(57)【要約】【課題】土壌を汚染する重金属を、当該土壌の再利用を可能としつつ効率的に不溶化する土壌処理方法を提供する。【解決手段】金属等の汚染物質を含む土壌に対して不溶化剤を作用させ汚染物質を不溶化させることにより汚染土壌を浄化する土壌処理方法であって、不溶化剤が作用する汚染土壌にカルシウムイオン（Ｃａ２＋）を供給することを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属等の汚染物質を含む土壌に対して不溶化剤を作用させ当該汚染物質を不溶化させることにより当該汚染土壌を浄化する土壌処理方法であって、
前記不溶化剤が作用する前記汚染土壌にカルシウムイオン（Ｃａ２＋）を供給することを特徴とする土壌処理方法。
【請求項２】
前記不溶化剤は、硫酸イオン（ＳＯ４２−）を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の土壌処理方法。
【請求項３】
前記不溶化剤は、硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ４）、硫酸第二鉄（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）等の硫酸化合物を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の土壌処理方法。
【請求項４】
前記カルシウムイオン（Ｃａ２＋）は、セメントから供給されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の土壌処理方法。
【請求項５】
前記カルシウムイオン（Ｃａ２＋）は、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）等のカルシウムイオンを含む塩から供給されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の土壌処理方法。
【請求項６】
前記汚染物質は、ヒ素、セレン、カドミウム、鉛、六価クロム、水銀等の重金属であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の土壌処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重金属等に汚染された土壌に不溶化剤を作用させることによって土壌を浄化処理する土壌処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
重金属で汚染された土壌の浄化処理方法の一つに、重金属の当該土壌中の水への溶出量を低減させる不溶化処理方法がある。従来の不溶化処理方法では、汚染土壌を掘削し当該掘削した土を処理することが多かった。しかし、最近になって、例えば土壌汚染対策法（平成１４年法律第５３号）及び土壌汚染対策法施行規則（平成１４年１２月２６日環境省令第２９号）においては、掘削することなく原位置で不溶化処理する方法が開示され、実施されている例もある（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
工藤健一及び高橋和夫著、土木学会誌、第８７巻、２００２年、
ｐ．４８−５０
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した原位置における重金属の不溶化処理では、当該不溶化の効果を得るために例えば水溶液状の不溶化剤を土壌に対して均一に混合する必要があり、これにより不溶化処理後の土壌の含水量が増加し、よって土壌の強度も低下していた。従って、不溶化処理後の跡地の再利用が困難となる恐れがあった。
【０００５】
このような土壌の強度低下を防止すべくセメント等の地盤改良材によって土壌を補強しようとすると、当該補強部分はセメントによってアルカリ性を呈することとなる。主として水に難溶な化合物を生成する不溶化処理にとって、このようなアルカリ性雰囲気下にて当該化合物が可溶となれば、その効果は低下する。即ち、セメントによって不溶化剤の効果が阻害される。
【０００６】
一方、例えばヒ素や鉛をセメント水和物中へ固定することによって不溶化処理ができるとされているが、当該水和物を十分に生成するためにセメントを多量に使用すると地盤強度が高くなりすぎる。従って、例えばこのような地盤の掘削等が困難となり、不溶化処理後の跡地の再利用が困難となる恐れがあった。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、土壌を汚染する重金属を、当該土壌の再利用を可能としつつ効率的に不溶化する土壌処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、金属等の汚染物質を含む土壌に対して不溶化剤を作用させ当該汚染物質を不溶化させることにより当該汚染土壌を浄化する土壌処理方法であって、前記不溶化剤が作用する前記汚染土壌にカルシウムイオン（Ｃａ２＋）を供給することを特徴とする。
このような方法によれば、例えばもし不溶化剤に、カルシウムイオンと結合して結晶水を含む難溶性塩となるような硫酸イオン等の陰イオンが含まれていれば、土壌における余剰な水を当該結晶水として当該塩の中に取り込み、当該余剰な水を低減させることができる。よって、土壌の含水量の増加を抑制し当該土壌の強度低下を防止できる。
