(57)【要約】      （修正有）【課題】周辺領域の地下水を介して汚染領域に供給される阻害物質によって、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動が阻害されることを防止できる土壌浄化方法を提供する。【解決手段】揮発性有機化合物を分解する微生物の活動を活性化して、前記揮発性有機化合物で汚染されている汚染領域３の土壌を浄化する土壌浄化方法であって、汚染領域３に、前記微生物の活動を活性化する薬剤を前記土壌に注入する注入井戸２を設ける工程と、汚染領域３内の地下水上流域に、地下水中に含まれる前記微生物の活動を阻害する阻害物質の濃度を観測する観測井戸１を設ける工程と、所定の頻度で、前記観測井戸１で前記阻害物質の濃度を測定し、測定結果が閾値超である場合に前記注入井戸２から前記土壌に前記薬剤を注入する注入工程とを有する土壌浄化方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機化合物を分解する微生物の活動を活性化して、前記揮発性有機化合物で汚染されている汚染領域の土壌を浄化する土壌浄化方法であって、
前記汚染領域に、前記微生物の活動を活性化する薬剤を前記土壌に注入する注入井戸を設ける工程と、
前記汚染領域内の地下水上流域に、地下水中に含まれる前記微生物の活動を阻害する阻害物質の濃度を観測する観測井戸を設ける工程と、
所定の頻度で、前記観測井戸で前記阻害物質の濃度を測定し、測定結果が閾値超である場合に前記注入井戸から前記土壌に前記薬剤を注入する注入工程とを有することを特徴とする土壌浄化方法。
【請求項２】
前記閾値が、５００ｍｇ／Ｌの硫酸と、５０ｍｇ／Ｌの硝酸のいずれか一方または両方であることを特徴とする請求項１に記載の土壌浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
揮発性有機化合物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ：ＶＯＣ）によって汚染された土壌を浄化する方法として、微生物や植物を利用するバイオレメディエーション（Ｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ：生物学的環境修復）と呼ばれる技術がある（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３１１８７号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１８２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バイオレメディエーションを用いて汚染土壌を浄化する場合、汚染物質を分解する微生物の活動が阻害されると浄化効果が低下する。揮発性有機化合物を分解する微生物は、酸化還元電位（ＯＲＰ）が−２００ｍＶ程度の嫌気性条件下で活発に活動する。
揮発性有機化合物で汚染されている汚染領域の土壌および／または地下水中に、硫酸、硝酸、鉄、マンガンなどの阻害物質が存在していると、汚染土壌の酸化還元電位（ＯＲＰ）が低くなりにくくなる。その結果、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動が阻害される。特に、硫酸および硝酸は、土壌および地下水中に比較的広範囲に存在している物質であるため、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動を阻害する原因となりやすい。
【０００５】
一般に、揮発性有機化合物で汚染された土壌を、バイオレメディエーションを用いて浄化する場合、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動を活性化する薬剤を土壌に供給して、微生物の活動を活性化する。浄化すべき汚染土壌中に阻害物質が存在している場合には、阻害物質の含有量に応じて、微生物の活動を活性化する薬剤を過剰に添加すればよい。このことにより、阻害物質によって微生物の活動が阻害されることを防止できる。この防止機能は、阻害物質の地下水に対する溶解性が高く、阻害物質の多くが土壌に吸着せずに地下水とともに移動すること、ならびに、微生物の活動を活性化する薬剤が土壌に吸着しやすため、微生物の活動を活性化する薬剤が地下水の流れから遅れて拡散することによって得られる。
【０００６】
しかし、上記の方法では、周辺領域の地下水を介して汚染領域に阻害物質が供給される場合には、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動が、阻害物質によって阻害されることを十分に防止できない。
