(57)【要約】【課題】迅速に且つ精度よく、混合土壌の混合精度を測定しうる混合土壌の混合精度判定方法を提供することを課題とする。【解決手段】土壌にマーカー元素を含む土壌改良材を混合して混合土壌を得る混合工程と、前記混合土壌の複数箇所に放射線を照射して、前記混合土壌における前記マーカー元素の各濃度を測定する濃度測定工程と、前記混合土壌中の前記マーカー元素の濃度のばらつきから、前記混合土壌の混合精度を判定する判定工程とを実施する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌にマーカー元素を含む土壌改良材を混合して混合土壌を得る混合工程と、
前記混合土壌の複数箇所に放射線を照射して、前記マーカー元素の各濃度を測定する濃度測定工程と、
前記マーカー元素の各濃度のばらつきから、前記混合土壌の混合精度を判定する判定工程とを実施する混合土壌の混合精度判定方法。
【請求項２】
前記マーカー元素が、ゲルマニウム、銀、パラジウム、ガリウムからなる群より選択される少なくとも１以上の金属である請求項１に記載の混合土壌の混合精度判定方法。
【請求項３】
前記濃度測定工程を、蛍光Ｘ線分析装置を用いて実施する請求項１または２に記載の混合土壌の混合精度判定方法。
【請求項４】
前記土壌改良材に固化材が含まれている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の混合土壌の混合精度判定方法。
【請求項５】
前記土壌改良材が、重金属溶出低減材である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の混合土壌の混合精度判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌と土壌改良材とを混合した混合土壌の混合精度判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚染土壌や、軟弱地盤の土壌等の土壌を改良するために、土壌改良材を土壌に混合することが行われている。
例えば、重金属等の汚染物質を含む汚染土壌を改良するために、前記重金属が溶出することを抑制するあるいは不溶化する溶出低減材を土壌改良材として汚染土壌中に混合して、汚染土壌中の重金属が溶出することを抑制することや、軟弱な土壌を改良するために、セメント系の固化材を土壌改良材として軟弱な土壌に混合して、軟弱な土壌を補強すること等が行われている。
【０００３】
前記のように土壌と土壌改良材とを混合する土壌改良方法において、土壌と土壌改良材とが均一に混合されていないと、土壌改良材が十分に存在しない箇所が生じて、目的とする土壌改良効果が得られないおそれがある。
そのため、混合土壌の混合精度を確認して、好ましい混合状態に調整するために、混合土壌の混合精度の判定を行っている。かかる混合土壌の混合精度の判定方法としては、従来は、現場の混合土壌から任意の複数箇所の土壌を採取し、サンプルとして実験室などに持ち帰り、溶出試験等を行って混合土壌の成分濃度を調べて、各箇所での成分濃度の相違などを比較することで、混合精度を判定していた。しかし、かかる方法では、現場で混合精度を知ることができないため、混合土壌の混合状況を評価するまでに時間がかかり、例えば、混合土壌をさらに混合するなど対応が必要な場合にも、対応が遅くなるという問題がある。
【０００４】
そこで、直接現場で混合土壌の状況を判定する方法として特許文献１に記載のような方法がある。
特許文献１に記載された方法は、現場において蛍光Ｘ線分析装置を用いて前記混合土壌に含まれる各元素の含有量を測定し、さらに、予め測定しておいた硬化材中に含まれる元素濃度および土壌中に元々含まれていた元素濃度と、前記測定した含有量とから、混合土壌における硬化材の含有割合を算出し、かかる含有割合によって、混合土壌の混合精度を確認するものであり、前記蛍光Ｘ線分析装置を用いることで、現場において混合土壌の混合精度の判定を行うことが可能である。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の方法では、例えば、硬化材と土壌とに近似する濃度で含まれている元素があった場合には、精度良く混合精度を判定することが困難である。
