(57)【要約】【課題】  地下にある土壌または地下水が有機化合物等で汚染されている場合において、有機化合物を微生物により分解することが知られている。しかし、微生物の処理では、範囲が微生物の活動に限られ、また井戸による注水においてもその範囲が限られている。特に難透水性の層近傍にある場合は、微生物による浄化では、浄化期間が長期化されていた。【解決手段】有機化合物により汚染されている土壌または地下水の浄化において、地下の不透水性層の直上に微生物の栄養富化剤を０．３％以上含む溶液を添加する土壌または地下水の処理法が提供される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物により汚染されている土壌または地下水の浄化において、難透水性層の直上に微生物の栄養富化剤を０．３％以上含む溶液を添加する土壌または地下水の処理法。
【請求項２】
前記難透水性層が粘土質またはシルト質の土層である、請求項１に記載の土壌または地下水の処理法。
【請求項３】
難透水性層の直上が粘土質またはシルト質の土類が混在されている土層である請求項１に記載の土壌または地下水の処理法。
【請求項４】
難透水性層の直上が砂質層である、請求項１〜３に記載のいずれかの土壌または地下水の処理法。  
【請求項５】
有機化合物により汚染されている土壌または地下水の浄化において、地下の難透水性層の直上に微生物の栄養富化剤を３％以上を含む液を添加し、該難透水層に気泡を発生させることにより地下水または該液を通水し、揚水し、該有機化合物を浄化する、土壌または地下水の処理法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機化合物で汚染された土壌や地下水に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
なんらかの原因により、地上より漏洩された有機化合物は、地下に浸透する。地下への浸透は、難透水層に至ると浸透が遅くなる。難透水性層の近傍では、有機化合物が滞留され、濃度も高まる。しかし、この近傍は、土質が密であることから、薬剤を供給しても、拡散に限りがある。浄化の範囲も限られるため、反応も持続できていなかった。
このため、大規模の掘削などにより、土壌を掘り出し、処理工場にて処理されている。
特許文献１にあるように、微生物などを利用して分解浄化するものがある。この方法では、井戸を掘り、土壌中に栄養剤を注入するが、前述のように難透水性層近傍では栄養剤が浸透しないため、その効果は十分と言えなかった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５１３３１号公報（段落番号  ００１６〜００１８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
難透水性層近傍での汚染土壌の浄化をすること。 
難透水性層近傍での汚染土壌の浄化を大規模な工事をすることなく、原位置ですること。
微生物を利用する浄化法の利点である、原位置浄化、２次汚染の防止を活かし、確実に浄化をすること。 
微生物を利用した浄化法の欠点であった浄化期間の長期化を改善し、短期化すること。 
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、有機化合物により汚染されている土壌または地下水の浄化において、地下の不透水性層の直上に微生物の栄養富化剤を０．３％以上含む溶液を添加する土壌または地下水の処理法が提供される。前記不透水性層が粘土質またはシルト質の土層でも良い。前記不透水性層の直上が粘土質またはシルト質の土壌が混在されている土層でも良い。前記難透水性層の直上が砂質層でもよい。
【０００６】
有機化合物により汚染されている土壌または地下水の浄化において、地下の不透水性層の直上に微生物の栄養富化剤を３％以上含む溶液を添加し、該難透水層に気泡を発生させることにより地下水または栄養富化剤を３％以上含む溶液を通水し、揚水し、該有機化合物を浄化処理でも良い。
【発明の効果】
【０００７】
難透水性層の近傍若しくは内部であっても浄化可能となった。 
これまで阻害要因であった、難透水性層を利用することにより浄化可能となった。しかも、これまでの微生物分解による浄化での長時間化した浄化期間の短縮が可能となった。 
