序本報告書は政策対応型調査研究「最終処分場安定化促進・リスク削減技術の開発と評価手法の確立に関する研究」の一環として、平成 14 〜 15 年度に実施した「安定型最終処分場における高濃度
硫化水素発生機構の解明ならびにその環境汚染防止対策に関する研究」の成果を取りまとめたものである。
安定型最終処分場では、いくつかの地域で硫化水素を原因とする生活環境問題が報告されている。
そして平成 12 年には福岡県筑紫野市の産業廃棄物安定型処分場の浸透水排水ピット内で浸透水採取中の事業所作業員が硫化水素中毒が原因で死亡するという悲惨な死亡事故が起こっている。環境省は、旧厚生省時代より硫化水素による安定型最終処分場の生活環境影響に対して、発生原因の解明と対策に尽力し、建設廃棄物の中の廃石膏ボードの増加など、安定型廃棄物の種類の激変に硫化水素の発生の原因があると指摘してきた。本研究は、安定型最終処分場における硫化水素問題を抜本的に解決するために、発生メカニズムを明らかにするとともに、既存最終処分場における発生防止対策や修復対策、ならびに今後建設される安定型最終処分場に対する未然防止対策を提案することを目的として実施したものである。
今日、地域住民が最終処分場に求める安心感と安全性が高まってきている中、最終処分研究の重要性も益々増している。私たちが目指している循環型社会では最終処分量の低減が大きな課題であるが、それでもなお最終処分場は重要なインフラストラクチャーである。本研究によって最終処分の一形態である安定型処分場の適切な管理に関して、搬入基準・埋立工法に対して新たな提言ができたことは意義深い。また、最終処分と安定化までを考慮した材料の開発、生産が必要であることも示唆している。本研究の成果についてさまざまな評価と批判をいただき、安定型最終処分場における硫化水素発生の防止対策に向けての今後の研究に役立てて行きたいと考えている。

平成 17 年 3 月 24 日

独立行政法人 国立環境研究所

合 志 陽 一

iii

目

次

第 1 章 緒言
1. 1 研究背景と目的 ………………………………………………………………………………………………

1

1. 2 研究の概要 ……………………………………………………………………………………………………

1

1. 3 硫化水素の性質 ………………………………………………………………………………………………

2

1. 4 ガス拡散の影響と「高濃度硫化水素発生」の定義 ………………………………………………………

3

第 2 章 最終処分場における高濃度硫化水素発生機構に関する文献考察
2. 1 硫酸塩還元菌の分類と生育条件に関する文献考察 ………………………………………………………

6

2. 2 最終処分場における高濃度硫化水素生成機構に関する文献考察とまとめ ……………………………

7

2. 2. 1 考察………………………………………………………………………………………………………

2. 2. 2 まとめ

7…………………………………………………………………………………………………… 12

第 3 章 最終処分場における高濃度硫化水素発生対策に関する文献考察
3. 1 高濃度硫化水素発生条件 …………………………………………………………………………………… 14
3. 2 まとめ ………………………………………………………………………………………………………… 15

第 4 章 硫化水素発生ポテンシャルに関する実験的研究
4. 1 実験目的と概要 ……………………………………………………………………………………………… 17
4. 2 微生物による硫酸塩還元反応に関する基礎的研究 ……………………………………………………… 17
4. 2. 1 実験目的………………………………………………………………………………………………… 17

4. 2. 2 実験方法………………………………………………………………………………………………… 17

4. 2. 3 実験結果………………………………………………………………………………………………… 20

4. 2. 4 考察……………………………………………………………………………………………………… 22

4. 2. 5 まとめ…………………………………………………………………………………………………… 25

4. 3 高濃度硫化水素発生評価手法に関する研究 ……………………………………………………………… 25
4. 3. 1 実験の目的……………………………………………………………………………………………… 25

4. 3. 2 実験の全体構成………………………………………………………………………………………… 25

4. 3. 3 廃棄物試料の調整および選定
4. 3. 4 抽出方法の検討実験………………………………………………………………………… 25…………………………………………………………………………………… 26

4. 3. 5 高濃度硫化水素発生簡易判定実験（その１） ………………………………………………………… 31
4. 3. 6 高濃度硫化水素発生簡易判定実験（その２） ………………………………………………………… 32
4. 3. 7 考察……………………………………………………………………………………………………… 35

4. 4 ライシメータ実験（模擬埋立実験槽）による廃石膏ボードからの高濃度硫化水素の発生
およびその機構に関する研究……………………………………………………………………………… 37

4. 4. 1 実験の目的……………………………………………………………………………………………… 37

4. 4. 2 実験方法………………………………………………………………………………………………… 38v

4. 4. 3 実験結果
4. 4. 4 考察………………………………………………………………………………………………… 40……………………………………………………………………………………………………… 57

4. 5 バイアルを用いた高濃度硫化水素発生機構解明 ………………………………………………………… 59
4. 5. 1 実験の目的……………………………………………………………………………………………… 59

4. 5. 2 実験方法………………………………………………………………………………………………… 59

4. 5. 3 実験結果………………………………………………………………………………………………… 59

4. 5. 4 考察……………………………………………………………………………………………………… 60

4. 6 まとめ ………………………………………………………………………………………………………… 61

第 5 章 最終処分場における硫化水素による環境汚染防止対策
5. 1 新規安定型最終処分場における高濃度硫化水素発生防止対策 ………………………………………… 62
5. 1. 1 構造面での対策………………………………………………………………………………………… 62