さらに、予め、硬化材中に含まれる元素濃度および土壌中に含まれている元素濃度を測定しておき、各測定値に基づき混合土壌中の硬化材の配合割合を算出するという、煩雑な作業を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１９７４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題を鑑みて、迅速に且つ簡単に、混合土壌の混合精度を判定しうる混合土壌の混合精度判定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る混合土壌の混合精度判定方法は、
土壌にマーカー元素を含む土壌改良材を混合して混合土壌を得る混合工程と、
前記混合土壌の複数箇所に放射線を照射して、前記マーカー元素の各濃度を測定する濃度測定工程と、
前記マーカー元素の各濃度のばらつきから、前記混合土壌の混合精度を判定する判定工程とを実施する。
【０００９】
前記のように本発明によれば、マーカー元素を含む土壌改良材を土壌に混合し、かかる混合土壌の複数箇所に放射線を照射して、前記各箇所におけるマーカー元素の各濃度を測定して、測定した各濃度のばらつきから、前記混合土壌の混合精度を判定するため、土壌中に含まれる元素濃度等を測定しておく必要がなく、迅速に且つ簡単に土壌改良材と土壌との混合精度を判定することができる。
【００１０】
尚、本発明において「マーカー元素」とは、土壌改良材に混合しても目的とする土壌改良効果を阻害することなく、混合土壌に放射線を照射することで濃度の測定が可能であって、且つ、改良する土壌中には検出可能な濃度で含まれていない元素をいう。
【００１１】
本発明の一態様として、前記マーカー元素が、ゲルマニウム、銀、パラジウム、ガリウムからなる群より選択される少なくとも１以上の金属であってもよい。
【００１２】
ゲルマニウム、銀、パラジウムは、微量でも放射線の照射で濃度を測定可能であるため、前記マーカー元素として土壌改良材中に配合した場合に、精度よく混合土壌の混合状態を判定することができる。
また、ゲルマニウム、銀、パラジウムは水中にイオンとして溶出しにくい性質を有しており、かかる元素をマーカー元素として使用した場合には、土壌改良材を混合してから時間が経過した混合土壌においても、雨水等によってマーカー元素が流出することを抑制できる。よって、時間が経過した混合土壌であっても、精度良く混合精度を判定することができる。
【００１３】
本発明の一態様として、前記濃度測定工程を、蛍光Ｘ線分析装置を用いて実施してもよい。
【００１４】
蛍光Ｘ線分析装置を用いて前記混合土壌中の前記マーカー元素の濃度を測定することで、より簡易に混合土壌の混合精度判定が行える。
【００１５】
本発明の他の一態様として、前記土壌改良材に固化材が含まれていてもよい。
【００１６】
土壌改良材に固化材が含まれている場合には、混合土壌の混合精度を精度良く判定することで、固化材を均一に土壌に混合させて、軟弱な土壌を均一な強度になるように調整することが可能となる。
【００１７】
本発明の他の一態様として、前記土壌改良材が、重金属溶出低減材であってもよい。
【００１８】
土壌改良材が重金属溶出低減材である場合には、混合土壌の混合精度を精度良く判定することで、重金属の溶出を効果的に低減させうるような混合土壌に調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、迅速且つ簡易に、混合土壌の混合精度を判定することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明にかかる混合土壌の混合精度判定方法について説明する。
本実施形態の混合精度判定方法は、
土壌にマーカー元素を含む土壌改良材を混合して混合土壌を得る混合工程と、
前記混合土壌の複数箇所に放射線を照射して、前記マーカー元素の各濃度を測定する濃度測定工程と、
前記マーカー元素の各濃度のばらつきから、前記混合土壌の混合精度を判定する判定工程とを実施する方法である。
【００２１】
本実施形態の混合精度判定方法で判定する混合土壌は、例えば、ヒ素、鉛などの有害な重金属等を含む汚染土壌に、土壌改良材として前記重金属の溶出を低減させる重金属溶出低減材を混合した混合土壌等が挙げられる。
