(613) 廃棄物不法投棄岩手県側サイトにおける VOC 複合汚染土壌の減圧ガス吸引法による浄化実証試験○尾崎哲二 1・高橋裕幸 1・高橋慶吉 1・岡野英樹 2・片桐章 2・木幡剛 1
1
アサヒテクノ・2 アステック東京
1. はじめに
岩手県二戸市の青森県田子町に接する県境部の不法投棄現場では、地上部の産業廃棄物の撤去が先行して進められ、続いて VOC（第一種特定有害物質）等により汚染された土壌の浄化工事が行われている。
今回、Ｎ地区東側の O 地区に接する場所（図１参照）で減圧ガス吸引法（すっからかーん工法、以下 SKK 工法）による VOC 複合汚染土壌の浄化実証試験を実施した。90 日間の浄化運転の結果、完全浄化には至らなかったものの良好な結果を示した。本稿は岩手県県境不法投棄現場において土壌汚染除去業務の一部として実施した上記試験業務の報告書をとりまとめたものである。
2. 対象地の概要
対象地は凝灰岩を基盤とし、十和田火山噴出物が厚く堆積する丘陵地である。試験を行った場所はＮ地区東側の O 地区に接する丘陵頭部（標高 EL450ｍ）（岩手県）にあり、これより東側（O 地区）に向かい緩やかに傾斜する。地層は地表から埋土、続いてローム、軽対象地
石、スコリアからなる火山噴出物、風化凝灰岩、凝（青森県）灰岩の順に構成される。自然の地下水面は深度 8m
N 地区
O 地区近傍に見られ、地下水は傾斜に沿い北東から南西に向かい流れていることが推定される。
対象地では多量のドラム缶が投棄されていたため、試験直前にそれらの撤去が行われた。ドラム缶の中には内容物の VOC が漏洩しているものがあり土壌、図１ 実証試験の位置図
地下水が汚染されていた。ドラム缶撤去後の埋戻し土には N 地区同様の高濃度汚染の浄化傾向を確認する目的でその掘削汚染土を使用した。
ドラム缶の撤去にともなう汚染状況を踏まえ、試験対象地の面積は当初予定の 20m×20m（4 区画）からやや範囲を広げ東西 22.4m×南北 22.8m（面積 510.7m2）とした。平面図を図２に、断面図を図３に示す。
3. 汚染状況
表１ 土壌調査の結果（最高濃度）mg/L
ドラム缶の撤去、埋め戻し作業により汚染状
項目
地下水濃度
土壌溶出量
況に変化が生じたため、浄化前に再度、土壌調(基準)（観測井戸）(区画, 深度)査を行った。その結果について基準を超えた地
ｼﾞｸﾛﾛﾒﾀﾝ DCM (0.02)
60（MD10）5.3 （SB11,GL-10m）
下水、土壌溶出量の最高濃度を表１に示す。
0.27 (MD-6,GL-10m)
7.5（MD2）
汚染は VOC によるものであり 4 区画のすべ 四塩化炭素 (0.002)
0.76（MD10） 0.037 (SB-11,GL-9m)てで確認された。土壌では GL-1m から GL-12 1,2-ｼﾞｸﾛﾛｴﾀﾝ (0.004)ｍまで汚染され、特に地下水面直下の GL-9ｍ、 1,2-ｼﾞｸﾛﾛｴﾁﾚﾝ (0.04)
0.085（MD3）-10m で顕著であり、全般に東側の区画 SB11、 ﾄﾘｸﾛﾛｴﾁﾚﾝ TCE (0.03)
0.93 (MD8)10（SB-11,GL-10m）
MD6 で高い濃度を示した。地下水汚染では0.66 (MD8)
3.2 (SB-11,GL-10m)
ﾃﾄﾗｸﾛﾛｴﾁﾚﾝ PCE (0.01)
MD10 において濃度が高かった。
ﾍﾞﾝｾﾞﾝ Bz (0.01)
2.7（MD10） 0.66（SB-11,GL-10m）
4. SKK 工法
4.1 工法の概要
SKK 工法は VOC 汚染土壌の原位置浄化工法であり、地下水を揚水して水面を下げ、水面上の地下空気を吸Soil purification test at the voc contaminated area by SKK method in illegal disposal site of Iwate prefecture
Tetsuji Ozaki1, Hiroyuki Takahashi1, Noriyoshi Takahashi1, Hideki Okano2, Akira Katagiri2, Tsuyoshi Kohata11ASAHITECHNO CORP.,2ASTEC TOKYO Co.,Ltd
連絡先：〒132-0035 東京都江戸川区平井 5-11-8 サンヨーハイツ 401（有）アサヒテクノ 東京営業所
TEL 03-6913-9137 FAX 03-6913-9138 E-mail asahi_tokyo@apace.ocn.ne.jp ／ http://www.asahitechno.jp/- 544 -MD-1
MS-1