5. 1. 2 未然防止に向けた維持管理面での対応……………………………………………………………… 63

5. 2 既存安定型処分場における高濃度硫化水素発生による環境汚染に関する診断技術 ………………… 63
5. 2. 1 高濃度硫化水素発生の可能性の判断について
5. 2. 2 モニタリング……………………………………………………… 63…………………………………………………………………………………………… 64

5. 3 高濃度硫化水素が発生している安定型処分場における環境汚染防止技術 …………………………… 64
5. 3. 1 問題発生時の緊急対応
5. 3. 2 改善対策

第 6 章 総括

謝辞………………………………………………………………………………… 64………………………………………………………………………………………………… 66………………………………………………………………………………………………………… 68…………………………………………………………………………………………………………………… 69

参考文献……………………………………………………………………………………………………………… 69

表図写真のリスト…………………………………………………………………………………………………… 71

表一覧……………………………………………………………………………………………………………… 71

図一覧……………………………………………………………………………………………………………… 72

写真一覧…………………………………………………………………………………………………………… 73

研究の組織…………………………………………………………………………………………………………… 73

研究成果発表一覧…………………………………………………………………………………………………… 74

１ 誌上発表……………………………………………………………………………………………………… 74

２ 口頭発表……………………………………………………………………………………………………… 74

３ 示説発表……………………………………………………………………………………………………… 74vi

第 1 章 緒言
1. 1 研究背景と目的②高濃度硫化水素の発生機構について

今日、わが国においては循環型社会の形成を目指して、③硫化水素発生ポテンシャルに関する実験的研究

廃棄物等の発生抑制、資源の循環的な利用および適正な④最終処分場における高濃度硫化水素による環境汚処分の確保を図るなど、様々な取組が進められている。
しかしながら、リサイクル残渣として循環利用が困難な染防止技術
１）最終処分場における高濃度硫化水素発生に関する文

廃棄物が発生するのを避けることはできず、それらは最献考察

終処分場において埋立処分せざるを得なくなる。循環型

高濃度硫化水素生成に関する基礎的な研究論文、安定社会の形成を推進し、最終処分される廃棄物の最小化を

型最終処分場からの高濃度硫化水素発生に関する研究論図る一方で、最終処分場は必須の施設であり、かつ、周文、および環境汚染防止または環境改善に用いられてい囲の自然環境や人間の生活環境等への影響を及ぼさない

る既存または提案されている対策技術に関する研究およように適切に運営・管理されなければならない。

び報告書等を収集し、高濃度硫化水素発生の原因に関す

しかしながら、建設系廃棄物等を主体として受け入れる情報を整理した。

てきた安定型産業廃棄物最終処分場において、硫化水素

すなわち、①硫酸塩還元菌の分類と生育条件、②最終

ガスの発生や硫化水素を原因とする黒い水（1980 年代

処分場からの高濃度硫化水素生成の条件、③最終処分場

より起こった安定型処分場排水が埋立層内で発生した硫からの高濃度硫化水素発生対策、について整理した。

化水素によって黒色になり、異臭を発した環境汚染問題）

２）高濃度硫化水素の発生機構についてや悪臭問題が全国の少なくない地域で報告されてきた。
特に、平成 12 年に起こった福岡県筑紫野市や滋賀県栗安定型最終処分場における高濃度硫化水素の発生機構を整理した。

東町の安定型最終処分場における事故や悪臭問題は、わ

すなわち、高濃度硫化水素が発生するのは次の 5 つのが国の安定型最終処分場に大きな問題を投げかけた。

条件が揃ったときであることを明らかにし、これらの条

環境省廃棄物リサイクル部では、旧厚生省時代より硫化水素による安定型最終処分場の環境汚染問題解決のた件が揃わないようにすることが高濃度硫化水素の発生抑制に有効であることを示した。

めに多くの努力が払われ、その成果は「廃棄物最終処分① 最終処分場内に硫酸塩還元菌が存在する場における硫化水素対策検討会報告書（平成 12 年 9 月）」

② 最終処分場内に硫酸塩（S）源が存在する

1）③ 硫酸塩還元菌が増殖するに足る有機物源が存在として公表された。その報告書の中では、硫化水素の大量発生の原因の一つとして、建設廃棄物中の廃石膏ボするードの増加など、安定型廃棄物の種類の激変が指摘され④ 硫酸塩還元菌が増殖するのに適当な温度･水分・ている。

嫌気的状態が保持されている

以上のような背景から本研究では、安定型最終処分場⑤ 発生した硫化水素と化合する物質が少ないにおける硫化水素問題を抜本的に解決するために、高濃３）安定型廃棄物による高濃度硫化水素発生原因の解明

度硫化水素発生の原因およびそのメカニズムを明らかにとその対策（硫化水素発生ポテンシャル評価とライシ

するとともに、既存最終処分場における高濃度硫化水素

メータによる高濃度硫化水素発生に関する実証実験）

発生防止対策や修復対策、ならびに今後の安定型最終処

安定型廃棄物の硫化水素発生ポテンシャル評価および分場に対する発生防止対策を提案する。

模擬埋立槽を用いた高濃度硫化水素発生のメカニズムに関する一連の実験結果の整理を行い、安定型廃棄物、特1. 2 研究の概要に廃石膏ボードによる高濃度硫化水素発生の原因と防止

本研究は、次の 4 つの部分から構成されている。

対策について明らかにした。

①最終処分場における高濃度硫化水素発生に関する
文献考察

すなわち、①安定型廃棄物の硫化水素発生ポテンシャ
ル評価の基礎的研究として、バイアル中での硫酸塩還元― 1 ―反応に関する基礎的研究を行い、これをもとにして、②の高い廃棄物の埋立を回避することを提案した。また、