【００２２】
前記重金属溶出低減材は、例えば、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、ドロマイト、軽焼ドロマイト、セメント、ゼオライト、鉄塩、高炉スラグなどを主成分として含むものが挙げられる。
特に、ドロマイト、あるいは炭酸マグネシウムを含む天然鉱物または精製物を焼成した生成物を含む重金属溶出低減材が、溶出低減効果が安定していることから好ましく用いられる。
【００２３】
前記重金属溶出低減材には、前記マーカー元素が含まれる。
前記マーカー元素としては、土壌改良材の土壌改良効果を阻害しないものを用いる。
例えば、土壌改良材として重金属溶出低減材を用いる場合には、前記重金属溶出低減材の重金属の溶出を低減する効果を阻害することがないものを用いる。
さらに、前記マーカー元素としては、放射線の照射によって濃度の測定が可能であって、且つ、改良する土壌中に実質的に含まれていない元素であることが必要である。
尚、改良する土壌中に実質的に含まれていない、とは、濃度測定工程において放射線を照射しても濃度が測定できる程度には含まれていない、ことを意味する。
【００２４】
前記マーカー元素の例としては、例えば、ゲルマニウム、銀、パラジウム、臭素、ガリウム等が挙げられ、好ましくは、ゲルマニウム、銀、パラジウム、ガリウム、特に好ましくはゲルマニウムが挙げられる。
ゲルマニウム、銀、パラジウム、ガリウムは水にイオンとして溶解しにくい性質を有しており、前記重金属溶出低減材中に配合して、前記重金属溶出低減材を土壌に混合した場合に、雨水などによって前記マーカー元素が前記重金属溶出低減材から流出しにくい。
従って、かかる元素をマーカー元素として使用した場合には、重金属溶出低減材を混合してから時間が経過した混合土壌においても、雨水や土壌中の水分等によってマーカー元素が流出することを抑制できるため好ましい。
前記各元素のうち、特に、ゲルマニウムは、極めて微量でもＸ線等の放射線で濃度を測定することができ、また、重金属溶出低減材に配合した場合、重金属の溶出をより低減させうるため、好ましい。
【００２５】
前記各マーカー元素は、前記各元素を含む化合物として前記重金属溶出低減材に含有されていてもよい。
前記化合物としては、例えば、ゲルマニウム化合物としてのＣ6Ｈ10Ｏ7Ｇｅ2、銀化合物としてのＡｇＮＯ2、パラジウム化合物としてのＰｄＣｌ2等が挙げられる。
中でも、Ｃ6Ｈ10Ｏ7Ｇｅ2等のゲルマニウム化合物が土壌中に存在していても生物等に与える影響が少ないため好ましい。
【００２６】
前記マーカー元素の濃度は、前記土壌改良材を土壌に添加する量に応じて適宜設定できるが、例えば、土壌に前記土壌改良材を混合した場合に、前記混合土壌１ｋｇに対して
２５〜２５０ｍｇ（元素量として）程度含まれるように記土壌改良材に配合することが好ましい。
【００２７】
前記土壌改良材としての重金属溶出低減材を土壌中に混合することで混合土壌が得られる。前記混合土壌を得るためには、改良する現場の土壌中に、スラリー状または粉状の土壌改良材を注入散布して、ミキサー等の攪拌機械を用いて機械的に攪拌混合する方法等が採用できる。
【００２８】
前記のようにして重金属溶出低減材が混合された混合土壌は、前記重金属溶出低減材が均一に土壌中に混合されていない場合には、部分的に重金属溶出低減材が存在しない箇所が生じて、溶出低減効果が十分に得られない可能性がある。
そこで、混合土壌の混合精度を判定して、混合精度が低い、すなわち均一に混合されていない場合には、再度混合攪拌するなどの対処をする必要がある。
本実施形態においては、前記混合土壌の複数箇所に放射線を照射して、前記マーカー元素の各濃度を測定する濃度測定工程を実施する。
【００２９】
本実施形態において、前記混合土壌に照射する放射線とは、電磁波および粒子線を意味し、例えば、α線、β線、電子線等の粒子線や、γ線、Ｘ線等のような電磁波等のように、前記混合土壌に照射することで、混合土壌中のマーカー元素から濃度の測定が可能な信号を発生させることが可能なものを意味する。照射する放射線は前記マーカー元素の濃度を測定する手段としてどのような手段を採用するかで、適宜選択可能である。
【００３０】