この問題を解決する方法として、揮発性有機化合物で汚染されている汚染領域の周辺領域の土壌に、薬剤を注入する方法が考えられる。しかしながら、揮発性有機化合物で汚染されておらず、浄化する必要のない周辺領域の土壌に、薬剤を注入することは好ましくない。また、周辺領域の土壌に薬剤を注入するには、手間と費用がかかる。しかも、周辺領域の土壌に薬剤を注入しても、一時的な効果しか得られず、薬剤の注入後に再び微生物の活動が阻害されてしまうことがあった。
【０００７】
また、上記の問題を解決する他の方法として、揮発性有機化合物で汚染されている汚染領域の境界に鋼矢板を設置して、周辺領域から汚染領域への地下水の流入を防ぐ方法も考えられる。しかしながら、汚染領域の境界に鋼矢板を設置するには、多大な手間と費用がかかる。
このため、周辺領域の地下水を介して汚染領域に供給される阻害物質によって、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動が阻害されることを、容易かつ効果的に防止できる方法を提供することが要求されていた。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、周辺領域の地下水を介して汚染領域に供給される阻害物質によって、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動が阻害されることを防止できる土壌浄化方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。
その結果、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動を活性化する薬剤を汚染領域の土壌に注入する注入井戸を設け、汚染領域内の地下水上流域に阻害物質の濃度を観測する観測井戸を設け、所定の頻度で、観測井戸で阻害物質の濃度を測定し、測定結果が閾値超である場合に注入井戸から土壌に薬剤を注入すればよいことを見出し、本発明を想到した。
すなわち、本発明は以下の事項に関する。
【００１０】
［１］揮発性有機化合物を分解する微生物の活動を活性化して、前記揮発性有機化合物で汚染されている汚染領域の土壌を浄化する土壌浄化方法であって、
前記汚染領域に、前記微生物の活動を活性化する薬剤を前記土壌に注入する注入井戸を設ける工程と、
前記汚染領域内の地下水上流域に、地下水中に含まれる前記微生物の活動を阻害する阻害物質の濃度を観測する観測井戸を設ける工程と、
所定の頻度で、前記観測井戸で前記阻害物質の濃度を測定し、測定結果が閾値超である場合に前記注入井戸から前記土壌に前記薬剤を注入する注入工程とを有することを特徴とする土壌浄化方法。
【００１１】
［２］  前記閾値が、５００ｍｇ／Ｌの硫酸と、５０ｍｇ／Ｌの硝酸のいずれか一方または両方であることを特徴とする［１］に記載の土壌浄化方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の土壌浄化方法では、汚染領域に、微生物の活動を活性化する薬剤を土壌に注入する注入井戸を設け、汚染領域内の地下水上流域に、地下水中に含まれる微生物の活動を阻害する阻害物質の濃度を観測する観測井戸を設け、所定の頻度で、観測井戸で前記阻害物質の濃度を測定し、測定結果が閾値超である場合に注入井戸から土壌に薬剤を注入する。このため、周辺領域の地下水を介して汚染領域に阻害物質が供給されたとしても、注入井戸から土壌に注入された薬剤によって、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動が阻害されることを防止できる。したがって、本発明の土壌浄化方法によれば、土壌中の揮発性有機化合物を効率よく微生物に分解させることができ、揮発性有機化合物で汚染されている土壌を、効率よく浄化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例の土壌浄化方法において設置した注入井戸および観測井戸の配置を説明するための平面図である。
【図２】実施例における硫酸濃度およびテトラクロロエチレン（ＰＣＥ）濃度と、経過時間（初回の注入工程を行ってからの日数）との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の土壌浄化方法について詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態のみに限定されるものではない。
本実施形態の土壌浄化方法は、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動を活性化して、揮発性有機化合物で汚染されている汚染領域の土壌を浄化する土壌浄化方法である。
