(57)【要約】【課題】特に複雑な装置構成を要することなく、かつ地形や距離に影響されずに土壌の状態や土壌浄化の進捗状況を簡易に調査できる土壌浄化モニタリング方法を提供する。【解決手段】各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…の無線ネットワークモジュール１６ｃは、他の無線ネットワーク・モジュール１６ｃ，１６ｃ…や、ホストコンピュータ１４の通信手段であるゲートウエイ２２を無線で接続し、破線で示した自律的なネットワークを構築する。このネットワークにおいて、各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…で連続的に測定されたＣＯ2 ガス濃度は、他の無線ネットワーク・モジュール１６ｃ，１６ｃ…を中継して、又は直接的にホストコンピュータ１４のゲートウエイ２２へ送信される。ホストコンピュータ１４は、受信した各測定値からその時系列的な変化を解析し、土壌中のＣＯ2 濃度の時系列的な変化をモニタ２０に表示させる。【選択図】      図３
2006275940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油で汚染された土壌に対して、好気性微生物によって前記油を生分解して土壌浄化を行なう際に、前記土壌の状況や前記土壌浄化の進捗状況を調査するための土壌浄化モニタリング方法において、
前記土壌中のＣＯ2 ガス濃度を連続的に検知可能なＣＯ2 ガスセンサを、前記土壌中の複数個所に配置して、
前記ＣＯ2 ガスセンサは、前記土壌中の複数個所のＣＯ2 濃度を連続的に測定するとともに、測定された測定値を集積して解析を行なうホストコンピュータへ送信し、
受信した各ＣＯ2 ガスセンサの測定値を基にして、前記ホストコンピュータによって前記ＣＯ2 濃度の時系列的な変化から前記土壌浄化の進捗状況を予測することを特徴とする土壌浄化モニタリング方法。
【請求項２】
前記ＣＯ2 ガスセンサは、双方向のデータ通信可能なノードである通信モジュールを備え、
前記ホストコンピュータ及び前記通信モジュールは、他の通信モジュールを中継点としたネットワークを自律的に構築するネットワーク構築機能を有することを特徴とする請求項１に記載の土壌浄化モニタリング方法。
【請求項３】
前記ＣＯ2 ガスセンサは、前記ホストコンピュータとのデータ通信を無線で行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載の土壌浄化モニタリング方法。
【請求項４】
前記ホストコンピュータは、前記ＣＯ2 ガスセンサからの測定値を基にして、前記土壌中のＣＯ2 濃度分布を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一つに記載の土壌浄化モニタリング方法。
【請求項５】
前記表示手段は、前記土壌中のＣＯ2 濃度分布を等値線で示すことを特徴とする請求項４に記載の土壌浄化モニタリング方法。
【請求項６】
前記表示手段は、前記土壌中のＣＯ2 濃度の変化を時系列的に表示することを特徴とする請求項４又は５に記載の土壌浄化モニタリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は土壌浄化モニタリング方法に係り、特に油で汚染された土壌又は地下水を微生物の活性により浄化を行う際に、浄化の進行を管理する土壌浄化モニタリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業廃棄物の投棄や産業廃水の排出により、油類や揮発性有機化合物などの汚染物質が土壌に浸入して土壌が汚染されるという問題があった。土壌が汚染されると地下水へ汚染物質が溶出して土壌の汚染及び地下水の汚染が広範囲に拡がり、生活環境に影響を及ぼす虞がある。そのため、環境基本法や水質汚濁防止法などによって土壌環境基準及び地下水の浄化基準が定められ、様々な物質が規制されている。
【０００３】
従来、汚染土壌に対する浄化を行うために様々な取り組みがなされており、汚染された土壌や地下水を掘り起こして物理・化学的に汚染物質の処理を行なう方法の他、汚染された土壌の原位置から汚染物質を処理するための薬剤等を直接注入して行なう方法が提案されている。
【０００４】