前記マーカー元素の濃度測定方法としては、蛍光Ｘ線分析装置を用いて、Ｘ線を前記混合土壌に照射して、発生する特性Ｘ線（蛍光Ｘ線）の強度から前記マーカー元素の濃度を測定する蛍光Ｘ線分析方法を採用することが好ましい。
前記蛍光Ｘ分析方法を用いる場合には、混合土壌を試料とする場合に、煩雑な処理をする必要がなく、簡単に試料を準備することができる。
また、前記蛍光Ｘ線分析装置としては、小型の装置、特には可搬型の装置を用いることが、現場あるいは現場付近で測定を行うことができるため好ましい。
【００３１】
前記混合土壌中のマーカー元素濃度を測定する方法としては、例えば、混合土壌の任意の複数箇所から、それぞれ混合土壌を抜き取り、乾燥させてすりつぶして細かい粉末試料にした後に、前記蛍光Ｘ線分析装置を用いて、粉末試料中のマーカー元素の強度から換算した濃度を測定することが挙げられる。
尚、前記測定は、混合土壌の採取現場で行なってもよく、あるいは、採取された混合土壌を持ち帰り、実験室等で行なってもよい。
【００３２】
さらに、本実施形態では、前記濃度測定工程で測定された前記マーカー元素の各濃度のばらつきから、前記混合土壌の混合精度を判定する判定工程を実施する。
すなわち、前記濃度測定工程において、複数箇所における混合土壌中のマーカー元素の濃度を測定することで、各箇所におけるマーカー元素濃度がそれぞれ得られる。この各箇所におけるマーカー元素の各濃度を比較して、ばらつきの有無あるいは度合いを判定することで、土壌と土壌改良材としての重金属溶出低減材とが均一に混合されているかどうかを判定することができる。
判定の結果、前記各箇所の混合土壌中のマーカー元素の濃度に大きいばらつきがある場合には、土壌と重金属溶出低減材との混合が均一に行われていない、すなわち、混合精度が低い、ことになる。
この場合には、混合土壌をさらに攪拌したり、あるいは重金属溶出低減材をさらに土壌に添加する等の対応をすることで、目的とする土壌改良効果、すなわち、本実施形態においては重金属の溶出低減効果を得ることができる。
尚、前記各マーカー元素の濃度のばらつきが大きいと判断する方法としては、例えば、各濃度の変動係数を算出して、かかる変動係数から判断することができる。
【００３３】
本実施形態において、前記マーカー元素としてゲルマニウム、銀、パラジウム、ガリウム等のマーカー元素を用いた場合には、特に、水などによって溶出しにくいため、雨水などによって重金属溶出低減材からマーカー元素のみが分離して流出するおそれが少ない。従って、例えば、土壌と土壌改良材とを混合してからある程度日数が経過した混合土壌において、前記濃度測定工程を実施した場合でも、マーカー元素は、土壌改良材中に留まっており、精度よく混合土壌の混合精度を判定することができる。
【００３４】
また、本実施形態において、土壌改良材として重金属溶出低減材を用いた場合を説明したが、土壌改良材としては、他の土壌改良材を用いても良い。
例えば、セメント等の固化成分を含む固化材のように、改良する地盤の土壌を固化させて軟弱地盤を補強するような土壌改良材を用いても良い。
かかるセメント系固化材は、土壌と混合した場合、混合精度にムラがあると、強度にムラが生じるおそれがある。
よって、本発明の混合土壌の混合精度判定方法を実施することで、均一な強度の混合土壌を得るための判定を行うことができる。
【００３５】
尚、前記のように土壌改良材として固化材を含むものを用いた場合にも、マーカー元素としては、前述したように、放射線の照射によって濃度の測定が可能であって、且つ、改良する土壌中に実質的に含まれていない元素であることに加えて、セメント等の固化材の固化を阻害しない元素を用いることが好ましい。
この場合でも、ゲルマニウム、銀、パラジウム、ガリウム等がマーカー元素として好適に用いることができる。
【００３６】
尚、本実施形態にかかる混合土壌の混合精度判定方法は以上のとおりであるが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は前記説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【実施例】
【００３７】
以下に実施例を示して、本発明にかかる混合土壌の混合精度測定方法についてさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３８】
