フジタ技術研究報告第 43 号 2007 年

界面活性剤を用いた油汚染地盤の原位置洗浄法の研究
村渉＊１

岡 田 正 明磯仲 沢 武 志

野 口 俊 太 郎 ＊１

華 嶽 一 郎 ＊１ 近 藤 敏 仁 ＊１
概要

平成 18 年３月に環境省から「油汚染対策ガイドライン」が公開され，内陸地盤おける燃料油等による油汚染問題を解決するための考え方が示された。ガイドラインにおいては，地上部での油膜油臭を汚染発見の契機としているが，実際の地盤中の濃度は数mg/kgから数十％と広い範囲である。１％以上の高濃度汚染が技術開発のターゲットである。高濃度汚染地盤に対して広く採用されてきた浄化手法は掘削・搬出処分であるが，操業中の事業所では適用困難なこと，深い汚染の場合にコストが高くなること，などが問題であった１）。
原位置洗浄法は，油汚染地盤を掘削せず浄化する技術である。汚染サイトに設置した井戸に界面活性剤を注入し，油と共に回収することで油汚染地盤を効率よく浄化するものである。筆者らは，従来法の問題点を解決する浄化手法として原位置洗浄法の開発を進めている。今回，国内の実汚染サイトにおいて実証試験を行い，実用性を確認したのでその結果を報告する。

A study on in-situ soil flushing method using surfactantfor oil-contaminated grounds
Abstract
In March in 2006, the Ministry of Environment in Japan released “Guidelines on the Control of OilContamination”, where remediation solutions for oil-contaminated land have been described. In theGuidelines, oil contamination is identified by a floating oily film on surface water or oil odor on groundsurface. Concentrations of oil in contaminated grounds range widely, however the target for thisdevelopment is to remediate contaminated grounds with oil concentration of more than 1 %.
For heavily contaminated land, “excavation and replacement” methods are usually adopted. Howeverthese methods cannot be applied to operational sites, or to sites where the depth of contaminated zone islarge due to high remediation costs.
Surfactant flushing is an in-situ remediation technology that does not require excavation ofcontaminated ground, and one where remediation efficiency is enhanced by using surfactant agents.
In this study, effectiveness of surfactant flushing technology was examined in field trials at acontaminated site.

キーワード： 鉱物油、地盤汚染、浄化、原位置＊１ 都市再生推進本部 土壌環境部

界面活性剤－41－フジタ技術研究報告 第 43 号

§１．はじめに定する。また，採取した油及び土壌を用いた室内試験を実施し，使用する界面活性剤の調整を行う。
対象サイトにおいては，事前に土壌調査が実施されてお1.1 背景土壌地下水汚染問題は，近年では土地の売却や事業り図２に示すように GL-1.0～-1.2m 付近の砂質土層に油分再構築などを契機として表面化している。平成１５年２月

濃度 10,000mg/kg 以上の油溜まり（以下，「フリープロダクの土壌汚染対策法施行により有害化学物質に対する規ト」という）が分布していることがわかった。本研究では，はじ制の枠組みが確立され，更に平成 18 年３月には「油汚染めに採取試料を用いた室内試験を実施し，ベンチスケール対策ガイドライン」が公開された。

での浄化効果を確認した。次に，室内試験の結果にもとづいて設計した浄化装置を対象サイトに設置し，汚染地盤の土地の油汚染調査および対策のニーズは今後増加す洗浄を実施した。洗浄後に浄化の度合いを把握するため数る傾向にある。

点でのボーリングを行い，浄化前の油分濃度と比較し浄化性能を評価した。

1.2 油汚染と原位置洗浄技術
地盤における油の汚染形態について記す。鉱物油は一般的に水よりも軽いので，汚染地盤においては帯水層表面に浮いて存在していると考えられる。また，鉱物油は土壌調査土壌粒子に吸着されやすく，土壌間隙に捕捉される。従来より原位置浄化法として知られている地下水揚水法では，土壌に吸着された油の浄化が難しく，浄化期間が長浄化区画の設定期化する。このような油汚染浄化の問題点を解決する浄室内試験（プロセス設計）化法として，1990 年代から欧米において原位置洗浄法が用いられるようになった。この方法は，油以外にもVOC，装置設置重金属等の汚染の除去に用いられている。２），３）
原位置洗浄の原理を以下に述べる。鉱物油は，地盤中に浸透すると土壌間隙に取り込まれた形で存在する。ここ