特に、油等の汚染物質で汚染された汚染土壌の上流側に、酸素源、窒素源、リン源等の微生物分解を促進する物質や、汚染物質の分解能を有する微生物を直接注水して浄化処理を行なう方法であるバイオレメディエーション法は、大掛かりな設備や工法を必要としない上に、浄化処理による二次汚染の原因である副産物の発生もないため、低コストで広範囲かつ効果的に土壌浄化が可能な方法として多用されている（特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、上述した方法で土壌浄化を行なう場合、先ず汚染された土壌又は地下水の汚染状況等の調査（すなわち、モニタリング）を行なって、その調査結果に基づいて土壌浄化作業が着手される。そして、土壌浄化中においても土壌又は地下水のモニタリングを定期的に行なうことにより、土壌浄化の進捗状況を常に監視する必要がある。
【０００６】
上述したモニタリング（調査）の方法としては、汚染地域をボーリンクして、その土壌又は地下水の一部をサンプリングし、対象とする汚染物質を検知管やガスクロマトグラフィーによって検知又は分析して行われる方法が一般的である。
【０００７】
また、特許文献２のように、複数個所に土壌中のガスを採取するための土壌ガス採取用配管を配置するとともに、一つの土壌ガスを分析する分析機器と接続させ、分析機器において各配管で採取されたガスの供給を切り替えて分析することにより、土壌ガスを連続的にモニタリング（調査）する装置も開示されている。これにより、サンプリング作業を省力化することができる。
【特許文献１】特開平１１−２６２７５１号公報
【特許文献２】特開２００１−２２１７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、土壌又は地下水が油等の汚染物質に汚染されると、その汚染範囲は地下水の流れに従って広範囲にわたる上に、汚染された土壌の地表には工場施設等の建物が立地している場合が多い。そのため、上述したボーリングによるモニタリング方法では、サンプリングや分析に多くの時間や労力を要する上、連続的な測定を行なうことができない。したがって、従来の方法では、土壌の状態や土壌浄化の進捗情報に関する正確な情報を得ることは、極めて難しい。
【０００９】
特許文献２においても、多数の採取用配管を立地した施設を避けながら広範囲に設置しなければならないため、多くの設備コストを要する上に、設置する条件に制約がある。その上、設備の維持に要する時間やコストが増大するという欠点があった。
【００１０】
また、特許文献２の装置では分析機器が一つしか設けられていないため、測定箇所が多数である場合には、各箇所を連続的に測定することが難しくなるため、正確な土壌の状況変化や土壌浄化の進捗状況に関する情報を得ることができないという問題もあった。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、油で汚染された土壌を好気性微生物による土壌浄化を行なう際に、特に複雑な装置構成を要することなく、かつ地形や距離に影響されずに土壌の状態や土壌浄化の進捗状況を簡易に調査できる土壌浄化モニタリング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】
【００１２】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、油で汚染された土壌に対して、好気性微生物によって前記油を生分解して土壌浄化を行なう際に、前記土壌の状況や前記土壌浄化の進捗状況を調査するための土壌浄化モニタリング方法において、前記土壌中のＣＯ2 ガス濃度を連続的に検知可能なＣＯ2 ガスセンサを、前記土壌中の複数個所に配置して、前記ＣＯ2 ガスセンサは、前記土壌中の複数個所のＣＯ2 濃度を連続的に測定するとともに、測定された測定値を集積して解析を行なうホストコンピュータへ送信し、受信した各ＣＯ2 ガスセンサの測定値を基にして、前記ホストコンピュータによって前記ＣＯ2 濃度の時系列的な変化から前記土壌浄化の進捗状況を予測することを特徴とする。
【００１３】
なお、ここで述べる「土壌」とは、土壌そのものの他、土壌中に存在し、土壌中を微速に流れる地下水も含むものとする。
【００１４】
本発明によれば、土壌浄化のため土壌又は地下水を汚染する油を好気性微生物によって好気的に生物分解させると、その分解過程でＣＯ2 ガスが発生する。本願発明者は、この点に着目し、土壌中のＣＯ2 ガス濃度を測定することにより、好気性微生物による土壌浄化の進捗状況を予測して、土壌浄化をモニタリングする手法を導き出した。
【００１５】
すなわち、もし土壌浄化が進行している場合には、土壌中の油が生分解されて微生物活性が高まるため、土壌中のＣＯ2 濃度が上昇する。一方、土壌浄化が終了した場合には、生分解する油が減少して微生物活性が低下するため、土壌中のＣＯ2 濃度も低下する。このように、土壌中のＣＯ2 濃度と土壌浄化の進捗状況とは関連性があるため、各地点におけるＣＯ2 濃度の変化を時系列的に分析することにより、正確に土壌浄化の進捗状況を予測することができる。
