(57)【要約】【課題】  蛍光Ｘ線分析装置を用いて汚染土壌の重金属濃度を測定する際に、測定窓への土壌の付着及び測定窓の破損を防止することができ、汚染濃度にかかわらず良好な測定が可能な測定装置及び測定方法を提供する。【解決手段】  搬送されてくる汚染土壌１と蛍光Ｘ線分析装置３の測定窓３ａとの間に樹脂フィルム４を供給する手段を備えており、汚染土壌１と樹脂フィルム４を停止させた状態で蛍光Ｘ線分析装置３を下降させ、樹脂フィルム４を挟んで蛍光Ｘ線分析装置３の測定窓３ａと汚染土壌１を近接させて測定した後、蛍光Ｘ線分析装置３を上昇させて汚染土壌１と樹脂フィルム４を搬送する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送されてくる汚染土壌中に含まれる重金属濃度を蛍光Ｘ線分析装置で測定する装置であって、汚染土壌と蛍光Ｘ線分析装置の測定窓との間に樹脂フィルムを供給する手段を備え、蛍光Ｘ線分析装置の上昇又は下降に連動して駆動ローラーにより樹脂フィルムを移動又は停止することを特徴とする汚染土壌の重金属濃度測定装置。
【請求項２】
前記樹脂フィルムの搬送方向における蛍光Ｘ線分析装置の下流で且つ駆動ローラーの前に、樹脂フィルムに付着した土壌を落とすためのスクレーパーを備えることを特徴とする、請求項１に記載の汚染土壌の重金属濃度測定装置。
【請求項３】
搬送されてくる汚染土壌中に含まれる重金属濃度を蛍光Ｘ線分析装置で測定する方法であって、汚染土壌と蛍光Ｘ線分析装置の測定窓との間に樹脂フィルムを供給すると共に、汚染土壌と樹脂フィルムを停止させた状態で蛍光Ｘ線分析装置を下降させ、樹脂フィルムを挟んで蛍光Ｘ線分析装置の測定窓と汚染土壌を近接させて測定した後、蛍光Ｘ線分析装置を上昇させて汚染土壌と樹脂フィルムを搬送することを特徴とする汚染土壌の重金属濃度測定方法。
【請求項４】
前記樹脂フィルムが、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエステル、ポリイミドのいずれかであることを特徴とする、請求項３に記載の汚染土壌の重金属濃度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光Ｘ線分析装置を用いて重金属で汚染された土壌中に含まれる重金属濃度を測定する装置及びその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、工場跡地等において、鉛などの重金属で汚染された土壌の処理が大きな問題となっている。これらの重金属汚染土壌は、従来から一般に産業廃棄物として処分場に埋め立て処理されていたが、最近では循環型社会の理念から重金属汚染土壌を浄化処理して清浄土とした後、元に埋め戻す方法が注目されている。
【０００３】
しかし、工場跡地等の汚染場所の土壌全てを浄化処理すると、処理コストが非常に嵩むため、含まれる重金属の濃度に基づいて浄化処理の必要性を判別する土壌選別装置が必要とされている。例えば特許第３６９８２５５号公報には、ベルトコンベアで搬送されてくる汚染土壌中の重金属濃度を、蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定することにより、浄化処理が必要な汚染土壌を選別する装置が提案されている。
【０００４】
蛍光Ｘ線分析法は、Ｘ線を試料に照射し、そのとき試料から発生する２次Ｘ線の一種である蛍光Ｘ線の強度を測定することにより、試料中の含有元素の量を知ることができる定量分析方法である。この蛍光Ｘ線分析法は、分析操作が簡単で分析のための所要時間も短いことから、各方面で広く利用されている。
【特許文献１】特許第３６９８２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蛍光Ｘ線分析装置で汚染土壌を測定する場合、測定窓と土壌との間に大きな離間距離を設けると、蛍光Ｘ線強度が減衰してしまう。高濃度汚染であればＸ線強度が多少減衰しても検出可能であり、離間距離の補正係数を乗じればよい。しかし、環境基準値付近の低濃度汚染になると、離間距離を設けると場合によっては検出不可となり、測定値を得られなくなる。そのため、蛍光Ｘ線分析装置の測定窓と土壌を近接させ、あるいは接触させて測定する必要がある。
【０００６】