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
浄化の対象となるのは、有機化合物で汚染された地下の汚染領域である。この汚染領域は、土壌であったり、帯水層などの地下水がある。地下の地層は、地上から、透水性の高い高透水層、砂層、砂質とシルト質土壌が混ざっている砂混じりのシルト質層（以下、難透水層ともいう）、水を透水し難いシルト質層等がある。地下水は、シルト層から上に存在している。有機化合物は、水よりも比重が重く、より地下深部に移動する。しかし、透水性の低い、シルト層等に至ると移動の速度が急激に落ちるため、そのシルト層中およびその上方で汚染物質である有機化合物の溜まりが発生する。これが汚染領域となり、土壌ならびにそこに流入する地下水により汚染が拡大される。
【０００９】
汚染物質である有機化合物は、有機塩素化合物であるＴＣＥ，ＤＣＥ、ｃｉｓ−ＤＣＥ等がある。他にも鉱油、機械油や産業上発生する有機物がある。本発明では、土壌または地下水に存在する微生物により分解できるものであれば良い。微生物により分解できれば、微生物が有機化合物を分解する時に発生するガスを利用できるからである。 
【００１０】
汚染領域である土壌または地下水でガスを発生させるためには、微生物をより活性にしなければならない。このために微生物を活性化する栄養富化剤（培養剤）を汚染領域に投入すれば良い。添加する栄養富化剤は、土壌中の微生物を活性にするためで、市販のものでよい。成分は、炭素、窒素、リンが含まれ、アミノ酸を含むのが好ましい。さらに、水等に溶解希釈して汚染領域に投入できれば簡便なことから、水溶性であることが望ましい。栄養富化剤は、このように市販のものを適宜採択して使用すれば良い。
【００１１】
汚染領域の栄養富化剤の投入方法は、栄養富化剤を水等に希釈して投入する。注入管などによる、土壌中への直接噴霧、流入など、既存の公報で構わない。
【００１２】
投入位置は、上記シルト質層の上方がよい。特には砂質土壌とシルト質土壌が混ざっている砂質混じりのシルト質層（難透水層）が良い。微生物により発生したガスを貯留しやすいためである。
【００１３】
シルト質層より上方で、栄養富化剤を投入するのは、栄養富化剤が、シルト質層上方で滞留する。すると、シルト質層上方の難透水層の微生物の分解が活性化される。微生物が活性化されると汚染物質の有機化合物が分解され、分解に伴う分解ガスが難透水層内で発生する。難透水層その近傍では、土質の密度が高いためガスが抜けにくく、分解ガスが難透水層内に気泡となって滞留する。分解ガス発生と分解ガスの分散サイクルが頻発となる。難透水層内に分解ガスが多数発生すると、その場の難透水層は、略スポンジ状にとなり、難透水層内とその層近傍に空隙が多数発生する。もっともこの分解ガスによる空隙は、微少な気泡により発生するもので微少な大きさである。しかし、微少な大きさであっても水分子等に比べれば遙かに大きく、透水は可能となる。微少な空隙に地下水または前記溶液等が直ぐ流入するため、地盤沈下のおそれも少ない。このように薬剤等が含まれた水や液体の流入が自在となり、浄化が促進される。栄養富化剤を水に希釈して使用する場合は、質量で０．３ｗｔ％以上入れれば上記分解により浄化ができ、さらには３ｗｔ％以上が好ましい。
【００１４】
さらに有機塩素化合物や油などの、砂質層若しくは帯水層への揮発・分散など移動性も向上する。すなわち、栄養富化剤を含む溶液を地表から汚染領域に添加しすると、前記ガス発生により液体の移動性（流動性）が向上するので、汚染領域から汚染物質の有機化合物を揚水することも可能となる。すると、揚水により汚染領域からの汚染物質の除去が可能となり、さらに揚水後は、微生物による浄化のみではなく、他の方法において浄化可能となる。例えば、有機塩素化合物であれば揚水した地下水に鉄粉を添加すれば浄化可能である。油であればフェントン反応を利用して分解すればよい。このように種々の薬剤、設備の利用により浄化可能となり、浄化期間の飛躍的な短縮が可能となる。またコストも選択肢が広がり、より最適な浄化が可能となる。
【００１５】
上記のことはシルト質層でも若干発生する。シルト質層に浸透した汚染物質の浄化も同時に可能となる。従って、さらにはシルト質層の上方に難透水層とがあれば、両層に含まれる汚染物質の分解や、揚水による除去、分解処理が可能となる。
【００１６】
