(57)【要約】【課題】有害汚染物質（有機塩素系化合物）が地中に流入する原位置において、地下水の流れる帯水層において、微生物が生息しやすい環境を作り出し、簡易な施工で浄化できる栄養源の注入方法を提供する。【解決手段】有害汚染物質（有機塩素系化合物）で汚染された汚染部領域１において、地下水の上流側に栄養源の注入井戸６を少なくとも１箇所以上設け、上部シルト層３と帯水層４の地層の境界近傍に、栄養源と、真砂土及び炭酸カルシウムの混合物１２を充填せしめた容器９を吊り下げ、容器９内の炭酸カルシウムと真砂土の持っている水分との化学反応により、発熱作用を利用して、地下水の水温を上げると共に、栄養源も溶出し易くなり、微生物（嫌気性微生物）が生息する環境を維持継続させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害汚染物質で汚染された汚染部領域の地下水の上流側に、少なくとも一つの栄養源を注入する注入井戸を設け、前記汚染部領域の下流側に、少なくとも一つの観測井戸を設け、前記栄養源と、真砂土及び炭酸カルシウムの混合物を容器に充填し、前記注入井戸の前記容器を帯水層とシルト層の地層の境界近傍に投入することを特徴とする土壌及び地下水の栄養源注入方法。
【請求項２】
前記容器は、略円筒状の内筒と外筒を有するしステンレス製であり、長手方向の円周部分の少なくとも一部が、網状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の栄養源注入方法。
【請求項３】
前記栄養源は、炭素数が６以上の直鎖状飽和カルボン酸を主成分とすることを特徴とする請求項１記載の栄養源注入方法。
【請求項４】
前記栄養源は、固体であることを特徴とする請求項３記載の栄養源注入方法。
【請求項５】
前記容器の内筒部分には前記栄養源が充填され、前記容器の外筒部分には真砂土及び炭酸カルシウムの混合物を充填されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の栄養源注入方法。
【請求項６】
前記容器の内筒部分に、前記栄養源と、多孔質物質を、混合して充填することを特徴とする請求項５記載の栄養源注入方法。
【請求項７】
前記容器の外筒部分に充填された前記真砂土と、前記炭酸カルシウムの混合物の割合が、前記真砂土６０％〜７５％、前記炭酸カルシウム４０％〜２５％の混合比率であることを特徴とする請求項1から請求項５のいずれか一項に記載の栄養源注入方法。
【請求項８】
前記容器の内筒部分に充填された前記栄養源と、前記多孔質物質の混合物の割合が、前記栄養源７０％〜６０％、前記多孔質物質３０％〜４０％の混合比率であることを特徴とする請求項1から請求項６のいずれか一項に記載の栄養源注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌及び地下水に浸透した汚染物質を微生物により、適切に浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、土壌及び地下水の汚染の浄化方法は、真空抽出法、エアースパージング法、揚水処理法、鉄粉法、石灰投入法、微生物利用法、土壌掘削置換法、土壌湿式洗浄法、不溶化処理法等、有害汚染物質（有機塩素系化合物）に応じて様々な方法で浄化処理をされている。
【０００３】
特に微生物利用法は、有害汚染物質が地中に流入する原位置において、地中の土着している微生物（嫌気性微生物）の働きによって浄化する技術であり、栄養源を地下水中に注入して、微生物を増殖、活性化させる方法、いわゆるバイオレメディエーションである。
【０００４】
しかしながら、微生物は、地下水の上部シルト層に多く分布していることが、調査により判明しており、微生物の存在分布の多い部分に栄養源を供給して微生物を増殖・活性化させ、汚染された地下水を微生物により浄化する必要性があった。
【０００５】
この種の技術は、有害汚染物質で汚染された地下水の上流側及び下流側に電極を下部シルト層に達するまで埋設し、かつ、地下水上流側の電極の近傍に注入井戸を有して、地下水下流側の電極の近傍に揚水井戸を設けて地下水を循環させ、栄養源等を添加した後、有害汚染物質で汚染された領域の上部シルト層に具備した散水管及び注入井戸からの栄養源等により、微生物を活性化させ有害汚染物質（有機塩素系化合物）の浄化を行う方法が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、有害汚染物質（有機塩素系化合物）で汚染された地下水の上流側及び、下流側に注入井戸と揚水井戸を夫々設けて、地下水を循環させて栄養源等を添加させながら、地下水の流れる帯水層と、有害汚染物質で汚染された領域を挟んでのシルト層に、水平電極を具備し、微生物を活性化させ有害汚染物質の浄化を行う方法が知られている。（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３３７４２３０号公報
