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火車脫軌促使土地污染調查

在 2015 年 3 月 30 日,有一輛長貨運火車運送各式各樣貨物,包括木材和化學品,彎彎曲曲地行經密西西比河。約在下午 5 時,部份列車在接近明特城的鄉郊地區,未能順應一段彎曲的軌道而拐彎,結果有 9 個車廂脫了軌,其中一個車廂漏出化學品到農業耕地和林地。緊急應變及初步整治工作已進行,不過此文章餘下部份將會描述由 Hazclean 環境顧問利用來自 Gasmet 科技公司的便攜式多項參數 FTIR 氣體分析儀進行的環境調查。

背景

超過 17,000 加侖的重質樹脂油由車廂漏出,這物質的主要成份是雙環戊二烯 (dicyclopentadiene,簡稱 DCPD)。可是,除了雙環戊二烯外,重質樹脂油亦混合其他碳氫化合物,包括乙苯、茚、萘、α-甲基苯乙烯、乙烯、乙烯基甲苯、1,2,3-三甲基苯、1,2,4-三甲基苯、1,3,5-三甲基苯及二甲苯。

雙環戊二烯是高度易燃的,一旦吞下和吸入對身體有害。它那有如樟腦的氣味,會引發頭痛和惡心的徵狀,其液態或氣態狀可刺激眼睛、皮膚、鼻孔、喉嚨或呼吸系統。雙環戊二烯不被列為致癌物,但雙環戊二烯產品可能含有苯,苯被列為人類致癌物。雙環戊二烯本身不能進行生物降解的,對水生生物有潛在體內有害物質積累。

雙環戊二烯是無色、蠟狀、易燃的固體或液體,用於多種產品,範圍由高質素的光學鏡片到塑膠製品和熱熔膠的阻燃劑。它用作殺蟲劑的化學中間體,用作亞麻子油和大豆油的硬化劑和乾燥劑,用來生產合成彈性材料、茂金屬、樹脂、光油、和顏料。含雙環戊二烯的產品亦用於生產碳氫樹脂和不飽和聚酯樹脂。

緊急應變

緊急應變工作由 2015 年 3 月 31 日至 5 月 2 日進行。利用意外行動計劃來正式記錄每個操作時期的應變目標和目的。由 2015 年 4 月 11 日至 28 日進行的工作在週期報告作撮要,報告提交密西西比河環境質素部門和環境保護局。

約有 10,189 加侖的漏出產品已被收回,仍有 5,458 加侖污染了農地地面、地下土壤、水面、地下水及空氣。現場污染問題因暴雨而變得嚴重,因為相關雨水溢流,引致未收回的產品由漏出位置擴散開去。

考慮到事件隨後出現的暴雨程度,受污染的雨水由即時工程地點 ( 10 英畝地有8.7 英寸雨水) 溢流,估計有 2,362,485 加侖在緊急儲存護堤內。約 207,000 加侖受污染的雨水在緊急應變時收集,此外約 7,870 吨受影響的材料被挖掘出來清理。根據密西西比河環境質素部門認可計劃,完成所有受影響的材料清除後,現場進入操作及保養階段。

持續現場污染

地下水及土壤樣本在 2015 及 2016 年被收集和分析,出來的數據證實現場的土壤和地下水仍受到污染。進一步的整治已進行,但地主極度關注殘留化學品的命運,並聘請 Hazclean 環境顧問進行進一步調查。Hazclean 的懂事長 E. Corbin McGriff, Ph.D., P.E. 說:『受影響土地是用作農業用途,生產農作物,例如大豆和穀物。因此,恐怕農業生產受到嚴重影響,被受關注的化學物會進入食物鏈。』

『情況惡化到一個地步就是地主仍能嗅到污染,以光離子化氣體檢測儀作初步調查,顯示有揮發性有機化合物存在。』

Hazclean 的 Joseph Drapala, CIH 管理及進行現場調查工作。他說:『光離子化氣體檢測儀有效顯示有機氣體, 但不能量化或辨識不同化合物,所以我們與 Jeremy Sheppard 討論此事。Jeremy Sheppard 是 Gasmet 科技公司在當地的代理,Gasmet 科技公司是便攜式 FTIR (Fourier Transform Infrared 傅立葉轉換紅外) 氣體分析儀的生產商。』