【００１６】
本発明において土壌のモニタリングを行なう際には、先ず汚染された土壌およびその近傍における測定したい箇所にＣＯ2 ガスセンサを土壌中に設置するとともに、各ＣＯ2 ガスセンサと接続したホストコンピュータを設置する。各ＣＯ2 ガスセンサは、配置された箇所の土壌中から発生するＣＯ2 ガス濃度を連続的に測定し、その測定値をホストコンピュータへ送信する。ホストコンピュータでは、受信した各ＣＯ2 ガスセンサからの連続的な測定値を集積して解析し、これら測定値の変化によって土壌浄化の進捗状況を予測する。これにより、油で汚染された土壌をバイオレメディエーション法による浄化を行なう際に、浄化を行なう土壌の状況や浄化の進捗状況を簡易に調査可能であるため、短時間で効率のよい土壌浄化を行なうことができる。加えて、本発明では、測定したい各地点にＣＯ2 ガスセンサを設置するだけなので、土壌浄化のモニタリングに要する設備コスト、設備スペース、及び手間を大幅に削減することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＣＯ2 ガスセンサは、双方向のデータ通信可能なノードである通信モジュールを備え、前記ホストコンピュータ及び前記通信モジュールは、他の通信モジュールを中継点としたネットワークを自律的に構築するネットワーク機能を有することを特徴とする。また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のＣＯ2 ガスセンサは、前記ホストコンピュータとのデータ通信を無線で行なうことを特徴とする。
【００１８】
なお、上述した「ネットワークを自律的に構築する」とは、ソフトウエア等によって予め設定された指令に従って、ホストコンピュータや各通信モジュールが互いにデータを送受信（すなわち、センシング）することにより、ホストコンピュータ及び各通信モジュールの間で自動的にネットワークを構築することを指す。
【００１９】
本発明によれば、ＣＯ2 ガスセンサに備えられたノードである通信モジュールは、ホストコンピュータとのデータ通信を無線で行なう上、自律的なネットワークを構築する機能により他のＣＯ2 ガスセンサの通信モジュールを中継してホストコンピュータへ測定値を送信することができる。センサをネットワーク化することにより、モニタリングする土壌が広範囲であったり、建物等が立地して地形が複雑であったりする場合においても、特に複雑な装置構成を用いることなく、地形や距離に影響されずに広範囲にわたって任意の位置にＣＯ2 ガスセンサを配置して、土壌浄化のモニタリングを効率よく行なうことができる。
【００２０】
その上、ＣＯ2 ガスセンサとホストコンピュータとは双方向にデータ通信が可能であるため、ＣＯ2 ガスセンサの作動をホストコンピュータによって制御することも可能となる。これにより、ＣＯ2 ガスセンサ自体の状態を常に監視できる上に、必要のないときにはホストコンピュータでＣＯ2 ガスセンサの電源をＯＦＦにすることも可能であるため、広範囲に散在するＣＯ2 ガスセンサの管理やメンテナンスに要する手間を簡素化することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうち少なくとも一つに記載のホストコンピュータは、前記ＣＯ2 ガスセンサからの測定値を基にして、前記土壌中のＣＯ2 濃度分布を表示する表示手段を備えたことを特徴とする。これにより、土壌の状態や土壌浄化の進捗状況を表示手段で簡易に視認することができるので、土壌浄化のモニタリングに要する手間や労力を低減することができる。
【００２２】
なお、前記表示手段は、前記土壌中のＣＯ2 濃度分布を等値線で示すことが好ましい。また、前記表示手段は、前記土壌中のＣＯ2 濃度の変化を時系列的に表示することが好ましい。これにより、土壌の状態の変化や土壌浄化の進捗状況を表示手段で一目で認識することが可能となるため、土壌浄化のモニタリングに要する手間をさらに低減することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明に係る土壌浄化モニタリング方法によれば、汚染された土壌の各箇所に設置されたＣＯ2 ガスセンサによって土壌中のＣＯ2 濃度を連続的に測定し、これら測定されたＣＯ2 濃度の連続的な変化からホストコンピュータで土壌浄化の進捗状況を予測するため、低コストで土壌浄化の状況を正確に把握することができる。また、ＣＯ2 ガスセンサとホストコンピュータとは、ノードである通信モジュールにより双方向のデータ通信を無線で行なうとともに自律的なネットワークを自動的に構築するので、各ＣＯ2 ガスセンサを中継点として利用可能となる。浄化サイトにモニタリング用のセンサネットワークを形成することで、モニタリングする地形や距離に影響されることなく、効率のよい土壌浄化のモニタリングを簡易かつ広範囲に行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下添付図面に従って本発明に係る土壌浄化モニタリング方法の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２５】