揮発性有機化合物としては、例えば、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）、トリクロロエチレン、ｃｉｓ−１,２−ジクロロエチレンなどが挙げられる。
【００１５】
本実施形態の土壌浄化方法では、汚染領域に注入井戸を設ける工程と、汚染領域内の地下水上流域に観測井戸を設ける工程と、所定の頻度で、観測井戸で阻害物質の濃度を測定し、測定結果が閾値超である場合に注入井戸から土壌に薬剤を注入する注入工程とを行う。
【００１６】
「注入井戸を設ける工程」
注入井戸は、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動を活性化する薬剤を、汚染されている土壌に注入する際に使用する。注入井戸は、汚染領域内に１つ以上設けられていればよい。注入井戸の数、形状、大きさ、配置などは、汚染領域の形状、汚染領域内の揮発性有機化合物の濃度、汚染領域への地下水の流入状況などに応じて適宜決定できる。
【００１７】
注入井戸としては、従来公知のものを設けることができ、特に限定されるものではない。例えば、注入井戸として、汚染領域の土壌を削孔して形成した削孔と、削孔内に設置された有孔配管と、有孔配管の上端に接続されて地上まで伸びる無孔管と、有孔配管および／または無孔管と削孔との間にフィルター剤が充填されて形成されたフィルター層と、無孔管の地上側の一端に接続され、薬剤タンクから薬剤を供給する供給配管とを有するものを用いることができる。フィルター剤としては、硅砂、モルタル、ベントナイト、砂利等を用いることができる。
【００１８】
揮発性有機化合物を分解する微生物としては、もともと汚染領域に生息している微生物が挙げられる。一般に、揮発性有機化合物を分解する微生物は、嫌気性条件下で活発に活動する。具体的には、揮発性有機化合物を分解する微生物は、酸化還元電位（ＯＲＰ）が−１５０ｍＶ以下で増殖し、−２００ｍＶ程度でより活発に活動する。微生物による揮発性有機化合物を分解する機能は、１種類のみの微生物によって得られる機能であってもよいし、特性の異なる複数種の微生物を組み合わせて得られる機能であってもよい。
【００１９】
薬剤は、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動を活性化するものであり、従来公知のものを用いることができる。具体的には、薬剤として、食品添加物由来の炭水化物およびアミノ酸を主体とする薬剤などを用いることが好ましい。食品添加物由来の炭水化物およびアミノ酸を主体とする薬剤としては、ＮＳバイオアクティ（新日鉄住金エンジニアリング社製）などがある。
【００２０】
「観測井戸を設ける工程」
観測井戸は、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動を阻害する阻害物質の地下水中に含まれる濃度を観測する際に使用する。観測井戸は、汚染領域内の地下水上流域に１つ以上設けられていればよい。観測井戸の数、形状、大きさ、配置などは、汚染領域の形状、汚染領域への地下水の流入状況などに応じて適宜決定できる。例えば、観測井戸は、汚染領域の地下水上流域側の境界に沿って、複数並べて設置されていてもよい。また、観測井戸は注入井戸を兼ねていてもよい。
【００２１】
観測井戸としては、例えば、汚染領域の地下水上流域の土壌を帯水層に達するまで削孔して形成した削孔と、削孔内の帯水層に設置された有孔配管と、有孔配管の上端に接続されて地上まで伸びる無孔管と、有孔配管および／または無孔管と削孔との間にフィルター剤が充填されて形成されたフィルター層とを有するものを用いることができる。フィルター剤としては、硅砂、モルタル、ベントナイト、砂利等を用いることができる。
【００２２】
地下水中に含まれる阻害物質の濃度を観測する方法としては、従来公知の方法を用いることができ、特に限定されるものではない。例えば、観測井戸で採取した地下水を、阻害物質に応じた方法で阻害物質濃度を測定する方法により観測できる。
観測井戸での地下水の採取には、水中ポンプまたはベーラー等の採水器を用いることができる。採水器は、阻害物質の濃度を測定する測定装置に帯水層から汲み上げた地下水を供給する供給配管と接続されていることが好ましい。採取する地下水の観測井戸内での深さは、観測井戸を形成している有孔配管の有孔区間における中間深度の位置であることが好ましい。
阻害物質が硫酸である場合、ＪＩＳ  Ｋ0102の41.3に定めるイオンクロマトグラフ法により、地下水中に含まれる硫酸の濃度を測定できる。また、阻害物質が硝酸である場合、ＪＩＳ  Ｋ0102の43.2.1、43.2.3、43.2.5又は43.2.6に定める方法で吸光光度法により、地下水中に含まれる硝酸の濃度を測定できる。
【００２３】