MD-2
MS-2
MD-5
MD-6

SB-13
浄化確認ボーリング地点
MD-10
MD-9
MD-7

SB-13

SB-12

SB-11
MD-8

MS-3
MD-3

MS-4
MD-4

図２ 実証試験の平面図

図３ 地層および浄化設備模式断面図

引する工法である。これにより汚染地下水の回収とともに土壌中の汚染物質を揮発させ回収する 1）。
地下水の揚水には高い揚水能力を発揮する SWP 工法を用い、水位低下後の地下空気の回収には SWP 工法に装備の真空ポンプおよび新たに設置するブロアーを用いる。VOC は一般に蒸気圧が水より大きく揮発しやすい（25℃の場合、水；3.2KPa、ｼﾞｸﾛﾛﾒﾀﾝ；58KPa、ﾄﾘｸﾛﾛｴﾁﾚﾝ；9.9kPa、ﾃﾄﾗｸﾛﾛｴﾁﾚﾝ；2.5KPa、ﾍﾞﾝｾﾞﾝ；12.6KPa）
2)。SKK 工法では地中の空気を吸引して減圧（負圧）するため土壌中の VOC はさらに揮発しやすくなる。
4.2 浄化設備および観測井戸
対象地の中心部に SWP 井戸を設置した。井戸の口径はφ550mm であり、パーカションボーリングマシンにより掘削した。井戸管の口径はφ400mm（t=7.9mm）であり、井戸長はＬ=15ｍ、スクリーンは分離型でＬ＝10m（GL-4ｍ～GL-14m）とした。井戸管脇にφ30mm の吸気管（L=14m）を 2 本設置し、ブロアーに接続した。水中ポンプ、真空ポンプは 11kw のものを、ブロアーは当初 3.7kw のものを用いたが、のち 11kw に変更した。
現地プラントを対象地の近傍に設置した。現地プラントは回収する排ガスの処理と地下水の濁りの低減を目的に設置したもので、汚染地下水は濁りを低減させたのち既存の水処理プラントで処理した。真空ポンプの運転に必要な清浄水には既存の水処理プラントの処理水を用いた。
対象地への外部からの汚染水の流入を防止し、減圧の効果を高めるため周辺を鋼矢板（Ⅲ型、深度 16m）で囲った。また、地中への空気侵入を防止するため地表部をシートで覆った。
地下水位、地下空気圧、地下水採水および地下空気採取を目的に観測井戸を設置した。井戸径をφ50mm とし、深い井戸（L=14ｍ）を 10 本、浅い井戸（L=5m）を 5 本設けた。
5. 浄化運転
浄化設備の設置後、洗浄工につづき浄化運転を行った。
洗浄工では SWP 井戸から洗浄水（約 10ｍ3/回）を注入したのち圧縮空気を注入し、その後揚水する。この作業を 1 日数回繰り返し、計 20 日間行った。この洗浄作業により井戸周辺の浮遊するシルトなどの小さな粒子を除去し通水性をよくした。同時に井戸周辺の高濃度の VOC を除去した。
浄化運転では揚水して地下水面を低下させたのち真空ポンプに加えてブロアーを稼働させ地下空気を回収した。浄化運転は中間の浄化確認のボーリング作業を挟み 2 期間（浄化 1、浄化 2）に分けた。浄化 1、浄化 2 とも浄化期間は 45 日間（浄化確認ボーリング期間含む）であり、全体で 90 日間であった。
今回、浄化運転開始後、地下空気の圧力（減圧）が予想よりも小さい（後述）ことが確認された。そこで、地表部の空気遮断効果を高める措置を講じた。鋼矢板の内側と地山との隙間には凹部を設け高分子ポリマーに水を含ませ充填した。SWP 井戸周辺部には井戸を中心とする 3m×3m×0.3ｍ（深さ）の範囲にコンクリートを打設した。シートの重ね箇所や観測井戸周りの隙間に対してはシート上に水を張り、空気侵入の防止を図った。
また、すべての観測井戸の頭部より地下空気を 3.7kw のブロアーにより吸引し、井戸管脇の吸気管から吸引するブロアーを 3.7kw から 11.0kw に変更し減圧の効果を高めた。
その他、各区画にそれぞれ 1 本（計 4 本）の空気注入管を設置した。これはボーリング用のロッド（φ43mm）を用いたもので、GL-13m まで打ち込み下端を開放し圧縮空気を注入した。コンプレッサーは 190HP のものを使用した。この作業を浄化 2 の期間の昼間だけ実施した。