図１は、本発明における実施の形態である土壌浄化モニタリング・システム１０の全体構成を示した側面断面図である。
【００２６】
図１に示すように、地表２を形成する不飽和層４の下方には、地下水を含んだ飽和層６が形成されており、不飽和層４及び飽和層６の一部には油で汚染された汚染土壌８が存在する。
【００２７】
なお、ここで述べる飽和層６とは、岩石の割れ目や土壌中の孔隙が地下水により飽和された層であり、飽和層６では飽和された地下水の微速な流れが生じている。また、汚染土壌８とは、土壌そのものの他、土壌中に存在する地下水も含むものとする。
【００２８】
土壌浄化モニタリング・システム１０は、汚染土壌８の近傍上方に配置され、主に複数の観測井戸１２，１２…と、土壌浄化のモニタリングを行なうホストコンピュータ１４と、各観測井戸１２，１２…の内部土壌中のＣＯ2 濃度を測定するＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…と、から構成される。  
【００２９】
観測井戸１２は、汚染土壌８及びその近傍に複数配置され、地表２から汚染土壌８に対して垂直方向に飽和層６に達する深さまで掘削されて形成される。観測井戸１２の形状や穴径については特に限定しないが、ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６を安定して設置可能であるとともに、汚染土壌８の内部のガス類を大気中へ放出させない構造であることが好ましい。なお、観測井戸１２の詳細な構造については、図２において後述する。
【００３０】
ホストコンピュータ１４は、地表２の上面に設置された施設１８内に設置され、不図示の通信手段や表示手段であるモニタ２０を備えている。ホストコンピュータ１４は、各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…によるワイヤレス・センサ・ネットワークを構築するソフトウエアを内蔵し、各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…で測定された測定値等のデータの集積及び解析を行なうことにより、土壌浄化のモニタリングを行なう。なお、ホストコンピュータ１４、通信手段、及びモニタ２０についての詳細な説明は後述する。
【００３１】
図２は、本実施形態における観測井戸１２及びＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６の構造を示す拡大断面図である。
【００３２】
ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６は、ＣＯ2 ガスセンサ１６ａと、ＣＯ2 ガスセンサ制御モジュール１６ｂと、無線ネットワーク・モジュール１６ｃと、導線１６ｄと、から構成される。
【００３３】
ＣＯ2 ガスセンサ１６ａは、観測井戸１２の内部において、飽和層６の上方に設置される。なお、設置条件としては、土壌中のＣＯ2 濃度測定を正確に行なうために、ＣＯ2 ガスセンサ１６ａの一部又は全部が観測井戸１２内の地下水に浸漬しない設置状態や構造であることが好ましい。
【００３４】
本実施形態では、ＣＯ2 ガス測定濃度範囲；大気濃度（約４００ｐｐｍ）〜８０，０００ｐｐｍ、出力；０〜４Ｖ、センサ精度；±２０％（ＣＯ2 濃度に換算すると±１０００ｐｐｍ）、使用温湿度条件；−１０〜５０°Ｃかつ５〜９５％ＲＨ、の性能を有するＣＯ2 ガスセンサ１６ａが使用される。この仕様のＣＯ2 ガスセンサ１６ａでは、測定されたＣＯ2 濃度の測定値は、ボルト（Ｖ）に換算されて測定値のデータとして出力される。
【００３５】
