(57)【要約】【課題】重金属の不溶化効果が十分に得られるとともに、重金属の再溶出を防止することも可能な重金属汚染地盤の原位置浄化方法を提供する。【解決手段】重金属（具体的には、フッ素）に汚染された重金属汚染地盤に設けられた井戸を介して、重金属汚染地盤内に重金属を不溶化させる不溶化液を注入することにより、重金属汚染地盤を原位置で浄化する重金属汚染地盤の原位置浄化方法であって、不溶化液として、アルミニウム系薬剤（具体的には、硫酸アルミニウム）又はセリウム系薬剤（塩化セリウム）を含有する溶液に中和処理を施したものを用いる。【選択図】図１
2010142714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属に汚染された重金属汚染地盤に設けられた井戸を介して、当該重金属汚染地盤内に前記重金属を不溶化させる不溶化液を注入することにより、当該重金属汚染地盤を原位置で浄化する重金属汚染地盤の原位置浄化方法であって、
前記不溶化液として、アルミニウム系薬剤又はセリウム系薬剤の少なくともいずれか一方を含有する溶液に中和処理を施したものを用いることを特徴とする重金属汚染地盤の原位置浄化方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記重金属は、フッ素である重金属汚染地盤の原位置浄化方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記アルミニウム系薬剤は、硫酸アルミニウムである重金属汚染地盤の原位置浄化方法。
【請求項４】
請求項１又は２において、
前記セリウム系薬剤は、塩化セリウムである重金属汚染地盤の原位置浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属汚染地盤の原位置浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、重金属に汚染された重金属汚染地盤を原位置で浄化する技術が知られており、具体的には、重金属汚染地盤に設けられた井戸を介して、重金属汚染地盤内に重金属を不溶化させる不溶化液を注入することにより、重金属汚染地盤を原位置で浄化する技術が知られている（例えば、特許文献１，２等参照）。但し、以下の説明において、重金属とは、土壌汚染対策法に規定されている第二種特定有害物質（フッ素、ホウ素、鉛、カドミウム、砒素、六価クロム、シアン、水銀、セレン）のことをいう。
【特許文献１】特開２００６−１１６３８９号公報
【特許文献２】特開２００７−２４４９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来技術にあっては、前述した不溶化液による重金属の不溶化効果が十分ではなく、環境基準値（例えば、重金属がフッ素の場合、フッ素の環境基準値は０．８ｍｇ／Ｌ）を満足することができないことがあった。また、従来技術において使用されている一般の不溶化剤の多くは、粉体状であり、これを懸濁液状にしてから地盤に注入したとしても、不溶化剤が地盤内に広く拡散しなかった。このため、従来技術にあっては、重金属の不溶化効果が十分に得られなかった。
【０００４】
さらに、従来技術において使用されている不溶化剤は、酸性若しくはアルカリ性を示すものが多く、このような不溶化剤を地盤に注入すると、地盤のｐＨが変化して、他の重金属が再溶出してしまうこともあった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、重金属の不溶化効果が十分に得られるとともに、重金属の再溶出を防止することも可能な重金属汚染地盤の原位置浄化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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、重金属に汚染された重金属汚染地盤に設けられた井戸を介して、当該重金属汚染地盤内に前記重金属を不溶化させる不溶化液を注入することにより、当該重金属汚染地盤を原位置で浄化する重金属汚染地盤の原位置浄化方法であって、前記不溶化液として、アルミニウム系薬剤又はセリウム系薬剤の少なくともいずれか一方を含有する溶液に中和処理を施したものを用いることを特徴とする。
【０００７】
本発明において、重金属とは、土壌汚染対策法に規定されている第二種特定有害物質（フッ素、ホウ素、鉛、カドミウム、砒素、六価クロム、シアン、水銀、セレン）のことをいう。