『Jeremy 解釋 DX4040 是 Gasmet FTIR 氣體分析儀的便攜式電池充電版,能夠同一時間分析最多 25 種氣體,提供定質及定量測量。Gasmet 因此被聯絡及了解這儀器是否適合密西西比河火車洩漏應用。』

『Gasmet 回覆並確認 DX4040 可以測量目標物質,並可特別為這些化合物建立標準,便可同一時間當場分析這些化合物。』

利用 FTIR 分析作現場調查

在介定為取樣範圍內抽取潛在污染物,在地面和地下土壤、地下水以及地面和地下空氣,測量一系列的揮發性有機化合物。

監測計劃牽涉擴闊範圍,於是為了監測地下水樣本安裝 4 個永久監測水井,為了野外檢查安裝 20 個氣體監測井口,及 20 個測試鑽探機。測試鑽探機顯示存在揮發性有機化合物,經由源頭核心所抽取的特定土壤位置取樣來作進一步辨識。

Gasmet DX4040 除了幾乎即時同一時間測量目標化合物外,亦可儲存樣本光譜,隨後在電腦上的 Gasmet CalcmetTM 專業軟件利用含有 250 種化合物光譜庫進行測後分析。Joseph 匯報說:『Gasmet DX4040 在廠內標定雙環戊二烯、苯、乙苯、萘、乙烯、甲苯、1,2,3-三甲基苯、1,2,4-三甲基苯、1,3,5-三甲基苯及間、鄰、對和總二甲苯,空氣中檢測範圍由 0.01 ppm 至 100 ppm。能夠在Calcmet 專業光譜庫中比較已收集光譜是主要優點,因為這優點幫助測量未知化學物。』

DX4040 操作程序指示每日在每個監測工作之前,只需以零氣標定。操作非常簡單方便。不過,除了以氮氣作零氣外,Joseph 亦採用已認證的雙環戊二烯特別氣體,濃度分別是 1 ppm 及 5 ppm,作為標定檢測及反應 (如同碰撞試驗) 氣體。

現場檢查

測試鑽探機抽取氣體測試現場的土壤樣本,作為檢查程序。土壤樣本放置在溫室溫度的容器中,容器與 DX4040 連接,形成閉路循環,空氣樣本便可由容器連續抽入分析儀,再返回容器。從土壤樣本出來的氣體因此被分析。這檢查工作幫助斷定氣體井口的位置。

所有土壤樣本以 DX4040 作檢查,那些從每個鑽探機得來的土壤樣本如分析出最高讀數,便會送往實驗室作分析。

氣體井口配置插槽 PVC 線和蓋上。監測前,蓋子由備有兩個端口的蓋子取代,DX4040 便可接上,形成類似閉路循環的監測系統,用來測量土壤樣本。

總結

Hazclean 從是次調查結果可以斷定由氣體監測井口釋出的是氣態雙環戊二烯,這結果是由於土壤的表面和下面,以及地下水都受污染,而這污染在未來仍會存在。

由 DX4040 提供的氣體分析數據辨認出雙環戊二烯、苯、乙烯、和二甲苯,它們過去透過擴散和蒸發被土壤和/或浸濕了的地面吸收。被吸收、擴散和蒸發的雙環戊二烯及其他化合物橫越農地釋放和擴散。從這機制解釋了氣體監測井口發現氣體濃度及空氣惡臭問題。

雙環戊二烯及其他揮發性有機化合物長期釋出,將會在受影響範圍不斷出現,除非大型整治工程被展開,除去土壤和地下水污染。由於 Gasmet DX4040 在這個調查中發揮效能,Hazclean 建議日後有任何檢查工作,應該採用相同技術,利用相同的 Gasmet 標定設置。

Joseph Drapala 就結論重申:『Gasmet DX4040 在是次調查是必備工具。檢查工作應能夠檢測及辨認目標化合物,與此同時,任何次要化合物亦可能在現場存在,亦有可能經過化學相互作用而產生的其他化合物。』

『DX4040 FTIR 氣體分析儀乎合以上要求,透過 Gasmet Calcmet 軟件提供龐大分析能力。不過,儀器亦是細小,輕巧及以電池充電,對於野外調查來說,是理想工具。』