ＣＯ2 ガスセンサ制御モジュール１６ｂは、ＣＯ2 ガスセンサ１６ａの上方に位置し、観測井戸１２の上部に安定して固定される。ＣＯ2 ガスセンサ制御モジュール１６ｂは、ＣＯ2 ガスセンサ１６ａと導線１６ｄを介して接続しており、ＣＯ2 ガスセンサ１６ａから出力された測定値を受信するとともに、ＣＯ2 ガスセンサ１６ａ及び無線ネットワーク・モジュール１６ｃに対する各種動作の制御を行なう。また、ＣＯ2 ガスセンサ制御モジュール１６ｂは不図示の電源（例えば、ＤＣ５Ｖの電源）を内蔵しており、ＣＯ2 ガスセンサ１６ａ及び無線ネットワーク・モジュール１６ｃに対するＯＮ・ＯＦＦの制御も行なう。そして、ＣＯ2 ガスセンサ・ユニット自体の情報を測定値とともに、無線ネットワーク・モジュールを介して送信する。無線ネットワーク・モジュール１６ｃは、自律的なワイヤレス・ネットワークを構築可能な、すなわち自律的に送受信を行なう双方向性を有する通信ノードであり、無線周波数が９０２〜９２８ＭＨｚで、ＩＥＥＥ８０２．１５．４に準拠する仕様であることが好ましい。
【００３６】
無線ネットワーク・モジュール１６ｃの上方、すなわち観測井戸１２の上面には、上蓋１２Ａが設置されており、これにより観測井戸１２の内部に外気が流れ込むことによる土壌中のＣＯ2 濃度の測定結果への影響を防止することができる。
【００３７】
図３は、本発明の実施の形態である土壌浄化モニタリング・システムにおけるネットワーク全体のシステム構成を示したブロック図であり、土壌浄化モニタリング・システムを上方から見た概略図である。
【００３８】
各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…の無線ネットワーク・モジュール１６ｃは、電源が入ると、無線による通信を自動的に開始して、周囲にある他の無線ネットワーク・モジュール１６ｃ，１６ｃ…や、ホストコンピュータ１４の通信手段であるゲートウエイ２２をセンシングする。そして、他の無線ネットワーク・モジュール１６ｃ，１６ｃ…や、ゲートウエイ２２と接続すると、図３の破線で示すような無線ネットワークが構築される。このネットワークは、双方向にデータ交換が可能であり、構築された後でも無線ネットワーク・モジュール１６ｃ，１６ｃ…の欠落や増加があっても、無線ネットワーク・モジュール１６ｃ，１６ｃ…が常にデータ通信によるセンシングが行なわれているので、常に最新のネットワークが自動的に再構築される。
【００３９】
このように構築されたネットワークにおいて、各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…で連続的に測定されたＣＯ2 ガス濃度は、付属する各無線ネットワーク・モジュール１６ｃ，１６ｃ…から、他のＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…の無線ネットワーク・モジュール１６ｃ，１６ｃ…を中継点として、又は直接的にゲートウエイ２２に送信される。
【００４０】
なお、図３に示すように、ホストコンピュータ１４は、ＬＡＮ／ＷＡＮ５０の回線や接続端子等を介して、他のＰＣ５２や、ＰＤＡ５４等の携帯端末、他のネットワーク５６、データベース５８と接続可能であることが好ましい。これにより、他の端末や遠隔地同士においても情報を一元管理して利用することができる。
【００４１】
図４は、土壌浄化のモニタリング結果の一例である画面を表示したときのモニタ２８を示した平面図である。
【００４２】
図４で示されたモニタ２０内の各囲い線２０ａ，２０ａ…は、各ＣＯ2 濃度を示した等値線である。モニタ２０では、各ＣＯ2 濃度を結んだ等値線で示した画面が時系列で切り替わって表示される。このように、モニタ２０にて汚染土壌を上方から見たＣＯ2 分布を表示させることにより、土壌浄化の進捗状況を簡易に認識させることが可能となる。
【００４３】
次に、上記のごとく構成された本発明の実施の形態である土壌浄化モニタリング・システム１０の作用について説明する。
【００４４】
油で汚染された汚染土壌に対して浄化を行なう際に、汚染土壌中の微生物を活性化させて油を分解することにより浄化するバイオレメディエーション法は、環境への影響も少ない浄化を行なうことができることから多く採用されている。
【００４５】
一般に土壌浄化を行なう場合、先ず汚染された土壌又は地下水の汚染状況等の調査を行なうモニタリングを行なう必要があり、そのモニタリングによる調査結果に基づいて土壌浄化作業が着手される。そして、土壌浄化中においても土壌又は地下水のモニタリングを定期的に行なって、土壌浄化の進捗状況を常に監視することにより、より効果的な土壌浄化を行なうことができる。
【００４６】
上述したモニタリング方法としては、汚染地域をボーリンクして、その土壌又は地下水の一部をサンプリングし、対象とする汚染物質を検知管やガスクロマトグラフィーによって検知して行われる方法が一般的である。しかしながら、このモニタリング方法では、多くのコストや労力を要するだけでなく、タイムリーなモニタリングを行なうことができないという欠点があった。