【０００８】
前記アルミニウム系薬剤としては、硫酸アルミニウムが挙げられ、その他、硝酸アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムなどの水溶性アルミニウム塩が挙げられる。
【０００９】
前記セリウム系薬剤としては、塩化セリウムが挙げられ、その他、炭酸セリウム、水酸化セリウム、硫酸セリウム、硝酸セリウム、酸化セリウム、酢酸セリウムなどの水溶性セリウム塩が挙げられる。
【００１０】
＜本発明で使用する不溶化剤（アルミニウム系薬剤又はセリウム系薬剤）の選択＞
ところで、前述した不溶化液は、重金属を不溶化させる不溶化剤を含有する溶液であり、本発明者らは、この不溶化剤として、アルミニウム系薬剤又はセリウム系薬剤を使用することとし、具体的には、これらの薬剤を次のように使い分けることとした。
【００１１】
まず、アルミニウム系薬剤を水に溶解させて得られる溶液は、ｐＨが４程度の弱酸性を示す。従って、この溶液に中和処理を施すことなく、当該溶液をそのままの状態で重金属汚染地盤内に注入した場合には、たとえ、所定の重金属（例えば、フッ素）を不溶化することができたとしても、当該重金属汚染地盤から他の重金属（例えば、鉛）が再溶出してしまうことが懸念される。そのため、この溶液を重金属汚染地盤内に注入する際には、あらかじめ、当該溶液に中和処理を施しておくことが望ましい。
【００１２】
ところが、この溶液に中和処理を施すと、沈殿物（具体的には、水酸化アルミニウムの沈殿物）が生じて、この沈殿物が注入障害の要因となってしまうことがあり、この場合には、当該溶液を重金属汚染地盤内に注入することが困難となる。
【００１３】
そこで、この場合には、不溶化剤として、中和処理を施したとしても沈殿物が生じにくいセリウム系薬剤を使用することが望ましい。セリウム系薬剤を使用すれば、セリウム系薬剤を水に溶解させて得られる溶液に中和処理を施したとしても、注入障害の要因である沈殿物が生じにくいため、より広範囲の重金属汚染地盤内に対して、不溶化剤であるセリウム系薬剤を浸透させることが可能となり、その結果、重金属の不溶化効果が十分に得られることとなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、重金属の不溶化効果が十分に得られるとともに、重金属の再溶出を防止することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明者らは、本発明の効果、とりわけ、本発明によれば、重金属の不溶化効果が十分に得られることを確認するために、次のような通水不溶化試験（以下「確認試験」という。）を実施した。この確認試験では、試料土として、表１に示すような２種類のフッ素汚染土（Ｈ、Ｌ）を用いるとともに、図１に示すような通水装置１０を用いた。
【００１６】
2010142714.tif 000003
【００１７】
この確認試験では、まず、１０ｍｍの篩に通過した各試料土をよく混合して、均一な状態にした。次に、内径１０ｃｍのアクリルカラムに各試料土を軽く突固めながら充填し、試料土の高さが１１０ｃｍとなるようにした。なお、アクリルカラムに充填した試料土の湿潤密度を測定したところ、その測定値は１．９〜２．１ｇ／ｃｍ３であった。続いて、試料土が充填されたアクリルカラムを図１の通水装置１０にセットし、脱気水や不溶化液等を一定速度でアクリルカラムの下部から上部に向けて通水した。なお、通水速度は、原位置の重金属汚染地盤において予測される速度、具体的には、ダルシー流速1.02×10−4〜3.02×10−4cm/secの範囲内とし、より具体的には、2.12×10−4cm/sec＝1mL/minとした。その上で、アクリルカラムの上部から浸出水を一定間隔で採取し、その採取液について、フッ素濃度、ｐＨ、電気伝導率（ＥＣ＝Electrical Conductivity）をそれぞれ測定した。なお、ＥＣを測定したのは、試料土中に滞留する薬剤（硫酸アルミニウム、塩化セリウム）の状況を把握するためである。
【００１８】
そして、表２に示す各ケースについて通水不溶化試験を行った。表２中の「硫酸Ａｌ不溶化液」及び「塩化Ｃｅ不溶化液」の濃度は、いずれも５ｋｇ／ｍ３であり、また、同表２中のＬ３及びＬ４で使用した汚染水の性質は、ｐＨが７．６、ＥＣが３０１ｍＳ／ｍ、フッ素濃度が１０．７ｍｇ／Ｌであった。この通水不溶化試験の結果を図２〜１０のグラフに示す。なお、各図に示す間隙交換回数とは、土壌中に存在する間隙（すなわち土粒子以外の空気と水の体積）と同じ量の溶液が試料土を通過する回数を意味し、この間隙交換回数は、フッ素汚染土の洗浄回数に対応する。また、所定のグラフには、浸出水のフッ素濃度を対数表示している。
