(57)【要約】【課題】土壌中の有害物質を高効率で抽出除去することにより、環境リスクを大幅に低減するとともに、土壌を殆ど損傷せず、その再利用を可能にする有害物質汚染土壌の浄化方法を提供する。【解決手段】有害物質汚染土壌を、リン酸塩を含む水溶液を用いて洗浄処理する方法であって、該洗浄処理を、超音波照射下において行うことを特徴とする有害物質汚染土壌の浄化方法。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害物質で汚染された土壌を、リン酸塩を含む水溶液を用いて洗浄処理する方法であって、該洗浄処理を、超音波照射下において行うことを特徴とする有害物質汚染土壌の浄化方法。
【請求項２】
該有害物質が、ヒ素、セレン、クロム及びその他のオキシアニオンを形成する有害元素の中から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の有害物質汚染土壌の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有害物質で汚染された土壌の浄化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工場・事業所跡地等で土壌汚染の判明件数が年々増加している（平成１２年度土壌汚染調査・対策事例及び対応状況に関する調査結果の概要、平成１４年２月環境省環境管理局水環境部）。こうした土壌汚染原因物質として、特に、ヒ素、クロム等の有害物質による汚染件数が多く、問題となっている。
該有害物質で汚染された土壌については、これまでは（１）掘削除去、封じ込め、飛散防止、セメントによる固型化・不溶化、最終処分場への埋立処分及び（２）強酸による溶出といった対策がとられてきた。しかし、（１）の方法では、有害物質はその全量がそのまま土壌中に残留するため、長期間にわたってその対策効果が持続するものではない。風雨や地下水の浸透などによって土壌中の有害物質が溶出して、二次環境汚染を引き起こすリスクが存在する。また、（２）の方法については、汚染物質以外の土壌成分も抽出されて、後処理としての排水処理の困難さをもたらすと共に、土壌の損傷が大きいために土壌の再利用が困難になることが問題となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、土壌中の有害物質を高効率で抽出除去することにより、環境リスクを大幅に低減するとともに、土壌を殆ど損傷せず、その再利用を可能にする有害物質汚染土壌の浄化方法を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく、数多くの洗浄剤についてその汚染土壌浄化効果を解析をするとともに、その効果を最大限に促進しうる物理的手法について鋭意研究を重ねた結果、本発明を発見するに至った。
即ち、本発明によれば、有害物質汚染土壌を、リン酸塩を含む水溶液を用いて洗浄処理する方法であって、該洗浄処理を、超音波照射下において行うことを特徴とする有害物質汚染土壌の浄化方法が提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の有害物質汚染土壌の浄化方法は、該土壌を、リン酸塩を含む水溶液からなる洗浄液と接触攪拌させる洗浄工程を含む。
【０００６】
前記リン酸塩としては、水溶性のものであれば任意のものを用いることができる。このようなものとしては、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、リン酸アンモニウム等が挙げられる。
【０００７】
洗浄剤として用いるリン酸塩のｐＨは特に制約はないが、水中におけるそのｐＨが望ましくはｐＨ３〜１１、さらに望ましくはｐＨ６〜８を示すものである。
【０００８】
洗浄液（水溶液）中のリン酸塩濃度は、土壌の汚染程度にもよるが、一般的には、０．５〜３０％（ｗ／ｖ）、好ましくは１〜１０％（ｗ／ｖ）である。