浄化工に界面活性剤を注入すると油と土壌粒子との吸着面に作本洗浄用し，油が引き剥がされる。剥がれた油は，水と共に移動後段水洗浄しやすい形態となる。これを揚水井戸で回収するものである。
国内では界面活性剤の土壌浄化への利用に関する研究報告も見られるようになり

４），５）

浄化完了確認，今後，稼働中施設などの油汚染を浄化する技術として需要が高まると考えられる。

分析・評価§２．本試験の目的

装置撤去

高濃度の油が存在する汚染地盤において，汚染区域の一部に原位置洗浄を適用し，その効果を実証するとともに，図１ 原位置洗浄試験フロー同法における課題を抽出することを目的とした。

§３．試験概要
原位置洗浄法の手順を図１に示す。本法を適用する場合には，始めに調査によって油の分布，土質および地下水の分布状況を把握する。これらの情報を元に，浄化計画を策－42－界面活性剤を用いた石油汚染地盤の原位置洗浄技術に関する検討

4.2 結果（GL-m）
0.00

カラムに界面活性剤溶液を注入すると，土壌間隙の油分

盛土
孔内水位は，油滴となって浮上した。界面活性剤洗浄終了後，蒸留

0.40

水を注入するとカラム内の液面上部に油層が形成された。

0.50
粘土混り細砂カラム試験の土壌分析結果を表１に示す。n-ヘキサン抽出物質量で 97％の除去率を得た。この結果により，供試界

0.95
固結砂

1.05

油臭

面活性剤は，十分な洗浄能力を有しているものと判断し，ﾌﾘｰﾌﾟﾛﾀﾞｸﾄ現場試験用の洗浄剤として用いることとした。

細砂

表１ 室内試験結果
2.00

試験区

未処理

洗浄後

74,0002,100－97

図２ 代表地点柱状図
n-ヘキサン抽出物質§４．室内試験（カラム試験）（mg/kg）

除去率（％）

4.1 方法
高濃度の油が存在する汚染地盤より採取した砂質土壌※湿潤土壌当たりの測定値

試料（非汚染）10g および油（7%)を混合して人工汚染土壌を調整し，径 4cm×15cm のカラムに水を張った状態で充填し飽和状態とした。試験装置を図３に示す。界面活性剤溶液（事前に対象地の油を用いて要素試験を行い，種類を選定，§５． 現場浄化試験配合したもの。汎用乳化剤。生分解性。）をカラム下から上向流で注入し，約３ml を流し込んで充填土壌を界面活性剤

5.1 方法溶液で満たした。その後，リンシング（仕上げ洗い）のために

１）試験区画の設定蒸留水に切り替えて約 30ml を注入した。

高濃度の油が分布している区域の一部に試験区画を設押し出された洗浄液を取り除き，カラム内の土壌を全量回定した。浄化井戸および試験装置の配置を図４に示す。当収してヘキサンを用いてソックスレー抽出器にて６時間抽出

該エリアは，GL-1.0～-1.2mの比較的浅い地層にフリープを行い，重量法（JIS K 0102 24）にて土壌中の残留油分濃ロダクトを含む油の汚染が認められた。土質は砂質土であ度を測定した。また，未処理の人工汚染土壌 10g を同様にった。この地層を浄化対象とし，６m×４m＝24m2を対象区抽出し油分濃度を比較した。

画として，２m間隔で３列×４本＝12 本の浄化井戸を設置した。このうち，中央の１列×４本＝４本の井戸を注入井戸とした。これらを挟む２列×４本＝８本を揚水井戸とした。