【００４７】
そこで、本願発明者は、土壌又は地下水を汚染する油を好気性微生物によって好気的に生物分解させると、その分解過程でＣＯ2 ガスが発生する点に着目し、土壌中のＣＯ2 ガス濃度を測定することにより、好気性微生物による土壌浄化における土壌の状況や土壌浄化の進捗状況をモニタリングし、その結果を基にして土壌浄化を行なう方法を導き出した。
【００４８】
すなわち、もし土壌浄化が進行している場合には、土壌中の油が分解されて土壌中の微生物活性が高まるため、土壌中のＣＯ2 濃度が上昇する。一方、土壌浄化が終了した場合には、分解する油がなくなり土壌中の微生物活性が低下するため、土壌中のＣＯ2 濃度も低下する。このように、土壌中のＣＯ2 濃度と土壌浄化の進捗状況とは相関性があるため、ＣＯ2 濃度の変化を時系列的に分析することで、土壌の状態や土壌浄化の進捗状況を予測することが可能となる。
【００４９】
本願発明者は、上述したＣＯ2 ガス濃度による土壌浄化のモニタリング方法を立証するために、下記に記した第１及び第２の試験を行なった。
【００５０】
先ず、第１の試験では、図５に示した第１の実験装置６０を用いて、本実施形態で使用されるＣＯ2 ガスセンサの精度の検証を行なった。
【００５１】
図５に示すように、第１の実験装置６０は、密閉性の高いφ１００ｍｍ×ｈ２００ｍｍの円筒カラム６２に対して下方からＣＯ2 を供給するとともに、円筒カラム６２内に本実施形態で使用されたＣＯ 2ガスセンサ１６ａを設置した。ＣＯ 2ガスセンサ１６ａは、電源を供給するパワーサプライ６４と、測定値を表示するデジタルパネル６６と、を備えている。
【００５２】
また、第１の実験装置６０には、比較検証のためのＣＯ2 濃度計６８が設けられる。ＣＯ2 濃度計６８は、付属する吸引ポンプ７０により円筒カラム６２の上方から内部のＣＯ2 を吸引してそのＣＯ2 濃度を測定する。ＣＯ2 濃度計６８による測定は、非分散赤外線によるＮＤＩＲ方式でＣＯ2 濃度の測定が行なわれる。ＣＯ2 濃度計６８の測定値は、付属するインジケーター７２によって表示される。
【００５３】
上述した構成の第１の実験装置６０において、円筒カラム６２へ供給するＣＯ2 濃度を変化させて、ＣＯ 2ガスセンサ１６ａ及びＣＯ2 濃度計６８におけるＣＯ2 濃度の測定値の比較を行なった。その結果を図６に示す。図６は、第１の試験におけるＣＯ 2ガスセンサ１６ａの測定値とＣＯ2 濃度計６８の測定値との相関を示すグラフであり、縦軸はＣＯ2 濃度計６８の測定値を示し、横軸はＣＯ 2ガスセンサ１６ａの測定値を示している。
【００５４】
図６のグラフに示すように、本実施形態で使用されるＣＯ 2ガスセンサ１６ａと、ＣＯ2 濃度計６８とは、ほぼ正比例の関係があり、その相関係数Ｒ2 は、０．９９と高い相関性を示している。これにより、本実施例で使用されるＣＯ 2ガスセンサ１６ａは、非分散赤外線によるＮＤＩＲ方式の測定と同様の高い測定性能を有することが立証された。
【００５５】
次に、第２の試験として、図７に示した第２の実験装置８０を用いて、好気性微生物によって土壌中から発生したＣＯ2 濃度を本実施例に使用されるＣＯ 2ガスセンサ１６ａで測定する検証試験を行なった。
【００５６】
図７に示すように、第２の実験装置８０は、密閉性の高いφ１００ｍｍ×ｈ２００ｍｍの円筒カラム６２の内部に、土壌サンプル８２を湿潤重量で２５ｇ入れたビーカー８４を設置して、その土壌サンプル８２に栄養塩として土壌浄化に使用される栄養塩を適量の純水に溶解させた状態で約１６ｍＬ添加した。さらに、その土壌サンプル８２に汚染油のサンプルとして機械油を５０μＬ添加した状態で静置した。
【００５７】
円筒カラム６２の内部には、本実施形態で使用されたＣＯ 2ガスセンサ１６ａを設置した。ＣＯ 2ガスセンサ１６ａは、電源を供給するパワーサプライ６４と、測定値を表示して記録するデータロガー９６と、を備えている。
【００５８】
また、第２の実験装置８０には、温度による影響を調査するために外気温計８８及びカラム内温度計９０が設けられ、その測定結果はサーモレコーダー９２に送られて表示されて記録される。
【００５９】
さらに、第２の実験装置８０では、外気のＣＯ2 濃度による影響を調査するために、外気ＣＯ2 濃度計９４が設けられる。外気ＣＯ2 濃度計９４は、付属する吸引ポンプ７０により外気のエアを吸引し、そのＣＯ2 濃度を測定する。外気ＣＯ2 濃度計９４としては、第１の実験装置６０のＣＯ2 濃度計６８と同様に、非分散赤外線によるＮＤＩＲ方式で測定を行なう。外気ＣＯ2 濃度計９４の測定値は、付属するインジケーター７２によって表示される。
