(57)【要約】【課題】特に多くの装置構成を要することなく、地形や距離に影響されずに土壌の状況に応じて効率よく行なうことができる土壌浄化方法及び装置を提供する。【解決手段】  各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６，２６…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２６ｃ，２６ｃ…から、他のＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６，２６…を中継点として、又は直接的にゲートウエイ３０に送信される。ホストコンピュータ２４は、受信した各測定値を集積して、その変化を分析してモニタ２０に分析結果を表示させる。また、ホストコンピュータ２４は、分析結果から最適な注入液の流量を算出し、ゲートウエイ３０を介して注水ポンプ２０ａ及び揚水ポンプ３４ａの駆動を無線で制御し、注入液の注水量及び地下水の揚水量が調整される。【選択図】      図５
2006272263.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、前記土壌中の油を好気性微生物の活性で生分解することにより土壌浄化を行なう土壌浄化方法において、
前記土壌中の複数個所に設置されたＣＯ2 ガスセンサによって前記土壌中のＣＯ2 ガス濃度を連続的に測定し、
前記ＣＯ2 ガスセンサで測定された測定値をホストコンピュータに集積して解析させて、
前記ホストコンピュータにおいて、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し、
予測された前記土壌浄化の進捗状況の結果に基づいて、前記ホストコンピュータによって注水供給手段を制御することにより、前記好気性微生物の活性を高めるための注入液を注水井戸から前記土壌中へ注入する注水量を調整することを特徴とする土壌浄化方法。
【請求項２】
前記ＣＯ2 ガスセンサ及び前記注水供給手段は、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に記載の土壌浄化方法。
【請求項３】
前記ＣＯ2 ガスセンサ及び前記注水供給手段は、前記ホストコンピュータとの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及び前記注水調整手段による注水量を基にして、前記土壌浄化の進捗状況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に記載の土壌浄化方法。
【請求項５】
油で汚染された土壌に対して、前記土壌中の油を好気性微生物の活性で生分解することにより土壌浄化を行なう土壌浄化方法において、
前記汚染された土壌中の地下水の流れに対して上流側に位置する注水井戸から前記好気性微生物の活性を高めるための注入液を注水調整手段により注水するとともに、前記地下水の流れに対して前記注水井戸よりも下流側の位置から前記地下水を揚水調整手段により揚水井戸から揚水して前記土壌浄化を行なう際に、
前記土壌中の複数個所に設置されたＣＯ2 ガスセンサによって前記土壌中のＣＯ2 ガス濃度を連続的に測定し、
前記ＣＯ2 ガスセンサで測定された測定値をホストコンピュータに集積して解析させて、
前記ホストコンピュータにおいて、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し、
予測された前記土壌浄化の進捗状況の結果に基づいて、前記ホストコンピュータによって揚水調整手段を制御することにより、前記揚水井戸からの揚水量を調整することを特徴とする土壌浄化方法。
【請求項６】
前記ＣＯ2 ガスセンサ及び前記揚水調整手段は、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５に記載の土壌浄化方法。
【請求項７】
前記ＣＯ2 ガスセンサ及び前記揚水調整手段は、前記ホストコンピュータとの通信を無線で行なうことを特徴とする請求項５又は６に記載の土壌浄化方法。
【請求項８】
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及び前記揚水調整手段による揚水量を基にして、前記土壌浄化の進捗状況を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載の土壌浄化方法。
【請求項９】
油で汚染された土壌に対して、前記土壌中の油を好気性微生物の活性で生分解することにより土壌浄化を行なう土壌浄化方法において、
前記汚染された土壌中の地下水の流れに対して上流側に位置する注水井戸から前記好気性微生物の活性を高めるための注入液を注水調整手段により注水するとともに、前記地下水の流れに対して前記注水井戸よりも下流側の位置から前記地下水を揚水調整手段により揚水井戸から揚水して前記土壌浄化を行なう際に、
前記土壌中の複数個所に設置されたＣＯ2 ガスセンサによって前記土壌中のＣＯ2 ガス濃度を連続的に測定し、
前記ＣＯ2 ガスセンサで測定された測定値をホストコンピュータに集積して解析させて、
前記ホストコンピュータにおいて、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し、
予測された前記土壌浄化の進捗状況の結果に基づいて、前記ホストコンピュータによって前記注水調整手段及び前記揚水調整手段を制御することにより、前記注入液の注水量及び前記地下水の揚水量を調整することを特徴とする土壌浄化方法。
【請求項１０】
前記ＣＯ2 ガスセンサ、前記注水調整手段、及び前記揚水調整手段は、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９に記載の土壌浄化方法。
【請求項１１】
前記ＣＯ2 ガスセンサ、前記注水調整手段、及び前記揚水調整手段は、前記ホストコンピュータとの通信を無線で行なうことを特徴とする請求項９又は１０に記載の土壌浄化方法。
【請求項１２】
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、前記注水調整手段による注水量、前記揚水調整手段による揚水量を基にして、前記土壌浄化の進捗状況を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項９〜１１のうち何れか一つに記載の土壌浄化方法。
【請求項１３】
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とともに、前記ホストコンピュータにより前記注水量及び前記揚水量から算出された前記地下水の流れを矢印で示すことを特徴とする請求項１２に記載の土壌浄化方法。
【請求項１４】
前記表示手段は、前記ＣＯ2 濃度の変化、前記注水量の変化、及び前記揚水量の変化を時系列的に表示することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の土壌浄化方法。
【請求項１５】
油で汚染された土壌に対して、前記土壌中の油を好気性微生物の活性で生分解することにより土壌浄化を行なう土壌浄化装置において、
前記汚染された土壌中の地下水の流れに対して上流側に位置し、前記土壌中に前記好気性微生物の活性を高めるための注入液を注水する注水井戸と、
前記注入液を前記注水井戸へ供給する注水調整手段と、
