(57)【要約】【課題】新規でかつ簡便であり、従来に比べて埋設された樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を精度よく評価することができる埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置、及びそれを用いた土壌汚染物質の透過量評価方法を提供する。【解決手段】土壌汚染物質と水からなる液体を満たした第１セルと、初期時点では水を満たした第２セルと、第１セル及び第２セルの温度を制御する温度制御手段と、第１セルと第２セルとの接続部分に配置された埋設用樹脂製水道管と同じ材質の樹脂膜と、所定時間経過毎に第１セル内の液体に所定量の土壌汚染物質を補充して前記液体の土壌汚染物質濃度を初期値に復帰させる手段とを有し、かつ所定時間経過後に前記樹脂膜を介して第１セルから第２セルへ透過した土壌汚染物質の濃度を測定することを特徴とする埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置。【選択図】        図１
2004191310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌汚染物質と水からなる液体を満たした第１セルと、初期時点では水を満たした第２セルと、第１セル及び第２セルの温度を制御する温度制御手段と、第１セルと第２セルとの接続部分に配置された埋設用樹脂製水道管と同じ材質の樹脂膜と、所定時間経過毎に第１セル内の液体に所定量の土壌汚染物質を補充して前記液体の土壌汚染物質濃度を初期値に復帰させる手段とを有し、かつ所定時間経過後に前記樹脂膜を介して第１セルから第２セルへ透過した土壌汚染物質の濃度を測定することを特徴とする埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置。
【請求項２】
土壌汚染物質と水からなる液体を満たした第１セルと、初期時点では水を満たした第２セルと、第１セル及び第２セルの温度を制御する温度制御手段と、第１セルと第２セルとの接続部分に配置された埋設用樹脂製水道管と同じ材質の樹脂膜と、所定時間経過毎に第１セル内の液体に所定量の土壌汚染物質を補充して前記液体の土壌汚染物質濃度を初期値に復帰させる手段とを有し、かつ所定時間経過後に前記樹脂膜を介して第１セルから第２セルへ透過した土壌汚染物質の濃度を測定する装置を用いて埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価することを特徴とする埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、新規でかつ簡便であり、従来に比べて埋設された樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を精度よく評価することができる埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置、及びそれを用いた土壌汚染物質の透過量評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
汚染土壌中に埋設された樹脂製水道管への汚染物質の透過の問題がクローズアップされている。例えば、埋設水道用のポリエチレン管を有機溶剤で汚染された土壌に敷設した場合、ポリエチレン管の外周側から内周側に、ポリエレン管部を介して有機溶剤が水道水中に浸透し、汚染することが懸念されている。このためそのような汚染土壌中に埋設配管される樹脂製水道管には有機溶剤等の土壌汚染物質の浸透を抑える工夫が求められている。
【０００３】
特許文献１：特開2001-330181号公報には、ポリエチレン管の外側に金属シートを巻き付け、さらにその外側に繊維補強を施した金属補強ポリエチレン管や、ポリエチレン管の外側に金属シートを巻き付け、更にその外側にポリエチレン被覆を施した金属補強ポリエチレン管とすることにより、有機溶剤の汚染土壌や屋外露出でのポリエチレン管の配管を可能にした旨の開示がある。
しかし特許文献１には、埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置、及びそれを用いた土壌汚染物質の透過量評価方法についての具体的な記載は無い。
【０００４】
特許文献２：特開平2002-257262号公報には、ポリオレフィンからなる主要層と、その外面に炭化水素に対する耐透過性を有する熱可塑性ポリマーを含有する層とを有する樹脂管において、前記熱可塑性ポリマーを含有する層が、熱可塑性ポリマー100重量部に対して無機系層状化合物を0.1〜20重量部含み、前記無機系層状化合物による板状の薄い層が管壁面に対して略平行に多数存在し、かつ前記無機系層状化合物による板状の薄い層の重量平均フレーク径が50μm以下であり、かつ重量アスペクト比が３以上の、炭化水素の透過を防止できる合成樹脂管が開示されている。そしてその段落30〜31（実施例１）にはこの合成樹脂管の室温におけるトルエンの透過量が0.8mg/lであると記載されている。
しかし、特許文献２の実施例１の記載に従い、本発明者らが検討した結果、後述の比較例１に示すように、▲１▼測定時の気温変動によりトルエンの透過量が大きくばらつく、▲２▼実際の土壌中の汚染物質の濃度（通常0.1〜100mg/l程度）より著しく高いトルエン原液を外側に配置し測定したトルエン透過量であり、この透過量を汚染土壌に埋設した樹脂製水道管へのトルエン透過量とすることができないのがわかった。このため埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量について簡便で精度のよい新規な評価装置及び評価方法が求められていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開2001-330181号公報