【特許文献２】特許第３３７４２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような従来の方法では、設備が大掛かりであり、有害汚染物質（有機塩素系化合物）で汚染された地下水の二次汚染（汚染の拡散、漏洩）を引き起こす可能性があり、実施をするには施工が複雑になり、施工費用も莫大であるという課題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、有害汚染物質（有機塩素系化合物）が地中に流入する原位置において、地下水の流れる帯水層で微生物が生息しやすい環境を作り出し、簡易な施工で浄化できる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】
本発明は上記目的を達成するために、有害汚染物質（有機塩素系化合物）で汚染された領域において、地下水の上流側に栄養源の注入井戸を少なくとも１箇所以上設け、シルト層と帯水層との地層の境界近傍に、栄養源と、真砂土及び炭酸カルシウムの混合物を充填せしめた容器を吊り下げる。
【００１０】
吊り下げた容器内の炭酸カルシウムと真砂土の持っている水分との化学反応により、発熱作用が起こり、地下水の水温を上げることができ、栄養源も溶出し易くなり、微生物（嫌気性微生物）が生息する環境を維持継続することができる。
【００１１】
これにより、土着している微生物を容器に坦持することにより、シルト層から帯水層に
流出した有害汚染物質（有機塩素系化合物）を、微生物の働きによって低分子化することができ、エチレン分解菌によって無害化にできる。
【００１２】
また、容器から溶出する栄養源によって、帯水層で微生物を増殖、活性化させることができる。
【００１３】
すなわち、本発明は、地下水中において、有害汚染物質（有機塩素系化合物）を微生物によって浄化させる栄養源の注入方法を特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明は、観測井戸から揚水された有害汚染物質を含有する地下水は地上において、活性炭等によって有害物質を吸着させた後、注入井戸に循環させることにより、浄化の速度を促進させることも特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、シルト層と帯水層の地層の境界近傍に、栄養源と、真砂土及び炭酸カルシウムの混合物を充填せしめた容器を吊り下げることにより、微生物（嫌気性微生物）の増殖、活性化する環境を作り出すことができ、微生物の生息する領域を拡大することができる。
【００１６】
すなわち、シルト層と帯水層の地層の境界に群生する微生物を、シルト層と帯水層の地層の境界近傍に、栄養源と、真砂土及び炭酸カルシウムの混合物を充填せしめた容器を吊り下げることにより、容器に充填された炭酸カルシウムと地下水が化学反応をして発熱させることができ、真砂土を加温すると同時に、栄養源も加温することになり、溶解しやすくなる。
【００１７】
これにより、帯水層において、微生物を増殖、活性化させる環境下にすることができ、微生物の働きにより、有害汚染物質（有機塩素系化合物）を低分子化でき、さらに無害化処理ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の栄養源の注入方法は、有害汚染物質で汚染された汚染部領域の地下水の上流側に、少なくとも一つの栄養源を注入する注入井戸を設け、前記汚染部領域の下流側に、少なくとも一つの観測井戸を設け、前記栄養源と、真砂土及び炭酸カルシウムの混合物を容器に充填し、前記注入井戸の前記容器を帯水層とシルト層の地層の境界近傍に投入することを特徴としたものである。
【００１９】
有害汚染物質としては有機塩素系化合物を含む土壌及び／または地下水が挙げられる。
【００２０】
有機塩素系化合物としては、例えば、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、ジクロロエチレン、塩化ビニル、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロエタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジクロロプロパン、ジクロロブロエチレン、ブロモジクロロメタン、クロロジブモメタン、ダイオキシンなどが挙げられる。特にテトラクロロエチレン、トリクロロエチレンおよび四塩化炭素の少なくとも１種の汚染物質を含む土壌及び／または地下水の浄化に適している。
【００２１】
上述した有害汚染物質は、微生物により低分子化又は無害化される。
【００２２】