【００１９】
2010142714.tif 000004
【００２０】
＜Ｈ１のケース：図２及び図３参照＞
Ｈ１のケースでは、図２に示すように、浸出水のフッ素濃度は、間隙交換回数の増加とともに減少したものの、間隙交換回数が２０回程度では、フッ素濃度を環境基準値（０．８ｍｇ／Ｌ）以下にすることができなかった。また、図３に示すように、浸出水のｐＨは、８．５〜９程度で推移し、浸出水のＥＣは、間隙交換回数の増加とともに著しく減少した。
【００２１】
＜Ｈ２のケース：図４及び図５参照＞
Ｈ２のケースでは、図４に示すように、浸出水のフッ素濃度は、間隙交換回数の増加とともに減少し、間隙交換回数が約４回目の時点で環境基準値（0.8mg/L）以下となった。この結果により、硫酸Al不溶化液の通水によるフッ素の不溶化効果を確認することができた。また、図５に示すように、浸出水のｐＨは、不溶化液に交換した直後に低下して４程度となり、浸出水のＥＣは、不溶化液に交換した直後に低下して２００ｍＳ／ｍ程度となった。
【００２２】
＜Ｈ３のケース：図６及び図７参照＞
Ｈ３のケースでは、図６に示すように、浸出水のフッ素濃度は、間隙交換回数の増加とともに減少して、間隙交換回数１〜２回で環境基準値まで低減した。この結果により、塩化Ｃe不溶化液の通水によるフッ素の不溶化効果を確認することができた。また、図７に示すように、浸出水のｐＨは、通水開始から不溶化液と同等の６程度で推移し、浸出水のＥＣは、通水開始から不溶化液と同等の３３０ｍＳ／ｍ程度で推移した。
【００２３】
＜Ｈ４のケース：図８及び図９参照＞
Ｈ４のケースでは、図８に示すように、浸出水のフッ素濃度は、通水直後から低減し、間隙交換回数１〜２回で環境基準値まで低減した。このＨ４のケースでは、間隙交換回数約２０回の時点で、通水液を水に切り替えたが、フッ素濃度の大きな増加はみられず、不溶化効果が持続していることが判明した。また、図９に示すように、浸出水のｐＨは、通水開始から不溶化液と同等の６程度で推移し、通水液を水と交換することで初期の土のｐＨである７〜８程度に戻る傾向にあった。一方、浸出水のＥＣは、通水開始から不溶化液と同等の３３０ｍＳ／ｍ程度で推移し、通水液を水と交換することで急激に減少した。
【００２４】
＜Ｌ１のケース：図１０及び図１１参照＞
Ｌ１のケースでは、図１０に示すように、浸出水のフッ素濃度は、通水してもほとんど低減せず、1〜3mg/Lの範囲で推移した。また、図１１に示すように、浸出水のｐＨは、初期と大きく変化しなかったものの、浸出水のＥＣは、通水開始とともに減少した。
【００２５】
＜Ｌ２のケース：図１２及び図１３参照＞
Ｌ２のケースでは、図１２に示すように、浸出水のフッ素濃度は、通水開始とともに減少し、間隙交換回数２回で定量下限値（0.1mg/L）まで低減した。また、図１３に示すように、浸出水のｐＨも通水開始とともに減少して、間隙交換回数２回で不溶化液とほぼ同じｐＨ６となった。一方、浸出水のＥＣは、初期と大きく変化することなく、３５０〜４００ｍＳ／ｍ程度で推移した。
【００２６】
＜Ｌ３のケース：図１４及び図１５参照＞
Ｌ３のケースでは、図１４に示すように、浸出水のフッ素濃度は、水を通水してもほとんど低減せず、間隙交換回数が約１３回目の時点で現地の汚染水に切り替えた後も、一定濃度で推移した。また、図１５に示すように、浸出水のｐＨについても大きな変化はなかった。一方、浸出水のＥＣは、水の通水とともに減少したが、現地の汚染水に交換した後は、再び初期のＥＣに戻る傾向にあった。
【００２７】
＜Ｌ４のケース：図１６及び図１７参照＞
Ｌ４のケースでは、図１６に示すように、浸出水のフッ素濃度は、不溶化液の通水とともに減少し、間隙交換回数２〜３回で定量下限値（0.1mg/L）まで低減した。その後、間隙交換回数１５回で、通水を汚染水に切り替えた後は上昇し、最終的には汚染水の濃度（10.7mg/L）と同程度となった。なお、不溶化液により一度不溶化したとしても、汚染水が再度流入してくる場合は、汚染水中のフッ素濃度を低減する効果は小さいと考えられる。しかし、間隙交換回数１９回までは、フッ素濃度が環境基準値（0.8mg/L）以下であることから、少量の流入であれば、基準値を上回らない効果もあると考えられる。また、図１７に示すように、浸出水のｐＨは、不溶化液通水時にはｐＨ５〜６で推移し、汚染水に切り替えた後は汚染水と同じｐＨ７．６程度となった。一方、浸出水のＥＣは、不溶化液通水時には約３５０〜４２０ｍＳ／ｍ程度で推移し、汚染水に切り替えた後は急激に減少して約５０〜１００ｍＳ／ｍ程度となった。
