バイオ浄化による VOCs および油汚染土壌の修復技術の検討

1.

表-1

はじめに揮発性有機塩素化合物（以下，VOCs）は，1950年頃から主に機械部品の脱脂剤として用いられてきたが，1989年に規制されるまで特別な管理なく使用されてきたため，油とともに地下浸透し多くの工場等で土壌・地下水汚染を引き起こした。VOCs 用途の性質上，VOCs 汚染と油汚染は混在することが多く，双方の汚染に対し工場の操応用地質(株) ○浅野裕一

沼野浩祐

A 工場の土壌・地下水測定結果

区分
対象物質
トリクロロエチレン
ｼｽ-1,2-ｼﾞｸﾛﾛｴﾁﾚﾝ
クロロエチレン油（潤滑油）

土壌（mg/L）
0.10
1.3
0.31
23000 (mg/kg)

宙水（mg/L）
0.66
36
5.4
170

地下水
基準値※1（mg/L）(mg/L)
0.002 未満
0.03
0.14
0.04
0.32
0.002 ※2――

※1：土壌は環告第18号土壌溶出量基準、宙水および地下水は環告第17号地下水環境基準※2：環告第10号地下水の水質汚濁に係る環境基準（塩化ビニルモノマー）業に影響しないバイオ浄化を適用することへの期待は大3.

きい。
しかし，VOCs の浄化には嫌気性微生物，油の浄化にはTB 試験の方法(1) 嫌気性微生物による VOCs の分解

好気性微生物と，分解に寄与する微生物の性質が相反す試料として，盛土と宙水およびその下部の粘性土を採るため1)，微生物の活性化剤や地盤環境など，浄化の施取した。採取した土壌は空気に触れないようにあらかじ工条件が異なる。

め汲み上げた現地の地下水に浸漬させて，密閉状態で混

本試験では，VOCs と油の複合汚染に対してバイオで浄合し，粒径2 mm 以下にろ過した後（固液比1:4），炭酸水化の可能性を判断するため，現地の汚染土壌を用いて，

素ナトリウムで pH 7に調整した。この調整試料2 kg をア

油と VOCs のそれぞれのトリータビリティ試験（以下，TBルミニウムバッグに分注し，試薬（トリクロロエチレン）試験）を行い，バイオ浄化の適用可否を検討した。

を加えて濃度を1.0 mg/L に調整した。表-2に示す試験条
件で活性化剤（炭素源：植物油からなる活性化剤 A，窒2.

現地の概要

素源：穀物からなる活性化剤 B）を添加し，密閉状態の現地は，斜面を造成した丘陵地にあり，砂質土や砂礫を主体とする洪積台地上に立地している。A 工場は，深度2 m 付近まで盛土層，深度2 m～6 m 付近に地山の粘性土が分布し，この粘性土上面に宙水を確認した。深度6 m
以深は砂～砂礫層で，第一帯水層に該当する。
A 工場では図-1に示すように土壌・地下水が VOCs と油まま20℃で培養した。
VOCs 濃度の推移は，ガスクロマトグラフ質量分析計（GC-MS）にて測定した。
表-2条件

植物油由来
炭素源

ブランク
ケースA
ケースB
ケースC

00.50.50.25で汚染されている。土壌・地下水の汚染物質の測定結果を表-1に示す。

嫌気性 TB 試験条件（VOCs 対象）
穀物由来
リン窒素源
水1000Lあたり配合量(kg)00.50.50.2500.800カリウム00.800(2) 好気性微生物による油の分解試料として，盛土とその下部の粘性土を採取した。採取した土壌は現地の地下水に浸漬させて攪拌混合し，粒径2 mm 以下にろ過した（固液比1:4）。その後送気ポン
プで酸素飽和させ，培養容器（250 mL ガラスビン）に200mL ずつ分注した。表-3に示す試験条件になるように活性化剤（リン酸水素二アンモニウム，リン酸二水素カリウム）を添加し，大気開放状態のもと20℃で培養した。
培養中は，油の分解過程で生成される二酸化炭素（以下，CO2）を測定することで，油分解の傾向を把握した2）。
CO2濃度は，培養容器にキャップをして1時間振とうし，5時間静置した後，ヘッドスペースガスを TCD 検出器付ガスクロマトグラフで測定した。
図-1

A 工場の土壌地下水汚染概要図

試験開始時および CO2発生の収束後には，GC-FID により油分（TPH）濃度を測定した。

100 ： 0 ： 0 ： 0100 ： 10 ： 1 ： 0100 ： 10 ： 1 ： 1
100 ： 10 ： 2 ： 0100 ： 10 ： 2 ： 1100 ： 20 ： 4 ： 0100 ： 20 ： 4 ： 1
100 ： 10 ： 4 ： 0100 ： 10 ： 4 ： 14.

