自然由来のヒ素汚染土に対するカルシウム系不溶化処理材の研究事例㈱イーエス総合研究所 ○植松 えり子，上松 武，小口 智久，常松 哲

表２ 試料のヒ素溶出量とｐＨ

１．はじめに
北海道には重金属、特にヒ素を含む海成泥岩類や火山試料岩類等が広く分布している１）。そのため公共工事において項目
As［㎎/L］
ｐH［-］

も自然由来のヒ素汚染土に遭遇する事例が多く、経済性と確実性のバランスがとれた対策立案が課題となっている。
著者らは重金属汚染対策方法の中でも簡便で経済的にも優れた不溶化処理に注目し、特に自然界に多く存在TMTTTZ

KP

0.047
8.90.058
9.80.018
9.1

0.65
9.7

２-２．実験方法（１）石膏を使用した溶出試験［実験１］するカルシウムを利用した石膏を用いたヒ素不溶化につい2 ㎜以下の風乾試料に、石膏を 1～10％（重量）添加ての研究を進めてきた。過去の研究では、土壌粒子の存し、環境庁告示第 46 号に基づく溶出試験を行った。ヒ素在下においてヒ酸カルシウムの溶解度積以上のヒ素不溶の測定には㈱日立製作所製水素化物発生装置－フレー化効果が得られたことを報告しており

２）３）、この反応機構には、土壌粒子が持つ特性が関与していると考えられる。そム原子吸光計 Z-5150 を使用した。
（２）塩化カルシウムを使用した溶出試験［実験２］のため、試料の性質によっては効果に差が生じる場合があ

2 ㎜以下の風乾試料に、塩化カルシウムで作成したカルるが、その要因については不明な点が多かった。効果に差シウムイオン溶液（720 ㎎/L、1200 ㎎/L、2400 ㎎/L）を加を与える要因を特定することができれば、安定した効果がえ、環境省告示 46 号に基づく溶出試験を行った。

得られ、さらに確実性の高い不溶化処理材確立の一助と（３）陽ｲｵﾝ交換容量（CEC）及びｾﾞｰﾀ電位の測定［実験３］陽ｲｵﾝ交換容量（CEC）は土壌標準分析・測定法に基づなる。
そこで本研究では、４種類の試料を用い、不溶化効果がき測定した。測定には㈱日立製作所製分光光度計を使用

相違する原因について、カルシウムイオン濃度及び土壌した。ｾﾞｰﾀ電位は試料約 0.1ｇと蒸留水（ｐH5.2）を混合し粒子の陽イオン吸着能力に注目し検討を行った。

た土壌粒子分散液について測定した。測定には大塚電子㈱製 ELS-8000 を使用した。

２．試料及び実験方法
３．実験結果及び考察

２-1．試料
試料は、北海道内の工事現場から採取したヒ素を含む

３-１．実験１ 石膏添加によるヒ素減少率の違い

岩石 TM（泥岩）、TT（泥岩）、TZ（硬質頁岩）、KP（黒雲母

試料に石膏を添加した際の、ヒ素溶出濃度の低減を図１

ﾃﾞｲｻｲﾄ）を使用した。試料の元素組成を表１に、ヒ素溶出に示す。また、石膏添加によるヒ素溶出濃度の減少率を表量とｐH を表２に示す。表１は蛍光Ｘ線分析（粉末プレス

３に示す。表３の減少率は石膏を添加しない試料の溶出量法）による結果であり、表２は 2 ㎜以下の風乾試料についを 100％とした際のヒ素の減少率であり、計算には最も減て実施した溶出試験結果（環境庁示第 46 号）である。

少したヒ素濃度を適用した。

試料
成分
Ｎａ2ＯＭｇＯ
Ａｌ2Ｏ3ＳｉＯ2Ｐ2Ｏ5ＳＯ3Ｋ2Ｏ
ＣａＯ
Ｆｅ2Ｏ3

TM［％］
1.7
4.4
16.5
55.1
6.2
0.9
2.7
1.1
5.8

TT［％］
2.6
3.6
13.7
61.1
0.2
1.9
1.8
7.07.1

TZ
［％］
1.9
2.4
17.3
58.8
0.2
0.8
3.0
7.8
6.9

KP
［％］
0.3
10.8
17.3
55.8
0.1
0.6
2.8
5.7
5.80.7KP

TMTTTZ
KP

0.06
0.05

0.6
0.50.040.40.030.3TMTTTZ

0.020.20.010.1000246810

石膏添加率[％]