【００２８】
＜まとめ＞
この確認試験の結果（とりわけ、Ｈ２、Ｈ３，Ｈ４及びＬ２、Ｌ４の各データ）により、本願発明の如く、不溶化液として、硫酸アルミニウム又は塩化セリウムを含有する溶液に中和処理を施したものを用いる場合には、フッ素の不溶化効果が十分に得られるとともに、フッ素の再溶出を防止することも可能であるといえる。
【００２９】
そして、この結果を踏まえると、次のように考えられる。すなわち、不溶化液を作成するために使用する不溶化剤として、硫酸アルミニウム以外のアルミニウム系薬剤（具体的には、硝酸アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムなどの水溶性アルミニウム塩）を用いた場合であっても、また、塩化セリウム以外のセリウム系薬剤（具体的には、炭酸セリウム、水酸化セリウム、硫酸セリウム、硝酸セリウム、酸化セリウム、酢酸セリウムなどの水溶性セリウム塩）を用いた場合であっても、フッ素の不溶化効果が十分に得られるとともに、フッ素の再溶出を防止することも可能であり、さらには、フッ素以外の重金属（例えば、ホウ素、砒素など）についても同様の効果が得られると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】確認試験で使用した通水装置を示す概略図である。
【図２】Ｈ１のケースにおいて、間隙回数とフッ素濃度との関係を示すグラフである。
【図３】Ｈ１のケースにおいて、間隙回数と浸出水のｐＨ及びＥＣとの関係を示すグラフである。
【図４】Ｈ２のケースにおいて、間隙回数とフッ素濃度との関係を示すグラフである。
【図５】Ｈ２のケースにおいて、間隙回数と浸出水のｐＨ及びＥＣとの関係を示すグラフである。
【図６】Ｈ３のケースにおいて、間隙回数とフッ素濃度との関係を示すグラフである。
【図７】Ｈ３のケースにおいて、間隙回数と浸出水のｐＨ及びＥＣとの関係を示すグラフである。
【図８】Ｈ４のケースにおいて、間隙回数とフッ素濃度との関係を示すグラフである。
【図９】Ｈ４のケースにおいて、間隙回数と浸出水のｐＨ及びＥＣとの関係を示すグラフである。
【図１０】Ｌ１のケースにおいて、間隙回数とフッ素濃度との関係を示すグラフである。
【図１１】Ｌ１のケースにおいて、間隙回数と浸出水のｐＨ及びＥＣとの関係を示すグラフである。
【図１２】Ｌ２のケースにおいて、間隙回数とフッ素濃度との関係を示すグラフである。
【図１３】Ｌ２のケースにおいて、間隙回数と浸出水のｐＨ及びＥＣとの関係を示すグラフである。
【図１４】Ｌ３のケースにおいて、間隙回数とフッ素濃度との関係を示すグラフである。
【図１５】Ｌ３のケースにおいて、間隙回数と浸出水のｐＨ及びＥＣとの関係を示すグラフである。
【図１６】Ｌ４のケースにおいて、間隙回数とフッ素濃度との関係を示すグラフである。
【図１７】Ｌ４のケースにおいて、間隙回数と浸出水のｐＨ及びＥＣとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１０  通水装置
【図２】
2010142714.tif 000005
【図３】
2010142714.tif 000006
【図４】
2010142714.tif 000007
【図５】
2010142714.tif 000008
【図６】
2010142714.tif 000009
【図７】
2010142714.tif 000010
【図８】
2010142714.tif 000011
【図９】
2010142714.tif 000012
【図１０】
2010142714.tif 000013
【図１１】
2010142714.tif 000014
【図１２】
2010142714.tif 000015
【図１３】
2010142714.tif 000016
【図１４】
2010142714.tif 000017
【図１５】
2010142714.tif 000018
【図１６】
2010142714.tif 000019
【図１７】
2010142714.tif 000020
【図１】
2010142714.tif 000021