また、容器の内筒に充填する栄養源が、炭素数が６以上の直鎖状飽和カルボン酸を主成分とする栄養源であり、地下水への溶解性が徐放的な働きを有するため、原位置において、栄養源としての効き目の持続可能性が高いことから、微生物の生息、活性化、増殖が可能であり、微生物による有害汚染物質（有機塩素系化合物）を低分子化、又は無害化ができる。
【００２３】
すなわち、この微生物の活性化の栄養源としては、炭素数が６以上の直鎖状飽和モノカルボン酸を含むものから選択され、少なくとも１種を用いることができる。
【００２４】
炭素数が６以上の直鎖状飽和モノカルボン酸は、嫌気性微生物に対して基質としてだけではなく、水素供与体としても機能するとともに、融点が十分に高く、これを含む栄養源が土壌や地下水において徐放性の特性を維持しやすくなる。
【００２５】
この直鎖状飽和モノカルボン酸の炭素数の上限については特に限定するものではないが、工業的、また天然素材で入手容易なことから、炭素数が２２以下のものが好ましい。
【００２６】
更に固体状態から液状化することを考慮すると炭素数が８から１８であることが最も好ましい。
【００２７】
また、直鎖状飽和モノカルボン酸は、二重結合などの多重結合でないことから、融点を低下させることがなく、しかも水との比重がほぼ同じの為、土壌や地下水で固体状態を維持することが容易となる。
【００２８】
直鎖状飽和モノカルボン酸、すなわち脂肪酸は、水素供与体としての効率も優れている  。
【００２９】
上記直鎖状飽和モノカルボン酸としては、カプリル酸（融点１６．５℃、比重０．９１）、ペラルゴン酸（融点１５℃、比重０．９０５５２）、カプリン酸（融点３１．３℃、比重０．８９３１）、ラウリン酸（融点４４℃、比重１．００９９）、ミリスチン酸（融点５３．５℃、比重０．８５３３）、パルミチン酸（融点６２．６５℃、比重０．８４１４）、ステアリン酸（融点７１℃、比重０．８４２８）及びこれらのカルボン酸の混合物等が挙げられる。
【００３０】
これらの中でも、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸が特に好ましい。
【００３１】
このミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸は、工業的に生産されており、安価で入手しやすい。
【００３２】
また、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸は、炭素数が比較的大きく、水への溶解度が低いため、徐々に地下水等の水分等に溶解（徐放性）して、土壌や地下水中の原位置で固体状態を保つことが容易である。
【００３３】
また混合物としては、複数のカルボン酸を選択して人為的に混合したもの、牛脂脂肪酸、ヤシ油脂肪酸など天然素材から抽出した脂肪酸の混合物であってもよい。
【００３４】
また、炭素数が６以上の直鎖状飽和カルボン酸を主成分とする栄養源が固体の為、地下水に流される影響が少なく、原位置において栄養源としての効き目の持続可能性が高いことから、微生物の生息、活性化、増殖が可能であり、栄養源の再注入の期間が液体及びゲル状の栄養源と比較して長く、栄養源の過剰注入を防止できるとともに、栄養源の消費量を低く抑えることができる。
【００３５】
すなわち、直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とする栄養源が固体であることにより、地下水へ少しずつ溶出し、ゲル状栄養源及び液状栄養源と比較して、原位置での栄養源としての効果であり、水への溶解度の持続性が高くなる。
【００３６】
言い換えれば、地下水による影響がゲル状栄養源及び液状栄養源と比較して小さいため、栄養源の補充期間が長く、地下水への過剰な溶解を防止できるため、自然状態に近い環境で有害汚染物質を浄化することができる。
【００３７】
なお、直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とする栄養源の使用量については、特に限定するものではなく、栄養源の種類、汚染領域の面積、汚染物質の量などに応じて適宜設定することができる。
【００３８】
例えば、汚染部領域の表層調査、浅層調査、深層調査によりサンプリングした土壌又は地下水に含有される汚染物質の種類及び量、競合物質（酸化物質）の種類及び量、地質条件（浸透性、温度）などを分析、特定して、汚染物質の種類、土壌および地下水の質量に対して含有する有害汚染物質の質量から濃度を割り出す。
【００３９】
そして、有害汚染物質の種類、濃度、栄養源の拡散性および塩素を水素に置換するための必要量との相関により、汚染部領域の有害汚染物質の量に対して０．１倍から１５倍、好ましくは１倍から１２倍の栄養源を注入井戸に注入することで、浄化効率を向上させることができる。
