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3. 污染物調查與環境衝擊評估

3. 污染物調查與環境衝擊評估. A mass balance approach & Math models. Step 1. Emission modeling Step 2. Dispersion modeling Step 3. Quantification of physical impacts Step 4. Monetary valuation. 系統. 開放系統 (open system) ：物質與能量可流經 boundary 者。 封閉系統 (close system) ：能量可流經 Boundary 但物質不能。. Boundary. Input.

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3. 污染物調查與環境衝擊評估

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Presentation Transcript

  1. 3.污染物調查與環境衝擊評估 A mass balance approach & Math models

  2. Step 1. Emission modeling • Step 2. Dispersion modeling • Step 3. Quantification of physical impacts • Step 4. Monetary valuation

  3. 系統 • 開放系統(open system)：物質與能量可流經boundary者。 • 封閉系統(close system)：能量可流經Boundary但物質不能。 Boundary Input Output Processes

  4. [範例]污水處理單元 Source: upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/

  5. 污染物排放之盤查 資料來源：(工業局,2001)

  6. 污染物排放之盤查

  7. [範例]廢水處理系統

  8. Source: www.nec.co.jp/.../mass/images/mass_all.gif

  9. 穩定狀態 • 在實際的環境問題中，工廠排出污染物前，不考慮衰退或累積的情況下，可利用下列式子估算：Input = Output

  10. 污染物混合濃度 • 在兩股廠內不同廢水混合下，針對某一污染物之排出濃度估算如右：

  11. EX: Wastewater mixture • 如果工廠內A生產線產生之廢水量(Q1)為10.0 m3/s，在A點的位置有來自另一條B生產線的廢水，流量(QW)為5.0 m3/s；則過了A點之後的流量(QM) = 15.0 m3/s。再把污染物加進來考慮，如果A生產線排放的廢水中含40.0 mg/L的SS，又假設SS在水中是一個穩定的污染物，它不會衰退(即R = 0)，而B生產線中的SS含量有5.0 mg/L，則過了A點後SS含量為何?

  12. http://www.eea.europa.eu/ 水污染來源

  13. 考慮污染物的衰退 • dC/dt= - KC； 一階反應 • R=KCV • 質量平衡方程式為I = O + KCV

  14. EX: Smoking room • 一個體積為500.0 m3的吸煙室，聚集了50位癮君子，若每小時每人抽兩支煙，每支煙燃燒後會產生1.40 mg的甲醛。已知甲醛轉換成一氧化碳的反應速率係數K=0.4/hr。新鮮空氣以1000 m3/hr的速度進入室內進行交換。假設室內混合均勻，試估計甲醛在此穩定狀態的濃度?

  15. I = 50  2/hr  1.4 mg = 140 mg/hr O = 1000 m3/hr  C (mg/m3) R = KCV = 0.4/hr  C (mg/m3)  500 m3 = 200 C mg/hrI = O + KCV140 mg/hr = 1000C + 200C = 1200C mg/hr C = 140/1200 = 0.117 mg/m3

  16. 化學計量：甲烷燃燒 CH4+2O2 → CO2+2H2O 16g 44 g 36 g MassCO2 = [44/16] × MassCH4 MassH2O = [36/16] × MassCH4

  17. [範例]丁烷燃燒排放之CO2 C4H10 + O2 → CO2 + H2O 2 C4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2O

  18. Air pollution pathway Source: USEPA

  19. SO2在環境中之傳輸 • 在大氣中的停留時間； • 0.7 ~ 4.2 天 • 可能的移除機制 • 乾沉降：附著在葉面或建築物上。 • 酸雨：附在水滴上，降雨。 • 轉換：氧化成硫酸鹽。

  20. GIS模式之應用

  21. 地下水污染

  22. 衰退速率，R • 污染物在自然界中會衰退，而且大部分以一階反應的方式衰退，亦即污染物的衰退速率與其剩餘的濃度成正比。 • R = dC/dt = - kC • k是反應速率，在一階反應時其單位為時間的倒數(如1/s)。 • C /Co = e-kt ；式中，C為污染物在時間t時剩餘的濃度。Co是污染物初始的濃度。

  23. 地下貯槽洩漏問題 • 假設有一個地下貯槽(underground storage tank)已經漏了很多年, 污染了地下水並且在貯槽正下方測得的污染物濃度為0.30 mg/L。污染物以0.15 m/day 的速度流向2.0公里外的一個公共飲用水井, 而該污染物的半生期(half-life)為10年。估算在穩定狀態(steady-state)下水井測得的污染物濃度為何?

  24. 風險?? 基地台電磁波?