硫化水素発生ポテンシャル評価手法に関する研究、③ラ②既存安定型処分場における高濃度硫化水素発生に関すイシメータ（模擬埋立実験槽）実験による廃石膏ボード

る診断技術として、有機物が多く埋められ、特に、内部からの高濃度硫化水素の発生およびその機構に関する研

貯留している処分場においては高濃度硫化水素が発生し究、④バイアルを用いた硫化水素発生機構解明、を行っやすいことを示した。さらに、③高濃度硫化水素が発生た。これらの実験の結果、次の事項を明らかにした。

している安定型処分場における緊急安全対策として、現・硫化水素発生ポテンシャルを有する廃棄物の判定方法

場作業員の安全確保や周辺住民等の健康被害防止を図として、沸騰水抽出およびオートクレーブ抽出によるり、次に改善対策として埋立層内部への雨水浸透の抑制

黒色目視判定法が簡易かつ迅速な方法として有効であや遊離鉄等が多い土材による硫化水素の吸収などを提案ることが示された。最短で 3 日、長くとも 7 〜 10 日

した。

程度で判定可能となった。
・廃石膏ボードの埋立によって高濃度の硫化水素が発生

1. 3 硫化水素の性質することが明らかにされた。また、廃プラスチックを

硫化水素（H2S）は最も簡単な硫黄化合物である。空混合して埋め立てると、廃プラスチック類に付着した気より重く無色の水溶性の有毒な気体で、腐敗した卵に有機物（厨芥など）が硫酸塩還元菌の栄養源となり、似た特徴的な強い刺激臭があり、目、皮膚、粘膜を刺激

硫化水素の発生が促進されること、一方、有機物を付する。

着しない難燃性プラスチックを混合して埋め立てた場

このため、「不快なにおいの原因となり、生活環境を合でも、廃石膏ボードそのものにふくまれる有機物が損なうおそれのある物質」として、悪臭防止法施行令

栄養源となり硫酸塩還元反応が生じることが明らかに

第 1 条で「特定悪臭物質」に指定されている。
硫化水素の物性値を表 1.1 に示す。

された。

硫化水素は毒性と可燃性を有する気体である。空気と・特に廃棄物が水没した状態において高濃度硫化水素がの混合物（4.5 〜 45.5 ％）は高温下で爆発する。空気中発生することが明らかにされた。
４）最終処分場における高濃度硫化水素による環境汚染に 3 ppb の濃度で存在すると硫化水素臭を感じる。硫化防止対策

水素は中枢神経に作用して極少量でその存在が容易に感

上記 3 ）の実験結果ならびに 1 ）の文献考察を基にしじられるにもかかわらず、高濃度では嗅覚を麻癖させ、て、安定型最終処分場における高濃度硫化水素における臭いが感じられなくなる。頭痛や目がかすむ・ちかちか

環境汚染防止対策を整理・提案した。

する等の低レベルの中毒症状は一時的なものである。

すなわち、①新規安定型最終処分場における高濃度硫

硫化水素を吸入すると血中に移行し、硫化水素が遊離化水素発生防止対策として、水分の内部貯留を回避する

したままで生体に作用し、細胞酵素のシトクロムオキシ

こと、および石膏ボードなど硫化水素発生ポテンシャル

ダーゼを不活性化するために中毒作用が起こると考えら

表 1.1 硫化水素の物性値― 2 ―表 1.2 硫化水素の毒性

表 1.3 硫化水素の労働安全上の許容濃度れている。硫化水素の毒性は表 1.2 に示すとおりであり、濃度レベルは、表 1.2 で示したように、700 ppm 以上で700 ppm を超えると即死するとされる。ただし、硫化水ある。

素は血中で速やかに酸化され、無害で排泄されやすい硫酸塩になるため蓄積作用はないと考えられている。

次に周辺住民にとっては、ガスの拡散による希釈を考慮すると、「生命に危険を及ぼす毒性」は考えにくいが、硫化水素は労働安全衛生法施行令において特定化学物

喉の痛みや目への刺激、頭痛などの「健康影響」や「悪質（第二類物質）に指定されているほか、同法に基づく臭による不快感」が問題となってくる。そこで、ガス抜

酸素欠乏症等防止規則において急性の硫化水素中毒を防き管などから発生するガスが発生源からの距離によって止する観点から種々の規制がなされている。硫化水素の希釈される程度を調べ、周辺環境に対して影響を与える

許容濃度を表 1.3 に示す。

場合の発生源の濃度レベルを評価した。

硫化水素は大気汚染防止法において特定物質に指定さ焼却施設から発生する悪臭の予測の計算などに用いられ、また、悪臭防止法においては悪臭物質に指定され、れる大気の拡散式であるプルーム式を用いて、拡散希釈

敷地境界線における規制基準の範囲は 0.02 〜 0.2 ppm との程度を概算した。

なっている。

1. 4 ガス拡散の影響と「高濃度硫化水素」発生の定義･･･ （1.1）

安定型最終処分場の埋立層は、全体的には比較的好気的になっていても、局所的には嫌気的な部分が存在する
可能性があり、そのため多少の硫化水素発生があること

ここで、は十分考えられる。しかし、本研究で取り上げる埋立層C（x,y,z）：計算点（x,y,z）での対象物質の濃度（m −対からの硫化水素発生とはそのような極微量の発生ではな