観測井戸で観測する阻害物質は、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動を阻害するものである。具体的には、阻害物質として、硫酸、硝酸、鉄、マンガンなどが挙げられる。これらの阻害物質の中でも硫酸および硝酸は、土壌および地下水中に比較的広範囲に存在している物質であるため、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動を阻害する原因となりやすい。土壌および／または地下水中に、５００ｍｇ／Ｌ以上の硫酸および／または５０ｍｇ／Ｌ以上の硝酸が含まれていると、土壌の酸化還元電位（ＯＲＰ）が低くなりにくくなる。その結果、−２００ｍＶ程度の酸化還元電位（ＯＲＰ）で活発に活動する揮発性有機化合物を分解する微生物の活動が阻害される。
【００２４】
本実施形態では、観測井戸において汲み上げた地下水中に含まれる阻害物質の濃度だけでなく、観測井戸において汲み上げた地下水中に含まれる揮発性有機化合物の濃度を観測してもよい。揮発性有機化合物の濃度を測定する方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、揮発性有機化合物がテトラクロロエチレン（ＰＣＥ）である場合、ＪＩＳ Ｋ0125の5.1、5.2、5.3.1、5.4.1又は5.5に定める方法により測定できる。
【００２５】
「注入工程」
注入工程は、所定の頻度で、観測井戸で阻害物質の濃度を測定し、測定結果が閾値超である場合に注入井戸から土壌に薬剤を注入する工程である。
注入工程は、所定の頻度で行う。注入工程の頻度は、阻害物質の種類、濃度、地下水の流速などに応じて決定することができ、特に限定されない。例えば、注入工程と次の注入工程との間の期間は、１〜１００日とすることができ、２０日〜６０日とすることが好ましい。注入工程と次回の注入工程との間の期間は、毎回異なっていてもよいし、同じ場合が含まれていてもよいし、毎回同じであってもよい。注入工程の頻度が高い程、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動が阻害されることを効果的に防止でき、土壌中の揮発性有機化合物を効率よく微生物に分解させることができる。
【００２６】
注入工程において、例えば、阻害物質の濃度として、硫酸の濃度を測定する場合、閾値は、５００ｍｇ／Ｌの硫酸であることが好ましく、１００ｍｇ／Ｌの硫酸であることがより好ましく、８０ｍｇ／Ｌの硫酸であることがさらに好ましい。閾値を５００ｍｇ／Ｌの硫酸とすることで、周辺領域から流入する地下水に含まれる硫酸によって、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動が阻害されることを効果的に防止できる。
【００２７】
注入工程において、例えば、阻害物質の濃度として、硝酸の濃度を測定する場合、閾値は、５０ｍｇ／Ｌの硝酸であることが好ましく、１０ｍｇ／Ｌの硝酸であることがより好ましい。閾値を５０ｍｇ／Ｌの硝酸とすることで、周辺領域から流入する地下水に含まれる硝酸によって、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動が阻害されることを効果的に防止できる。
【００２８】
測定結果が閾値超である場合に注入する薬剤の濃度および量は、阻害物質の種類、濃度、注入工程の頻度などに応じて適宜決定できる。
また、注入井戸が複数設けられている場合、注入工程を行う度に全ての注入井戸から薬剤を注入してもよいし、薬剤を注入する頻度が少ない注入井戸があってもよい。例えば、汚染領域内の周縁部に配置された注入井戸から薬剤を注入する頻度を、汚染領域の中心部に配置された注入井戸から薬剤を注入する頻度よりも高くしてもよい。
【００２９】
本実施形態の土壌浄化方法は、所定の頻度で、観測井戸で地下水中に含まれる微生物の活動を阻害する阻害物質の濃度を測定し、測定結果が閾値超である場合に注入井戸から土壌に、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動を活性化する薬剤を注入する注入工程を有する。このため、周辺領域の地下水を介して汚染領域に阻害物質が供給されたとしても、注入井戸から土壌に注入された薬剤によって、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動が阻害されることを防止できる。したがって、本実施形態の土壌浄化方法によれば、土壌中の揮発性有機化合物を効率よく微生物に分解させることができ、揮発性有機化合物で汚染されている土壌を効率よく浄化できる。
【００３０】