- 545 -445

地下水位（ELm）

ＭＤ-1

Ground Level （ＥＬ450 ｍ）

ＭＤ-2
ＭＤ-3444

ＭＤ-4443

ＭＤ-5
ＭＤ-6442

ＭＤ-7
MD-8441

MD-9440

MD-10SWP439

d13g17438

浄化運転開始浄化運転停止437

真空ﾎﾟﾝﾌﾟ、ﾌﾞﾛｱｰ再開

436
435
3/25

真空ﾎﾟﾝﾌﾟ、ﾌﾞﾛｱｰ停止
ﾌﾞﾛｱｰ変更
3.7kw→11kw

4/8

4/22

5/6

5/20

6/3

6/17

7/1

7/15

7/29

月日

図４ 地下水位6. モニタリング
6.1 モニタリング項目
モニタリングでは地下水、地下空気に係る物理量および濃度を測定した。
物理量では揚水量（量水計）、真空ポンプおよびブロアーによる回収空気量（マスフロー型流量計）、地下水位（手計り）および地下空気圧（差圧計）を 1 回/作業日の頻度で測定した。
濃度については、揚水する地下水の VOC11 項目を PID により分析した（13 回）。同時に pH、 DO、 COD,導電率および SS を測定した（12～13 回）。真空ポンプにより回収する空気については PID により VOC11 項目の分析（14 回）を、検知管により Bz、DCM、TCE および PCE を測定（27 回）し、ブロアーにより回収する空気においては Bz、DCM、TCE および PCE を検知管により測定（30 回）した。
観測井戸（深井戸）の地下水では PID により VOC11 項目の分析（5 回）を、地下空気では同様に PID によりVOC11 項目の分析を深井戸（4 回）および浅井戸（3 回）で分析した。また、対象地外の観測井戸（10 本）の地下水を PID により VOC11 項目を分析（1～2 回）した。
活性炭槽から排出される処理ガスについては Bz、DCM、TCE および PCE を検知管により測定（40 回）した。
処理プラントの処理水については SS および COD を PID により分析（1 回）した。
6.2 モニタリング結果
1）物理量(1)地下水位
地下水位のグラフを図４に示す。図４の 3 月 29 日の水位は観測井戸設置時の洗浄後のものであり自然水位と考えられる。同様に対象地北側に設置のｄ-13 では 442.5m、南側に設置の g-17 では 441.0ｍが自然水位と判断される。4 月 8 日から揚水を開始した 5 月 6 日までの期間は洗浄期間であり、5 月 6 日の水位は洗浄の影響を受け自然水位よりやや高くなっている。
揚水開始後、地下水位は急速に低下する。しかし外部の d-13 では大きな変化がなく、g-17 では当初 1m 程の低下があるが、その後に大きな変化がない。鋼矢板外の水位が大きく低下しない現象は本工法の特徴である。
MD-1～MD-10 の地下水位は概ね目標値であった EL439ｍ（GL-11m）以下まで低下している。このうち比較的水位の高い観測井戸は MD-1 である。運転を開始してから 6 月 10 日までは低下しつづけ EL439ｍに至る。
しかし、6 月 9 日から 11 日までの観測井戸の洗浄や 6 月 23 日からの圧縮空気注入の影響を受け、水位は変動して EL439ｍを超える日が多い。この原因としてこの井戸近傍の鋼矢板からの地下水の流入が考えられる。
(2)地下空気圧
空気圧は毎朝、差圧計により深い井戸（10 本）および浅い井戸（4 本）で測定した。当初、減圧が予想よりも小さかったためブロアーを 3.7kw から 11kw のものに変更し、地表部の空気遮断措置を講じた。その結果、深い井戸では-2.5～-4.5KPa まで、浅い井戸では-1.0～-2.0KPa（MS-4 では-4KPa）までの減圧が進んだ。
対象地では自然地下水位が GL-8ｍ近傍にあり不飽和層が厚い。その不飽和層部の鋼矢板のセクションから多量の空気が入り込み、空気圧の低下の支障になった可能性が高い。