【特許文献２】
特開2002-257262号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、新規でかつ簡便であり、従来に比べて埋設された樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を精度よく評価することができる埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置、及びそれを用いた土壌汚染物質の透過量評価方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明の埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置は、土壌汚染物質と水からなる液体を満たした第１セルと、初期時点では水を満たした第２セルと、第１セル及び第２セルの温度を制御する温度制御手段と、第１セルと第２セルとの接続部分に配置された埋設用樹脂製水道管と同じ材質の樹脂膜と、所定時間経過毎に第１セル内の液体に所定量の土壌汚染物質を補充して前記液体の土壌汚染物質濃度を初期値に復帰させる手段とを有し、かつ所定時間経過後に前記樹脂膜を介して第１セルから第２セルへ透過した土壌汚染物質の濃度を測定することを特徴とする。
【０００８】
また本発明の埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する方法は、土壌汚染物質と水からなる液体を満たした第１セルと、初期時点では水を満たした第２セルと、第１セル及び第２セルの温度を制御する温度制御手段と、第１セルと第２セルとの接続部分に配置された埋設用樹脂製水道管と同じ材質の樹脂膜と、所定時間経過毎に第１セル内の液体に所定量の土壌汚染物質を補充して前記液体の土壌汚染物質濃度を初期値に復帰させる手段とを有し、かつ所定時間経過後に前記樹脂膜を介して第１セルから第２セルへ透過した土壌汚染物質の濃度を測定する装置を用いて埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の装置を図面を参照して説明する。
図１は本発明の装置の一実施態様を示す鉛直方向の断面図であり、１は本発明の装置１であり、10は第１セル（例えばガラス製）であり、30は第２セル（例えばガラス製）である。第１セル10及び第２セル30の外周側には測定温度制御用の恒温循環液14の通路12,32がそれぞれ設けてある。恒温循環液14は図示省略の恒温循環槽から第１、２セルの循環液通路入口12a,32aにそれぞれ流入し、次いで第１、２セル内の液体11,31に沿うように流れ、次いで循環液通路出口12b,32bからそれぞれ図示省略の恒温循環槽に戻るようになっている。この構成により第１、２セル内の液体11,31の温度を（所望温度±0.1℃）に設定することができる。16,35はそれぞれスターラーであり、15,36はそれぞれ液体11,31の撹拌用回転子（例えばフッ素樹脂製）である。第１セル10の頂部中央の開口20から第１セル内に測定初期時点の液体11を構成するための所定量の（水＋土壌汚染物質）が投入され、次いで開口20に蓋17を挿入して密閉する。蓋17には土壌汚染物質補充口兼サンプリング口18が設けてあり、ここから所定の測定時間の経過毎に発生する液体11中の土壌汚染物質濃度の低下分を補償して都度液体11中の土壌汚染物質濃度を初期値に復帰させるために所定量の土壌汚染物質を添加する。埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過現象を模擬的に実現するために、液体11中の土壌汚染物質濃度の初期値を0.1〜100mg/lにする必要がある。初期値が0.1mg/l未満では透過量が極めて微量になり実用性に乏しく、初期値が100mg/l超では実際の土壌中の汚染物質濃度より高濃度になるので実情に合致した評価結果を得難い。なお液体11中の土壌汚染物質濃度をモニターするために必要に応じて随時サンプリング口18から所定量の液体11をサンプリングし、土壌汚染物質濃度を測定する。第２セル30の頂部中央の開口40には蓋37が挿入され密閉されている。蓋37にはサンプリング口38が設けてあり、ここから所定の測定時間の経過毎に液体31中の土壌汚染物質濃度をモニターするために必要に応じて所定量の液体31を随時サンプリングし、土壌汚染物質濃度を測定する。接続部50は第１セル10の液体11が満たされた突出部であり、接続部60は第２セル30の液体31が満たされた突出部である。接続部50と60とはフランジ28に対するボルト27の締め付け力により樹脂膜25を介して突き合わされ、接合されている。樹脂膜25は土壌汚染物質を透過するものであればよく特に限定されないが、厚みが0.1〜５mmのものが実用性に富み好ましい。このような装置１の構成により汚染土壌に埋設された樹脂製水道管への有害汚染物質の透過現象を模擬的に実現できるので簡便でかつ精度良く有害汚染物質の透過係数及び拡散係数を求めることができる。
【００１０】
本発明における土壌汚染物質とは水中に溶解または分散した状態で樹脂膜を透過するものであればよく、例えば以下が挙げられる。
（１）地下水及び土砂の間隙（空隙）水に溶解している揮発性有機化合物(VOC)。具体的には例えばトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、シス−1,2−ジクロロエチレン、ベンゼン、1,1−ジクロロエチレン、ジクロロメタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、四塩化炭素、1,1,2−トリクロロエタン及び1,3−ジクロロプロペンの群から選択される少なくとも１種。
（２）ガソリンまたは灯油等のガソリンスタンド、あるいは家庭で取扱われる有機化合物。
（３）水道法における濃度規定物質。
（４）（１）〜（３）の混合物。