また、例えばもし不溶化剤中に、カルシウムイオンと水溶液中で共存する際に酸性又は中性を呈する硫酸イオン等の陰イオンが含まれていれば、不溶化処理中の土壌に例えばセメントを供給しても当該土壌は強いアルカリ性を呈し難い。よって、土壌が、一般に不溶化剤の効果を阻害するとされているアルカリ性雰囲気下にて保持されるのを防止できる。従って、例えば土壌中の重金属を効率的に不溶化することができる。
【０００９】
前記不溶化剤は、硫酸イオン（ＳＯ４２−）を含んでなることが好ましく、硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ４）、硫酸第二鉄（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）等の硫酸化合物を含んでなることがより好ましい。水と共存する状態にて硫酸イオンとカルシウムイオンとが結合すると、難溶性で結晶水を含む二水石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）が生成される。よって、土壌における余剰な水を結晶水として二水石膏の中に取り込み、当該余剰な水を低減させることができる。従って、土壌の含水量の増加を抑制し当該土壌の強度低下を防止できる。また、硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ４）及び硫酸第二鉄（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）は、シアン化合物（シアン錯塩を含まない）、ヒ素化合物、セレン化合物等を不溶化するとされている。
【００１０】
また、前記カルシウムイオン（Ｃａ２＋）は、セメントから供給されることが好ましい。さらに、前記カルシウムイオン（Ｃａ２＋）は、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）等のカルシウムイオンを含む塩から供給されることが好ましい。これらの塩を例えばセメントにプレミックスしたり、粉体又は水溶液としたりして土壌に供給することは容易であり、当該土壌におけるカルシウムイオンの量や水素イオン指数（ｐＨ）の調整も容易である。よって、土壌の汚染物質を効率的且つ容易に不溶化できる。
【００１１】
さらに、前記汚染物質は、ヒ素、セレン、カドミウム、鉛、六価クロム、水銀等の重金属である。ヒ素、セレン、カドミウム、鉛、六価クロム、水銀等の重金属を含む汚染物質を不溶化すれば、例えば土壌対策基本法に基づく環境基準に沿った土壌とすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本実施の形態における土壌処理方法の工程を示すフローチャートである。本実施の形態における土壌は、ヒ素に汚染された砂質土であるとする。
【００１３】
先ず、汚染土壌の浄化対象位置において、深層混合処理工法（ＤＣＭ工法）に用いられる例えば土壌に貫入しつつ当該貫入部分の攪拌が可能な処理機の位置決めを行う（Ｓ１０１）。
【００１４】
前記の処理機を汚染土壌の地盤に貫入させつつ、当該貫入部分に硫酸第二鉄（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）を含んだ適宜な不溶化剤を注入する。また、スラリー化したセメントを注入する。処理機は、地盤に貫入しつつ、当該貫入部分において砂質土、硫酸第二鉄を含む不溶化剤、及びセメントを攪拌する（Ｓ１０３）。
【００１５】
所定深度まで到達したら、攪拌しつつ処理機を土壌から引き抜く（Ｓ１０５）。
【００１６】
尚、後述するように、本実施の形態においては、ステップＳ１０３において攪拌する砂質土の水素イオン指数（ｐＨ）がおよそ３乃至８となるように、水量、硫酸第二鉄の量、セメントの量を調整する。このようなｐＨとすれば、砂質土を汚染しているヒ素を、ＦｅＡｓＯ４等の難溶性の化合物とし、当該砂質土と接している水分に残留するヒ素の割合を最小限に抑制できる。尚、本実施の形態においては、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）はセメントから供給される。
【００１７】
前述の工程によって処理した本実施の形態の土壌におけるヒ素の溶出量、セメントの強度、及び石膏による脱水量を表１に示す。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
表１において、「Ｆｅ２（ＳＯ４）３」は濃度およそ４１％の硫酸第二鉄の水溶液の体積（Ｌ）を示し、「水（１）」は当該硫酸第二鉄水溶液を前記の処理機で攪拌するために必要な最小液量としての水の補充量（Ｌ）を示し、「水（２）」はセメントをスラリーとして前記の処理機で攪拌するために必要な最小液量としての水の補充量（Ｌ）を示し、「Ａｓ」は平成３年環境庁告示４６号規定に定められた方法により検出される、砂質土からのヒ素の溶出量（ｍｇ／Ｌ）を示し、「ｐＨ」は前記のヒ素濃度の分析のために作成した検液の水素イオン指数（ｐＨ）を示し、「強度」は材令７日間のセメントの一軸強度（ｋＮ／ｍ２）を示し、「石膏」は硫酸第二鉄の水溶液中の硫酸イオンの量とセメント中のカルシウムイオンの量から算出した二水石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）の質量（ｋｇ）の最大値を示し、「脱水量」は当該二水石膏に結晶水として取り込まれる水の量（Ｌ）を示している。尚、セメントの強度において、「未」は未測定を示し、「−」は当該強度が低く検出限界以下であったことを示している。