- 546 -

回収空気量（m 3 ）日回収空気量（m 3 /日）

累積揚水量（m3 ）

日揚水量（m 3 /日）

50
2,000(3）揚水量45
地下水の揚水量は毎朝、量水計（揚水配管に設401,600置）の累積量を読み取った。
35
図５に揚水量のグラフを示す。
1,2003025
最終的な累積揚水量は 1690.3m3 であった。シー
3800
20
トに水を張った期間が 70 日間、毎日 3m 程の水153が地盤に浸透していたと推定されるから計 210 m
40010であり、これを差し引くと 1480.3ｍ3 である。こ
累積揚水量
5
日揚水量
れを運転期間 80 日間で割ると日平均揚水量とし003て 18.5m が算出される。
月日5/1 5/15 5/29 6/12 6/26 7/10 7/24
地下水位が EL441.7ｍから EL438ｍまで 3.7ｍ低図５ 揚水量下したとすれば、その深度分の帯水層の体積は1889.6m3 である（面積 510.7 m2）。有功間隙率を 0.1 とすれば 189m3 が地下水量となる。累積揚水量 1480.3m3 はこの量の 7.8 倍である。有功間隙率が 0.2 であれば 3.9 倍である。この数値は鋼矢板内部の地下水の少なくとも 2 倍以上の地下水が外部から浸透したことを示している。浸透した主要な場所として MD-1 の観測井戸近傍の鋼矢板が考えられる。この地下水の浸透が地下水位低下に支障を与えた可能性も考えられるが、本工法がそれにもかかわらず水位低下を図ったとも言える。
(4）回収空気量
600,000
18,000
回収空気量は毎朝、マスフロー型の流量計により測定した。測定される 1 分間の流量を 1440500,00015,000倍（60 分/時間×24 時間）して、その日の日空400,000
12,000気吸引量とした。
300,000
9,000
図６にブロアーにより回収した日空気回収量と累積の空気回収量のグラフを示す。5 月 25
200,000
6,000
日の前後の変化はブロアーを 3.7kw から 11kw
100,0003,000に変更したことや各種の作業を実施した時期で回収空気量日空気回収量あり地表からの空気侵入が増加したことによる
00
月日
5/1 5/15 5/29 6/12 6/26 7/10 7/24
ものと考えられる。
真空ポンプの場合、当初の回収空気量は図６ 回収空気量（ブロアー）
1440m3/日（1.0m3/min）であったがブロアーの機種変更にともない 3850ｍ3/日（2.6ｍ3/min）となり、その後もこのレベルで推移した。
2)濃度(1)地下水の濃度
井戸（MD1～MD10）で基準を超えた項目のすべてで濃度は低下し、MD-1～MD-4 および MD-9 の 5 本では最終的に 11 項目すべてにおいて基準を満足した。しかし MD-5、6、7、8 および 10 の 5 本では一部の項目で基準を超えた。ここではすべての項目で最終的に基準以下になった MD-4 と 3 項目が基準を超えた MD-10 のVOC4 項目の濃度変化を図７、図８に示す。
100