象物質/m −全気体）

く、現場作業員や周辺住民に悪影響を及ぼすような濃度

x,y,z ：対象物質発生源からの、計算点の風下方向、水の場合であり、そのため本研究で言う「高濃度硫化水素」

平方向および鉛直方向距離（m）

発生のレベルを定義する必要がある。

Q ：対象物質発生流量（m N/s）

3

3

3

まず現場作業員にとっては、特に高濃度の暴露による「生命に危険を及ぼす毒性」が問題となる。この場合の― 3 ―u ：大気風速（m/s）
He ：有効煙突高さ（m）

σ y、σ z ：水平および鉛直方向の拡散パラメータ（m）である。
ガス抜き管からのガス発生量は、一般的には 0.00001
32）〜 0.001 m N/s（0.6 〜 60 L/min） である。大気風速は 1
m/s とし、Pasquill の大気安定度は天気を本曇りとすれ
ば「中立」となり（こうすれば、風速を考える必要がない）、風下方向距離 x（m）に対する拡散パラメータを、
Pasquill-Gifford 線図から読み取ることができる。大気安
定度を「中立」と仮定した場合、これはその他の大気安定度の中間にあるので、代表値として評価することとした。有効煙突高さを 0 〜 10 m、風下方向だけを考え（y図 1.1 風下方向距離とガスの拡散希釈傾向（ガス発生流量
Q を固定）= 0）、地上高さ z = 1.5 m として、風下方向距離 x（m）33に対して希釈されたガスの濃度 C（m /m ）を求めた。
各 Q において、He が 0 〜 5 m では He の C への影響は小さかった。He が 10 m の場合は、0 〜 5 m の場合と比べて発生源近傍での C は 1/5 〜 1/10 程度となる。通常、ガスの吹き上げ速度が極めて遅いことから、He は
ほとんど煙突の高さで決まると考えられる。例として、
3

Q = 0.001 m N/s としたときの、x と C の関係を図 1.1に示す。
そこで次に、He は 1 m（人の身長程度）と固定したときの、x を変化させたときの C の値を計算した。結果

図 1.2 風下方向距離とガスの拡散希釈傾向（有効煙突高さ
He を固定）を表 1.4 と図 1.2 に示す。
3

発生源のガス発生流量が 0.0001 m N/s の場合を考え-6ると、比濃度は風下距離が数百 m までの範囲で 10 〜

200 〜 2000 ppm のオーダーである。硫化水素の発生量にばらつきがあるので、安全側に考えると、ガス抜き管-8

出口の濃度は 200 ppm となる。ガス抜き管から排出さ敷地境界がガス抜き管から 100 m 程度離れているとれるガス濃度は、実際に発生している埋立層内から移動考えると、100,000 倍〜 10,000,000 倍希釈されるものとする際には排出口からの空気の巻き込み（換気）により推察される。そこで、希釈割合として危険側を考慮し、10 〜数十倍希釈されるものと推察される。すなわち、

10,000 倍を用いることとする。敷地境界線における規制

埋立層内で硫化水素ガスが 1,000 ppm を越えて発生する基準の範囲は 0.02 〜 0.2 ppm なので、この 10,000 倍はようになると、ガス抜き管などから排出される硫化水素

10 程度になっている。

表 1.4 プルーム式による、風下方向距離とガスの拡散希釈― 4 ―濃度 200 ppm は、現場作業員に対して急性毒性が現れことが推察される。このように現場作業員や周辺住民にる毒性レベルであるとともに、周辺住民にとっても影響

対して悪影響が現れる埋立層内の濃度 1,000 ppm 以上をを受ける規制基準レベルに達する恐れのある濃度となる「高濃度の硫化水素」とする。

― 5 ―第 2 章 最終処分場における高濃度硫化水素発生機構に関する文献考察
本章では高濃度硫化水素生成に関する基礎的な研究論て生活排水で汚濁された流れの遅い小河川等様々のとこ

文、安定型最終処分場からの高濃度硫化水素発生に係るろに生息する。汚染の少ない環境から人為汚染のある環研究論文、および環境汚染防止または環境改善に用いら境までいろいろなところで硫化水素の発生が見られ、地れている、既存または提案されている対策技術に関する球レベルでの硫黄循環においてガス変換系の重要な過程研究および報告書等を収集し、高濃度硫化水素発生の原をも担っている。ところで、この ごくありふれたもの

因に関する情報を整理する。情報源としては、国内の技といっても硫酸塩還元が生じる環境は、ごく普通の環境術情報（学会誌、雑誌、文献情報）や海外環境行政ならというわけではなく、底泥層、湿地帯、淀んだ汚い小川、びに業界等の情報（インターネット HP、文献情報）をあるいは最終処分場といった特異的な環境であり、すわ対象とした。

わち大気と庶断されていること、水があること（大気との庶断の要因となる）、そして汚れた（腐敗して汚い）

2. 1 硫酸塩還元菌の分類と生育条件に関する文献考察環境である。そこで、ここでは硫化水素の発生機構を概最終処分場における硫化水素の発生機構は、硫酸塩還説し、最終処分場における高濃度硫化水素発生原因解明

元菌による硫酸イオンの還元によるものである。硫酸塩

への足がかりを付ける。

還元菌は絶対嫌気性のバクテリア群であり、畑土・田① 菌の分類
硫酸塩還元菌の種類をまとめる。分類は現在 16S

土・庭土等の各種土壌中に存在する。硫酸塩は、焼却灰および建設廃材（石膏）の主要成分である。

rRNA 塩基配列による新しい手法が開発されており、その系統分類に基づいた 32 属 118 種類（2001 年 3 月現在）

硫酸塩還元反応を以下に示す。

3）

2-

+

を表 2.1.1 に示す。これらは、大きく 4 つの系統分類-

4H2 ＋ SO4 ＋ H → HS ＋ 4H2O-

2-

群にまとめられ、すなわち、超好熱性の古細菌、好熱性-

CH3COOH ＋ SO4 → CO2 ＋ HS ＋ HCO3 ＋ 4H2O
2-+の細菌、胞子を形成するグラム陽性細菌、中温性のδプ-

2CH3C2H4COOH ＋ SO4 ＋ H → 4CH3COOH ＋ HS

ロテオバクテリアである。

最終処分場で生じている硫化水素の発生は、その主体② 基質利用特性
硫酸塩還元菌を利用する基質によって分類すると、となっている微生物（硫酸塩還元菌）の生息条件から見れば、 ごくありふれたものといえる。硫酸塩還元菌

