燃料油による汚染土壌のバイオレメディエーション技術の開発（その 2）
Development of Bioremediation for Fuel Oil Contaminated Soil: a Pilot Scale Evaluation
宏幸*1

田中

西村

Hiroyuki Tanaka

中島

Saki Nishimura良平*1

西村咲希*2
賢*3

仲Ryohei Nishimura

Takuo Nakashima

堤Satoshi Naka

卓夫*1
純一郎*4

Junichiro Tsutsumi

要旨
油汚染土壌に対して行うバイオレメディエーションは、処理施設までの運搬が不要となり環境負荷軽減や経済性の観点から普及が期待されている技術である。ただし、土壌の種類、温度等の環境条件や、油の種類、濃度の汚染条件によって浄化速度が異なるため、それぞれの汚染土に対しては適用性を診断するうえで事前の検討試験が必要であり、実際に現地で浄化処理を行ったデータの蓄積も望まれている状況にある。本報告では、灯油の模擬汚染土壌を対象としたバイオパイルとランドファーミングのパイロット試験の結果について紹介する。TPH-GC が 1,000 mg/kg、油臭 3～4 の汚染土壌を 2 ヶ月で油臭 1 まで低減し浄化することができ、適切な処理条件の維持によって実施工において適用可能であると評価した。
キーワード：油汚染土壌 バイオレメディエーション オンサイト処理

１．はじめに

２．実施方法

我が国における油汚染土壌問題に対しては、油汚染対策
ガイドライン 1)を参考にした対応が一般的となっている。

2.1

模擬汚染土壌

その浄化方法は、掘削除去、原位置処理およびオンサイト

本試験には、表 1 および図 1 に示すような性状をもつ沖型処理に大別される。微生物の活性を促進させて汚染物質縄県産の粘性土である島尻マージと山砂を使用した。これを浄化するバイオレメディエーションは、原位置処理あるらの土壌に対し現地でバックホウを用いて灯油を混合して、いはオンサイト型処理といった処理方法として実施可能で、
表1

経済的で環境負荷の少ない方法である。掘削が可能で、浄島尻マージおよび砂の性状化にある程度の時間が許容される場合には、バイオパイル

項目単位（以下、BP）やランドファーミング（以下、LF）といった含水比含水率
土粒子密度pH%%オンサイト型のバイオレメディエーションの適用が期待できる。

g/cm－3

測定値
島尻マージ
砂21.3
5.617.6
5.3
2.728
2.745
7.69.3

分析方法
JIS A1203
JIS A1202
JGS 0211

これまでに、当社では軽油で汚染された砂質土を対象に100したパイロット試験 2)や、重質油の模擬汚染土壌に対するを判断するために灯油汚染土を対象として実施した室内試
験の取組みを紹介した。その試験では、5,000 mg/kg-dry以下の汚染濃度の場合、適切な含水率の管理と酸素供給お通過質量百分率 (%)

80

前報告 4)では、BP や LF を想定した処理における適用性

706050403020

よび栄養塩の添加によって、2 ヶ月で油臭 1 まで浄化可能10という結果が得られた。

00.001

このような背景から、本報告では前報告と同様の土壌を対象としてオンサイト型処理のパイロット試験を実施したので、その結果について報告する。
*1

技術統括本部 環境エンジニアリング部

島尻マージ
砂90

室内試験 3)に取り組んできた。

*2

東京本店 土木部― 11 ―

0.01

0.1

110

粒径 (mm)図1*3

島尻マージおよび砂の粒径加積曲線

九州支店 沖縄営業所

*4

琉球大学

鴻池組技術研究報告2017

模擬汚染土壌を調製し、その後、微生物の分解活性を促進

表2させる実験系（以下、促進系）には栄養塩として窒素化合

パイロット試験の実施条件
初期値の油分濃度(mg/kg)