しかしながら、通常の土壌は含水状態にあり、非常に付着し易いため、ベルトコンベアで搬送されてくる土壌に蛍光Ｘ線分析装置の測定窓を近接又は接触させて測定すると、測定窓に土壌が付着することが避けられない。測定窓に土壌が付着した状態で測定を続けると、異常値が発生する原因となるため、蛍光Ｘ線分析装置での測定を続けることができなくなる。
【０００７】
また、土壌中に混在しているガラス片や金属片等の異物は、測定前に篩い分けしても、形状や大きさによっては分離除去できない場合がある。このような異物を含む土壌を蛍光Ｘ線分析装置で測定すると、測定窓のベリリウム膜が機械的に脆いため、測定窓が破損する危険がある。しかも、蛍光Ｘ線分析装置によってはＸ線管を真空状態にしているため、測定窓が破損すると土壌を吸引してしまい、蛍光Ｘ線分析装置自体が壊れる恐れがある。
【０００８】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、蛍光Ｘ線分析装置を用いて重金属汚染土壌を測定する際に、蛍光Ｘ線強度の減衰を防ぐため汚染土壌に測定窓を近接させて測定しても、測定窓への土壌の付着及び測定窓の破損を防止することができ、環境基準値付近の低濃度汚染でも測定可能な汚染土壌の重金属濃度測定装置及び測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明が提供する汚染土壌の重金属濃度測定装置は、搬送されてくる汚染土壌中に含まれる重金属濃度を蛍光Ｘ線分析装置で測定する装置であって、汚染土壌と蛍光Ｘ線分析装置の測定窓との間に樹脂フィルムを供給する手段を備え、蛍光Ｘ線分析装置の上昇又は下降に連動して駆動ローラーにより樹脂フィルムを供給又は停止することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明が提供する汚染土壌の重金属濃度測定方法は、搬送されてくる汚染土壌中に含まれる重金属濃度を蛍光Ｘ線分析装置で測定する方法であって、汚染土壌と蛍光Ｘ線分析装置の測定窓との間に樹脂フィルムを供給すると共に、汚染土壌と樹脂フィルムを停止させた状態で蛍光Ｘ線分析装置を下降させ、樹脂フィルムを挟んで蛍光Ｘ線分析装置の測定窓と汚染土壌を近接させて測定した後、蛍光Ｘ線分析装置を上昇させて汚染土壌と樹脂フィルムを搬送することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、蛍光Ｘ線分析装置を用いて汚染土壌中の重金属濃度を測定する際に、蛍光Ｘ線強度の減衰を防ぐため汚染土壌に蛍光Ｘ線分析装置の測定窓を近接させて測定しても、測定窓への土壌の付着及び測定窓の破損を防止することができる。従って、環境基準値付近の低濃度濃度であっても、蛍光Ｘ線分析装置を用いて、長期間にわたって、汚染土壌中の重金属濃度を正確に測定することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明による汚染土壌の重金属濃度測定装置について、図面を参照して詳しく説明する。図１〜２に図示するように、本発明による汚染土壌の重金属濃度測定装置は、汚染土壌１を搬送するベルトコンベア２と、汚染土壌１に含まれる重金属濃度を測定するための蛍光Ｘ線分析装置３とを備え、蛍光Ｘ線分析装置３は上昇及び下降が可能に設置されている。また、この重金属濃度測定装置は、汚染土壌１と蛍光Ｘ線分析装置３の測定窓３ａとの間に、汚染土壌１の搬送方向にほぼ直交する方向に樹脂フィルム４を供給する手段を備えている。
【００１３】
上記樹脂フィルム４の供給手段は、モーターで駆動される駆動ローラー６を有し、巻出ロール５から樹脂フィルム４を巻き出して移動させ、反対側で巻取ロール（図示せず）に巻き取るように構成されている。この樹脂フィルム４の供給手段により、蛍光Ｘ線分析装置３の上昇又は下降に連動して、樹脂フィルム４を移動し又は停止することができる。また、巻出ロール５と蛍光Ｘ線分析装置３の間には、樹脂フィルム４を支持するガイド７を備えることが好ましい。ガイド７は樹脂フィルム４を挟み込む構造となっており、蛍光Ｘ線分析装置３の近くまで設けることにより、飛散土壌から樹脂フィルム４を保護することができる。
【００１４】