油を除去

浄化井戸の構造を図４に示す。注入井戸は，洗浄液貯留浮上した油槽からの注入管を差し込んだものである。井戸の構造としては一般的な観測井戸と同様である。

液相

模擬汚染土壌

洗浄液注入後に水洗浄に切り替え
カラムP
注入ポンプ
洗浄液
（界面活性剤溶液）

リンス液（蒸留水）

図３ 室内試験装置－43－フジタ技術研究報告 第 43 号

揚水井戸

系統は，井戸内のポンプを地下水位の回復周期に合わせ注水井戸て制御し，揚水した排水を油水分離した。
３）洗浄操作揚水管50φVP
無孔管

モルタル

界面活性剤洗浄に先立って，注入井戸から水道水を注入し，同時に揚水井戸から地下水を揚水した。このようにし

50φVP
無孔管て水洗浄のみで除去可能な油を回収した。油が回収されな

注水管

粘土

くなったところで界面活性剤溶液を注入井戸から同様に注入して対象砂質土層の間隙を界面活性剤溶液で満たした。
GL-1.0m

揚水ポンプ

全ての揚水井戸から界面活性剤を含む水が回収されたこと

豆砂利（フィルター材）を確認した後，再び水道水を注入，揚水してリンシングを行い，残った界面活性剤を回収した。
GL-1.2m

ストレーナー
50φVP 有孔管
開孔率 5%４）浄化完了確認
浄化操作完了後，井戸と井戸との中間地点にてボーリンキャップ（閉塞）グを行い，対象深度の土壌試料をサンプリングした。油臭，
図４ 井戸構造図

土壌の性状を確認すると共に，採取試料について n-ヘキ
サン抽出物質，TPH（GC-FID）の分析を行って残留油分濃度を測定し，洗浄前の採取試料の油分濃度と比較して，効果を評価した。

6m

5.2 結果

対象区画１）油種
対象地の汚染油分は，主に中沸点炭化水素（C10 からC30）を主体とするウエザリングを受けた燃料油であった。
4m

採取した油の GC チャートを図６に示す。

表３ GC 分析条件
制御盤

洗浄液槽

予備槽

排水槽

分析機器

ガスクロマトグラフィ
島津 GC-14A

検出器

FID（水素炎イオン化検出器）

Column Temp.

35→320℃

Inject. Temp.

320℃

Detect. Temp.

凡例
Column

観測井戸
Carrier Gas

注入井戸
揚水井戸

図５ 試験装置配置図２）試験装置
試験装置の配置を図５に示す。試験区画に隣接して洗浄液槽，排水槽を設置した。注入系統は，洗浄液槽からポンプアップした後，重力方式で流量調整し注入した。揚水－44－

320℃
Capillary Column
TC-1, 60m*0.25mm
I.D. 0.25μm
He界面活性剤を用いた石油汚染地盤の原位置洗浄技術に関する検討

洗浄後のいずれの井戸においても油は認められなかった。洗浄後のボーリングコアにおいては，砂質土層の土壌間隙にはフリープロダクトの残留は認められず，油膜油臭も低減されていた。
油分分析の結果を表４に示す。除去率は，n-ヘキサン抽出物質量で 81％であった。

制御装置およびタンク類

注入井戸

図６ 採取油分の GC チャート
２）試験環境気温，地下水計測等の記録を表４に示す。対象地の気温は，平均 14.1℃，地下水温は，平均 16.5℃であった。地下水位は平均GL-0.6m，透水係数は，平均 8.4×10-3cm/secであった。

洗浄作業状況

図７ 現場施工状況

３）洗浄試験の経緯と分析結果
揚水処理のみでの洗浄を開始すると，直後から一部の井戸において油滴が回収されたが，数時間後には油は回収されなくなった。界面活性剤を用いた本洗浄に切り替えると界面活性剤溶液とともに油が回収された。界面活性剤で洗浄した後，再び水洗浄を行って地盤中の界面活性剤を回収した。図７に経時サンプリングした揚水地下水の採取状況写真を示す。回収された油は，界面活性剤溶液と混合状態にあっても乳化することなく，油水分離槽での油分回収