は海底、河口、海岸部や汽水湖の底泥層、湿地帯、そし表 2.1.2 のとおりになる。なお、詳しくは松井・立脇の報告を参照されたい。

3）

表 2.1.1 硫酸塩還元菌の分類（森・高見澤 による）

― 6 ―

4）

表 2.1.2 硫酸塩還元菌の基質利用特性③ 生育条件する文献を基にして、高濃度硫化水素発生の原因を探る。

表 2.1.2 に示したように硫酸塩還元菌は、混合系と考但し、ここで高濃度硫化水素発生の原因を次の二つに分えることができるのでほとんどの有機物を利用し、温度けて考え、考察する。第一は硫化水素の発生は著しくなも 45 ℃前後まで生育でき（特殊なものは 60 ℃を越え

いが、長い間に埋立層内に蓄積し、それが地表に出てきる）、pH は 6 〜 8、そして酸素のない環境（酸化還元電たとする考え方である。第二は硫酸塩還元菌の増殖環境

位が− 100 mV 以下）となれば生育できる（表 2.1.3）。

が最適となり、急激な増殖に伴い、硫化水素が大量に発

これらの生育条件を考えると、埋立層内部は処分場の種生したとする考え方である。前者の場合には埋立層内に類によっては、あるいは問題とされている安定型処分場

ガスの蓄積層が生じるケースであるが、埋立層中には鉄においても容易に環境が整う条件となりうる。

分をはじめ多くの金属を含んでおり、発生量が少ない場
合には硫化水素は硫化物塩として捕捉される可能性が高

2. 2

最終処分場における高濃度硫化水素発生機構に関く、高濃度の硫化水素を発生するケースは少ないと思わする文献考察とまとめれる。したがって、ここではある期間に硫化水素が高濃

前節では、純粋培養された硫酸塩還元菌に関する分類

度に発生する原因について考察する。

と生育条件について基礎科学的知見を述べた。しかし、実際の環境は様々であり、現段階ではどのような条件が2. 2. 1 考察

整えば問題となるレベルの高濃度硫化水素が発生するの今までの研究や調査報告の多くの事実から、高濃度のか不明な点が多い。そこでここでは実際に最終処分場の硫化水素の発生の条件は、表 2.2.1 のようにまとめられ調査や最終処分場を模擬した環境での硫化水素発生に関る。表 2.2.2 は問題となっている安定型処分場の調査結― 7 ―表 2.1.3 硫酸塩還元菌の一般的な生育環境6）

表 2.2.1 硫化水素発生の条件察される。そこで徳江ら は、安定型処分場に搬入される可能性のある廃棄物として、土壌（畑土、田土、庭土）、
木くず（おがくず、廃木材中間処理の木くずおよび製紙用チップ）、紙（ダンボール）、廃コンクリートおよび石膏ボード（廃コンクリートと石膏ボードは粒径を 5 mm
以上、5 〜 1 mm、1 mm 以下に分けて測定）からの硫酸
塩の溶出量を調べた。重量体積比（固液比）1/10 での5）果 である。この表は現在までに問題となっている安定

溶出濃度は、土壌が 20 mg/L 以下、バージンのおがく

型最終処分場の報告から浸透水あるいはボーリングコア

ずや木くずが数 mg/L、廃木材木くずが 40 mg/L、廃コの溶出液の硫酸イオンおよび有機物のデータおよび硫化ンクリートの場合は未処理の場合 50 mg/L 程度、炭酸水素発生の抽出原因をまとめたものである。一方、埋立

ガス吹き込みを行うと 100 〜 200 mg/L となった。一方、地を模擬した硫化水素発生実験では表と同様な条件を整

石膏ボードの場合は粒径にかかわらず 1,500 〜 2,000

え、研究が行われている。これらの研究結果をまとめ、

mg/L となった。これらの結果および安定型処分場の廃表 2.2.3 に示す。以上の実験や調査で明らかにされた結棄物の搬入の状況を考慮すると、高濃度の硫酸塩は廃石論をまとめるとつぎのようになる。

膏ボード由来である可能性が高い。

１）硫酸塩源（S）の存在

米国の建設系廃棄物最終処分場からの浸出水のデー

表 2.2.2 に示した調査結果では、筑紫野市と栗東町の

タ9）によると、16 施設のうち 14 施設において硫酸塩が最終処分場埋立層ボーリングコアサンプルや浸透水およ

最大 2,700 mg/L 検出されている。米国の建設解体廃棄び掘り起こしによる埋立ごみサンプルが採取され、硫酸物処分場は遮水ライナーがなく、我が国の安定型処分場

塩の分析が行われた。筑紫野市においては孔内水硫酸塩に相当する。

濃度が 9 〜 838 mg/L、コアサンプル溶出濃度も 145 〜

Townsend ら

10）は、ライシメータに建設廃棄物を充填

1,450 mg/L と同程度になっている。また、栗東町におい

し、浸出水を分析した。石膏ボードを 12.5 ％含む建設てもコアサンプル溶出濃度が 820 〜 1,500 mg/L、全硫廃棄物（コンクリート、木材、石膏ボード他）を詰めた

