污染治理領域,特別是土壤與地下水整治產業,如何結合碳排放管理,成為邁向永續發展的重要課題。土壤與地下水污染整治是環境工程中一門重要領域,主要專注於移除有害物質與恢復土壤及地下水之環境品質。然而,整治過程中經常需要大量能源投入,卻伴隨著碳排放的增加。本次工作坊將探討如何在整治策略中導入碳管理觀念,以實現污染治理與碳減排的雙重效益。
現今國際間碳管理方法中以ISO系列最為人熟知,本次工作坊將以ISO 14064-1組織型碳盤查、ISO 14064-2專案型碳減量、ISO 14067產品型碳足跡標準作為主軸,探討土壤及地下水污染整治導入相關標準之方式與應用。理解碳盤查與碳足跡之基本概念,係為實現有效碳管理的第一步。導入碳盤查旨在量化整治過程中的溫室氣體排放量,為後續減排策略提供科學依據;而碳足跡則進一步追蹤整治活動對碳排放的全生命週期影響,幫助制定更精準的減碳目標。當基本排放之基線先建立後,則可制定/執行碳減量之方法學,並逐步朝向碳中和與產業淨零邁進。希望藉由本次工作坊,建立並強化相關土壤與地下水產業之從業人員對於碳管理基礎之認知,從以跨領域的視野共同推進永續環境的實現。
Carbon Net Zero ISO 14064-1 (1/3)
Carbon Net Zero ISO 14067&14064-2 (2/3)
Carbon Net Zero Remediation (3/3)
現地化學氧化整治的安全性:成功關鍵及過去如何為未來創新鋪路
Remedial Safety in In-Situ Chemical Oxidation: Crucial for Success, and How the Past Paves the Way for Future Innovation
講師: Tim Pac, CPG, Sr. Remediation Engineer 美國Terra Systems公司
Introduction & ISCO Primer
ISCO Remedial Safety, Crucial to Success
The Past Paves the Way for Future Innovation?
界面活性劑淋洗整治非水相液體(NAPL)有機物污染場址之設計及操作
界面活性劑強化移除含水層NAPLs污染之整治技術(surfactant-enhanced aquifer remediation (SEAR)) - 基礎介紹、應用、限制
SEAR整治應用設計及規劃工具
SEAR整治案例介紹、經驗傳承、發展趨勢
講師: Professor Shiau,Bor-Jier (Benjamin) Ph.D., P.E. 美國奧克拉荷馬大學石油及地質工程學院 講座教授
土壤和地下水受到非水相液體 (Non Aqueous Phase Liquids, NAPLs) 有機污染物之污染,對於整治工作之執行是一項極大的挑戰。因此,於此次工作坊整治技術培訓課程中,將針對界面活性劑強化移除含水層NAPLs污染之整治技術(surfactant-enhanced aquifer remediation (SEAR)),進行基礎概念和實際應用方法之完整介紹,以及在設計SEAR以回收 NAPLs污染應用上之關鍵技術。此次課程邀請美國奧克拉荷馬大學 (The University of Oklahoma) 石油及地質工程學院(Mewbourne School of Petroleum and Geological Engineering) 講座教授Shiau, Bor-Jier (Benjamin)進行講授,Professor Shiau研究團隊在過去的二十年中,完成了超過 80處以上之污染場址整治,這些整治計畫主要的目標是移除自由相NAPLs污染物(一般而言,移除率達 > 90% - 95%)。SEAR 的設計理念是透過注入一到兩個孔隙體積量體(pore volume, PV) 的界面活性劑混合溶液(總濃度 < 1 wt%),藉由產生具有超低界面張力 (IFT) 的中相微乳化物(middle-phase microemulsions),以達成土壤孔隙殘留之油相物質移動而被移除。近十年來,Professor Shiau研究團隊努力改進既有界面活性劑配方的效能(自 2000 年起開發使用至今)和土壤淋洗程序之設計,其涉及不同層面的改善,例如减少淋洗所需添加之鹽分(< 1 wt% 總鹽份量,NaCl),降低界面活性劑使用濃度,减少注入的 液體PVs 數量,以及使用在地表下具有快速生物降解速率的界面活性劑並進行重新調整配方。此課程內容將提供一些污染場址整治工作的實際案例,界面活性劑淋洗操作的新發展以及下一代 SEAR整治新配方。透過實驗室研究和現場實地之應用污染整治,證實透過適當之設計界面活性劑淋洗工法(SEAR)可作為NAPLs污染場址之一項有效整治工法。