DCM

10TCE

1PCE

0.1

Bz

0.01

基準TCE0.030.001

基準DCM0.02
基準PCE,Bz0.01

0.0001
3/23

地下水濃度（mg/L）

地下水濃度（mg/L）

100

4/22

5/22

6/21

7/21

8/20 月日

TCE

1PCE

0.1

Bz

0.01

基準TCE0.03
基準DCM0.020.001

基準PCE,Bz0.01

0.00013/23図７ 地下水濃度（MD-4）

DCM

104/225/226/217/21

図８ 地下水濃度(MD-10)- 547 -

8/20 月日

検知管測定値（volppm）

100.0(2)回収空気の濃度
DCM
真空ポンプおよびブロアーで回収した空TCE
PCE
10.0
気の濃度（4 項目）を検知管で測定した。こBzのうちブロアーのものを図 9 に示す。
ただし、圧縮空気の注入期間中には、この作業前に測1.0定している。
図９より 6 月 30 日に DCM の濃度が大き月日0.1く上昇している。これは 6 月 23 日から圧縮4/22
5/226/21
7/21
8/20
空気を注入した影響が考えられる。この影響
図９ 回収空気の濃度（ブロアー）
は TCE、PCE の濃度にもあった可能性がある。
5 月 8 日から 5 月 24 日までの初期の期間には高濃度のデータとともに DCM、PCE では低濃度の 0.3ppm のデータがある。6 月 3 日以降、2ppm を超える高濃度ばかりの空気が回収される。しかし 7 月 16 日をさかいにまた濃度は次第に低下し PCE では 7 月 26 日から 1ppm に低下する。
この濃度の変化は次のように考察される。
もともと汚染にはバラツキがあり、本件においても同様に考えられる。そのため運転初期には汚染されていない空気を吸引する可能性がある。DCM、PCE の 0.3ppm のデータはそのような空気と考えられる。しかし、時間の経過とともに井戸周辺に汚染物質が濃縮するため低濃度の空気は吸引されにくくなる。2ppm を超える高濃度の空気がそれを示している。しかし、汚染物質の回収が進めば井戸周辺の汚染物質の濃度が低下し、回収する空気の濃度も低下する。これが PCE の 1ppm のデータと考えられる。以上のメカニズムは容易に考えられるものであり、7 月 16 日以降の濃度低下は浄化が最終局面にあったことを示している。
真空ポンプの濃度の変化も基本的にはブロアーと同様であった。ただし、真空ポンプでは井戸管内の地下水から揮発する VOC も吸引しており、ブロアーに比べ濃度の変化が大きかった。
7. 浄化確認
4 区画の各中心部をボーリングして 1ｍピッチに土壌を採取し、PID により土壌溶出量を分析した（一部公定法）。ボーリングの深度は 14m であり、土壌採取は浄化前、浄化中、浄化後の 3 回実施した。表２に浄化後に基準を超えた深度、項目および濃度を示す。このうち、SB-11 のジクロロメタン、SB-13 のベンゼンの土壌溶出量を図 10、図 11 に示す。
表２より、いずれも不飽和層の軽微な汚染である。このうち SB-11、SB-12 ではテトロラクロロエチレンのみが基準を超えている。この原因としてテトラクロロエチレンの蒸気圧が 2.5Kpa（25℃）と水（3.2KPa ）より小さく、比較的揮発しにくい物質であることが考えられる。

0.00010

表２ 浄化確認結果
深度；濃度（基準）単位 mg/L
汚染なし
深度-2ｍ；ﾃﾄﾗｸﾛﾛｴﾁﾚﾝ 0.032（0.01）
深度-4ｍ；ﾃﾄﾗｸﾛﾛｴﾁﾚﾝ 0.043（0.01） 深度-6ｍ；ﾃﾄﾗｸﾛﾛｴﾁﾚﾝ 0.031(0.01)
深度-5ｍ；1,2-ｼﾞｸﾛﾛｴﾀﾝ 0.008（0.004） 深度-7ｍ；ベンゼン 0.021（0.01）
ジクロロメタン濃度 mg/L
0.001
0.010.1

108月6日
6月18日
3月26日
基準0.022

深度m

1460.0001
00.001ベンゼン濃度 mg/L
0.010.1

4688101012121414

図 10 土壌溶出量 SB-11

図 11 土壌溶出量 SB-13- 548 -1
8月5日
6月16日
4月7日
基準0.012

深度 m

項目MD6SB-11SB-12SB-13SWP 井戸近傍の観測井戸 MD10 でも浄化前および浄化後に土壌を採取して土壌溶出量を分析した。基準を超えた項目、深度および濃度を表３に示す。また、ジクロロメタンおよびベンゼンの深度毎の濃度変化を図１２、図１３に示す。

