（様式３）新潟大学災害・復興科学研究所
共同研究報告書

廃棄物を用いた自然由来の重金属類含有土壌に対する不溶化特性評価

研究分担者氏名

川辺 能成 1）
斎藤 健志 1）

研究分担者氏名

渡部 直喜 2）

研究代表者氏名

1）産業技術総合研究所・地質調査総合センター 2）新潟大学災害・復興科学研究所
研究要旨
本研究では、汚染土壌と予想される 12 種類の土壌・堆積物・岩石を採取し、公定法である環境庁告示第 46 号試験に基づく溶出試験に供した。その結果に基づき、特徴的な傾向を示した 2 種類の汚染土壌について、廃棄物（鉄鋼スラグ、フライアッシュ、再生コンクリート、軽量気泡コンクリート）を用い、汚染土壌中のヒ素、カドミウム、鉛の不溶化試験を試みた。廃棄物の添加率を上昇させると、重金属類の不溶化率が上昇し、一定の数値に近づく（収束する）傾向が複数で認められた。本研究では、このような傾向を示したものについてのみ、不溶化効果が確認されたと判断した。いずれの汚染土壌に対しても、そして、どの重金属類についても、共通して不溶化効果を発現した廃棄物は、再生コンクリートであった。今後は、対象とする汚染土壌を増やすことで、重金属類の不溶化処理における廃棄物の有効性・適用性を継続して検討していく予定である。

Ａ．研究目的

知見の集積に努める。

近年、トンネルや道路などの土木工事由来の建設発生土、また、土砂災害で発生する土塊、そしＢ．研究方法て、休廃止鉱山周辺の地質などにおいて、自然由

本研究では、汚染土壌と予想される 12 種類の来の重金属類（As：ヒ素、Pb：鉛など）が溶出し土壌・堆積物・岩石（汚染土壌 A～L とする）を採やすい化学形態で高濃度に含まれることもしば取し、公定法である環境庁告示第 46 号試験に基しば認められ、問題となるケースが報告されていづく溶出試験に供した。すなわち、風乾させた土る。特にその対策として、費用対効果などの問題

壌を 2 mm のふるいにかけ、土壌（単位 g）と水（単から原位置手法が推奨されており、例えば、重金位 mL）を重量体積比 10%の割合で混合し、20℃で属類を固定化する不溶化処理が従来から注目さ6 時間の水平振とうを行った。振とう回数は毎分れている。その一方で、近年、特に廃棄物の 3R約 200 回であり、その後、10 分～30 分ほど静置（Reduce、Reuse、Recycle）に絡み、その有効利し、3,000 重力加速度で 20 分間の遠心分離に供し用が強く求められている。このような背景に基づた。そして、得られた上澄み液について、孔径 0.45

き、本研究では、自然由来の重金属類を含む土壌・

m のメンブレンフィルターでろ過をし、ICP-MS堆積物・岩石（以後、便宜的に、汚染土壌と呼称（誘導結合プラズマ質量分析計：Agilent 7700xする）を対象に、複数の廃棄物を活用することで、ICP-MS）で重金属類（B：ホウ素、Cr：クロム、Ni：その添加率と不溶化率の関係性について評価しニッケル、Cu：銅、Zn：亜鉛、As、Se：セレン、た。これより、汚染土壌の不溶化処理における、

Cd：カドミウム、Pb）を定量した。この結果に基廃棄物の有効性・適用性を検討するための基礎的づき、2 種類の汚染土壌を対象として（その詳細は、後述する）、以下、不溶化試験に供した。不溶本研究では、上述のように、廃棄物の添加率を化試験では、廃棄物を 2.5%、5%、10%の比率で汚上昇させると、対象とした重金属類の不溶化率が染土壌に添加し、24 時間、20℃ならびに相対湿度一定の数値に近づいた（収束した）ものについて60%の環境下において、養生を行った。その後、上のみ、不溶化効果が認められたと判断することと記と同様に、環境庁告示第 46 号試験に基づく溶した。対象とした 2 種類の汚染土壌（E および K）出試験に供し、廃棄物の添加率と重金属類の不溶について、As と Pb に着目すると、いずれも不溶化率について評価を試みた。なお、本研究では、化効果が認められた廃棄物は、再生コンクリート

鉄鋼スラグ、フライアッシュ、再生コンクリート、と軽量気泡コンクリートであった。なお、汚染土軽量気泡コンクリート、4 種類の廃棄物を活用し

壌 K においては、フライアッシュも効果を発現した。いずれの試験についても、独立した 3 回の繰た。その一方で、汚染土壌 K の Cd については、再り返し試験を実施している。