SEAR整治技術 - 基礎介紹
SEAR整治應用設計及規劃工具
SEAR整治案例介紹、經驗傳承、發展趨勢
初探AI於土壤及地下水污染整治及調查之潛在發展應用
何謂AI
AI於環工應用-案例介紹
機器學習應用於三氯乙烯快速生物降解之研究
講師:
國立中興大學 環境工程系 張書奇 教授
國立中興大學 環境工程系 林禹豪 教授
電腦硬體設備與物聯網(Internet of Things, IoT)科技技術蓬勃發展,使得人工智慧(Artificial Intelligence, AI)逐漸改變了生活型態,可預期地AI未來具有輔助挹注污染調查及整治效能提升之潛力。
本次工作坊邀請國立中興大學環境工程系張書奇教授與林禹豪教授,針對AI於環境工程與土壤地下水污染整治調查之潛在應用進行講授。廣義的AI應用包含IoT與機器學習(Machine Learning)各項模式的使用,狹義的AI應用則指基於深度學習(Deep learning, DL)或強化學習神經網路等資料驅動(Data-driven)模式的使用,避免魚目混珠,身為一位專業環工技師/工程師了解AI的基礎定義與內涵是應用AI於環工領域的第一步。透過DL技術擷取地下水相關影像及文字之資料特徵可強化地下水行政管理職能,例如整治費徵收金額預測AI分析系統已被建置使用,惟AI提升實場上物化與生物整治土壤及地下水污染之應用較不常見,因此,針對常見之三氯乙烯污染物質之生物整治技術,將以一項研究主題「機器學習應用於三氯乙烯快速生物降解之研究」進行案例介紹。地下水污染整治分為物理化學和生物整治,在中低濃度下,生物整治應屬較為經濟可行之方式,此研究開發微生物群系再造(microbiome reengineering, MBRE)技術,以溫度、pH值、鹽度及含水率4個環境變因進行篩選,並以第三代定序(Third generation sequencings, TGS)進行菌種鑑定與環境變因影響之分析。進一步針對已定序之數百個(746個)擴增序列變體(amplicon sequence variants, ASVs)進行分析,菌種及其組合(約3.7015´10224個組合需計算)可對總氯化乙烯之生物降解具有指標特性,然而評估數量龐大,無法以一般方式進行,因此可利用機器學習進行探討。該研究應用三種機器學習方法進行評估:最小絕對值收斂和選擇算子(least absolute shrinkage and selection Operator, LASSO)、極端梯度上升(extreme gradient boosting, XG Boost)及隨機森林(random forest, RF),此研究為快速三氯乙烯生物整治提供新式方法以及未來菌群研究方向。
何謂AI
AI於環工應用-案例介紹
機器學習應用於三氯乙烯快速生物降解
土壤及地下水污染地球物理探測調查技術
淺談地電阻探測方法
講師: 郭治平 教授 國立雲林科技大學 營建工程系
本次工作坊邀請國立雲林科技大學營建工程系郭治平教授,針對土壤及地下水污染地球物理探測調查技術,地電阻方法(Earth Electrical Resistivity Method),又稱為地電阻影像剖面法(Electrical Resistivity Tomography, ERT)或(Resistivity Image Profiling, RIP),其為土壤及地下水污染地球物理探測調查技術之ㄧ。地層材料由於組構、膠結、飽和等狀況不同,因而表現出不同的導電性質,一般以電阻率代表。藉由儀器測量並分析地中電阻率分布,可用以推估地層材料、構造、地下水以及地下水污染分佈等。地電阻方法施作方式為將電極插入地表,傳導直流電或非常低頻交流電進入地層中產生人為電場,經由額外電位極量測電位差。依據電極排列方式不同,對應到不同的空間幾何參數得到視電阻率,經由分析後獲得接近實際的電阻率。實務上,施作地電阻需考慮地形、電極間距、測線線性等因素,方可規劃最合適之測線並獲得預期成果。
本次課程預計以3小時進行,第1小時進行地電阻探測方法介紹,說明基本原理、測線規劃、案例介紹;第2小時進行戶外地電阻探測方法實作,以地電阻法監測地下水入滲為示範案例;第3小時進行地電阻資料分析,展示地下水依時分布變化之地層電阻率剖面。