TB 試験の結果(1) VOCs の分解状況
VOCs を対象とした嫌気性 TB 試験結果を図-2に示す。

試験開始時の TPH 濃度は410 mg/L であった。CO2の発生が収束した86日後の測定では，ブランク118 mg/L に対し，ケース6は15 mg/L（ブランクに対して87％減少），その他は19～59 mg/L であった。
250200150100500

トリクロロエチレンの分解生成物であるシス-1,2-ジクロロエチレン，クロロエチレンも全て分解したのは，

ｹｰｽ8001.2801.2801.2801.28

ｹｰｽ7(mgK)

01.28
1.28
2.56
2.56
5.12
5.12
5.12
5.12

ｹｰｽ6(mgP)

012.8
12.8
12.8
12.8
25.6
25.6
12.8
12.8

ｹｰｽ5(mgN)

128
128
128
128
128
128
128
128
128

ブランク
ケース1
ケース2
ケース3
ケース4
ケース5
ケース6
ケース7ケース8

油臭・油膜は，86日目のケースのみ認められなかった。

ｹｰｽ4(mgC)

炭素(油)100に対し
窒素：ﾘﾝ：ｶﾘｳﾑ

ｹｰｽ3ｶﾘｳﾑ(K)

ｹｰｽ2ﾘﾝ(P)

ｹｰｽ1

窒素(N)

ﾌﾞﾗﾝｸ

炭素（C)

ﾌﾞﾗﾝｸ

試験条件

次に、TPH の測定・油分の観察結果を図-4に示す。

好気性 TB 試験条件（油対象）

TPH濃度（mg/L）

表-3活性化剤に加えリン・カリウムを添加したケース A のみ
図-4であった。環境基準を下回るまで110日間を要した。
TCE

cis-1,2-DCE

VC

5. まとめ100

VOCs濃度(mg/L)

TPH の測定・油分の観察結果

10

現地の VOCs 汚染土壌を用いて，嫌気状態で有機質の1活性化剤添加量の違いによる浄化効果の確認，およびリ

0.1
0.01

ン・カリウムが VOCs 分解に及ぼす影響を確認した。そ0.001の結果，リン・カリウムは VOCs の分解を阻害せず，高0.0001
020406080

100 120 020406080

100 120

VOCs濃度(mg/L)

濃度シス-1,2-ジクロロエチレン（36 mg/L）を含む VOCsを110日間で無害な物質まで分解できた。

10010

現地の油汚染土壌を用いて，好気状態で窒素・リン・1カリウムの添加量の違いによる浄化効果を確認した。そ0.1の結果，現地に適した活性化剤の割合は，油の炭素1000.01に対して窒素：リン：カリウム＝20：4：1であることが0.001

0.000102040

図-26080

100 120 0経過日数(日）

20406080

100 120

経過日数(日）わかり，410 mg/L の油（潤滑油）を86日間で15 mg/L まで分解できた。また，油膜・油臭ともに無くなったこと

VOCs を対象とした TB 試験結果を確認した。油分解の傾向は，煩雑な TPH 試験によらず，(2) 油の分解状況油の分解により生成する CO2濃度の測定で把握できた。

CO2濃度の測定結果を図-3に示す。試験開始20日目か

A 工場のような還元環境の地盤では，VOCs の分解に他ら CO2の発生が認められ，71日目で濃度が最も上昇し，方の活性化剤による浄化の阻害はなく，それぞれに適しその後86日目に全てのケースで CO2発生が収束した。CO2た活性化剤の条件により地盤環境を整えることで浄化の発生量はケース6が最も多かった。の進むことが示唆された。現地での本施工にあたって

二酸化炭素濃度（％）

8は，地盤の環境ごとにあらかじめ TB 試験を実施し，適ﾌﾞﾗﾝｸ
ｹｰｽ1ｹｰｽ2ｹｰｽ3ｹｰｽ4ｹｰｽ5ｹｰｽ6ｹｰｽ7ｹｰｽ8765432

切な設計条件を求めることが重要である。
《引用・参考文献》
1) 片山新太：有機塩素化合物の微生物分解，地球環境，
Vol.1，No.1，pp.45～53，2009.
2) 岡村和夫・田崎雅晴・黒岩洋一：地中 CO2 による油汚染土壌の簡易モニタリング技術の開発，清水建設

1

研究報告，Vol.83，pp.19～24，2006.

0020
図-34060
経過日数（日）80

二酸化炭素濃度の測定結果

100