浄化する浄化領域は、水平方向においてもより広範囲に短期間で可能となる。揚水し、浄化した水を栄養富化剤と混合し、未浄化領域に投入すれば、さらに浄化領域を広げることができる。また、新たな水を調達しなくとも実施でき、環境負荷も少ない。前記揚水中であっても、地下の土壌中の微生物の分解は進行されており、土壌の浄化もされている。
【００１７】
前記の揚水においては、揚水装置を投入位置の近傍に設置する。揚水しようとする水が、帯水層中の地下水であれば投入位置よりその下流に配置する。地下水が、少ない場合など、水をさらに注入する場合は、その注入位置より下流側に配置する。揚水装置は、揚水後の水から汚染物質等を除去または分解できる装置に配管等でつなげる。こうすることで、揚水後の水を浄化処理が可能である。揚水後に浄化した水は、再度、土壌中に注入し揚水し、汚染処理をすることで、現場の水の使用を節約できる。
【００１８】
このように本発明では、特にシルト質層や粘土質層近傍のように揚水が困難であった地層においても有効である。シルト質層近傍（例えば、難透水層）が上記のように分解ガスにより空隙が発生し、水の透過性が改善される。液体の透過性が良くなるため、通液が自在となり汚染物質と混ざりやすくなる。その汚染物質が混ざった水を地上に揚水し、浄化処理を行う。このため、従来と比べ画期的に浄化にかかる日数が短縮される。微生物分解処理だけでは、数年かかるものも数日、または数ヶ月で可能となり、画期的な期間短縮が可能であり、環境負荷も少ない。さらには、原位置での浄化も可能である。
【００１９】
ここで本発明の一例を図２に、浄化前から浄化完了に至る過程を説明する。なお、本発明は、この一例ならびに後述の実施例に限るものではない。
図２には、地下に地下水がある場合。地下水は、当然地表より下方にあって、透水性の高い高透水性層１１があり、その高透水層１１にほとんどある。その高透水層１１の下方には透水性のある砂質の砂層１２、その砂層１２の下方には、透水性が低い砂質土壌とシルト質土壌が混ざっている砂質混じりのシルト質層（難透水層１３）があり、さらに下方には透水性がかなり低い、シルト質土壌の不透水層１４がある。
浄化前；汚染物質２０の有機塩素化合物であるｃｉｓ−ＤＣＥは、地下に浸透し、透水性の低い難透水層上方と、さらに汚染物質流れ方向１０２にあるように次第に浸透し、不透水層上方に滞留される。
添加初期：この汚染物質を微生物と反応させるために、栄養富化剤を難透水層上方の汚染物質近傍に添加する。すると、微生物により汚染物質の分解が活性され、分解ガスが発生する。砂層では、分解ガスはそのまま通気され、地下水面まで到達する。
添加中期；栄養富化剤が難透水層１３に到達し、浸透され始めると、難透水層１３での微生物の分解が進み、分解ガスが発生し、難透水層１３にその気泡の空隙が発生し始め、難透水層１３への栄養富化剤の浸透を促進し、微生物の分解をも促進する。すると、不透水層１４上方にある汚染物質まで達成し、汚染物質までの透水性が向上される。一方、揚水処理（図示しない）は、砂層またはその上方に揚水口１００を設置し、揚水している。これにより引っ張られ、分解ガス流れ方向１０１と同様に地下水等も上昇する。不透水層１４の上方にあった汚染物質２０も揚水可能となり、地表のその場にて別の浄化処理が可能となり、浄化期間が画期的に短縮可能となる。
浄化完了：特別な掘削等もしないためもとの浄化前の状態に復元される。
【実施例】
【００２０】
(準備）
実施の前に、難透水性のシルト質土壌、透水可能な砂質土壌をそれぞれ用意した。このシルト質土壌と砂質土壌を質量比で１：１で混合して、砂質混じりシルト質土壌（難透水層ともいう）を作成した。
シルト質、および砂質の土壌が汚染物質を分解する微生物が存在するか確認した。それぞれの土壌擬似汚染物質としてcis-ＤＣＥを、微生物により分解を促進する市販の栄養富化剤を添加すると、cis-ＤＣＥの分解が微生物により行われ、その際ガスが発生する。このガスの発生量と汚染物質の分解量がほぼ正の相関があることが、事前に調査した結果よりわかった。すなわち、ガスの発生量を測定すれば、微生物によるガスの発生量が測量でき、汚染物質の分解が確認できることがわかった。
【００２１】
（実施例１）
砂質混じりのシルト質土壌をそれぞれ下記の条件にて浄化の実施をした。
