(57)【要約】【課題】周辺環境への影響の問題がなく、安価、かつ、簡便に揮発性有機化合物で汚染された土壌や地下水を原位置で浄化する土壌及び地下水の浄化液と浄化方法を提供すること。【解決手段】揮発性有機化合物で汚染された土壌及び地下水に添加して土壌及び地下水を浄化する土壌及び地下水の浄化液と浄化方法。浄化液は、調製された亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液を、ｐＨ調整剤によってｐＨ５〜８に調整したもので、亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液を調製後ｐＨを安定させている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性有機化合物で汚染された土壌及び地下水に添加して前記土壌及び地下水を浄化する土壌及び地下水の浄化液であって、
調製された亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液を、ｐＨ調整剤によってｐＨ５〜８に調整したことを特徴とする土壌及び地下水の浄化液。
【請求項２】
前記亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液は、調製後ｐＨを安定させ、ｐＨ調整剤によってｐＨ５〜８に調整したことを特徴とする請求項１に記載の土壌及び地下水の浄化液。
【請求項３】
前記亜硫酸水素塩は亜硫酸水素ナトリウムで、前記亜硫酸塩は亜硫酸ナトリウムであり、水溶液の濃度が０．０２〜２００ｇ／Ｌであることを特徴とする請求項１又は２に記載の土壌及び地下水の浄化液。
【請求項４】
前記ｐＨ調整剤は、水酸化ナトリウム，水酸化カリウム，硫酸のいずれかであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の土壌及び地下水の浄化液。
【請求項５】
揮発性有機化合物で汚染された土壌及び地下水を浄化する土壌及び地下水の浄化方法であって、
亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液を調製後、ｐＨ５〜８に調整し、前記汚染された土壌及び地下水に添加することを特徴とする土壌及び地下水の浄化方法。
【請求項６】
前記亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液は、調製後ｐＨを安定させ、ｐＨ調整することを特徴とする請求項５に記載の土壌及び地下水の浄化方法。
【請求項７】
前記揮発性有機化合物は、１，１−ジクロロエチレン（１，１−ＤＣＥ），トランス−ジクロロエチレン（ｔ−ＤＣＥ），シス−ジクロロエチレン（ｃ−ＤＣＥ），１，１，１トリクロロエタン（ＭＣ），トリクロロエチレン（ＴＣＥ）及びテトラクロロエチレン（ＰＣＥ）のいずれか１種又は２種以上を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の土壌及び地下水の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、揮発性有機化合物で汚染された土壌や地下水を原位置で浄化する土壌及び地下水の浄化液と浄化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
揮発性有機化合物（ＶＯＣ：  Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）で汚染された土壌や地下水を原位置で浄化する浄化方法として、反応剤として銅含有鉄粉を用いた透水性の反応壁を地中に造成する発明が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−９４７５号公報（第２−４頁、図１，２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載された浄化方法は、反応壁を地中に造成する際、矢板等の施工やバックホウ等の重機による掘削等、大掛かりな土木工事を伴うことから非常にコストがかかるという問題があった。また、土壌や地下水を原位置で浄化する浄化方法においては、近年、環境問題を重視する観点から、周辺環境への影響を抑えた浄化方法が求められている。
【０００５】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、周辺環境への影響の問題がなく、安価、かつ、簡便に揮発性有機化合物で汚染された土壌や地下水を原位置で浄化する土壌及び地下水の浄化液と浄化方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上述した課題を解決するため、土壌や地下水の汚染物質である揮発性有機化合物について鋭意研究した。その結果、地下水等における揮発性有機化合物の汚染において高い割合で検出されるトリクロロエチレン（ＴＣＥ）やテトラクロロエチレン（ＰＣＥ）は、図２に示すように、塩素原子が水素原子に１つずつ置換される還元的脱塩素反応によってテトラクロロエチレン（ＰＣＥ）がトリクロロエチレン（ＴＣＥ）、ジクロロエチレンへと分解されてゆく。この還元的脱塩素反応によるトリクロロエチレン（ＴＣＥ）の分解において、本発明者らは、危険有害性が低く、分解生成物の面で周辺環境に対する二次汚染の問題がないうえ、安価で簡便に使用することが可能な亜硫酸水素塩や亜硫酸塩の使用に思い至ったのである。
【０００７】
このとき、本発明者らの予備実験によれば、亜硫酸水素塩、例えば、亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ３）の水溶液は、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）の濃度に拘わりなく浄化効果を発揮するが、亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ３）の濃度が濃い方が浄化効果が高いことが分かった。
【０００８】