【０００９】
洗浄液の必用量は、一般的には、土壌中の有害物質１当量当り、洗浄液中のリン酸塩が１〜１００００当量、好ましくは１０〜１０００当量となるような割合である。
【００１０】
本発明においては、土壌と洗浄液とを接触させる場合、超音波照射を併用する。この場合、超音波の周波数は１０〜６００ＫＨｚ、好ましくは１０〜２００ＫＨｚである。その超音波照射時間は、１０〜６０分間、好ましくは２０〜４０分間程度である。
【００１１】
洗浄液の温度は、通常、常温であるが、必要に応じて加温（例えば４０〜５０℃）又は冷却（例えば０〜１０℃）することもできる。
【００１２】
本発明で用いる被処理物質は、有害物質汚染土壌であるが、この場合の有害物質は主にオキシアニオンの形態で存在する元素であり、このような元素には、例えば、ヒ素、セレン、クロム等が包含される。その土壌中の濃度は、乾燥物基準で、通常、１０〜１００００ｍｇ／ｋｇであり、特に５００〜３０００ｍｇ／ｋｇ程度である。
【００１３】
前記汚染土壌の洗浄処理後には、土壌と洗浄液とを分離する。この場合の分離方法としては、従来公知の固液分離法、例えば、濾過分離法、遠心分離法、沈降分離法等が用いられる。また、このようにして分離された土壌は、必要に応じ、水洗し、乾燥し、再利用することができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
【００１５】
参考例１（モデル汚染土壌の調製）
ヒ素（Ｖ）、セレン（ＩＶ）、クロム（ＶＩ）で汚染されたモデル汚染土壌を、それぞれ個別に調製した。
茨城県つくば市において採集した黄褐色森林土を１週間風乾したのち、標準ふるいで粒径２ｍｍ以下の土壌をふるい分けた。その適当量を塩化ビニル製容器にとり、２５ｍＭの該有害物質水溶液を加え、ｐＨを約４．０に調整し、随時しんとうさせながら３ヶ月間処理して汚染させた。水相をろ別し、得られたろ過残渣を数回水洗した後風乾して、モデル汚染土壌を調製した。モデル汚染土壌中のヒ素、セレン、クロム含有量は米国ＥＰＡ  Ｍｅｔｈｏｄ  ３０５０Ｂに従って求めた。
【００１６】
参考例２（土壌の洗浄方法）
３０ｍＬガラス製遠沈管にモデル汚染土壌１ｇと洗浄剤２０ｍＬをいれ、
２０℃に保持した恒温槽中でしんとう器にて横方向（振幅１０ｃｍ）に所定時間しんとうした。次に、ろ紙５種Ｂにて土壌をろ別し、さらにろ液を孔径０．４５μｍのメンブランフィルターでろ過した。得られたろ液について、ヒ素、セレン、クロム濃度をＩＣＰ発光分析法により測定した。
【００１７】
参考例３（超音波照射方法）
超音波発生装置はオートチェーサー型を用いた。３０ｍＬビーカーに汚染土壌１ｇと洗浄剤２０ｍＬを加え、プローブ先端を液面下２．５ｍｍに調節固定した後、超音波を照射した。なお、超音波照射は室温にて実施した。超音波照射した処理液は、ろ紙５種Ｂにて土壌をろ別し、さらにろ液を孔径０．４５μｍのメンブランフィルターでろ過した。得られたろ液について、ヒ素、セレン、クロム濃度をＩＣＰ発光分析法により測定した。
【００１８】
実施例１
参考例１に従ってモデルヒ素汚染土壌を調製した。モデル汚染土壌中のヒ素含有量は３６７１ｍｇ／ｋｇであった。本モデル汚染土壌に、参考例３に従って、洗浄剤として０．１〜０．５Ｍリン酸塩水溶液（ｐＨ７．０）を用い、オートチェーサー型超音波発生装置で１５分間〜１時間超音波照射した（周波数１９．５ＫＨｚ、出力１４０Ｗ）。その結果は図１に示す通り、いずれのリン酸塩濃度においても、３０分間の超音波照射で重金属は十分に除去された。次に０．１〜０．５Ｍ  リン酸塩水溶液（ｐＨ７．０）を用い、超音波照射３０分間した場合と、参考例２に従って３０分間洗浄処理した場合の除去率を比較した。その結果を表１に示す。本結果よりヒ素除去率は大きく向上し、超音波照射の有効性が確認された。なお、除去率は未処理土壌中のヒ素含有量に対する水相のヒ素溶出量の割合で示した。