【００６０】
第２の試験では、上述した第２の実験装置８０を１３５時間運転し、その気温及びＣＯ2 濃度の変化について検証した。その結果を図８に示す。図８は、第２の試験における各ＣＯ2 濃度及び各温度の変化を示したグラフである。図８のグラフにおいて、■は円筒カラム６２内に設置されたＣＯ 2ガスセンサ１６ａの測定値を示し、▲は外気ＣＯ2 濃度計９４の測定値を示し、□は円筒カラム６２内に設置されたカラム内温度計９０の測定値を示し、△は外気温計８８の測定値を示している。なお、図８のグラフ中における「暖房運転期」及び「暖房停止期」の記載は、第２の試験で使用された実験室での暖房の運転時期を示している。
【００６１】
図８のグラフに示すように、外気のＣＯ2 濃度の平均が４３３±４０ｐｐｍであった。それに対し、円筒カラム６２内のＣＯ2 濃度は、若干の減衰があるものの、増加する傾向が確認され、ＣＯ2 濃度の最高値として２，２２０ｐｐｍであった。一方、温度変化に関しては、暖房の運転による実験室の温度変動に依存しており、周期的であった。
【００６２】
図６のグラフから、温度変化とＣＯ2 濃度の変化との関係において、環境温度が上昇するのに伴い、土壌サンプル５４内において微生物活性が上がるので、円筒カラム５２内のＣＯ2 濃度が増加する一方で、環境温度が下がるにつれて微生物活性が低下して、再び環境温度が上昇するまでＣＯ2 濃度に変化が見られないことが判明した。
【００６３】
この第１及び第２の試験の結果から、本発明の土壌浄化モニタリング方法を採用することにより、ＣＯ2 濃度の変化を分析調査すれば、油で汚染された土壌の状態やバイオレメディエーション法による土壌浄化の進捗状況を簡易かつ的確に予測することができることが立証された。
【００６４】
また、本発明の実施形態において、各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…に付属する無線ネットワーク・モジュール１６ｃ，１６ｃ…に付属する無線ネットワーク・モジュール１６ｃ、１６ｃ…によって、自律的にネットワークを構築する、いわゆるノードによるワイヤレス・ネットワーク構築方法を採用している。
【００６５】
従来の無線を用いたネットワークの構築方法、いわゆるクライアント／サーバ形式のネットワークでは、図９Ａに示すように、ホストコンピュータ１４と各ＣＯ2 ガスセンサ・ユニット１６，１６…とは、一対一で双方向のデータ通信を行なうことにより構築される。したがって、ホストコンピュータ１４との間に建物等の障害物１００，１００が存在した場合には、その障害物１００，１００によって無線通信の妨げとなるため、測定値を送信できないＣＯ2 ガスセンサ・ユニット１６’，１６’…が存在してしまう。その上、ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６からホストコンピュータ１４までの距離が無線通信可能な所定の距離以上に離れてしまうと、無線によるデータ通信が困難となる。
【００６６】
したがって、従来では、データ通信の中継地点を設ける方法や、有線で各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…を接続する方法等で対処することが検討されるが、その設備コストが増大する上に、設置するスペースを確保しなければならないので、モニタリングの各機材の設置条件に制約が生じるという問題があった。
【００６７】
一方、本発明のネットワーク構築方法では、図９Ｂに示すように、各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…同士が自律的にセンシングして、各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…を中継点としたネットワークを自動的に構築することができる。したがって、ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６からホストコンピュータ１４との直線的な間に障害物１００，１００が存在したとしても、ノードである各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…を最適な中継点として、ホストコンピュータ１４へ各測定値を送信することができる。また、ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６からホストコンピュータ１４までの距離が無線通信可能な所定距離以上に離れてしまっても、ノードである各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…の中から最適な中継点を自動的に選択して、ホストコンピュータ１４へ測定値を送信することができる。加えて、ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６を新たに追設したり撤去したりしても、このネットワークでは常に行なわれている双方向のデータ通信を介してセンシングが行なわれているため、常に最新のネットワークを自動的に再構築することができる。これにより、ネットワークの構築に要する手間を大幅に削減することができる。