(試験１)
擬似汚染混合土壌として、含水率１５％の砂質土（成田産）に砒素をＡｓ濃度として４０ｍｇ／ｋｇとなるように混合したものを準備した。
土壌改良材として、重金属不溶化材（商品名：ＭＦＸ、住友大阪セメント社製）に、有機ゲルマニウム（（ＣＨ2ＣＨ2ＣＯＯＨＧｅ）2Ｏ3：純度９９．９９％、Ｓｈａｎｇｈａｉ  Ｈｏｎｇｑｉａｎｇ  ｉｎｔｅｒａｎａｔｉｏｎａｌ  ｔｒａｄｅ  Ｃｏ．，ＬＴＤ．製）、ＮａＢｒ（試薬特級、キシダ化学社製）をそれぞれ５０００ｍｇ/ｋｇになるように混合したものを準備した。
【００３９】
前記擬似汚染土壌０．３６ｋｇに、前記土壌改良材を土壌中の前記有機ゲルマニウム濃度またはＮａＢｒ濃度が５００ｍｇ／ｋｇ添加して混合した。
混合は、ホバートミキサーを用いて９分間混合した。これらの混合土壌を、均一混合土壌とした。
【００４０】
一方、前記擬似汚染土壌０．３６ｋｇに、前記土壌改良材を土壌中の前記有機ゲルマニウム濃度又はＮａＢｒ濃度が２５０ｍｇ／ｋｇになる量を添加して、ホバートミキサーを用いて１０秒間混合した。これらの混合土壌を、不均一混合土壌とした。
【００４１】
前記各混合土壌を、２４時間放置した後に、任意の５箇所から、各混合土壌を６ｇずつ採取し、蛍光Ｘ線分析装置（装置名：ＳＥＡ１１００、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製）を用いて、混合土壌中の有機ゲルマニウム又はＮａＢｒの強度（ｃｐｓ）を測定した。
ブランクとして、土壌改良材を混合しない混合土壌からも任意の５箇所から６ｇずつ採取したものの砒素の強度（ｃｐｓ）を測定した。
各箇所におけるそれぞれのｃｐｓの値の変動係数を算出した。
測定結果および算出結果を、表１に示す。
【００４２】
【表１】
2013231697.tif 000002
【００４３】
表１から、均一に混合した混合土壌１および２は、採取箇所１〜５において、測定されたＧｅ強度またはＢｒ強度にばらつきが少なかった。一方、不均一に混合した混合土壌４および５は、採取箇所１〜５において、測定されたＧｅ強度またはＢｒ強度のばらつきが顕著であった。
尚、測定結果の変動係数にしきい値を設定しておき、かかるしきい値を基準として混合精度を判断してもよい。しきい値は、ブランク土壌の変動係数や、混合土壌等の変動係数等から求めてもよい。
【００４４】
(試験２)
前記試験１と同様の擬似汚染混合土壌と、重金属不溶化材（有機ゲルマニウムまたはＮａＢｒ混合）とを準備して、試験1と同様に、ホバートミキサーを用いて９分間混合した。
各混合土壌および擬似汚染混合土壌を、直径４０ｍｍ、高さ２７５ｍｍの円筒形容器に６００ｇずつ充填した試験体をそれぞれ２個ずつ作製した。
充填直後の試験体のうち各１個ずつから、任意５箇所の各混合土壌を６ｇずつ採取し、蛍光Ｘ線分析装置（装置名：ＳＥＡ１１００、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製）を用いて、混合土壌中の有機ゲルマニウム、ＮａＢｒ又は砒素の強度（ｃｐｓ）を測定した。各箇所におけるそれぞれのｃｐｓの値の変動係数を算出した。
充填直後の各試験体のうち各１個の、円筒形容器の上から６０ｇの水を注いだ後、１週間放置した。その後、任意５箇所の各混合土壌を６ｇずつ採取し、蛍光Ｘ線分析装置（装置名：ＳＥＡ１１００、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製）を用いて、混合土壌中の有機ゲルマニウム、ＮａＢｒ又は砒素の強度（ｃｐｓ）を測定した。各箇所におけるそれぞれのｃｐｓの値の変動係数を算出した。
測定結果および算出結果を表２に示す。
【００４５】
【表２】
2013231697.tif 000003
【００４６】
表２の結果から、特にゲルマニウムをマーカー元素として使用した場合には、通水後１週間経過してから、混合精度を測定した場合でも、精度よく混合状態を測定しうることが明らかである。すなわち、雨などにさらされる屋外等の環境下において、土壌と土壌改良材とを混合してからある程度日数が経過した混合土壌でも、マーカー元素が土壌改良材中に留まっており、精度よく混合土壌の混合精度を判定することができることが明らかである。