黄分として 1 ％強程度の硫黄源が存在している。これはライシメータに模擬降雨を降らせ、浸出水を分析した結埋立層に十分な溶出硫酸塩源があることを示したもので果、不飽和条件下で 280 〜 930 mg/L、常時湛水条件下ある。以上のように廃棄物埋立層内には、硫化水素を大で 950 〜 1,100 mg/L の硫酸塩を検出した。主要イオン量に発生させるに十分な硫酸塩を含有していることが推は SO4 であり、廃石膏ボードに由来したと述べている。

― 8 ―

2-

表 2.2.2 安定型最終処分場の状況

11）2の実験結果（54 m の試験セルを 4 箇所作

約 20 mg/L であり、強い臭気が発生したと述べている。

成：ライニングし、廃棄物を埋立て、浸出水サンプルを

なお、焼却灰（一般廃棄物、ストーカ炉、機械化バッ

6 カ月間分析した）によると、平均 880 mg/L の硫酸塩

チ焼却式）が、約 1,600 g/t の硫酸塩を含むことが報告

Weber らを検出した。Jang12）

らは、さらに、石膏ボードを12.4 ％含む建設廃棄物を詰めた 1.2 m のライシメーター

13）されている 。
２）硫酸塩還元菌が存在を、5 本連結したものと、1 本のものとの浸出水を 365日分析した。硫酸塩はどちらにおいても当初 1,000

硫化水素が発生している安定型処分場について、硫化水素濃度と硫酸塩還元菌数が測定された。

mg/L を超える濃度であったが 50 日の間に急速に減少

筑紫野市では、ボーリング吐出孔における硫化水素濃し、150 日以降から再度増加した。1 本のライシメータ

度が 1,400 ppm（試料数 6 の算術平均）のとき、ボーリでの平均は 225 mg/L、5 本連結したものの平均は 794

ング調査による埋立層中の硫酸塩還元菌数は 2.6 × 10

mg/L であった。また、溶解性硫化物は、1 本のライシ

個/mL（試料数 18 の幾何平均）、ボーリング孔内水中のメーターでは 80 日目頃にピークを迎えた後減少し、ほ硫酸塩還元菌数は 3.3 × 10 個/mL（試料数 6 の幾何平ぼ一定値となった。5 本連結したものでは 110 日目頃か

均）であった。

45

ら減少したが、1 本のものほど減少は顕著ではない。定村田町では、ガス抜き管における硫化水素濃度が 87

常値は 1 本ものでは約 7 mg/L、5 本連結したものではppm（試料数 5 の算術平均）のとき、ボーリング調査に― 9 ―

表 2.2.3 模擬実験による硫化水素の発生

2

よる埋立層中の硫酸塩還元菌数は 1.0 × 10 個/mL（試３）硫酸塩還元菌の基質となる有機物の存在
表 2.2.3 に示した実験結果において、徳江ら

料数 17 の幾何平均）、ボーリング孔内水中の硫酸塩還元
4

7）

6）

および

菌数は 1.3 × 10 個/mL（試料数 2 の幾何平均）であっ

宮脇ら

た。

約 200 mg/L 以上でなければ硫化水素の発生が起こってO 市では、ボーリング吐出孔における硫化水素濃度が2800 ppm（試料数 6 の算術平均）のとき、ボーリング調
3に共通していることは、いずれも TOC 濃度がいないということである。一方、菊池

8）によると高濃度の硫化水素が生じる有機物濃度は、TOC で 2,000 mg/L

査による埋立層中の硫酸塩還元菌数は 8.4 × 10 個/mL以上になると結論づけている。これらの結果は、有機物（試料数 4 の幾何平均）、ボーリング孔内水中の硫酸塩還の濃度の差はあれ、高濃度の有機物が存在しなければ高2

元菌数は 2.7 × 10 個/mL（試料数 3 の幾何平均）であ

濃度の硫化水素の発生が起こらないことを示したもので

った。

ある。

以上から、埋立層から硫化水素が 100 〜 1,000 ppm で実際の処分場では、表 2.2.2 に示したように唐津市の発生している場合の硫酸塩還元菌の数は、埋立物の溶出場合の浸透水の BOD が 5 〜 570 mg/L および筑紫野市

42

液では 10 個/mL 程度、埋立層の浸透水中では 10 〜の 100 mg/L と非常に高いものがある。また筑紫野市の5層内水（ボーリング孔内水）の BOD も 46 〜 210 mg/L

なお、大阪湾の北港最終処分場パイプ内の浸出水をと高い。一方、筑紫野市および栗東町のボーリングコア

培養した結果からは、硫酸塩還元菌が 210 〜 2,100

サンプルの溶出有機物濃度は、筑紫野が 2 〜 47 mg/L

MPN/mL（1996 年 6 月 11 日採取、50 ℃で 1 週間培養）、

BOD、栗東町が 7.3 〜 25 mg/L TOC と高くない。ボー

15 〜 2,400 MPN/mL（1996 年 11 月 11 日採取、30 ℃まリングコアはボーリング時にスムーズな作業を行うため

10 個/mL であった。

14）

たは 50 ℃で 1 週間培養）測定されている 。
21）に、注水がおこなわれたり、ボーリングの過程で脱水がが大型実験槽に充填する廃棄物中の硫酸塩起こっている可能性があり、正しい溶出値を反映しない還元菌を分析した結果によると、コンクリート塊（再生可能性も考えられる。以上のように実際の安定型処分場

用材）中に 3 MPN/g、木屑中 13 MPN/g、廃プラスチッ

において埋立層内で硫酸塩を還元し、高濃度の硫化水素

ク中 1 MPN/g、解体廃棄物中 79 MPN/g、土砂（真砂土）を発生させるには、硫酸塩還元菌の基質となる高濃度の中 33 MPN/g と、解体廃棄物と土砂中に多く含まれてい有機物を含有している必要があることが推察される。