【００２０】
表１の実施例１乃至４に示されるように、セメントの添加量の増加とともにヒ素の溶出量が減少する。但し、セメントを添加しない実施例１の場合に対して、セメントを６０ｋｇ添加する実施例２におけるヒ素の溶出量が増大しているのは、実施例２におけるヒ素の検液のｐＨが高くなっているためと考えられる。しかしながら、セメントの添加量の増大にともなってその強度も増大しているため、実施例１乃至４においては、ヒ素を不溶化効果を高めることは可能だが、土壌の再利用は実現できないと考えられる。
【００２１】
表１の実施例５における検液のｐＨは２．６で酸性が強く、実施例７における検液のｐＨは９．９でアルカリ性が強い。これらのｐＨは、本実施の形態における好ましいｐＨ（およそ３乃至８）の範囲からはずれている。よって、検液のｐＨが６．６（弱酸性）である実施例６の場合に比べて、実施例５及び７においてはヒ素の溶出量が高い。同様に、表１の実施例８における検液のｐＨは２．２で酸性が強く、実施例１０における検液のｐＨは９．５でアルカリ性が強い。これらのｐＨは、本実施の形態における好ましいｐＨ（およそ３乃至８）の範囲からはずれている。よって、検液のｐＨが４．３（弱酸性）である実施例９の場合に比べて、実施例８及び１０においてはヒ素の溶出量が高い。尚、実施例７及び１０における強いアルカリ性は、セメントの過剰添加（１２０ｋｇ）によりもたらされると考えられる。また、表１の実施例６の場合に比べて実施例９の石膏の量が多いために、これにともなって脱水量も多く、よってセメントの強度も高い。
【００２２】
実施例５乃至１０の結果をまとめると以下のようになる。実施例５において土壌は軟弱地盤であるために再利用は困難であり、実施例８においてヒ素の効率的な不溶化及び土壌の再利用のいずれも困難であると考えられる。一方、実施例６、７、９、及び１０においては、ヒ素の不溶化効果を高めつつ土壌の再利用も可能であり、特に実施例９が好ましいと考えられる。
【００２３】
尚、実施例２、６、及び９においてはセメントの量が同じであるが（６０ｋｇ）、石膏の生成量は実施例９において最も多く（１１１ｋｇ）、次が実施例６の場合で（５９ｋｇ）、実施例２においては石膏が生成されない。よって、不溶化後の土壌の強度は、実施例９において最も高く、実施例２において最も低いと言える。
【００２４】
本実施の形態の土壌処理方法により土壌を汚染しているヒ素を不溶化すれば、不溶化剤中の硫酸イオンと、セメントのカルシウムイオンとによって二水石膏（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）が生成され土壌における余剰な水を結晶水（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏにおける２Ｈ２Ｏ）として当該二水石膏の中に取り込み、当該余剰な水を低減させることができる。よって、土壌の含水量の増加を抑制し当該土壌の強度低下を防止できる。
【００２５】
また、本実施の形態における不溶化剤には、カルシウムイオンと水溶液中で共存する際に酸性を呈する硫酸イオンが含まれているために、不溶化処理中の土壌がセメントを含んでいても当該土壌は強いアルカリ性を呈し難い。よって、土壌が、一般に不溶化剤の効果を阻害するとされているアルカリ性雰囲気下にて保持されるのを防止できる。従って、土壌中のヒ素を効率的に不溶化することができる。
【００２６】
本実施の形態においては、カルシウムイオンをセメントから供給したが、これに限定されるものではなく、ステップＳ１０３において水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）や塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）の粉体や水溶液をセメントとは別途に添加してもよい。この際、これらのカルシウム塩の添加量は、二水石膏が生成され、且つ土壌のｐＨがおよそ３乃至８となるように設定すればよい。
【００２７】
また、本実施の形態においては、鉄を陽イオンとする硫酸塩を含む不溶化剤によってヒ素を処理し難溶性のＦｅＡｓＯ４を生成してこれを不溶化したが、これに限定されるものではない。例えば、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、銅、亜鉛等を陽イオンとする硫酸塩を含む不溶化剤によっても、ＦｅＡｓＯ４の場合と同程度に溶解度積の大きい難溶性化合物である例えばＡｌＡｓＯ４、Ｃａ３（ＡｓＯ４）２、Ｍｇ３（ＡｓＯ４）２、Ｃｕ３（ＡｓＯ４）２、Ｚｎ３（ＡｓＯ４）２をそれぞれ生成できる。
【００２８】
さらに、本実施の形態においては、土壌を汚染する汚染物質をヒ素としたが、これに限定されるものではない。カドミウム、シアン基、鉛、六価クロム、水銀等の汚染物質に汚染された土壌を、本実施の形態と同様の不溶化処理によって難溶性の化合物とし不溶化できる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明における土壌処理方法によれば、土壌を汚染する重金属を、当該土壌の再利用を可能としつつ効率的に不溶化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における土壌処理方法の工程を示すフローチャートである。
【図１】
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