  25. 環境風險 Source: reports.eea.europa.eu

  26. 環境風險評估的流程 風險管理

  27. (Source: eea.europa.eu)

  28. 範例：全球化之影響 一款在美國出售、中國製造的兒童玩具所釋放的氣體分析圖 時間 資料來源：Braungart, 2007

  29. 致癌物的風險 • 風險(R)＝平均每日劑量(CDI) (mg/kg/day) ×潛力因子(PF) (mg/kg/day)-1 IRIS (Integrated Risk Information System)

  30. 飲用水中的三氯甲烷 • 如果10-6的風險是我們所能接受的, 對一位70公斤每天喝2 L飲用水的人而言, 飲用水中的三氯甲烷濃度不能超過多少mg/L? 三氯甲烷由飲食途徑的潛力因子為6.1103(mg/kg/day)1。

  31. 社區飲水風險 • 假設一個70 公斤的人每天喝2 L的水達70年, 水中的三氯甲烷濃度是0.10 mg/L(這是美國飲用水的標準), a)找出此人的致癌風險為何? b)如果在同一個城市裡有500000人也喝同樣的水, 那麼每年因此而增加的致癌人數為何?(假設以70年的壽命來計算) c)拿此數據來與美國每年死於癌症的人數比較又如何? 美國每年死於癌症的比例是每100000人中有193人。

  32. 社區飲水的解答

  33. 人類暴露評估 • 在環境中，毒性物質可能因揮發並透過風的吹送而被人類吸入，增加危害風險。當毒性物質意外灑落地上，慢慢滲入地下水，在由人類食入，也可能因藉由土壤的接觸而進入人體。 • 人或環境與有害物接觸的時間(或期間)。 • 人類暴露於毒性物質的劑量可能因生物累積作用而使危害風險加強，也可能透過自然界的衰退現象而使風險減低。

  34. 職業場所的暴露風險 • 利用以下的資料來估計一位60公斤重的工人暴露於某一特殊的致癌物可能的致癌的風險。在過去的25年間每年工作50週, 每週5 天, 每天吸入20 m3的空氣。而此致癌物的潛力因子(potency factor)為0.02 (mg/kg-day)-1, 平均濃度為0.05 mg/m3。

  35. 暴露風險的解答 • 總劑量= 25年 50週/年 5天/週  20 m3/天  0.05 mg/m3 = 6250 mg • CDI = 6250 mg/(60 kg 70 年365 天/年) • = 0.004077 (mg/kg/day) • 風險 = 0.004077 (mg/kg/day)  0.02 (mg/kg-day)-1 = 8.2 10-5

  36. 住宅附近的工廠 • 假設在一個住宅區附近有一個排放苯(benzene)氣體的工廠即將進駐。拫據空氣品質模式(Air Quality Models)的預估有60 %的時間盛行風(prevailing wind)會把苯吹離住宅區, 其他的40 %時間苯的濃度可達0.01 mg/m3。試評估一位成年人在該工廠建廠後增加的致癌風險。如果可接受的風險為10-6, 這個工廠是否可建在此區域內?假設工廠的開工數為350天/年。

  37. 住宅附近工廠的解答

  38. 生物累積效應 • 人類暴露於毒性物質的劑量可能因生物累積作用而使危害風險加強，也可能透過自然界的衰退現象而使風險減低。 • 魚內污染物濃度 = 水中污染物濃度 ×生物累積因子(BCF) • 式中的生物累積因子的單位常以L/kg表示，如DDT的BCF為54,000 L/kg；PCBs則更高達100,000 L/kg。

  39. TCE的生物濃縮作用 • 一個體重70kg的人，平均每天吃當地河中所捕獲的魚6.5g，河中的三氯乙烯(trichloroethylene)為100 ppb(0.1 mg/L)， 試估計此人一生的癌症風險?三氯乙烯的標準暴露因子為10.6 L/kg， 潛力因子為1.110－2 (mg/kg/day)1。

  40. 生物濃縮作用的解答 • 濃度=0.1 mg/L 10.6 L/kg • = 1.06 mgTCE/kg 魚 • CDI= 0.0065 kg魚/天  1.06 mgTCE/kg 魚/ 70 kg = 9.8  105mg/kg/day • 風險 = CDI  PF= 9.8  105 (mg/kg/day)  1.1102(mg/kg/day)1 = 1.08  106

  41. 污染物的衰退 • K為反應速率常數 • T1/2為污染物的半生期(half-life)

  42. 地下貯槽之環境風險 • 假設有一個地下貯槽(underground storage tank)已經漏了很多年, 污染了地下水並且在貯槽正下方測得的污染物濃度為0.30 mg/L。污染物以0.15 m/day 的速度流向2 km外的一個公共飲用水井, 而該污染物的半生期(half-life)為10年。

  43. 估算在穩定狀態(steady-state)下水井測得的污染物濃度為何?估算在穩定狀態(steady-state)下水井測得的污染物濃度為何? • 如果此污染物的潛力因子(potency factor)是0.02 (mg/kg-day)-1, 估算一位70公斤每天喝2 L水達10年的人, 其致癌的風險為何?

  44. 地下貯槽的解答

  45. 風險特性描述/溝通 • 統計上的不確定性、可信度分析。 • 生物不確定性。 • 種類、族群。 • 劑量－反應評估方法之選擇。 • 敏感族群的描述。

  46. 環境風險的管理 • 環境風險評估並不是管理上唯一的要求，但在比較、排序、及擇優環境方案時，可提供很有用的資訊。 • 如果經濟因素是很重要的考量，風險評估亦可與益本法合用，將風險錢幣化，則是需要的。 • 環境風險評估必須處理數據可信度與敏感度的問題，可幫助決策的可靠度。

  47. 環境風險決策 優先處理 高風險 稍後處理 低風險 低危害 高危害

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