但し、亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ３）の水溶液は、経時的にＨＳＯ３−やＳＯ３２−にイオン化して強酸性の水溶液となった。例えば、２０Ｌの純水にそれぞれ４ｇと４０ｇの亜硫酸水素ナトリウムを添加して調製した濃度０．２ｇ／Ｌと２ｇ／Ｌの亜硫酸水素ナトリウムの水溶液を放置したところ、亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ３）のイオン化によって、ｐＨは、図３に示すように約１０〜１２日でｐＨ７．５からｐＨ２．７〜３．０へと変化した。このため、亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ３）の水溶液は、そのまま汚染地下水に添加すると、経時的なイオン化により、地下水が最終的にｐＨ２〜３の強酸性となって二次汚染を招来することが推察された。
【０００９】
ところが、亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ３）の水溶液は、所定期間放置したり、加温したり、攪拌したりすると、ｐＨが安定し、この亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ３）の水溶液をｐＨ５〜８に調整し、汚染地下水に添加してトリクロロエチレン（ＴＣＥ）の分解効果を調べたところ、ｐＨ調整しなかった亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ３）の水溶液と比べ、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）の浄化機能を維持しつつ、ｐＨ値の低下を抑制できることを見出した。
【００１０】
これらは、亜硫酸塩、例えば、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）の水溶液をｐＨ調整して汚染地下水に添加し、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）の分解効果を調べた実験においても同じであった。
【００１１】
本発明はこのような知見に基づいてなされたものであって、上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明に係る土壌及び地下水の浄化液は、揮発性有機化合物で汚染された土壌及び地下水に添加して前記土壌及び地下水を浄化する土壌及び地下水の浄化液であって、調製された亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液を、ｐＨ調整剤によってｐＨ５〜８に調整したことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２の発明に係る土壌及び地下水の浄化液は、上記の発明において、前記亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液は、調製後ｐＨを安定させ、ｐＨ調整剤によってｐＨ５〜８に調整したことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３の発明に係る土壌及び地下水の浄化液は、上記の発明において、前記亜硫酸水素塩は亜硫酸水素ナトリウムで、前記亜硫酸塩は亜硫酸ナトリウムであり、水溶液の濃度が０．０２〜２００ｇ／Ｌであることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４の発明に係る土壌及び地下水の浄化液は、上記の発明において、前記ｐＨ調整剤は水酸化ナトリウム，水酸化カリウム，硫酸のいずれかであることを特徴とする。
【００１５】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項５の発明に係る土壌及び地下水の浄化方法は、揮発性有機化合物で汚染された土壌及び地下水を浄化する土壌及び地下水の浄化方法であって、亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液を調製後、ｐＨ５〜８に調整し、前記汚染された土壌及び地下水に添加することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６の発明に係る土壌及び地下水の浄化方法は、上記の発明において、前記亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液は、調製後ｐＨを安定させ、ｐＨ調整することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項７の発明に係る土壌及び地下水の浄化方法は、上記の発明において、前記揮発性有機化合物は、１，１−ジクロロエチレン（１，１−ＤＣＥ），トランス−ジクロロエチレン（ｔ−ＤＣＥ），シス−ジクロロエチレン（ｃ−ＤＣＥ），１，１，１トリクロロエタン（ＭＣ），トリクロロエチレン（ＴＣＥ）及びテトラクロロエチレン（ＰＣＥ）のいずれか１種又は２種以上を含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項１及び請求項５の発明によれば、土壌及び地下水中における揮発性有機化合物を浄化しつつ、揮発性有機化合物の分解処理によるｐＨの低下を抑えるようにしている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明に係る土壌及び地下水の浄化液と浄化方法の好適な実施の形態について説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
まず、この発明の土壌及び地下水の浄化液と浄化方法に係る実施の形態１について説明する。この発明の浄化液は、揮発性有機化合物で汚染された土壌や地下水に添加して前記土壌及び地下水を浄化する土壌及び地下水の浄化液であって、調製された亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液を、ｐＨ調整剤によってｐＨ５〜８に調整したものである。