前記地下水の流れに対して前記注水井戸よりも下流側の位置し、前記地下水を揚水する揚水井戸と、
前記揚水井戸から前記地下水を汲み上げる揚水調整手段と、
前記土壌中のＣＯ2 ガス濃度を連続的に測定するＣＯ2 ガスセンサと、
前記ＣＯ2 ガスセンサで測定された測定値を集積して解析し、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して、その予測結果を基に前記注水調整手段及び前記揚水調整手段を制御することにより、前記注入液の注水量及び前記地下水の揚水量を調整するホストコンピュータと、
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 濃度分布を等値線で、かつ前記ホストコンピュータにより前記注水量及び前記揚水量から算出された前記地下水の流れを矢印で、時系列的に切り替えながら表示する表示手段と、から構成されることを特徴とする土壌浄化装置。
【請求項１６】
前記ＣＯ2 ガスセンサ、前記注水調整手段、及び前記揚水調整手段は、双方向のデータ通信が無線可能な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手段を有することを特徴とする請求項１５に記載の土壌浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は土壌浄化方法及び装置に係り、特に油で汚染された土壌又は地下水を好気性微生物の活性により浄化するバイオレメディエーション法を用いた土壌浄化方法及び装置に関する。
【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地表に引き揚げて、それら土壌や地下水に対して熱や薬剤等を加えることにより、物理・化学的に汚染物質を分解処理する方法の他、汚染された土壌の原位置から直接的に物理・化学的処理を加えて浄化する方法が提案され、実施されている。
【０００４】
特に、特許文献１で開示されているように、油等の汚染物質で汚染された汚染土壌に対して、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注入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、低コストで効率のよい土壌浄化が可能である上に、浄化処理による二次汚染の原因である副産物の発生がないため、環境面で優れた土壌浄化方法として多用されている。
【０００５】
上述したバイオレメディエーション法には、（１）汚染された土壌の原位置に井戸を形成し、井戸から促進物質や微生物の注水及び地下水の揚水、又は注水のみで浄化するバイオベンディング法；（２）汚染された土壌を掘削し、別の場所で堆積した状態で撹拌しながら促進物質や微生物を注入して浄化するランドファーミング法；（３）掘削した汚染土壌を積み上げて、その中にパイプを通して促進物質や微生物を注入して浄化するバイオパイル法；（４）掘削した汚染土壌に促進物質を注入して十分に混合してスラリー状に調整したものをバイオリアクターに投入して浄化するバイオスラリー法、がある。
【０００６】
これらの中でも（２），（３），及び（４）は、多くのスペースや大規模な装置等を必要とする上に、汚染土壌の地表に工場や施設等の建物が存在する場合に掘削することが困難であるため、（１）の方法が一般的に採用される。
【０００７】
特に、（１）のバイオベンディング法において、注水と揚水を組み合わせて行なう方法は、特許文献２に開示されているように、土壌中へ注入する促進物質や微生物等を汚染された土壌に短時間で浸漬することができる上、地下水の流れに従わなくても浄化を行なうことができるので、効率のよい土壌浄化を短縮して行なうことができる方法として知られている。
【０００８】
ところで、上述した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ことで効果的な土壌浄化を行なうことができる。
【０００９】
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又は分析して行われる方法が一般的である。
【００１０】
また、特許文献３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２００４−０２５１５８号公報
【特許文献３】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】
【００１１】
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調査方法では、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、土壌の状態や土壌浄化の進捗状況に関する正確な情報を得ることは極めて難しい。      
【００１２】
特許文献３においても、多数の採取用配管を立地された建物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、設備の管理やメンテナンスに要する時間やコストが増大するという問題があった。加えて、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、タイムリーな進捗情報を得ることができないという欠点があった。
【００１３】
したがって、特許文献１及び２に開示された従来の土壌浄化方法では、土壌浄化の進捗状況を把握することができずに促進物質や微生物の注水及び揚水、又は注水のみが行なわれていたので、効率のよい土壌浄化が行なわれていたとは言い難い。
【００１４】
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微生物による浄化を行なう際に、特に多くの装置構成を要することなく、地形や距離に影響されずに土壌の状況に応じた土壌浄化を効率よく行なうことができる土壌浄化方法及び装置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】
【００１５】
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、前記土壌中の油を好気性微生物の活性で生分解することにより土壌浄化を行なう土壌浄化方法において、前記土壌中の複数個所に設置されたＣＯ2 ガスセンサによって前記土壌中のＣＯ2 ガス濃度を連続的に測定し、前記ＣＯ2 ガスセンサで測定された測定値をホストコンピュータに集積して解析させて、前記ホストコンピュータにおいて、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し、予測された前記土壌浄化の進捗状況の結果に基づいて、前記ホストコンピュータによって注水供給手段を制御することにより、前記好気性微生物の活性を高めるための注入液を注水井戸から前記土壌中へ注入する注水量を調整する。
【００１６】
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。
【００１７】