福岡大た。なお、充填廃棄物中の平均は 13 MPN/g であった。
― 10 ―

硫酸塩還元菌の基質としては表 2.1.2 に示したように

水溶性の低分子有機物であることが必要である。乳酸や
6）解に比べて遅い。そのため埋立層内での水溶性の低分子の実験（表 2.2.3

有機物の生成は、分解速度の大きな好気生分解によるこ参照）によっても 1,000 〜 3,000 mg/L の有機酸が検出とが考えられる。降雨の後に晴天が続き、気温が上がっされた。安定型廃棄物に混入して処分場に搬入された有たところで硫化水素の発生が観測されることが多いこ

機物は、そのままでは硫酸塩還元菌にはほとんど利用さとが経験的に示されているが、この好気生分解によるれない。好気性あるいは嫌気性雰囲気の下で微生物によ低分子有機物の供給によるものと推測される。即ち、って分解され、低分子の有機物になって初めて利用され

図 2.2.2 に示すように①降雨による不飽和水の埋立層内る。有機物の低分子化の過程は一般に図 2.2.1 のように下方への移動によって大気が埋立層内に引き込まれ酸素示される。有機物の分解は好気的な分解と嫌気的な分解が供給されることにより、あるいは②降雨が少ない時期に分けられる。有機物の嫌気生分解は、一般に好気生分に比較的乾燥し、また大気が浸透している埋立廃棄物層

酢酸などはその典型である。徳江ら

図 2.2.1 有機物の分解過程と硫化水素生成

図 2.2.2 埋立層内での不飽和水分移動による大気の進入の模式図― 11 ―

に、降雨により浸透水が浸潤して部分的な飽和水帯が生って埋め立てられる廃棄物の種類や深度、あるいは埋立

じ、好気生分解が促進されるものと考えられる。

方法によっては層内の透水係数が小さくなり、埋立層内

また、カナダのブリティッシュ・コロンビア州の硫化水素発生制御プロジェクトの報告書

15）においては、廃

石膏ボードに重量で 0.5 ％のデンプン糊が含有しているに湛水を起こす場所が生じる。このような状況は埋立層内をよりいっそう嫌気的な環境を作ることになり、硫酸塩還元反応を加速させる原因ともなる。

ことが示されていた。

カナダのブリティッシュ・コロンビア州でも、最終処

なお、栗東町の処分場では、大量の木片があった深さ分場における臭気の問題が発生したが、問題となった処

で硫化水素の発生が抑えられていたことが報告されてい分場では、降雨量が多くて地下水位が高い状況にあった

る

16）

。上田

17）

は、硫酸塩還元菌は pH6 より低くなると活動が低下することが一般に知られているとしており、6）ことが指摘されている

12），19）。また、地方によっては、

都市ごみ処分場は石膏ボードを受け入れていたものの、徳江ら の実験でもおがくずの場合、硫酸イオンの還元

硫化水素の発生問題は報告されていないが、これらの処

速度が小さいことが観察されたが、おがくずからの大量

分場では水分量が少なく、また、石膏ボードの量が少なの含フェノール様化合物の溶出および揮発性脂肪酸の生いためとしている 。

成に伴う pH 低下のためとしている。栗東町の処分場に

５）嫌気性の環境

12）

微生物が生息する環境や化学物質が存在している環境

おいても、木片の生物分解物の存在により、pH が低下の酸化度や還元度を表す指標に酸化還元電位（ORP）がし、嫌気性菌の活動が抑えられたとしている。
18）

は、安定型処分場に搬入される廃棄物のう利用される。特に嫌気性微生物の培養には酸化還元試薬

ち、有機物を大量に含む解体コンクリート片、廃プラスや電位計によりそのレベルをコントロールすることによ

チック、ゴムくずに含まれる化学物質を調査し、そのうって微生物の増殖を保証することができる。菊池ら はち試薬として購入可能なもの 20 mg を浸出水 200 mL に

硫化水素の大量の発生したときの ORP が− 350 mV 程

添加し、硫化水素の発生実験を行った。その結果、グル度になることを示した。また、里内ら

コン酸ナトリウム、酢酸ビニルモノマー、キシロース、

却施設灰だし汚水を用いた硫化水素発生実験で、− 200

フタル酸ジブチルを添加した場合、約 50 日後に 1,000mV 付近から硫酸塩の還元が開始されたと報告し、嫌気

ppm 〜 10,000 ppm の硫化水素が発生した。アラビアゴ

性の強い環境でしか大量の硫化水素の発生がないことをム粉末、カルボキシメチルセルロースナトリウムでは示した。Jang ら10 〜 100 ppm 発生し、一方、溶性デンプンでは実験開では、時間の経過と共に急激に低下した後、− 270 〜

始後 1,000 ppm まで発生したものが 30 日を過ぎるとほ− 380 mV で推移した。一方、実際の最終処分場の層内ぼ発生がみられなくなった。これは、廃棄物に含まれるの ORP は、筑紫野市の場合、ボーリング孔内水におい

有機物が他の微生物（特に好気性微生物）の代謝産物なて− 67 〜− 154 mV となっていた。ORP は孔内水を取どとして間接的に硫酸塩還元菌の基質となっている可能

り出して測定されているので、埋立層内ではこれらの値性を示唆しているとしているが、溶性デンプンの場合は、よりももっと低くなっているものと考えられる。以上の有機酸生成による pH 低下による阻害が考えられる。