また、樹脂フィルム４の搬送方向における蛍光Ｘ線分析装置３の下流で、蛍光Ｘ線分析装置３と駆動ローラー６の間には、汚染土壌１との接触や汚染土壌１の飛散などにより樹脂フィルム４に付着した土壌を落とすためのスクレーパー８を備えることが好ましい。スクレーパー８は、ゴム、樹脂、金属などで作製することができる。尚、飛散土壌から樹脂フィルム４や蛍光Ｘ線分析装置３を保護するため、巻出ロール５から蛍光Ｘ線分析装置３までの部分は箱型の格納容器内に収納することが望ましい。
【００１５】
次に、上記重金属濃度測定装置を用いて、汚染土壌中の重金属濃度を測定する方法について説明する。蛍光Ｘ線分析装置３に汚染土壌１をベルトコンベア２で搬送すると共に、汚染土壌１の搬送方向にほぼ直交する方向に樹脂フィルム４を供給する。汚染土壌１を任意の方法により検知すると、汚染土壌１を搬送するベルトコンベア２及び樹脂フィルム４を移動させる駆動ローラー６が停止し、同時に蛍光Ｘ線分析装置３が所定の位置まで降下して、汚染土壌１と蛍光Ｘ線分析装置３の測定窓３ａとの間に樹脂フィルム４を挟んだ状態で、重金属濃度の測定を開始する。
【００１６】
その際、汚染土壌１と蛍光Ｘ線分析装置３の測定窓３ａとの間の離間距離が大きいと、蛍光Ｘ線強度が減衰して正確な測定ができないため、予め汚染土壌１の層厚と蛍光Ｘ線分析装置３の下降距離を調整して、樹脂フィルム４を間に挟んで測定窓３ａと汚染土壌１をできるだけ近接させる。このとき、樹脂フィルム４を測定窓３ａと汚染土壌１の両方に接触させることが好ましいが、少なくとも樹脂フィルム４を測定窓３ａにほぼ密着した状態で供給することで、樹脂フィルム４と測定窓３ａの間への土壌の侵入を防止することができる。
【００１７】
測定終了後、蛍光Ｘ線分析装置３は上昇し、それと同時に駆動ローラー６が回転することにより樹脂フィルム４が所定長さだけ移動し、スクレーパー８によって樹脂フィルム４に付着している土壌が取り除かれる。蛍光Ｘ線分析装置３が上昇し且つ所定長さの樹脂フィルム４が巻き取られた後、ベルトコンベア２が所定のピッチ送りで移動して汚染土壌１を搬送する。その後、上記した測定操作を繰り返し、汚染土壌１について所定回数の測定を行う。このようにして、１回の測定ごとに樹脂フィルム４の新しい部分を汚染土壌１と蛍光Ｘ線分析装置３の測定窓３ａの間に供給しながら、連続的に汚染土壌１中の重金属濃度の測定を行うことができる。
【００１８】
本発明において使用する樹脂フィルムとしては、十分な強度を有すると共に、蛍光Ｘ線強度の減衰が少ないものであればよく、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエステル、及びポリイミドのいずれかが好ましく、その中でもポリエステルが機械的強度に優れているため特に好ましい。また、使用する樹脂フィルムの厚さは、フィルム材質や蛍光Ｘ線強度の減衰などとの関連を考慮して定める必要がある。
【００１９】
例えば、蛍光Ｘ線測定への樹脂フィルムの厚みの影響について、鉛（Ｐｂ）濃度１５０ｐｐｍの汚染土壌を、樹脂フィルムを供給しない状態と、４種の樹脂フィルムの厚みを変えて供給した状態で測定し、その結果を図３に示した。土壌の含水率による蛍光Ｘ線強度の減衰及び蛍光Ｘ線分析装置の検出下限を考慮すると、１５０ｐｐｍのＰｂ濃度は樹脂フィルムを供給した状態ではほぼ１００ｐｐｍに相当すると考えられる。従って、図３の結果から、正確な測定値を得るためには、樹脂フィルムの厚みは０.３ｍｍ以下にする必要があり、０.２ｍｍ以下が更に好ましいことが分る。ただし、樹脂フィルムの機械的強度を考慮すると、少なくとも０.１ｍｍの厚みが必要である。
【実施例】
【００２０】
［実施例１］
２種類の鉛汚染土壌ＡとＢについて、蛍光Ｘ線分析装置を用いてＰｂ濃度の測定を行った。まず、蛍光Ｘ線分析装置の測定窓と汚染土壌との間に樹脂フィルムを供給しない状態で、上記鉛汚染土壌ＡとＢを測定したところ、土壌Ａ：土壌ＢのＰｂ濃度の比は２：１であった。次に、同様に樹脂フィルムを供給せず、測定窓が汚染土壌と接触した状態で、土壌Ｂの測定後に土壌Ａの測定を行うと共に、土壌Ａの測定後に土壌Ｂの測定を行った。
【００２１】
土壌Ｂの測定後に土壌Ａを測定したときの土壌Ａの測定Ｐｂ濃度は、基準となる上記土壌ＡのＰｂ濃度を１.００とした相対値で０.６３であった。また、土壌Ａの測定後に土壌Ｂを測定したときの土壌Ｂの測定Ｐｂ濃度は、基準となる上記土壌ＢのＰｂ濃度を１.００とした相対値で２.５３であった。いずれの場合も、直前に測定した他の土壌が測定窓に付着するため、付着土壌中のＰｂの影響を受け、正確な濃度判別を行うことができなかった。