本発明によれば、土壌浄化の際に、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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して、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、設置された箇所における土壌中の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において、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好気性微生物による浄化を行なう際に、その浄化の進捗状況をタイムリーに予測できるので、効果的な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であるため、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。
【００２０】
また、本発明では、上述した土壌浄化のモニタリング結果に基づいて、ホストコンピュータによって注水調整手段が制御されるため、注入液は土壌浄化の進捗状況に対して常に最適な注水量で注水井戸から汚染された土壌へ注入される。これにより、汚染土壌に要するコストを最小限に抑えつつ、しかも効率のよい土壌浄化を短時間で行なうことができる。
【００２１】
請求項５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、前記土壌中の油を好気性微生物の活性で生分解することにより土壌浄化を行なう土壌浄化方法において、前記汚染された土壌中の地下水の流れに対して上流側に位置する注水井戸から前記好気性微生物の活性を高めるための注入液を注水調整手段により注水するとともに、前記地下水の流れに対して前記注水井戸よりも下流側の位置から前記地下水を揚水調整手段により揚水井戸から揚水して前記土壌浄化を行なう際に、前記土壌中の複数個所に設置されたＣＯ2 ガスセンサによって前記土壌中のＣＯ2 ガス濃度を連続的に測定し、前記ＣＯ2 ガスセンサで測定された測定値をホストコンピュータに集積して解析させて、前記ホストコンピュータにおいて、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し、予測された前記土壌浄化の進捗状況の結果に基づいて、前記ホストコンピュータによって揚水調整手段を制御することにより、前記揚水井戸からの揚水量を調整することを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、注入液の注水と地下水の揚水とを組み合わせて土壌浄化を行なう際に、測定された土壌中のＣＯ2 濃度に基づいて予測された土壌浄化の進捗状況に応じて、ホストコンピュータにより水調整手段を制御して揚水する地下水の量を調整するようにした。これにより、汚染された土壌中に対して常に最適な注水量で注入液が注入されるので、注水された注入液を短時間で浸透させることができる。その上、汚染度によって揚水量を調整することが可能となるため、汚染された土壌に対して効率のよい土壌浄化を的確に、かつ短縮して行なうことができる。
【００２３】
請求項９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、前記土壌中の油を好気性微生物の活性で生分解することにより土壌浄化を行なう土壌浄化方法において、前記汚染された土壌中の地下水の流れに対して上流側に位置する注水井戸から前記好気性微生物の活性を高めるための注入液を注水調整手段により注水するとともに、前記地下水の流れに対して前記注水井戸よりも下流側の位置から前記地下水を揚水調整手段により揚水井戸から揚水して前記土壌浄化を行なう際に、前記土壌中の複数個所に設置されたＣＯ2 ガスセンサによって前記土壌中のＣＯ2 ガス濃度を連続的に測定し、前記ＣＯ2 ガスセンサで測定された測定値をホストコンピュータに集積して解析させて、前記ホストコンピュータにおいて、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し、予測された前記土壌浄化の進捗状況の結果に基づいて、前記ホストコンピュータによって前記注水調整手段及び前記揚水調整手段を制御することにより、前記注入液の注水量及び前記地下水の揚水量を調整することを特徴とする。
【００２４】
請求項９に記載の発明によれば、注入液の注水と地下水の揚水とを組み合わせて土壌浄化を行なう際に、測定された土壌中のＣＯ2 濃度に基づいて予測された土壌浄化の進捗状況に応じて、ホストコンピュータによって注水調整手段及び揚水調整手段の両方を同時に制御するようにした。これにより、常に最適な注入液量を汚染された土壌内に浸透させることができるとともに、土壌中へ浸透した注入液を最適な方向に最適な流量で浸透させることが可能となるので、土壌の汚染状況に常に最適な土壌浄化を極めて低コストかつ短時間で行なうことができる。
【００２５】
本発明において、請求項１に記載のＣＯ2 ガスセンサ及び前記注水調整手段は、双方向のデータ通信が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。また、請求項１又は２に記載のＣＯ2 ガスセンサ及び前記注水調整手段は、前記ホストコンピュータとの通信を無線で行なうことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明において、請求項５に記載のＣＯ2 ガスセンサ及び前記揚水調整手段は、双方向のデータ通信が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。また、請求項５又は６に記載のＣＯ2 ガスセンサ及び前記揚水調整手段は、前記ホストコンピュータとの通信を無線で行なうことを特徴とする。
【００２７】
さらに、本発明において、請求項９に記載のＣＯ2 ガスセンサ、前記注水調整手段、及び前記揚水調整手段は、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。また、請求項９又は１０に記載のＣＯ2 ガスセンサ、前記注水調整手段、及び前記揚水調整手段は、前記ホストコンピュータとの通信を無線で行なうことを特徴とする。
【００２８】
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。
【００２９】
本発明によれば、ＣＯ2 ガスセンサや注水調整手段、揚水調整手段に、ホストコンピュータとの通信を無線で行ない、自律的なネットワークを構築するネットワーク構築機能を有するノードである通信モジュールを備えさせることにより、他の通信モジュールを中継点として、又は直接的にホストコンピュータへ測定値等を含む各種データを送受信することができる。ＣＯ2 ガスセンサをネットワーク化することにより、土壌浄化を行なう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、ＣＯ2 ガスセンサや注水調整手段、揚水調整手段を地形や距離に影響されずに配置することができるので、より効果的な土壌浄化を行なうことができる。
【００３０】
その上、ＣＯ2 ガスセンサ、注水調整手段、及び揚水調整手段の各通信モジュールは、他の通信モジュールやホストコンピュータと双方向にデータ通信が可能なため、ＣＯ2 ガスセンサ、注水調整手段、及び揚水調整手段の各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、注水調整手段、及び揚水調整手段の各状態を常に監視できる上に、必要のないときにはＣＯ2 ガスセンサや、注水調整手段、及び揚水調整手段の電源をホストコンピュータにてＯＦＦにすることも可能となるため、広範囲に散在するＣＯ2 ガスセンサ、注水調整手段、及び揚水調整手段等の土壌浄化に使用される各設備の管理やメンテナンスに要する時間や手間を大幅に低減することができる。