【００４０】
また、容器の内筒部分に、炭素数が６以上の直鎖状飽和カルボン酸を主成分とする栄養源と多孔性物質を混合して充填することにより、帯水層において微生物を坦持させることができ、原位置において、微生物による有害汚染物質（有機塩素系化合物）を低分子化、又は無害化ができる。
【００４１】
すなわち、栄養源と、多孔質物質（例えば、活性炭、石炭灰、木炭、亜炭、ゼオライト、ベントナイト、セラミックス、木片）を混合することにより、帯水層において微生物を容易に付着させることができる。
【００４２】
容器としては、ステンレス製の円筒形状としたことにより、地下水の流れの抵抗を小さくすることができる。
【００４３】
なお、円筒以外、例えば断面形状が楕円形や多角形など、地下水の流れの抵抗が大きくならない形状であれば、同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、容器の長手方向の円周部分の少なくとも一部が、網状で形成されることにより、
栄養源の溶出を物理的に調整でき、微生物を坦持させやすくなる。
【００４５】
これにより、地下水の流れを変えず、自然の流れを保つことができ、地中の状態の再調査を行わないで微生物による浄化をすることができる。
【００４６】
さらに、容器の構造を外筒と内筒を有する二重構造とし、外筒に真砂土と炭酸カルシウムの混合物を、内筒に栄養源を夫々充填することにより、微生物（嫌気性微生物）が生息し、増殖、活性する環境を帯水層においてつくりだすことができ、容器の材質をステンレス製にすることにより防錆作用を有する。
【００４７】
また、容器の内筒部分に炭素数が６以上の直鎖状飽和カルボン酸を主成分とする栄養源を６０％〜７０％充填し、多孔質物質（例えば、活性炭、石炭灰、木炭、亜炭、ゼオライト、ベントナイト、セラミックス、木片）を４０％〜３０％の割合で混合することにより、微生物を帯水層内において坦持させることができる。
【００４８】
容器の内筒に充填された直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とする栄養源と多孔質物質の混合比率は、微生物の活性化する速度により変わるが、実験により確認した結果、直鎖状飽和モノカルボン酸を主成分とする栄養源を６０％〜７０％とし、多孔質物質を４０％〜３０％にすることにより、嫌気性微生物の付着量（菌数）が顕著に多かった。
【００４９】
例えば、容器を取り出して菌数を測定した結果、多孔質物質が３０％未満の場合は約１５０個／ｍｌであり、多孔質物質が４０％を超える場合は約１０００個／ｍｌであったが、多孔質物質が３５％の場合には約１００００００個／ｍｌであった。
【００５０】
また、容器の外筒部分に充填する真砂土を６０％〜７５％、炭酸カルシウムを４０％〜２５％の体積割合で混合することにより、真砂土に含有する水分と炭酸カルシウムの反応により、４０℃〜６０℃の発熱をさせることができ、地下水の温度を上昇させるとともに、栄養源の溶解を促進することができるので、微生物を活性化させることができる。
【００５１】
すなわち、容器の外筒に充填された真砂土と炭酸カルシウムの混合比率は、真砂土に含有する水分を炭酸カルシウムの２倍当量にすることで４０℃〜６０℃の発熱をさせることができるため、混合比率は真砂土の含水率を考慮し、真砂土６０％〜７５％、炭酸カルシウム４０％〜２５％にすることで、地下水の温度を上昇させる効果を奏するとともに、栄養源の溶解を促進する効果も奏することとなり、真砂土への嫌気性微生物の付着もし易くなる。
【００５２】
例えば、容器の外筒に充填される真砂土の含水率が６０％の場合において、真砂土を体積比で６０％、炭酸カルシウムを体積比で４０％として混合した時、約６０℃の発熱を生じさせることができ、水中においては、３０℃から４０℃になることが発明者の実験により判った。
【００５３】
また、容器の内筒部分に栄養源を充填し、容器の外筒部分に真砂土と炭酸カルシウムの混合物を充填していることから、真砂土の粘度と微生物の栄養源が同時に存在することになり、微生物が生息しやすい環境になり、微生物による有害汚染物質（有機塩素系化合物）を低分子化し、さらに無害化処理ができる。
【００５４】
すなわち、栄養源を充填する容器については、外筒と内筒を有する二重構造にして、かつ、外筒部分に真砂土と炭酸カルシウムを混合したものを充填し、内筒部分に栄養源を充填したものが望ましい。
【００５５】
これによって、シルト層と帯水層との地層の境界近傍に、栄養源と、真砂土及び炭酸カルシウムの混合物を充填せしめた容器を吊り下げることにより、微生物（嫌気性微生物）の増殖、活性化する環境を作り出すことができ、微生物の生息する領域を拡大することができる。
【００５６】
言い換えれば、容器に充填された炭酸カルシウムと地下水とが化学反応をして発熱することにより、真砂土を加温すると同時に栄養源も加温することになり、溶解しやすくなる。