生コンクリートのほか、鉄鋼スラグも不溶化効果を示した。よって、2 種類の汚染土壌（E ならびにＣ．研究結果
本研究で対象とした 12 種類の土壌・堆積物・岩石について、環境庁告示第 46 号試験に基づく溶K）、そして、対象とした 3 種類の重金属類（As、Cd、Pb）について、共通して不溶化効果を発現した廃棄物は、再生コンクリートであった。

出試験に供した結果、土壌環境基準に規定される今後は、不溶化試験の対象とする汚染土壌を増As、Cd、Pb（基準値はそれぞれ、10 g/L、3g/L、やし、継続的に廃棄物の有効性・適用性を評価す10g/L である）について、複数の超過事例が認めるための知見集積に努める予定である。

られた。そのうち、特徴的な結果を示した汚染土
壌 E ならびに汚染土壌 K を不溶化試験に供した。

Ｅ．結論

具体的には、汚染土壌 E では、As と Pb に超過が本研究では、汚染土壌と予想される 12 種類の認められ、特に Pb の超過が顕著であった。また、土壌・堆積物・岩石を採取し、公定法である環境

汚染土壌 K では、As と Pb だけではなく、Cd につ

庁告示第 46 号試験に基づく溶出試験に供した。

いても超過が認められた珍しいタイプの汚染土

その結果に基づき、特徴的な傾向を示した 2 種類壌である。の汚染土壌（E および K）について、廃棄物（鉄鋼

図 1 には、一例として、汚染土壌 K に対する再スラグ、フライアッシュ、再生コンクリート、軽生コンクリートを用いた不溶化試験（Pb を対象）

量気泡コンクリート）を用いた不溶化試験（As、の結果を示す。再生コンクリートの添加率上昇とCd、Pb を対象）を試みた。廃棄物の添加率を上昇

ともに、Pb の不溶化率が上昇し、その後、不溶化させると、重金属類の不溶化率が上昇し、一定の率が一定に近づく傾向が認められた。これに類似数値に近づく（収束する）傾向が複数で認められする傾向は、複数の廃棄物、そして、対象としたた。本研究では、このような傾向を示したものに重金属類においても確認されている。

ついてのみ、不溶化効果が確認されたと判断した。
いずれの汚染土壌に対しても、そして、どの重金属類についても、共通して不溶化効果を発現した廃棄物は、再生コンクリートであった。今後は、対象とする汚染土壌を増やすことで、重金属類の不溶化処理における廃棄物の有効性・適用性を継続して検討していく予定である。

図 1 汚染土壌 K における再生コンクリートを用いた Pb の不溶化試験結果

Ｆ．研究発表1.論文発表1) Nagasinghe, I.U., Saito, T., Takemura,T., Kawamoto, K., Komatsu, T., Watanabe,N., and Kawabe, Y (2023): ApplicabilityＤ．考察

of alkaline waste and by-products as low

cost alternative neutralizers for acidic
soils. ISIJ International, 63(2), 228234.
2.学会発表1) Saito, T., Nagasinghe, I.U., Takemura,T., Watanabe, N., and Kawabe, Y. (2022):
Applicability of alkaline waste and byproducts for neutralization of acidic
soils. Japan Geoscience Union Meeting
2022,

Chiba

(Japan)/Online(May-June2022).
2) 斎藤健志・渡部直喜（2022）：酸性土壌の中和処理における廃棄物・再生資材の適用性評価．
日本鉄鋼協会 2022 年秋季（第 184 回）講演
大会、福岡市、2022 年 9 月．
3) 斎藤健志（2022）：化学物質等に関わる環境動態研究と廃棄物・再生資材の活用事例．日本鉄鋼協会 評価・分析・解析部会 2022 年度第2 回 「スラグ新用途開発のための機能とその関連する材料分析技術の開発」フォーラム
講演会、鈴鹿市、2022 年 11 月．招待講演．
4) 斎藤健志・川辺能成・渡部直喜（2022）：アルカリ性の廃材を活用した酸性土壌の中和処
理．第 12 回同位体環境学シンポジウム、京都市/オンライン、2022 年 12 月．
5) 斎藤健志（2023）：地圏環境汚染の修復における廃材等の活用．令和４年度産業技術連携推進会議 環境･エネルギー部会･分科会･研究会合同総会、オンライン、2023 年 1 月．依頼講演．
Ｇ．知的財産権の出願・登録状況（予定を含む）
1.特許取得なし
2.実用新案登録なし
3.その他なし