【００３１】
また、本発明において、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、前記注水調整手段による注水量、前記揚水調整手段による揚水量を基にして、前記土壌浄化の進捗状況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。
【００３２】
なお、上述した本発明に関する表示手段は、前記土壌中のＣＯ2 濃度分布を等値線で示すとともに、前記ホストコンピュータにより前記注水量及び前記揚水量から算出された前記地下水の流れを矢印で示すことが好ましい。また、上述した表示手段は、前記ＣＯ2 濃度の変化、前記注水量の変化、及び前記揚水量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、土壌浄化の進捗状況を表示手段により一目で認識することができるので、土壌浄化の管理を簡略化することができる。
【００３３】
また、請求項１５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、前記土壌中の油を好気性微生物の活性で生分解することにより土壌浄化を行なう土壌浄化装置において、前記汚染された土壌中の地下水の流れに対して上流側に位置し、前記土壌中に前記好気性微生物の活性を高めるための注入液を注水する注水井戸と、前記注入液を前記注水井戸へ供給する注水調整手段と、前記地下水の流れに対して前記注水井戸よりも下流側の位置し、前記地下水を揚水する揚水井戸と、前記揚水井戸から前記地下水を汲み上げる揚水調整手段と、前記土壌中のＣＯ2 ガス濃度を連続的に測定するＣＯ2 ガスセンサと、前記ＣＯ2 ガスセンサで測定された測定値を集積して解析し、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して、その予測結果を基に前記注水調整手段及び前記揚水調整手段を制御することにより、前記注入液の注水量及び前記地下水の揚水量を調整するホストコンピュータと、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 濃度分布を等値線で、かつ前記ホストコンピュータにより前記注水量及び前記揚水量から算出された前記地下水の流れを矢印で、時系列的に表示する表示手段と、から構成されることを特徴とする。また、請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載のＣＯ2 ガスセンサ、前記注水調整手段、及び前記揚水調整手段は、双方向のデータ通信が無線可能な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手段を有することを特徴とする。
【００３４】
請求項１５及び１６は、上述した本発明の土壌浄化方法を装置化したものであり、その作用効果は上述した内容と同様であるため、説明は省略する。
【発明の効果】
【００３５】
以上説明したように本発明に係る土壌浄化方法及び装置によれば、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ことができる。
【００３６】
また、ＣＯ2 ガスセンサとホストコンピュータとは、データ通信を無線で双方向に行なって自律的なネットワークを自動的に構築することができる。このようにセンサネットワークを形成することにより、モニタリングする地形や距離に影響されることなく、低コストで効率よく土壌浄化の進捗状況を把握することができる。
【００３７】
こうして得られた土壌浄化のモニタリング結果を基にして、土壌中へ注水される注入液及び揚水される地下水の量は常に最適な量に調整されているため、土壌の状況に適合した効率のよい土壌浄化を行なうことができるとともに、土壌浄化に要するコストや時間を大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下添付図面に従って本発明に係る土壌浄化方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３９】
図１は、本発明における第１の実施の形態である土壌浄化装置１０の全体構成を示した側面断面図である。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
土壌浄化装置１０は汚染土壌８の上方近傍に設置され、主に注水井戸１２と、注入液調整手段としての混合槽１４、希釈水貯留タンク１６、及び濃縮栄養塩貯留タンク１８と、注入液供給手段としての注水管２０と、複数の観測井戸２２，２２…と、土壌浄化装置１０の全体における管理及び制御を行なうホストコンピュータ２４と、各観測井戸２２，２２…の内部において土壌中のＣＯ2 濃度を測定するＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６，２６…と、から構成される。
【００４３】
注水井戸１２は、地表２から地下水の上流側に当たる汚染土壌８に対して垂直に掘削された井戸であり、その形状や本数、大きさは汚染土壌８に対して効率よく注入可能であることが好ましい。
【００４４】
混合槽１４、希釈水貯留タンク１６、及び濃縮栄養塩貯留タンク１８は、汚染土壌８へ注入する注入液を調整して貯留するために、地表２に設置された槽及びタンクである。
【００４５】
混合槽１４において、希釈水貯留タンク１６から付属する希釈水供給ポンプ１６ａの駆動により希釈用の水が供給されると同時に、濃縮栄養塩貯留タンク１８から付属する栄養塩供給ポンプ１８ａの駆動により濃縮された栄養塩が添加され、混合槽１４内に設置された不図示の攪拌機で攪拌することにより所定の濃度に注入液が調整される。本実施形態で記述される栄養塩としては、土壌中に存在する油分解能を有する好気性微生物の活性を促進する物質であり、例えば、酸素源や、窒素源、リン源、又はこれらの混合物で構成される栄養塩が使用されるが、注入液として貯留用に濃縮したものを希釈して使用することに限定されない。また、注入液としては、栄養塩に限定されず、油分解能を有する好気性微生物や、この微生物と上述した栄養塩との混合物を使用してもよい。
【００４６】
注水井戸１２と混合槽１４とは注水管２０によって連結されており、注水管２０に配設された注水調整手段としての注水ポンプ２０ａを駆動させることにより、混合槽１４内で調整された注入液が注水井戸１２を介して汚染土壌８内へ注入される。注水井戸１２から注入された注入液は、飽和層６内における地下水の流れに従って浸透する。
【００４７】
注水ポンプ２０ａは、無線でデータ通信を行なう不図示の無線ネットワーク・モジュールを有しており、ホストコンピュータ２４と無線で接続している。
【００４８】
図１では、一組の注水井戸１２、混合槽１４、希釈水貯留タンク１６、及び濃縮栄養塩貯留タンク１８を図示したが、土壌の汚染状況に応じて複数個所から注入を行なう構成にすれば、より効率のよい土壌浄化を行なうことができる。複数個所から注入する場合、一つの混合槽１４、希釈水貯留タンク１６、及び濃縮栄養塩貯留タンク１８から複数の注水井戸１２へ分岐して注水させる仕様や、各箇所に注水井戸１２、混合槽１４、希釈水貯留タンク１６、及び濃縮栄養塩貯留タンク１８を各組設ける仕様においても、本発明を適用することができる。
【００４９】