また、本実施形態の土壌浄化方法では、揮発性有機化合物で汚染されておらず、浄化する必要のない周辺領域の土壌に、薬剤を注入する必要はない。さらに、本発明の土壌浄化方法によれば、周辺領域の地下水を介して汚染領域に供給される阻害物質によって微生物の活動が阻害されることを、例えば、汚染領域の境界に鋼矢板を設置する場合と比較して容易に防止できる。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例のみに限定されない。
図１は、実施例の土壌浄化方法において設置した注入井戸および観測井戸の配置を説明するための平面図である。図１において、符号２は注入井戸を示し、符号１は観測井戸を示し、符号３は汚染領域を示す。図１に示す汚染領域３は、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）を含む揮発性有機化合物で土壌が汚染されている一辺１０ｍの略正方形の領域である。図１において矢印で示すように、汚染領域３には、図１の右上方向より地下水が流入している。
以下に示す方法により、汚染領域３の浄化を行った。
【００３２】
図１に示すように、汚染領域３を略同面積となるように９分割した領域の中心にそれぞれ流入井戸２を設置した。各流入井戸２として、汚染領域３の土壌を削孔して形成した削孔と、削孔内に設置された有孔配管と、有孔配管の上端に接続されて地上まで伸びる無孔管と、有孔配管および／または無孔管と削孔との間にフィルター剤が充填されて形成されたフィルター層と、無孔管の地上側の一端に接続され、薬剤タンクから薬剤を供給する供給配管とを有するものを設置した。フィルター剤としては、３号硅砂を用いた。
【００３３】
また、図１に示すように、汚染領域３内の地下水上流域である図１における汚染領域３の右角部に、観測井戸１を設置した。観測井戸１として、汚染領域３の地下水上流域の土壌を帯水層に達するまで削孔して形成した削孔と、削孔内の帯水層に設置された有孔配管と、有孔配管の上端に接続されて地上まで伸びる無孔管と、有孔配管および／または無孔管と削孔との間にフィルター剤が充填されて形成されたフィルター層とを有するものを設置した。フィルター剤としては、３号硅砂を用いた。
観測井戸での地下水の採取には、採水器として水中ポンプを用いた。採水器には、阻害物質である硫酸の濃度を測定する装置（イオンクロマトグラフ）に、帯水層から汲み上げた地下水を供給する供給配管を接続した。採取する地下水の観測井戸内での深さは、観測井戸を形成している有孔配管の有孔区間における中間深度の位置とした。
【００３４】
そして、初期の硫酸濃度として、観測井戸１で汲み上げた地下水の硫酸濃度を測定した。その結果、初期の硫酸濃度は、１８０ｍｇ／Ｌであった。また、観測井戸１で汲み上げた地下水中に含まれる初期のテトラクロロエチレン（ＰＣＥ）の濃度を測定した。その結果、０．３ｍｇ／Ｌであった。
次に、全ての流入井戸２からそれぞれ土壌に、薬剤として、ＮＳバイオアクティ（新日鉄住金エンジニアリング社製）を注入した（初回の注入工程）。初回の注入工程における薬剤の注入量は、全ての流入井戸２からの注入量の合計が、汚染領域３の浄化対象土壌全体量に対して０．６ｋｇ／立米となる量とした。
【００３５】
その後、初回の注入工程を行ってから６０日後、９０日後、１２０日後、１５０日後、１７０日後、１９０日後に、観測井戸１で汲み上げた硝酸濃度とＰＣＥ濃度とを測定した。そして、硝酸濃度が８０ｍｇ／Ｌ超（閾値超）である場合（９０日後および１５０日後）に、全ての流入井戸２からそれぞれ土壌に、初回と同じ薬剤を初回と同じ注入量で注入する注入工程を行った。
【００３６】
図２は、実施例における硫酸濃度およびテトラクロロエチレン（ＰＣＥ）濃度と、経過時間（初回の注入工程を行ってからの日数）との関係を示したグラフである。
図２に示すように、初回の注入工程を行ってから９０日後の硫酸濃度（９５ｍｇ／Ｌ）は、６０日後（５０ｍｇ／Ｌ）よりも高濃度となっている。また、１５０日後の硫酸濃度（８１ｍｇ／Ｌ）は、１２０日後（６４ｍｇ／Ｌ）よりも高濃度となっている。これは、周辺領域の地下水を介して汚染領域３に硫酸が供給されているためであると推定される。
【００３７】
このように実施例の土壌浄化方法では、周辺領域の地下水を介して汚染領域に硫酸が供給されているが、注入井戸から土壌に注入された薬剤によって硫酸濃度が高濃度となることが防止されている。その結果、揮発性有機化合物を分解する微生物の活動が阻害されることが防止され、図２に示すように、土壌中の揮発性有機化合物が微生物によって分解され、土壌が浄化されたものと推定される。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・観測井戸、２・・・注入井戸、３・・・汚染領域。
【図１】
2019000762.tif 000003
【図２】
2019000762.tif 000004