【００１１】
本発明は如何なる埋設用樹脂製水道管にも適用可能である。特に限定されないがポリエチレン管またはポリプロピレン管に代表されるポリオレフィン系の樹脂管への適用が有効である。
【００１２】
本発明で用いる樹脂膜としては土壌汚染物質を透過する合成樹脂膜を使用することができる。埋設用樹脂製水道管から切り出して作製した樹脂膜が最適であるが、実用上埋設用樹脂製水道管と同じ材質でかつ同じ密度の樹脂膜を用いるのが簡便的であり好ましい。具体的には圧縮成形（JIS K 7151）または射出成形して作製した樹脂膜を使用することができる。
土壌汚染物質がVOC、ガソリンまたは灯油等の油の場合、高密度ポリエチレン樹脂膜（SOLVAY社製、商品名：TUB124、厚み0.5〜1.0mm等）を使用すると精度のよい測定を行うことができる。
【００１３】
本発明の装置により土壌汚染物質の透過量を測定する場合、以下に留意する必要がある。
埋設された樹脂製水道管の温度は通常５〜30℃程度なので土壌汚染物質の透過量を測定する設定温度は５〜30℃であり、15〜25℃とするのが好ましい。加えて土壌汚染物質の透過係数及び拡散係数（測定値）のばらつきを抑えるために、（設定温度±1.0℃）で測定するのが好ましく、（設定温度±0.1℃）で測定するのが更に好ましい。
第１、２セルに満たされる水は上水以上の水質であればよく、特に限定されない。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例により本発明について説明するが、実施例により本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施例１）
水道法で基準値が定められている塩素系有機溶剤のクロロホルムを土壌汚染物質とし、図１の本発明の装置１において、イオン交換水及びクロロホルムからなるクロロホルム濃度3.0mg/l（初期値）の水溶液を第１セル10に、イオン交換水を第２セル30に充填した。樹脂膜25として、JIS K 7151に準拠して作製した厚さ0.5mmの高密度ポリエチレン膜（埋設用ポリエチレン樹脂製水道管と同じ材質及び密度のもの）を装着した。測定温度（Ｔ）をそれぞれ20.0±0.1℃、25.0±0.1℃及び30.0±0.1℃とする３水準の透過試験を行った。この透過試験では測定開始時点から１日〜４日間隔で第１セル及び第２セル内の液体をサンプリングし、ガスクロマトグラフ質量分析計（（株）島津製作所製、型式：GCMS-PQ5050A）によりクロロホルム濃度を測定した。また並行して所定時間経過毎に第１セル10内に所定量のクロロホルム及び必要に応じてイオン交換水を添加し、第１セル10内の液体のクロロホルム濃度が常に（初期値±10％以内）になるように制御した。このようにして前記高密度ポリエチレン膜を介して第１セルから第２セルへ透過したクロロホルム量を測定し、透過係数Ｐ（cm2/s）及び拡散係数Ｄ（cm2/s）を求めた。
25℃におけるクロロホルム透過量と測定時間（試験日数）との関係を図２に示す。図２より試験日数が２日以降で図２中の直線の傾きがほぼ一定になり透過現象が定常状態に達したのがわかる。
透過係数Ｐ（cm2/s）の温度依存性を図３に示す。最小二乗法で求めた図３中の式：logＰ＝0.0493Ｔ−9.1244から、透過係数Ｐには大きな温度依存性があるのがわかる。また図３から透過係数Ｐは測定温度が±3.0℃変動すると約30％の誤差を発生し、測定温度が±1.0℃変動すると約10％の誤差を発生するのがわかる。即ち実用上有効な透過係数Ｐを求めるには測定温度を±1.0℃以内に制御する必要があり、±0.1℃以内に制御するのがより好ましいのがわかった。
表１に、各測定温度において得られた拡散係数Ｄを示す。
【００１６】
【表１】
2004191310.tif 000003
【００１７】
（比較例１）
特許文献２（特開2002-257262号公報）の実施例１の記載を参考にして、クロロホルムを土壌汚染物質とし、クロロホルム原液槽に、所定量のイオン交換水を満たすとともに両端を密封した水道配水用ポリエチレン管（日本水道協会規格の呼び径75、外径90mm、厚さ8.9mm）を浸漬し、室温で透過試験を行った。なおイオン交換水を満たしたポリエチレン管の両端はクロロホルム原液とは隔絶させて配置し前期両端部の影響を排除した。所定時間経過毎にポリエチレン管内のイオン交換水のクロロホルム濃度をガスクロマトグラフ質量分析計（（株）島津製作所製、型式：GCMS-PQ5050A）により分析し、ポリエチレン管へのクロロホルム透過量を測定した。しかしながら試験開始後４ヶ月を経過しても浸透が定常状態にならず、浸透係数を求めることができなかった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、新規でかつ簡便であり、従来に比べて埋設された樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を精度よく評価することができる埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置、及びそれを用いた土壌汚染物質の透過量評価方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置の一例を示す鉛直方向の断面図である。
【図２】本発明の方法により求めた水道用ポリエチレン管へのクロロホルムの透過量と試験日数の関係の一例を示す図である。
【図３】本発明の方法により求めた水道用ポリエチレン管へのクロロホルムの透過係数の温度依存性データの一例を示す図である。
【符号の説明】
１  埋設用樹脂製水道管への土壌汚染物質の透過量を評価する装置、10  第１セル、25  樹脂膜、30  第２セル。
【図１】
2004191310.tif 000004
【図２】
2004191310.tif 000005
【図３】
2004191310.tif 000006