観測井戸２２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２２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２６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２２の詳細な構造については、後述する図２において説明する。  ホストコンピュータ２４は地表２の上面に設置され、通信手段であるゲートウエイ（図１では不図示、図３の３０に相当）や、表示手段であるモニタ２８を備えている。ホストコンピュータ２４は、注水ポンプ２０ａ、及び各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６，２６…と、不図示のゲートウエイを介してワイヤレス・ネットワークを構築するソフトウエア（いわゆる、ネットワーク構築手段）を内蔵している。なお、ホストコンピュータ２４、ゲートウエイ、及びモニタ２８についての詳細な説明は後述する。
【００５０】
図２は、本実施形態における観測井戸２２及びＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６の構造を示す拡大断面図である。
【００５１】
ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６は、ＣＯ2 ガスセンサ２６ａと、ＣＯ2 ガスセンサ制御モジュール２６ｂと、無線ネットワーク・モジュール２６ｃと、導線２６ｄと、から構成される。
【００５２】
ＣＯ2 ガスセンサ２６ａは、観測井戸２２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２６ａの一部又は全部が地下水に浸漬しない状態であることが好ましい。
【００５３】
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２６ａが使用される。この仕様のＣＯ2 ガスセンサ２６ａ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。
【００５４】
ＣＯ2 ガスセンサ制御モジュール２６ｂは、ＣＯ2 ガスセンサ２６ａの上方に位置し、観測井戸２２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２６ｂは、ＣＯ2 ガスセンサ２６ａと導線２６ｄを介して接続しており、ＣＯ2 ガスセンサ２６ａ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２６ａ及び無線ネットワーク・モジュール２６ｃ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２６ｂ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２６ａ及び無線ネットワーク・モジュール２６ｃ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２６ｃ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。
【００５５】
無線ネットワーク・モジュール２６ｃの上方、すなわち観測井戸２２の上面には、上蓋２２ａが設置されており、これにより観測井戸２２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。
【００５６】
図３は、本発明の第１の実施の形態である土壌浄化装置１０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、土壌浄化装置１０を上方から見た概略図である。
【００５７】
各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６，２６…の無線ネットワーク・モジュール２６ｃ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２６ｃ，２６ｃ…や、ホストコンピュータ２４の通信手段であるゲートウエイ３０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２６ｃ，２６ｃ…や、ゲートウエイ３０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２６ｃ，２６ｃ…の欠落や増加があっても、無線ネットワーク・モジュール２６ｃ，２６ｃ…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。
【００５８】
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２６，２６…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２６ｃ，２６ｃ…から、他のＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６，２６…の無線ネットワーク・モジュール２６ｃ，２６ｃ…を中継点として、又は直接的にゲートウエイ３０に送信される。
【００５９】
ホストコンピュータ２４は、ゲートウエイ３０で受信した各測定値を集積して、その連続的な測定値からＣＯ2 濃度の変化を分析し、モニタ２０に土壌浄化のモニタリング結果を表示させる。一方、ホストコンピュータ２４は、ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６，２６…自体の情報も同時に受信して、各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６，２６…の状態を把握可能にするとともに、各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６，２６…の駆動制御を行なうためのデータを送信する。
【００６０】
また、注水ポンプ２０ａにも、ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６のものと同様の不図示の無線ネットワーク・モジュールが設けられている。したがって、注水ポンプ２０ａも又、各無線ネットワーク・モジュールを中継点として、又は直接的にゲートウエイ３０を介してホストコンピュータ２４と接続するネットワークを構築することができる。このネットワークも又、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・モジュールの欠落や増加があっても、無線ネットワーク・モジュールが常にデータ通信によるセンシングを行なっているので、常に最新のネットワークが自動的に再構築される。  この注水ポンプ２０ａと、ホストコンピュータ２４とによって構築されたネットワークにおいて、ホストコンピュータ２４は、上述した各ＣＯ2 濃度から分析された土壌浄化のモニタリング結果を基にして、効率のよい土壌浄化を行なうために最適な注入液の注水量を算出する。そして、ホストコンピュータ２４は、算出した値から、注水ポンプ２０ａの駆動制御を行なうためのデータを導き出し、ゲートウエイ３０から送信して注水ポンプ２０ａの駆動を制御することによって、混合槽１４内における注入液の供給量を調整する。その一方で、ホストコンピュータ２４によって、注水ポンプ２０ａ自体の情報も同時に受信して、その状態を常に把握することも可能である。