【００６８】
また、ホストコンピュータ１４と、各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…とは、双方向でデータ通信が可能である。したがって、ＣＯ2 ガスセンサ制御モジュール１６ｂから無線ネットワーク・モジュール１６ｃを介して送信されたデータにより、各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…の状態をホストコンピュータ１４で把握することができる。その上、各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…自体をホストコンピュータ１４で制御することができる。これにより、土壌浄化モニタリング・システム１０全体の管理を簡易かつ低コストで行なうことができる。
【００６９】
なお、上述した土壌浄化モニタリング・システム１０において、使用される各装置及び部材の個数、形状、及び材質等は、特に限定されるものではない。
【００７０】
土壌浄化モニタリング・システム１０において、各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１６，１６…を観測井戸１２，１２…の内部に配置して構成されているが、特に限定するものではない。土壌中に注水を行なう注水井戸や、揚水を行なう揚水井戸等のように、土壌中に掘削されている穴を観測井戸１２として用いてもよい。また、図１０に示した土壌浄化モニタリング・システム１０’のように、観測井戸を設けずに各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１７，１７…を地表から１〜２ｍの深さに埋設する態様でも、本発明を適用することができる。但し、ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット１７，１７…における測定精度等は、本実施形態のものとは異なるため変更する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明における実施の形態である土壌浄化モニタリング・システムの全体構成を示した側面断面図
【図２】本実施形態における観測井戸及びＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニットの構造を示す拡大断面図
【図３】本発明の実施の形態である土壌浄化モニタリング・システムにおけるセンサネットワーク全体の構成を示したブロック図
【図４】土壌浄化のモニタリング結果の一例である画面を表示したときのモニタを示した平面図
【図５】本発明を立証するための第１の実験装置を示した概略構成図
【図６】第１の試験におけるＣＯ 2ガスセンサの測定値とＣＯ2 濃度計の測定値との相関を示すグラフ
【図７】本発明を立証するための第２の実験装置を示した概略構成図
【図８】第２の試験における各ＣＯ2 濃度及び各温度の変化を示したグラフ
【図９Ａ】従来における無線によるネットワーク構築の一例を示したブロック図
【図９Ｂ】本発明におけるワイヤレス・センサ・ネットワークによるネットワーク構築の一例を示したブロック図
【図１０】本発明における実施形態の変形例である土壌浄化モニタリング・システムの全体構成を示した側面断面図
【符号の説明】
【００７２】
１０…土壌浄化モニタリング・システム、１２…観測井戸、１４…ホストコンピュータ、１６…ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット、１６ａ…ＣＯ2 ガスセンサ、１６ｂ…ＣＯ2 ガスセンサ制御モジュール、１６ｃ…無線ネットワーク・モジュール、６０…第１の実験装置、８０…第２の実験装置、１００…障害物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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