地電阻探測方法介紹: 基本原理、測線規劃、案例介紹
戶外地電阻探測方法實作: 以地電阻法監測地下水入滲為示範案例
講師:Scott Crawford, M.Sc, PE / 美國環境工程技師 Loureiro Engineering Asscociates, Inc., USA
主題 1. 加熱輔助土壤氣體抽取法和氧氣生物曝氣技術整治氯化苯污染
主題 2. 化學氧化法應用於污染整治的20年設計經驗分享
主題 3. 全氟/多氟烷基物質(PFAS)整治的挑戰與未來趨勢
此技術論壇邀請美國Loureiro Engineering Associates, Inc.(LEA) 環境工程公司(https://www.loureiro.com/)整治技術總監及首席環境工程技師Scott Crawford 前來台灣進行訪問交流,Scott 畢業自美國麻州大學土木環境工程研究所,持有美國新罕布夏州(New Hampshire)、紐澤西州(New Jersey)、西維吉尼亞州(West Virginia)環境工程技師資格(Professional Engineer, PE),為一位擁有28 年豐富經驗的污染整治專家,他對現地整治技術的優點和所面臨缺點,具有精闢的理解與熟稔解決方案,從策略制定和設計到全面整治執行實務經驗有著別於一般台灣環境工程師更多經歷值得我們學習。他作為Loureiro Engineering Associates, Inc.技術總監和首席設計工程師,Scott 負責監督LEA 的設計團隊,使用各種化學、生物、物理和熱處理方法進行複雜的土壤和地下水污染整治工作。Scott 負責數十處全面性環境對策、賠償及責任法案(CERCLA)、資源保育及回收法案(RCRA)、州主導和私營工業場址進行數千萬美元整治工作。
加熱輔助土壤氣體抽取法和氧氣生物曝氣技術整治氯化苯污染
化學氧化法應用於污染整治的20年設計經驗分享
PFAS 整治挑戰及未來趨勢
講師:梁振儒 特聘教授 / 國立中興大學環境工程學系
水力傳導係數(Hydraulic conductivity, K)是土壤及地下水污染整治過程中一個非常重要的參數,因為它決定了地下水可以通過土壤或其他孔隙介質的速率。當地下水受到污染時,可能會對人類健康和環境構成嚴重風險,整治過程常需要從地下水中抽除污染物或污染水體,將受影響的污染區域恢復到安全和健康的狀態。因此,受污染影響區域土壤中的水力傳導係數是決定整治過程效果的關鍵因素之一。如果水力傳導係數過低,意味著地下水通過土壤的速度很慢,因而抽取受污染的地下水中會變得困難。另一方面,如果水力傳導係數很大,地下水可以更快地通過土壤,便可以較容易抽取受污染的地下水。此外,水力傳導係數亦會影響注入地下水的整治試劑的分佈。如果水力傳導係數較大,注入之試劑可以更均勻地分佈到受影響區域,但過大的水力傳導係數值亦可使注入之試劑被地下水稀釋或過度的流佈。總之,水力傳導係數是地下水污染整治過程中的一個重要參數,因為它影響地下水通過土壤的速率,而影響整治過程的效果。
此次工作坊將針對決定水力傳導係數的學理基礎,以及如何從實驗室滲透度裝置試驗到現地微水試驗取得此參數數值,進行一系列之介紹及了解實際的計算過程,建立並強化相關從業人員對於水力傳導係數基礎的認知,以作為後續執行相關整治工作之根基。
Conductivity Part 1
Conductivity Part 2
Conductivity Part 3
講師:盧至人 教授 / 國立中興大學環境工程系
現地生物復育是土壤與地下水有機污染常見的污染整治工法,生物復育是利用原生現地微生物或是人為添加的特定菌株將受污染的環境介質(本工作坊著重於土壤與地下水)中的有機化合物經異化、同化或共代謝作用,分解或轉化成較簡單的有機物或是二氧化碳及水等無害產物,以達到土壤與地下水整治之目標。現地生物復育著重於提供適當的環境因子,以提高現地微生物族群的數量,促進現地微生物族群代謝污染物之活性,使其得以有效分解有機污染物。例如生物活化法即是藉由添加生物分解所需的營養鹽…等於污染場址,活化場址內既有的微生物族群。或是藉由現地環境因子評估,確認限制生物分解的關鍵環境因子,並以人為方式將其改善到適合生物分解所需的環境狀態,例如調整pH、水分、氧氣…等。若是現地微生物數量不足,微生物活性不佳或是菌種組成不利於生物分解…等,則可以採生物添加法。即直接添加對污染物具有分解能力的特殊菌種於污染場址。或利用生物工程技術,自環境中篩選具特定污染物分解能力的微生物,重新再馴化增殖後加諸於污染場址之中。另一種國內常見的現場生物處理法,則是將污染土壤(地下水)挖除(抽除)後採生物堆或特殊的生物反應器,藉由生物堆或反應器的翻堆攪拌,並人為控制溫度、水分、氧氣與營養鹽…等,以分解去除土壤或地下水中的污染物。