【００６１】
なお、図３に示すように、ホストコンピュータ２４は、ＬＡＮ／ＷＡＮ４０の回線や接続端子等を介して、他のＰＣ４２や、ＰＤＡ４４等の携帯端末、他のネットワーク４６、データベース４８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。
【００６２】
図４は、本発明の第２の実施の形態である土壌浄化装置１０’の全体構成を示した側面断面図である。なお、図１に示した土壌浄化装置１０と同一の装置及び部材については、同符号を付すとともにその説明を省略する。
【００６３】
図４に示すように、第２実施例である土壌浄化装置１０’は、第１実施例である土壌浄化装置１０とほぼ同様であるが、飽和層６を流れる地下水の流れに対して下流側に、飽和層６の地下水を揚水するための揚水井戸３２が配置される。
【００６４】
揚水井戸３２は、地表２から汚染土壌８に対して垂直に掘削された井戸であり、その形状や本数、大きさは汚染土壌８から効率よく地下水を揚水可能であることが好ましい。
【００６５】
揚水井戸３２は、揚水管３４によって連結されており、揚水管２０に配設された注水調整手段としての揚水ポンプ３４ａを駆動させることにより、汚染土壌８に注入されて浸透した注入液が地下水と混合した状態で揚水井戸３２を介して汚染土壌８から揚水される。揚水井戸３２から揚水された地下水及び注入液は、揚水処理設備３６へ送られて処理される。揚水処理設備３６における処理方法は、使用される注入液の成分によって異なるが、栄養塩を使用する場合には、揚水を排水する際の富養化を防ぐために生物処理を行なうことが好ましい。また、揚水中に高濃度で微生物を含有する場合には、生物処理の他に濾過処理等を行なう必要がある。こうして処理された揚水は、系外へ排出させてもよいが、希釈水貯留タンク１６へ返送して、希釈水として再利用すれば、土壌浄化に要するコストを低減することができる。
【００６６】
図４では、一組の揚水井戸３２、揚水管３４、揚水ポンプ３４ａ、及び揚水処理設備３６が図示されていたが、土壌の汚染状況に応じて複数個所から揚水を行なう構成にすれば、より効率のよい土壌浄化を行なうことができる。複数個所から揚水する場合、一つの揚水処理設備３６から単数又は複数の揚水管３４及び揚水ポンプ３４ａを介して複数の揚水井戸３２へ分岐して揚水させる仕様や、各箇所に揚水井戸３２、揚水管３４、揚水ポンプ３４ａ、及び揚水処理設備３６を各組設ける仕様においても、本発明を適用することができる。
【００６７】
また、揚水ポンプ３４ａは、無線でデータ通信を行なう不図示の無線ネットワーク・モジュールを有しており、ホストコンピュータ２４と無線で接続している。
【００６８】
図５は、本発明の第２の実施の形態である土壌浄化装置１０’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、土壌浄化装置１０’を上方から見た概略図である。なお、ホストコンピュータ２４と、ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６，２６…とのネットワークや、ＬＡＮ／ＷＡＮ４０を介した他のＰＣ４２や、ＰＤＡ４４等の携帯端末、他のネットワーク４６、データベース４８とのネットワークに関する説明は、図３に示した第１実施例と同様であるので、説明は省略する。
【００６９】
土壌浄化装置１０’では、揚水ポンプ３４ａにも又、ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６及び注水ポンプ２０ａのものと同様の無線ネットワーク・モジュール（不図示）が設けられている。したがって、揚水ポンプ３４ａも又、各無線ネットワーク・モジュールを中継点として、又は直接的にゲートウエイ３０を介してホストコンピュータ２４と接続するネットワークを構築することができる。このネットワークも又、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・モジュールの欠落や増加があっても、無線ネットワーク・モジュールが常に通信によるセンシングを行なっているので、常に最新のネットワークが自動的に再構築される。
【００７０】
この注水ポンプ２０ａと、揚水ポンプ３４ａと、ホストコンピュータ２４とによって構築されたネットワークにおいて、ホストコンピュータ２４は、上述した各ＣＯ2 濃度から分析された土壌浄化のモニタリング結果を基にして、効率のよい土壌浄化を行なうために最適な注入液の注水量と、最適な揚水量とを算出する。そして、ホストコンピュータ２４は、算出した値から、注水ポンプ２０ａ及び揚水ポンプ３４ａの駆動制御を行なうためのデータを導き出し、ゲートウエイ３０から送信して注水ポンプ２０ａ及び揚水ポンプ３４ａの駆動を制御することによって、汚染土壌を流れる注入液の流量を調整する。その一方で、ホストコンピュータ２４によって、注水ポンプ２０ａ及び揚水ポンプ３４ａ自体の情報も同時に受信して、その状態を常に把握することも可能となる。
【００７１】
図６は、土壌浄化のモニタリング結果の一例である画面を立体断面的に表示したときのモニタ２８の表示を示した平面図であり、第２の実施形態である土壌浄化装置１０’において画面の中心の位置から注水を行い、画面の両端の位置から揚水を行なった場合の画面を示している。
【００７２】
図６において、モニタ２８内の色分けされたエリアは、各ＣＯ2 濃度を示した等値分布である。また、モニタ２８において、注水ポンプ２０ａ及び揚水ポンプ３４ａにおける注水量及び揚水量から推定される地下水の流れる速度及び方向をベクトルで示している。モニタ２８では、各ＣＯ2 濃度を結んだ等値分布及び地下水の流れを矢印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２８にて汚染土壌８をＣＯ2 分布及び推定される地下水の流れを立体断面的に表示させることにより、土壌浄化の進捗状況や土壌浄化が行なわれている土壌２の状態を簡易に認識させることが可能となる。
【００７３】
次に、上記のごとく構成された本発明の第１及び第２の実施の形態である土壌浄化装置１０，１０’の作用について説明する。
【００７４】
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土壌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。
【００７５】
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、効果的な土壌浄化が可能となる。
【００７６】
従来、この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のが一般的である。しかしながら、従来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ため、効率のよい土壌浄化を行なうことが極めて困難であった。
【００７７】
そこで、本願発明者は、土壌浄化を行なう際に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態や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。
【００７８】
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、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。