【００１９】
【表１】
2004174466.tif 000002
【００２０】
実施例２
実施例１で調製したモデルヒ素汚染土壌を使用し、参考例３に従って、洗浄剤として０．３Ｍリン酸塩水溶液（ｐＨ３〜１１）を用い、オートチェーサー型超音波発生装置で３０分間超音波照射した（周波数１９．５ＫＨｚ、出力１４０Ｗ）。比較には参考例２に従って、０．３Ｍリン酸塩水溶液（ｐＨ３〜１１）を用い、３０分間洗浄処理した場合の除去率を比較した。結果を図２に示す。本結果より洗浄処理した場合に比べ、超音波照射することにより、広いｐＨ領域において、ヒ素除去率は大きく向上し、超音波照射の有効性が確認された。なお、除去率は未処理土壌中のヒ素含有量に対する水相のヒ素溶出量の割合で示した。
【００２１】
実施例３
参考例１に従ってモデルセレン汚染土壌を調製した。モデル汚染土壌中のセレン含有量は４９４１ｍｇ／ｋｇであった。本モデル汚染土壌に、参考例３に従って、洗浄剤として０．３Ｍリン酸塩水溶液（ｐＨ７．０）を用い、オートチェーサー型超音波発生装置で３０分間超音波照射した（周波数１９．５ＫＨｚ、出力１４０Ｗ）。比較には、参考例２に従って、０．３Ｍリン酸塩水溶液（ｐＨ７．０）を用い、３０分間洗浄処理をした。
除去率は未処理土壌中のセレン含有量に対する水相のセレン溶出量の割合で示した。その結果、表２に示すように超音波照射することでセレン除去率は向上した。本結果より超音波照射の有効性が確認された。
【００２２】
【表２】
2004174466.tif 000003
【００２３】
実施例４
実施例３で調製したモデルセレン汚染土壌を使用し、参考例３に従って、洗浄剤として０．３Ｍリン酸塩水溶液（ｐＨ３〜１１）を用い、オートチェーサー型超音波発生装置で３０分間超音波照射した（周波数１９．５ＫＨｚ、出力１４０Ｗ）。比較には参考例２に従って、０．３Ｍリン酸塩水溶液（ｐＨ３〜１１）を用い、３０分間洗浄処理した場合の除去率を比較した。その結果を図３に示す。本結果より、洗浄処理した場合に比べ、超音波照射した場合、広いｐＨ領域においてセレン除去率は大きく向上し、超音波照射の有効性が確認された。なお、除去率は未処理土壌中のヒ素含有量に対する水相のセレン溶出量の割合で示した。
【００２４】
実施例５
参考例１に従ってモデルクロム汚染土壌を調製した。モデル汚染土壌中のクロム含有量は２９１ｍｇ／ｋｇであった。本モデル汚染土壌に、参考例３に従って、洗浄剤として０．３Ｍリン酸塩水溶液（ｐＨ７．０）を用い、オートチェーサー型超音波発生装置で３０分間超音波照射した（周波数１９．５ＫＨｚ、出力１４０Ｗ）。比較には、参考例２に従って、０．３Ｍリン酸塩水溶液（ｐＨ７．０）を用い、３０分間洗浄処理をした。
除去率は未処理土壌中のクロム含有量に対する水相のクロム溶出量の割合で示した。その結果、表３に示すように超音波照射することでクロム除去率は向上した。本結果より超音波照射の有効性が確認された。
【００２５】
【表３】
2004174466.tif 000004
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、ヒ素、セレン、クロム等の有害物質で汚染された土壌から有害物質を高効率で抽出除去することができる。本発明により浄化された土壌は、植物栽培用土壌や埋立用土壌等として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】超音波照射処理時間とヒ素除去率との関係を示す図である。
【図２】ヒ素除去率に対するｐＨの影響を示す図である。
【図３】セレン除去率に対するｐＨの影響を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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