土壌

栄養塩の添加

3,000

島尻マージ

窒素、リン

砂 LF

3,000

砂

窒素、リン養生シートと土壌の空間

2 通りとし、表 2 に示す条件で処理を行った。図 2 に BP お

島尻マージ CTL
砂 CTL

4,000
7,000

島尻マージ
砂なし
なしなしなしよび LF の設備概要を示す。

※ CTL：「コントロール系」の略記

系列

物とりん化合物を溶解した水を、微生物の分解活性を促進させないコントロール系では水のみを添加し、撹拌によっ油種

島尻マージ BP土壌間隙て均一化を促した。
島尻マージ LF

2.2

ガス吸引の実施

養生シートと土壌の空間

灯油

処理形態と実施条件

屋外で実施したパイロット試験の処理形態は、BP、LF のBP は、掘削した汚染土壌に地上で適量の栄養塩等を添加・混合した後に、パイル状に形成して土壌の中に埋設した配管からブロワ―を用いる空気の吸引により、外気から土壌中へ強制的に酸素の供給を行い、微生物の分解活性を促す処理方法である。本試験では、1 m3 程度の堆積させた土壌中に有孔管を埋設し、土壌全体をシートで養生したうえで空気を吸引した。
LF は、盛土厚 50 cm 以下で土壌を堆積させ、バックホウ等による定期的な撹拌を行うことで土壌中に酸素を供給し、微生物による浄化を促す工法である。今回は、土壌を養生したシートの端部にホースを挿入し、ガス化する油成分の拡散を防ぐために養生シート内の空気を常時吸引した。
また、模擬汚染土壌の調製に伴い発生したやや高濃度の油汚染土壌を島尻マージおよび砂のコントロール系とし、栄養塩を添加した促進系と比較するために定期的に分析を行った。
なお、これらの島尻マージおよび砂のコントロール系は、フレキシブルコンテナバッグに詰めた状態で現地に保管し、実験期間中の撹拌および含水率の調整は行わなかった。一方、BP や LF においては、バックホウを使用し、BP では 1回/週、LF は 3 回/週の頻度で攪拌を実施した。
2.3

分析方法

分析項目は、全石油系炭化水素（TPH：Total PetroleumHydrocarbon）、油臭、油膜、生菌数、pH とした。このうち
TPH については、浄化の進行を速やかに把握するための赤外分析法による簡易的な TPH-IR と、油汚染対策ガイドラインに沿った評価としてガスクロマトグラフ／水素炎イオン化型検出器（GC-FID）を使用した TPH-GC という 2 種類の試験法で分析を行った。
油臭、油膜については油汚染対策ガイドライン 1)、生菌数については田中ら 5)の方法、pH については地盤工学会 6)の方法に基づいて分析を行った。
これらの分析項目に加えて、データロガー付き測定器を用

図2

パイロット試験の実施装置（上：バイオパイル、下：ランドファーミング）

いて温度と湿度の測定を行った。測定深度は、BP では― 12 ―

燃料油による汚染土壌のバイオレメディエーション技術の開発（その 2）

GL+0.05 m、GL+0.35 m および GL+0.7 m、LF では GL+0.05 m

TPH-IR や油臭で一番浄化が速かったことを裏付ける結果

および GL+0.35 m とした（図 2 参照）。外気に対しては、試となった。ただし、砂は比表面積が小さく微生物が定着し験敷地内で屋外の日陰となる地点にデータロガー付き測定にくい土質であるため、分析の前処理として行う水との撹器を設置した。

拌工程で微生物が土壌から脱離されやすく、見かけ上の生なお、浄化目標は TPH-GC については 1,000 mg/kg 以下、菌数が高くなった可能性もある。また、4 週目以降にいず油臭については臭気強度 1 以下を 1 ヶ月以上維持する状態れの土壌でも生菌数が減少しているが、これは油分濃度のと設定した。

低下に伴うものと推測される。島尻マージのコントロール系と促進系、砂の促進系については、開始前から多少の増３．結果および考察減はあるものの 107 cfu/g の水準で推移していた。
含水率については、浄化に適した状態を保持しており（デ3.1TPH
栄養塩添加

図 3 に TPH-IR の結果を示す。いずれの土壌においても減少傾向を示しており、4 週目には浄化目標値である 1,000mg/kg-dry 以下に達していた。また、砂の LF については BPよりも大きく低減していた。
図 4 に TPH-GC の結果を示す。いずれの土壌でも順調に低減し、8 週目には定量下限値である 100 mg/kg-dry 以下となった。

TPH-IR (mg/kg-dry)

10,000

島尻マージ BP
島尻マージ LF
砂 LF
島尻マージ CTL

1,000

砂 CTL

100100TPH-IR と TPH-GC のいずれにおいても島尻マージより砂

4812時間 (週)のほうが浄化は速かった。この要因としては、砂では粘性
図3

土の島尻マージと比較すると油分が吸着されにくく、分解パイロット試験における TPH-IR

微生物と接触しやすいために分解が促進されたことが考えられる。また、島尻マージについては BP よりも LF の浄化栄養塩添加速度が速かった。この結果から、バイオレメディエーショ
BP よりも有利であると考えられる。
3.2

油臭および油膜

図 5 に油臭の結果を示す。いずれの土壌においても 8 週目には浄化目標値である油臭 1 以下に達したが、TPH-IR の10,000
TPH-GC (mg/kg-dry)ンの促進において、盛土厚が小さく撹拌回数の多い LF が島尻マージ BP
島尻マージ LF
砂 LF

1,0001000

結果と同様に、浄化が最も速い土壌は砂の LF であった。一4812時間 (週)方で、島尻マージおよび砂のコントロール系では、12 週を経過後も油臭 3 を示しており、BP や LF における浄化促進