【００２２】
次に、上記と同じ鉛汚染土壌ＡとＢについて、蛍光Ｘ線分析装置の測定窓と汚染土壌との間に樹脂フィルムを供給し、測定窓と樹脂フィルム及び樹脂フィルムと汚染土壌が接触した状態で測定を行った。その際、樹脂フィルムとして、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエステル、ポリイミドからなる各樹脂フィルムを使用した。得られた土壌Ａ及び土壌ＢのＰｂ濃度を、基準となる上記土壌Ａ及び土壌ＢのＰｂ濃度を１.００とした相対値で、下記表１に示した。尚、表１に示すＰｂ濃度は、樹脂フィルムによる減衰分を補正した値である。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
上記表１から分るように、蛍光Ｘ線分析装置の測定窓と汚染土壌との間に樹脂フィルムを供給した状態で測定した土壌Ａ及び土壌Ｂの測定Ｐｂ濃度は、基準となる上記土壌Ａ及び土壌ＢのＰｂ濃度の値に対して、全ての樹脂フィルムにおいて±５％程度の範囲内であった。浄化処理を必要とする重金属汚染土壌の土壌選別装置においては、数ｐｐｍオーダーの測定精度は必要としないため、本発明の蛍光Ｘ線分析装置を用いた重金属濃度測定方法により十分に選別可能であることが分る。
【００２５】
［実施例２］
図１〜２に示す本発明の重金属濃度測定装置を用いて、連続土壌選別試験を実施した。即ち、含水状態の汚染土壌１をベルトコンベア２で搬送しながら、汚染土壌１と蛍光Ｘ線分析装置３の測定窓３ａとの間に樹脂フィルム４としてポリエステルフィルムを供給し、ベルトコンベア２と駆動ローラー６が停止すると同時に蛍光Ｘ線分析装置３が降下して、汚染土壌１と樹脂フィルム４が接触した状態で重金属濃度の測定を行った。その後、蛍光Ｘ線分析装置３が上昇し、樹脂フィルム４を所定長さだけ移動させて巻き取ると共に、ベルトコンベア２で汚染土壌１を所定距離だけ搬送した。
【００２６】
上記した測定操作を連続して繰り返し、１日８時間の連続土壌選別試験を実施した。その際、スクレーパー８のない状態の重金属濃度測定装置と、スクレーパー８のある状態の重金属濃度測定装置を用いて、それぞれ試験を行った。
【００２７】
まず、スクレーパー８のない状態での試験では、樹脂フィルム４に付着した土壌が駆動ローラー６に移り、時間の経過と共に駆動ローラー６に付着した土壌が増えて固まり、やがて駆動ローラー６が回転しなくなった。また、付着した土壌中に礫が混在した場合も、駆動ローラー６に礫が噛み込んでしまい、やはり回転が停止した。結局、８時間の試験中に装置を５回停止して、駆動ローラー６の洗浄を行う必要があった。
【００２８】
次に、スクレーパー８を設置した状態での試験では、樹脂フィルム４に付着した土壌の全てがスクレーパー８により駆動ローラー６の前で取り除かれた。その結果、８時間の試験中に１度も装置を停止することなく、連続して土壌選別を実施することができた。また、ガイド７による樹脂フィルム４の安定供給、蛍光Ｘ線分析装置３の昇降と樹脂フィルム４の搬送の連動性に関しては、８時間の試験中に１度も不具合を生じることはなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による蛍光Ｘ線分析装置を用いた汚染土壌の重金属濃度測定装置の一具体例を示す概略の正面図である。
【図２】本発明による蛍光Ｘ線分析装置を用いた汚染土壌の重金属濃度測定装置の一具体例を示す概略の側面図である。
【図３】蛍光Ｘ線分析装置に供給する樹脂フィルムの厚みと測定されたＰｂ濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
１      汚染土壌
２      ベルトコンベア
３      蛍光Ｘ線分析装置
３ａ    測定窓
４      樹脂フィルム
５      巻出ロール
６      駆動ローラー
７      ガイド
８      スクレーパー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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