【００７９】
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、第１の試験として、図７に示した第１の実験装置５０を用いて、土壌中で微生物によって発生したＣＯ2 濃度を本実施例に使用されるＣＯ 2ガスセンサ２６ａで測定する検証試験を行なった。
【００８０】
図７に示すように、第１の実験装置５０は、密閉性の高いφ１００ｍｍ×ｈ２００ｍｍの円筒カラム５２の内部に、土壌サンプル５４を湿潤重量で２５ｇ入れたビーカー５６を設置して、その土壌サンプル５４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２６ｍＬ添加した。さらに、その土壌サンプル５４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。
【００８１】
円筒カラム５２の内部には、本実施例で使用されたＣＯ 2ガスセンサ２６ａを設置した。ＣＯ 2ガスセンサ２６ａは、電源を供給するパワーサプライ５８と、測定値を表示・記録するデータロガー６０と、を備えている。
【００８２】
また、第１の実験装置５０には、温度による影響を調査するためにカラム内温度計６２及び外気温計６４が設けられている。各温度計６２，６４による測定結果は、サーモレコーダー６６に送られて、表示・記録される。
【００８３】
さらに、第１の実験装置５０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６８が設けられる。外気ＣＯ2 濃度計６８では、付属する吸引ポンプ７０により外気のエアが吸引され、そのＣＯ2 濃度が測定される。外気ＣＯ2 濃度計６８による測定は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。
【００８４】
第１の試験では、上述した第１の実験装置５０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１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５２内に設置されたＣＯ 2ガスセンサ２６ａの測定値を示し、▲は外気ＣＯ2 濃度計６８の測定値を示し、□は円筒カラム５２内に設置されたカラム内温度計６２の測定値を示し、△は外気温計６４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１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。
【００８５】
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５２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。
【００８６】
図８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。
【００８７】
このように、本発明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。
【００８８】
また、本願発明者は、第２の試験として、発生するＣＯ2 濃度に基づいた注入液の濃度調整による土壌浄化の効果を立証するために、図９に示した第２の実験装置８０を用いて、測定したＣＯ2 濃度に基づいて注入液の濃度を変化させる検証試験を行なった。
【００８９】
図９に示すように、第２の実験装置８０は、第１の実験装置５０とほぼ同様であるが、密閉性の高いφ１００ｍｍ×ｈ２００ｍｍの円筒カラム５２の内部に、土壌サンプル５４を湿潤重量で２５ｇ入れたビーカー５６を設置して、土壌サンプル５４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。
【００９０】
円筒カラム５２の内部には、本実施例で使用されたＣＯ 2ガスセンサ２６ａを設置した。ＣＯ 2ガスセンサ２６ａは、電源を供給するパワーサプライ５８と、測定値を表示・記録するデータロガー６０と、を備えている。
【００９１】
また、第２の実験装置８０には、円筒カラム５２内の土壌サンプル５４の内部へ注入液を注入する注水装置８２と、土壌サンプル５４中の水分を揚水する揚水装置８４と、が配置されている。詳しい構造は省略するが、注水装置８２は注入液の供給量を任意に変更可能な性能を有し、揚水装置８４は土壌サンプル５４中の揚水量を任意に変更可能な性能を有する。
【００９２】
第２の試験では、測定されたＣＯ2 濃度に基づいて、注入液の注水量及び揚水量を調整して試験を行なった。すなわち、注水装置及び揚水装置によって実際に行なわれる注水量及び揚水量から土壌サンプル５４中を流れる注入液の流量を換算し、ＣＯ2 濃度が増加した状態であれば、予め設定された通常の流量で注入液の注入が行ない、もし、ＣＯ2 濃度が低下する場合には、注入液の流量を通常の２倍に設定して注入を行なった。
【００９３】
その結果を図１０Ａ及び図１０Ｂに示す。図１０Ａは、第２の試験における各注入液の流量速度の変化に対する測定されたＣＯ2 濃度の推移を示したグラフであり、図１０Ｂは、第２の試験における各注入液の流量の変化に対する測定されたＣＯ2 の発生速度の推移を示したグラフである。
【００９４】
図１０Ａのグラフに示すように、発生するＣＯ2 濃度が低下したときに、注入液の流量を通常よりも速くすることにより、低下したＣＯ2 濃度を上昇させることができた。一方、ＣＯ2 濃度の増加速度が上昇したとき、すなわちＣＯ2 濃度のグラフ線の傾きが上昇したときに、注入液の濃度を通常の流量に戻しても、ＣＯ2 濃度の増加速度を維持することができることが判明した。
【００９５】
また、図１０Ｂのグラフに示すように、注入液の流量を速くしたときに、直ぐにはＣＯ2 濃度は上昇せず、何日か経ってからＣＯ2 濃度が上昇する傾向にあった。これは、おそらく、注入された注入液の流量を速くするによって、土壌中に浸透して通過する注入液の総量が増大し、それによって好気性微生物が増殖して活性が上がるのに時間を要するものと推測される。言い換えると、注入液の化学的な分解等によってＣＯ2 濃度の変化が生じないことを示している。
【００９６】
この第２の試験から、土壌中のＣＯ2 濃度に基づいて、注入液の流量を調整して土壌浄化を行なう本発明の方法を採用することにより、油で汚染された土壌に対して土壌の状態に応じて極めて効率よく浄化することが可能であることが判明した。また、過剰な量の注入液を使用しなくてもすむため、土壌浄化に要するランニングコストを大幅に低減することができる。
【００９７】
また、本発明の第１及び第２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２６，２６…に付属する無線ネットワーク・モジュール２６ｃ，２６ｃ…や、希釈水供給ポンプ１６ａ及び栄養塩供給ポンプ１８ａに付属する無線ネットワーク・モジュールによって、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。
【００９８】