図4

パイロット試験における TPH-GC効果を確認することができた。
表 3 に油膜の結果を示す。砂の LF 以外の土壌では初期値
栄養塩添加から油膜が検出されず、2 週目以降には BP や LF のいずれ
5BP および LF において初期値から油膜が検出されなかった
要因としては、島尻マージは油分を吸着しやすい土質であるために、土を水に浸した際も油膜が生じにくい傾向があると推測される。

油臭 （臭気強度）の土壌についても油膜が確認されなかった。島尻マージの島尻マージ BP
島尻マージ LF43砂 LF
島尻マージ CTL

2砂 CTL103.30その他の項目― 13 ―

812時間 (週)

図 6 に生菌数の結果を示す。砂の LF で菌数が著しく上昇し、4 週目以降は常に一番高い値を示していた。これは、

4図5

パイロット試験における油臭鴻池組技術研究報告

表32017

砂の LF については搬入前の性状に由来して pH9.0 以上の条

パイロット試験における油膜時間 （週）024812件（表 1 参照）であったが、今回の結果からは微生物の分

島尻マージ BP無無無無無解活性への顕著な悪影響は確認されなかった。

島尻マージ LF

無無無無無

砂 LF

有無無無無

島尻マージ CTL--無-

無砂 CTL--有-有４．まとめTPH-GC で 1,000 mg/kg となる灯油の模擬汚染土壌を対象栄養塩添加とした本試験においては、含水率の管理と撹拌等による酸生菌数 (CFU/g-wet)

1.0E+09

素の供給を行うことで、BP と LF のいずれにおいても 2 ヶ島尻マージ BP
島尻マージ LF

1.0E+08

月で浄化目標値に達し、3 ヶ月で浄化完了となった。なお、

砂 LF

1.0E+07

島尻マージ CTL

1.0E+06

砂 CTL

以上のような試験結果から、今回の実施条件下に対応する BP や LF は、実工事においては適用可能なオンサイト型

1.0E+05

処理方法であると評価できた。

1.0E+0404812

沖縄県米軍基地返還環境対策ガイドライン 7)によると、

時間 (週)

図6

今後は油汚染土壌への対応に際して、油汚染対策ガイドラ
インで取りあげられている油膜・油臭のほかにも土地の利パイロット試験における生菌数

8030602040102000

温度用用途に応じた TPH 濃度を浄化目標とする場面も想定される。したがって、法規制等の枠組みについての動向も視野最大値に入れた柔軟な対応が可能でより優れた効果を発揮できる

湿度 (％)

平均値

ような浄化技術の開発を、今回の結果をふまえて努める所

最小値

存である。
参考文献
1)

外気

外気

40

砂 LF

100

島尻マージ LF

50

島尻マージ BP

温度 (℃)

最も浄化速度が速かったのは砂の LF であった。

中央環境審議会土壌農薬部会・土壌汚染技術基準等専門委員
会：油汚染対策ガイドライン―鉱油類を含む土壌に起因する油臭・油膜問題への土地所有者等による対応の考え方―、
http://www.env.go.jp/water/dojo/oil/、2006.3

湿度湿度2)

窪原拓馬、田中宏幸、川西順次、笹本譲、鴻野雅一、達貴浩：
軽油汚染土壌に対するバイオレメディエーションパイロッ

図7

パイロット試験における土壌の温度および外気の温度・湿度

ト実験、地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会
第 10 回講演集、pp.542-545、2004.73)

ータ未記載）、撹拌による酸素供給あるいは均一化と、含水率の管理が菌数の維持に有効であったと考えられる。

浄化技術 2013.9-10、Vol.12、No.5、pp.32-39、2013.94)

図 7 には、島尻マージの BP および LF、砂の LF における

西村咲希、田中宏幸、中島卓夫、西村良平、仲賢、堤純一郎：
燃料油による汚染土壌のバイオレメディエーション技術の土壌温度の平均値および最大・最小値、さらには外気温および湿度の結果を示す。いずれの土壌温度についても最低

田中宏幸：油汚染の自主対策としての原位置浄化技術、環境開発、鴻池組技術研究報告、vol.26、pp.9-12、2016.65)

田中宏幸、松久裕之、野村暢彦、中島敏明、内山裕夫：重油値の約 10℃から最高値の 30℃弱の間で変動しており、おおに対する原位置バイオレメディエーションにおける微好気よそ外気と同じ挙動をしていた。また、それぞれの土壌内帯の浄化効果に関する検討、環境バイオテクノロジー学会誌、温度における平均値は、いずれも約 20℃と微生物の活動に適した水準になっていた。

Vol.12、No.2、pp.147-153、2012.56)

pH については、島尻マージの BP および LF では、非汚染土壌から大差なく pH7.0～8.0 前後を維持していた。ただし、公益社団法人地盤工学会：地盤材料試験の方法と解説―二分冊の 1―、pp.310-316、丸善出版、2009.117)― 14 ―

沖縄県：沖縄県米軍基地環境調査ガイドライン、2017.3