項目（基準）
ジクロロメタン（0.02mg/L）
四塩化炭素（0.002 mg/L）
1,2-ジクロロエタン（0.004 mg/L）
トリクロロエチレン（0.03 mg/L）
テトラクロロエチレン（0.01 mg/L）
ベンゼン（0.01 mg/L）
0.00010ジクロロメタン濃度 mg/L
0.001
0.01
0.1

0.0001
01
8月5日
4月7日

0.001

ベンゼン濃度 mg/L
0.01
0.1

1
8月5日
4月7日

2

基準0.02

基準0.01

4

4

深度m

深度m

2

表３ 基準超過地点（MD-10）
深度；濃度単位 mg/L
深度-6ｍ；0.064mg/L、-8ｍ； 0.095mg/L、-11m ；0.096 mg/L
深度-8ｍ 0.01mg/L、-9ｍ 0.008mg/L
深度-6ｍ 0.009mg/L、-8m 0.01mg/L、-11ｍ 0.01mg/L、-13ｍ 0.005mg/L
深度-6m 0.032mg/L
深度-6ｍ 0.021mg/L、-8ｍ 0.051mg/L、-9ｍ 0.02mg/L
深度-6ｍ 0.013mg/L、-8ｍ 0.017mg/L

6688101012121414

図 12 土壌溶出量（MD-10）

図 13 土壌溶出量（MD-10 ）表３、図 12、13 より MD-10 では GL-9m より浅い深度で濃度は低下したが GL-10ｍより深い深度では濃度が上昇し、GL-6ｍより深い深度でのみ基準超過があったとまとめられる。
この状況は前述した浄化確認の地点と異なり飽和帯に近い不飽和帯と飽和帯において汚染が残ったもので、特に当初 ND であった深い飽和帯での汚染は SWP 井戸に向かって流れ込む汚染した地下水によって汚染されたものと推察される。しかし、これは一時的な状況であり、もともと汚染された飽和帯の土壌が浄化されたことと同様に浄化の継続（45 日間程度）により汚染物資は回収されたものと考えられる。
不飽和帯においては初期の汚染は浄化された、あるいは浄化傾向にあったと考察されるが、飽和体と同様に浄化運転の継続により浄化は可能だったと考えられる。
8. まとめ① 浄化すなわち汚染物質の回収は十分なスピードをもって進んだ。ただし、地下水および不飽和帯の一部に軽微な汚染が残り、SWP 井戸 近傍の MD-10 では飽和帯を中心に土壌汚染が残留した。
この工法では地中の汚染物質を地下水と地下空気により SWP 井戸から回収する仕組みである。したがって浄化中、一時的に SWP 井戸近傍で濃度が高まることがあり得る。今回の汚染の残留はその一時的なものであり、残留する汚染は浄化運転の継続によって浄化できたものと考えられる。
② 鋼矢板外からの地下水の浸透量と地下空気の侵入量が大きかった。地下水では特に MD-1 近傍の鋼矢板からの浸透が考えられた。空気侵入については不飽和層の空気が鋼矢板を介して侵入したことが推定された。前者
では地下水位低下に支障のあった可能性が、後者では減圧不足により浄化能力が低下した可能性が考えられる。
謝辞：岩手県環境生活部の菊池恭志主査、ライト工業・東興ジオテック特定共同企業体の高橋照人所長には実証試験の全般にわたりお世話になりました。また、㈱アステックの宮西賢一氏、㈲アサヒテクノ盛岡営業所の松村八重子氏には本稿の作成に協力していただきました。ここに記してお礼を申し上げます。
参考文献
1） 尾崎哲二、高橋裕幸、高田史朗、内海太陽、丸山悠、小西正郎（2009）：地下水揚水および地下空気吸引による油汚染サイトの浄化事例、第 15 回地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会、pp81-86
2） 環境省ホームページ、化学物質の環境リスク評価 第 2 巻（平成 15 年 3 月 環境リスク評価室）より- 549 -