図８ 経時サンプル採取状況
左端：洗浄開始～ 右端：浄化完了が可能であった。

表４ 現場浄化試験環境（気温等計測結果）
気温

地下水温

表５ 現場浄化試験分析結果

5.1～29.6℃
平均 14.1℃（n-ヘキサン抽出物質 平均値）
項目

14.8～18.4℃
平均 16.5℃

地下水位

GL-0.47～0.67m
平均 GL-0.6m

透水係数

3.1～20×10-3cm/sec
平均 8.4×10-3cm/sec

n-ヘキサン抽出物質（mg/kg）
除去率(%)※湿潤土壌当たりの測定値

－45－

試験区
未処理

洗浄後

15,0002,900－81

フジタ技術研究報告 第 43 号

３）実用性の評価
表６ 現場浄化試験分析結果

界面活性剤を用いた原位置洗浄法は，高濃度に油で（TPH（GC-FID） 平均値）

汚染された砂質地盤の浄化手法として，実用的なレベル試験区

項目TPH（GC-FID）（mg/kg）にあると評価した。

未処理

洗浄後

10,0002,700－73

参考文献
1) 今村聰，土壌汚染浄化の実話例，土壌における難分解除去率(%)

性 有 機 化 合 物 ・ 重 金 属 汚 染 の 浄 化 技 術 ， p.153 ～
154,2002，NTS※湿潤土壌当たりの測定値
2)（社）土壌環境センター，土壌汚染対策法に基づく調査及び措置の技術的手法の解説，p.131，平成 15 年.

§６．評価と考察

3)

Julie Van Deuren, Teressa Lloyd, Shobha Chhetry,
Raycharn

Liou,

James

Peck,Remediation

１）浄化効果の評価

Technologies Screening Matrix and Reference Guide,

地盤中の油分濃度は，界面活性剤により洗浄した結果，4th Edition, U.S. Army Environmental Center and

当初 15,000mg/kgであったものが 2,900mg/kgまで浄化さ

Platinum International, Inc. ,DACA31-99-D-0045,
2002

2れた。対象面積 24m における油除去量は，約 100kgと推定される。

4) 石黒宗秀 ら：アニオン性界面活性剤を用いた汚染土壌

上記の現場浄化試験終了後の土壌中油分濃度

浄化法に関する基礎的研究，第 13 回地下水・土壌汚染

2,900mg/kg と室内試験の洗浄後油分濃度 2,100mg/kg は，とその防止策に関する研究集会要旨集，p.36，2007

浄化後の油残留量として同レベルとなった。一方，浄化前

5) 亀井大ら：リモネン乳化液を用いた油汚染地盤の非掘削の濃度としては，現場試験では平均値として 15,000mg/kg，浄化，第 12 回地下水・土壌汚染とその防止策に関する室内試験では 74,000mg/kg となっており初期濃度が高い

研究集会要旨集，p.129，2006

方がより多くの油を除去できた結果となった。界面活性剤による原位置洗浄は，比較的高い濃度の油汚染に効果がひ と こ とあるものと考えられる。

鉱物油を扱うようになって数年経ち他の土質，油種に対しても洗浄効果を調べ適用性の評

ますが，油の分析には未だに悩むこと価を行っていく。

があります。原位置洗浄は，対象濃度
２）浄化期間に関する考察が比較的高く，私にとって未知の分野

今回の現場試験においては，井戸の設置から，浄化完でした。地盤中の油を乳化させずにま了確認試験までをおおむね一ヶ月で実施した。界面活性とまって動くようにするテクニックもあることを知りました。適用範囲の広い技

剤注入後２日目には油が揚水井戸から回収され，３日目

岡田 正明には油分回収量のピークに達した。
室内試験において界面活性剤と油の接触直後に油滴が浮き上がりはじめる現象を確認しており，油の引き剥がし効果が，界面活性剤の接触直後から現れているものと推定する。このように，原位置洗浄法では界面活性剤と油との反応性の高さが浄化期間短縮に大きく影響している。
一方，原位置洗浄の工程には，油汚染範囲を界面活性剤で満たすための注入およびリンシングに要する日数が含まれる。今回の対象地盤は砂質主体で，また対象深度も浅かったため，注入・揚水が比較的容易であった。他の地盤条件においても浄化期間に係る要因を調べ，最適化を検討していく。

－46－

術に展開させていきたいと思います。