前述的生物刺激活化、生物添加或是生物反應槽的設計與操作,最關鍵的初步評估程序是了解污染物的型態與濃度(含污染物的物化特性,例如: 分子結構、溶解度、沸點、Kd值、Kow值、取代基、分子量…等)。另一關鍵評估因子是為微生物特性(例如: 微生物數量、酵素、酵素活性、酵素表現、特定的環境條件(例如: 好氧、無氧或厭氧…等)、特殊營養鹽(例如: B12、鈷、鉬、銅…等)、ORP、EC、pH…等等)。
此工作坊以現地生物復育的觀點討論生物復育整治工法設計與操作的關鍵參數與評估方式。
Bioremediation 1/3
Bioremediation 2/3
Bioremediation 3/3
講師:Dr. Nihar Mohanty / 美國麻薩諸塞州 環境保護署 環境分析師
台灣對於土壤及地下水污染場址之管制乃依據「土壤及地下水污染整治法(簡稱土污法)」予以規範,更依據「場址污染範圍與管制區之劃定及公告作業原則」各級主管機關對於有土壤或地下水污染之虞之場址,應即進行查證。當場址之土壤、地下水污染來源明確,其土壤或地下水污染物濃度達管制標準者,主管機關應公告為土壤、地下水污染控制場址;控制場址經初步評估後,有嚴重危害國民健康及生活環境之虞時,應報請中央主管機關審核後,由中央主管機關公告為土壤、地下水污染整治場址(土污法第十二條)。然而對於美國之相關污染場址管理策略,從事土水領域之專業工程師,或可從國外之整治策略角度,反思我們現在進行之相關管制作為。此次工作訪邀請美國麻薩諸塞州環境保護署環境(Massachusetts Department of Environmental Protection, MassDEP)分析師Dr. Mohanty前來土水聯盟分享如何達到整治終點之管制策略,以其實務經驗進行近距離之交流。
Massachusetts PFAS 1/3
Massachusetts PFAS 2/3
Massachusetts PFAS 2/3
講師:
陳耀宗 博士 / 瑞昶科技股份有限公司
梁振儒 特聘教授 / 國立中興大學 環境工程學系
2020年國內列管的土壤及地下水污染場址中,受碳氫化合物污染之場址數量高達86.4%,其中以含氯脂肪族碳氫化合物占56.4 %。透過詳實污染之調查建立場址概念模型 (Conceptual Site Model, CSM)可有助於定位污染物洩漏位置,作為整治技術可行性評估之依據。地表下氣相及水相污染物採樣技術,可分為主動式採樣(Active sampling, AS)與被動式採樣(Passive sampling, PS),其中被動式採樣具備操作方法簡易且不干擾污染物狀況等優點,可更真實反應地表下之污染分布狀況。
Passive Sampler 1/3
Passive Sampler 2/3
Passive Sampler 3/3
講師:林軒緯 環境工程技師 / 土壤及地下水整治技術聯盟
於土壤及地下水領域執行調查評估、整治或數據資料評析時,皆須彙整大量資料及數據成果進行報告,因此報告的方式與闡述的技巧攸關土壤及地下水資訊有效的傳達,以完備計畫案執行的規劃、歷程及成效之呈現。據此,資料呈現及報告能力實為土壤及地下水之調查人員、工程師、計畫經理等從業人員必備能力之一。本次工作坊針對土壤及地下水領域執行調查評估及整治業務時常使用之報告方式進行介紹,並藉由各種實際土壤污染評估調查案例等進行課程輔助說明,讓與會人員深刻了解有效提升資訊呈現之方式。
Part 1
Part 2
Part 3
講師:梁振儒 特聘教授 / 國立中興大學環境工程學系
土壤氣體抽取法(Soil Vapor Extraction, SVE)為處理地表下未飽和含水層揮發性有機物污染的整治技術之一,其原理係透過在未飽和含水層抽取土壤氣體,迫使土壤氣體流動並夾帶揮發性有機物(Volatile Organic Compounds, VOCs)遷移至地面上再加以處理。該技術可以有效去除土壤中的VOCs,在應用上也經常搭配現地空氣注入法(In-situ Air Sparging, IAS)使用。SVE 藉著其操作簡易、價格便宜等優點,往往於整治設計時被優先考量使用的技術。
SVE Lecture 1/3
SVE Lecture 2/3
SVE Lecture 3/3