図１ 石膏添加によるヒ素溶出濃度の低減

ヒ素濃度［㎎/l］（KP）

表１ 試料の元素組成

ヒ素濃度［㎎/l］（TM,TT,TZ）

0.07

タ電位を測定した。ヒ素減少率と陽イオン交換容量（CEC）

ヒ素減少率[%]

TMTTTZ

KP

89.4

81.061.133.8

図１より、石膏添加によって全ての試料でヒ素濃度が低減し、添加量 1～3％で一定となっている。ヒ素濃度が一定となった原因のひとつとして、難溶性である石膏の添加量が飽和溶解度に達したことが考えられる。また、図３に示す
通り、ヒ素減少率は試料によって差がみられた。の関係を図３に、ヒ素減少率とゼータ電位の関係を図４に示す。
50
陽ｲｵﾝ交換容量［me/100ｇ］

表３ 石膏添加によるヒ素減少率403020100本不溶化の反応機構にはカルシウムイオンと土壌粒子

020406080100

ヒ素減少率［％］てもカルシウムイオンと土壌粒子が与える影響は大きいと

図３ ヒ素減少率と陽ｲｵﾝ交換容量の関係考えられる。

0３-２．実験２ 添加ｶﾙｼｳﾑｲｵﾝ濃度とヒ素減少率の関係
ヒ素減少率に与えるカルシウムイオン濃度の影響を確認するため、溶解性の塩化カルシウムを用い、添加カルシウム濃度を変えた溶出試験を行った。添加カルシウムイオン

ゼータ電位［ｍＶ］の存在が大きく関与している。そのため、ヒ素減少率に対し-10-20-30-40

濃度とヒ素減少率の関係を図２に示す。
-5010080

ヒ素減少率[％]

0TMTTTZ
KP60

20406080100

ヒ素減少率［％］図４ ヒ素減少率とゼータ電位の関係
図３より、ヒ素減少率と陽イオン交換容量（CEC）には相関性がみられなかった。図４より、ヒ素減少率とゼータ電位40との間には相関性がみられ、ゼータ電位が低い試料のほう20が高いヒ素減少率を示す傾向を示した。
以上より、ヒ素減少率に与える影響は、陽イオン交換容

00500

1000150020002500

量（CEC）よりも、ゼータ電位のほうが大きいと考えられる。

添加カルシウムイオン濃度[㎎/L]

図２ 添加カルシウムイオン濃度とヒ素減少率の関係

４．まとめ
本研究より、添加カルシウムイオン濃度の増加によりヒ素

図２より、どの試料についても、添加カルシウムイオン濃減少率が向上することがわかった。また、十分なカルシウム度の増加に伴いヒ素減少率が向上し、ある程度で一定となイオン存在下でも、試料によってヒ素減少率の最大値は異った。以上より、カルシウムイオン濃度の増加によりある程なる結果となり、低いゼータ電位を持つ試料のほうが高いヒ度のヒ素減少率向上がみられたが、十分なカルシウムイオ素減少率を示す傾向であった。

ン濃度がある条件でも、各試料におけるヒ素減少率の最大値は異なり、試料によってカルシウムの利用特性が異なると考えられる。
３-３．実験３ 土壌粒子の陽イオン吸着能力３-２より、試料が持つカルシウムイオンの利用特性が、ヒ素減少率に影響を与える可能性が考えられる。土壌が持つ特性としてはイオン吸着能力があり、古くから研究されている４）５）６）。そこで、イオン吸着能力がヒ素減少率に与える影響を確認するため、土壌粒子の陽イオン吸着能力の指標として考えられている陽イオン交換容量（CEC）及びゼー【参考文献】
１）産業技術総合研究所：有害元素を含む全国元素分布（地球化学図）データベース
２）植松ほか：第４０回地盤工学会研究発表会講演集 ,ｐ.2613-2614
３）植松ほか：第４１回地盤工学会研究発表会講演集 ,ｐ.2369-2370
４）L.D.Baver：Soil Physics , Charles E. Tuttle Company
1956 , ｐ.24－28
５）麻生慶次郎：土壌学Ⅰ,岩波全書,1937,ｐ.109-143
６）Norman M. Comber：An introduction to the scientificstudy of the soil , Edward Arnold & co.,1929, p.90-104