従来の無線を用いたネットワーク構築、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１１Ａに示すように、ホストコンピュータ２４と各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６，２６…とは、一対一で双方向のデータ通信が行なわれる。しかしながら、ホストコンピュータ２４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 ガスセンサネットワーク・ユニット２６’，２６’…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２６からホストコンピュータ２４までの距離が所定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。従って、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２６，２６…を接続する方法で対処することが検討される。しかしながら、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、設置する条件に制約が生じるという問題があった。
【００９９】
一方、本発明のネットワーク構築方法では、図１１Ｂに示すように、各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６，２６…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２６，２６…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２６からホストコンピュータ２４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２６’，２６’…を最適な中継点として、ホストコンピュータ２４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２６からホストコンピュータ２４までの距離が所定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２６，２６…を最適な中継点として、ホストコンピュータ２４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２６を新たに追設したり撤去したりしても、常に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。なお、このことは、注水ポンプ２０ａ及び揚水ポンプ３４ａに付属する無線ネットワーク・モジュールに関しても同様のことが言える。  
【０１００】
また、ホストコンピュータ２４と、各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６，２６…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２６ｂから無線ネットワーク・モジュール２６ｃを介して送信されたデータや、注水ポンプ２０ａ及び揚水ポンプ３４ａの各無線ネットワーク・モジュールから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２６，２６…、注水ポンプ２０ａ、及び揚水ポンプ３４ａの各状態をホストコンピュータ２４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２６，２６…自体や、注水ポンプ２０ａ自体、及び揚水ポンプ３４ａ自体をホストコンピュータ２４で管理して制御することができる。これにより、土壌浄化装置１０全体の管理やメンテナンスを簡易かつ効率よく行なうことができる。
【０１０１】
なお、上述した土壌浄化装置１０，１０' 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。
【０１０２】
土壌浄化装置１０，１０' において、各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６，２６…は、観測井戸２２，２２…に設置されているが、特に限定するものではない。注水井戸１２や揚水井戸３２等の土壌を掘削した穴を観測井戸２２として用いてもよい。また、観測井戸２２，２２…を設けずに、各ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６，２６…を地表２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２６，２６…における測定の精度等は、本実施形態のものと異なるため、変更する必要がある。
【０１０３】
また、土壌浄化装置１０，１０’では、注水ポンプ２０ａ及び揚水ポンプ３４ａに付属する無線ネットワーク・モジュールとして、ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット２６，２６…と同様の自律的にネットワーク構築する仕様で説明したが、特に限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明における第１の実施の形態である土壌浄化装置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・ユニットの構造を示す拡大断面図
【図３】本発明の第１の実施の形態である土壌浄化装置におけるセンサネットワーク全体のシステム構成を示したブロック図
【図４】本発明における第２の実施の形態である土壌浄化装置の全体構成を示した側面断面図
【図５】本発明の第２の実施の形態である土壌浄化装置におけるセンサネットワーク全体のシステム構成を示したブロック図
【図６】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の立体断面表示を示した平面図
【図７】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８】第１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９】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１０Ａ】第２の試験における各注入液の流量の変化に対するＣＯ2 濃度の推移を示したグラフ
【図１０Ｂ】第２の試験における各注入液の流量の変化に対するＣＯ2 の発生速度の推移を示したグラフ
【図１１Ａ】従来のクライアント／サーバ形式によるワイヤレス・ネットワーク構築の一例を示したブロック図
【図１１Ｂ】本発明によるワイヤレス・ネットワーク構築の一例を示したブロック図
【符号の説明】
【０１０５】
１０，１０' …土壌浄化装置、１２…注水井戸、１４…混合槽、１６…希釈水貯留タンク、１８…濃縮栄養塩貯留タンク、２０…注水管、２０ａ…注水ポンプ（注水調整手段）、２２…観測井戸、２４…ホストコンピュータ、２６…ＣＯ2 ガスセンサネットワーク・ユニット、２６ａ…ＣＯ2 ガスセンサ、２６ｂ…ＣＯ2 ガスセンサ制御モジュール、２６ｃ…無線ネットワーク・モジュール、３０…ゲートウエイ、３２…揚水井戸、３４…揚水管、３４ａ…揚水ポンプ（揚水調整手段）、５０…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９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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