【００２１】
亜硫酸水素塩としては、濃度０．０２〜２００ｇ／Ｌの亜硫酸水素ナトリウムを使用した。また、ｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウムを使用した。亜硫酸水素ナトリウムは、０．０２〜２００ｇ／Ｌの濃度であると、汚染された土壌及び地下水の揮発性有機化合物を浄化する効果と、水酸化ナトリウムによるｐＨ調整の効果が適正となって、浄化後におけるｐＨ値の低下を抑制することができる。このとき、ｐＨ調整剤として、水酸化ナトリウムに代えて水酸化カリウムを使用することもできる。また、亜硫酸塩として、亜硫酸ナトリウムを使用したときには、ｐＨ調整剤として硫酸を使用する。
【００２２】
この浄化液は、先ず、亜硫酸水素ナトリウムの水溶液を調製し、１０〜１２日放置してｐＨを安定させた後、この水溶液に水酸化ナトリムを溶かしてｐＨ５〜８に調整して製造される。このとき、調整した亜硫酸水素ナトリウムの水溶液は、加温したり、攪拌したりすることによってもｐＨを安定させることができる。製造した浄化液は、揮発性有機化合物による汚染域において、既存井戸，掘込みピット或いは水平井戸等を利用して原位置で土壌や地下水に注入する。この浄化液は、土壌や地下水に注入すると、Ｎａ＋，ＨＳＯ３−，ＳＯ３２−，ＳＯ４２−，Ｈ＋，ＯＨ−等のイオンが発生する。但し、これらのイオン群は、元来自然界に存在している物質であるから、周辺環境へ悪影響を及ぼすという問題がない。そして、このようにして土壌や地下水に注入された浄化液は、汚染物質である揮発性有機化合物を還元的脱塩素反応によって還元分解する還元剤として作用し、揮発性有機化合物を浄化する。なお、亜硫酸塩として、亜硫酸ナトリウムを使用した浄化液の場合には、上記と同様にして亜硫酸ナトリウム水溶液を調整し、ｐＨを安定させた後、この水溶液を硫酸でｐＨ５〜８に調整して製造する。
【００２３】
【実施例１】
４ｋｇの亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ３）を４０Ｌの純水に添加して調製した亜硫酸水素ナトリウム水溶液を１０日間放置してｐＨを安定させた後、水酸化ナトリウムでｐＨ６．０に調整して浄化液とした。そして、揮発性有機化合物で汚染された地下水を、耐薬品性のポリエチレン製の内容器（ライナー）を鋼製ドラムで保護したケミカルドラム缶（容量２００Ｌ）に採取し、ｐＨ調整した浄化液を添加して容器を密閉静置し、揮発性有機化合物に関する濃度（ｍｇ／Ｌ）の変化を経時的に調べた。このとき、測定対象の揮発性有機化合物として、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）を選んだ。その結果をｐＨ変化と併せて図１及び表１に示した。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
【比較例１】
亜硫酸水素ナトリウム水溶液を１０日間放置してｐＨを安定させた後、水酸化ナトリウムでｐＨ調整することなく揮発性有機化合物で汚染された地下水１６０Ｌに添加したことを除き、実施例１と同様にしてトリクロロエチレン（ＴＣＥ）に関する濃度（ｍｇ／Ｌ）の変化と、そのときのｐＨ変化を経時的に調べた。その結果を併せて図１及び表１に示した。
【００２６】
図１及び表１に示す結果から明らかなように、調製後に放置した亜硫酸水素ナトリウム水溶液を水酸化ナトリウムでｐＨ調整した土壌及び地下水の浄化液は、ｐＨ調整しないものに比べてトリクロロエチレン（ＴＣＥ）の浄化機能においては大きな相違はなかった。しかし、ｐＨ値について見ると、ｐＨ調整しないものではｐＨ２．５であったのに対し、ｐＨ調整したものではｐＨ４．３とｐＨ値の低下を抑制することができた。
【００２７】
このように、実施例１の土壌及び地下水の浄化液は、調製された亜硫酸水素ナトリウム水溶液を水酸化ナトリウムでｐＨ調整したものであり、本発明の土壌及び地下水の浄化方法は、このようにして調製した浄化液を原位置において汚染された土壌及び地下水に添加するものである。従って、本発明の土壌及び地下水の浄化液と浄化方法は、周辺環境への影響の問題がなく、安価、かつ、簡便に揮発性有機化合物で汚染された土壌や地下水を原位置で浄化することができる。特に、本発明の土壌及び地下水の浄化液は、浄化後におけるｐＨ値が弱酸性であることから環境に対してやさしい浄化液であり、安心して使用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、土壌及び地下水の浄化液は、調製された亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液を、ｐＨ調整剤によってｐＨ５〜８に調整したものであり、土壌及び地下水の浄化方法は、亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液を調製後、ｐＨ５〜８に調整し、汚染された土壌及び地下水に添加するので、周辺環境への影響の問題がなく、安価、かつ、簡便に揮発性有機化合物で汚染された土壌や地下水を原位置で浄化することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の土壌及び地下水の浄化液を用いて汚染地下水を浄化したときの、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）に関する経時的な濃度（ｍｇ／Ｌ）の変化と、そのときのｐＨ変化を示す図である。
【図２】還元的脱塩素反応によって分解されるテトラクロロエチレンの分解過程を示す模式図である。
【図３】亜硫酸水素ナトリウムの水溶液を放置したときの時間経過に伴うｐＨ変化図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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