ガスの排出と液の流入を可能とした密閉容器（透明ガラス製）を用意した。密閉容器内に、土壌体積で内径５．６ｃｍ×１０ｃｍ（２４６．３ｍＬ）を投入した。これに擬似汚染物質としてｃｉｓ−ＤＣＥを１μＬ添加し、市販の栄養富化剤（炭素、窒素、リン、アミノ酸含有）を純水の質量濃度３％で溶液を添加した。溶液の添加は、土壌の上から投入する。溶液の添加量は、５．６ｃｍ×５ｃｍ（１２３．３ｍＬ）とした。添加時の溶液の流速は、０．６９ｍＬ/ｍｉｎとした。実施期間は、溶液の添加開始から、１０日間連続とした。溶液が土壌中に含浸され、微生物による分解が始まった。
発生したガスは、容器に備えたガスを流通する配管内を通じて、別のガラス容器（ガス補修用）に排出される。このガラス容器にて発生したガスが充填され、微生物による汚染物質の分解ガスの量を１０日目に測定した。ガスの量は、８６６ｍＬであった。なお、ガラス容器からの排出される液のｐＨ５〜７であり、電位は、時間が経つと分解が進むため−２５０ｍＶに達した。
土壌中には、開始時と比べ、溶液が著しく浸入されていた。ガスが土壌中で大量に発生したため、土壌中に隙間ができ、そこに溶液が浸入されたのが確認できた。透水性の改善が顕著にできた。
【００２２】
（実施例２）
実施例１における、栄養富化剤の質量濃度を０．３％とした以外は、同様に実施した。
その結果を表１に示す。ガスの量は、７６８ｍＬであった。なお、ガラス容器からの排出される液のｐＨ５〜７であり、電位は、時間が経つと分解が進むため−２５０ｍＶに達した。
実施例１と同様に、開始時と比べ、土壌中に著しく溶液が浸入しており、ガスが土壌中で大量に発生したため、土壌中に隙間ができ、そこに溶液が浸入されたのが確認できた。
すなわち、透水性の改善ができた。
【００２３】
（比較例１）
実施例１における、栄養富化剤の質量濃度を０．１％とした以外は、同様に実施した。
殆ど反応しないため、ガス発生量は、２６ｍＬであった。土壌への溶液の浸入は、開始時と比べほとんど変化なかった。
【００２４】
（比較例２、３、４）
実施例１と同様に、砂質層土壌において行った。また、栄養富化剤の濃度の条件をそれぞれ３ｗｔ％、０．３ｗｔ％、０．１ｗｔ％とし、それぞれ試験をした。表１に条件と結果を示す。
砂質層土壌の場合では、透水性が高いため、溶液の浸入は開始時から直ぐに進むが、ガスが発生してもそのまま砂層土壌を通過するため、砂層土壌中の溶液の浸入状態は、開始時からほとんど変化がなかった。すなわち、砂層土壌では透水性の改善がなかった。
【００２５】
（比較例５、６、７）
実施例１と同様に、シルト質層土壌において行った。また、栄養富化剤の濃度の条件をそれぞれ３ｗｔ％、０．３ｗｔ％、０．１ｗｔ％とし、それぞれ試験をした。表１に条件を示す
その結果を表１に示す。シルト質土壌の場合では、透水性が極め低いため、溶液の浸入は開始時から少ない。このため汚染物質も土壌表層部に堆積していると思われる。汚染物質が除除に土壌中に浸入し、それにしたがい微生物の分解と相まって、やや浸水があった。すなわち、砂層土壌では透水性の若干の改善はあるが、その効果は十分でない。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
このように、砂質混じりのシルト質土壌においては、栄養富化剤を０．３ｗｔ％以上の濃度で添加すると、微生物による分解が画期的に発生され、また、微生物による分解ガスの発生を有効に利用して、透水性が低い状態から透水可能な状態となり、揚水処理による浄化も可能となる。また、シルト質層においても汚染物質が栄養富化剤を０．３ｗｔ％以上の濃度で添加すれば分解され、それが不十分であっても、砂質混じりのシルト質土壌層が上方にあれば、上記のような作用を利用して、栄養富化剤の揚水処理などによる浄化も可能となり、浄化期間の画期的な短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の態様の概要図である
【図２】実施例における装置の概略図である
【符号の説明】
【００２９】
１：密閉容器
２：ガラス容器（ガス捕集用）
３：通水
４：排水
５：配管（分解ガス通気用）
１１：高透水層
１２：砂層
１３：難透水層
１４：不透水層
２０：汚染物または汚染物質
１００：揚水処理のための揚水口
１０１：分解ガスの流れ方向
１０２：汚染物質の流れ方向
【図１】
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【図２】
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