【００５７】
この結果、帯水層において、微生物を増殖、活性化させる環境にすることができ、その微生物の働きにより、有害汚染物質（有機塩素系化合物）を低分子化することで、さらに無害化処理ができる。
【実施例】
【００５８】
（実施例１）
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００５９】
図１は、本発明の汚染部領域の栄養源の注入方法の断面外略図である。
【００６０】
１は汚染部領域を示し、汚染部領域１は、表土２から地中に長い年月をかけて粘土などの上部シルト層３に浸透する。
【００６１】
さらに、上部シルト層３に滞留した有害汚染物質は、少しずつ地下水の流れる帯水層４に浸透して地下水の汚染を引き起こす。
【００６２】
この汚染部領域１の有害汚染物質を土着している嫌気性微生物を利用して浄化するために、帯水層４を流れる地下水の上流側に下部シルト層５に達する注入井戸６を設け、さらに、地下水の下流側に下部シルト層５に達する観測井戸７を設け、源注入井戸６から観測井戸７の間の帯水層４の有害汚染物質を含んだ地下水を観測井戸７に具備された揚水装置（図示なし）によって揚水し、地上の活性炭槽８によって、有害汚染物質を活性炭に吸着させ、浄化された地下水を注入井戸６に再度注入するようにしたものである。
【００６３】
栄養源の注入については、上部シルト層３と帯水層４との地層の境界近傍に、栄養源と、真砂土及び炭酸カルシウムの混合物を充填せしめた容器９を吊り下げることにより、土着している嫌気性微生物が容器９に付着して、汚染部領域１の有害汚染物質を低分子化にさせることができる。
【００６４】
容器９は図２、図３に示すように、網を有した外筒１０及び内筒１１の二重構造の円筒形状を成す。
【００６５】
容器９は、地中の状態に応じて、注入井戸６に対して、単数又は複数吊り下げても良い。
【００６６】
また、図４に示すように、容器９への栄養源と、真砂土及び炭酸カルシウムの混合物１２の充填方法は、外筒１０に真砂土及び炭酸カルシウムの混合物１２を充填、内筒１１に栄養源を充填させることにより、土着している嫌気性微生物が容器９に付着し易い環境をつくることができる。
【００６７】
また、栄養源を充填する内筒１１に多孔質物質（例えば、活性炭、石炭灰、木炭、亜炭、ゼオライト、ベントナイト、セラミックス、木片）を混合して充填しても良い。
【００６８】
これにより、嫌気性微生物の分布が、上部シルト層３と帯水層４の狭間に集中していたのが、帯水層においても分布範囲を広めることができ、汚染部領域１の有害汚染物質を低分子化、又は無害化することになる。
【００６９】
例えば、実際の汚染現場において、被汚染帯水層が、グランドライン（ＧＬ）から、−３ｍ〜−６ｍで、汚染領域１が２００ｍ2、動水勾配が０.００９５ｍ／ｍ、透水係数が２.０×１０-3ｃｍ／ｓにおける本発明の栄養源の注入による、汚染部領域１の有害汚染物質の浄化については、図５に示すように６０日以内で環境基準値を下回った。
【００７０】
このようにして、汚染部領域１の有害汚染物質を嫌気性微生物の容器９への付着を利用して、漏洩又は拡散することを極力防止しながら、汚染の原位置において、土壌及び地下水を浄化することが可能となった。
【００７１】
なお、本実施の形態は一実施例であり、バイオレメディエーションの他の工法を組み合わせて用いることは現場の状況に応じて適宜対応することが最も適切な浄化方法となることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の土壌及び地下水の浄化方法は、例えば、電子部品工場、金属製品工場、ドライクリーニング場およびゴミ焼却場など、有害汚染物質となり得る物質を使用又は排出する場所周辺において、有害汚染物質によって汚染された土壌及び地下水を浄化する方法として、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の汚染部領域の浄化方法の断面外略図
【図２】本発明の一部網形状の容器の構成図
【図３】本発明の全周網形状の容器の構成図
【図４】本発明の容器の断面図
【図５】本発明の観測結果のグラフ
【符号の説明】
【００７４】
１    汚染部領域
２    表土
３    上部シルト層
４    帯水層
５    下部シルト層
６    注入井戸
７    観測井戸
８    活性炭槽
９    容器
１０    外筒
１１    内筒
１２    混合物
【図１】
2006150307.tif 000003
【図２】
2006150307.tif 000004
【図３】
2006150307.tif 000005
【図４】
2006150307.tif 000006
【図５】
2006150307.tif 000007