ように埋立層内では硫酸塩還元菌が硫酸塩の還元を活発

４）滞留水の存在に行うのに十分に嫌気的な環境が整っているものと推察

武下ら

安定型最終処分場については、搬入可能な廃棄物の化

8）

12）

20）

は都市ごみ焼の 1 本もののライシメーターの実験される。

学的性状から遮水シート等を設置する必要がないので、場合によっては地下水位が埋立層底面より上部になるこ

2. 2. 2 まとめ

とも考えられる。調査された筑紫野市および栗東町の処

前項で述べた文献考察を踏まえると、現在、想定され分場では埋立層底面より上に地下水位を有しているとこる発生機構ならびに条件は次のように考えられている。

ろもあり、またそれ以下になっているところもあった。

埋立処分された廃棄物に含まれる硫酸塩化合物等や土一方、安定型処分場には層内に浸透してきた雨水や処分

壌中の硫酸塩が、最終処分場内に棲息する硫酸塩還元菌

場外部から侵入してくる地下水を排除する集水管やガスによる有機物の代謝過程で、硫化物イオン（S ）に還元抜き管（縦坑）は、法的には設置の義務がない。したが

される。

2-

― 12 ―

この硫化物イオンが他の物質と結合することなく、埋③ 硫酸塩還元菌が増殖するに足る有機物源が存在

立物中の間隙水に溶解していき、濃度が高まり飽和する

すると、液相から気相へと硫化水素（H2S）ガスとして放出④ 硫酸塩還元菌が増殖するのに適当な温度･水分・される。

嫌気的状態が保持されている

上記の現象が発生するには、次のような条件が必要で⑤ 発生した硫化水素と化合する物質が少ないある。そして、これらの条件が全て整った場合に、高濃度硫化水素が発生すると考えられる。
① 最終処分場内に硫酸塩還元菌が存在する

したがって、これらの条件が整わないようにすること
で、高濃度硫化水素問題を抑制することが可能と考えられる。

② 最終処分場内に硫酸塩（S）源が存在する― 13 ―

第 3 章 最終処分場における高濃度硫化水素発生対策に関する文献考察
前章でまとめたとおり、最終処分場埋立層内で硫化水て、①微生物分解性有機物が抽出されること、②抽出が素の発生を抑制するには、以下の条件のうちのいずれか

時間や温度条件により変動を生じないこと、③本評価法

一つをとり除けば達成可能である。

が安定型廃棄物が硫化水素を発生するかどうかの判定法① 最終処分場内に硫酸塩還元菌が存在するとして利用されることを考えて簡便な方法であること、② 最終処分場内に硫酸塩（S）源が存在するを考慮し、精密抽出法としてオートクレーブ抽出法、簡③ 硫酸塩還元菌が増殖するに足る有機物源が存在

易抽出法として沸騰水注入法が提案された。

する（2）廃石膏ボード由来硫酸塩による硫化水素発生模擬埋④ 酸塩還元菌が増殖するのに適当な温度･水分・嫌立実験

気的状態が保持されている

樋口ら

22）

は、安定型最終処分場を模擬した大型埋立実験槽（幅 10 m、長さ 10 m、深さ 2.5 m）に廃石膏ボ⑤ 発生した硫化水素と化合する物質が少ない
なお、硫酸塩還元菌は、環境常在菌であり、その存在ードを含む廃棄物（計 63.7 t）を充填し、硫化水素発生を回避することはできない。そのため、本説では②〜⑤実験を行った。実験槽内部は嫌気条件が保たれていた。

の切除が文献考察の対象となる。

実験開始後 72 日においても、硫化水素の発生はみられなかったが、138 日目に大型埋立実験槽上部を密閉する

3. 1 高濃度硫化水素発生条件と、埋立層内で数 ppm 〜 50 ppm 程度の硫化水素の発生

１）硫黄源（S）がみられた。槽内滞留水中の硫酸イオンは、1,500 mg/L

（1）廃棄物からの硫化水素発生ポテンシャルの評価

程度と高濃度を維持しており、埋立ごみから十分な量の硫酸塩源を含有する廃棄物の埋立を未然防止する目的

硫酸塩が供給されていた。なお、埋立ごみの組成分析なで安定型廃棄物の硫化水素発生ポテンシャルを評価する

らびに内部滞留水の分析から、充填した廃棄物から溶出方法についての検討がなされている

21），22）。国立環境研究所によるこの研究では、硫化水素迅速測定法および簡した硫酸塩の大部分は廃石膏ボードと解体系建設廃棄物に起因すると思われた。

易硫化水素発生判定（目視判定）法の開発を目的として、

Townsend ら

23）

は、実験室で模擬実験槽を設け、石膏ボ

建設系破砕分別残さおよび解体系廃石膏ボードに、6 種ードを含む廃棄物を埋め立てた場合の硫化水素発生実験

類の鉄塩（硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第一鉄、塩化を行った。廃石膏ボードを詰めた模擬埋立槽の上部を砂、第二鉄、硫酸第一鉄アンモニウム、硫酸第二鉄アンモニ

粘土、石灰調整砂（lime-amended sand）、粗いコンクリーウム）をそれぞれ濃度レベルを 3 段階に変え（0.01、ト（coarse concrete）および細かいコンクリート（fine con-

0.005、0.001 mol/L）、35 ℃恒温培養し黒色変化を観察

crete）で覆い、内部の硫化水素発生量や上部への放出量した。3 〜 7 日にて黒色変化が観察され、バイアル内のを測定した。この実験は、硫酸塩含有廃棄物が主原因と思空気相を窒素ガスに置換する培養法が迅速判定法としてわれる硫化水素発生を実証的に行った実験報告である。

有効な方法であることを示した。さらに、硫化水素発生

２）有機物源樋口らの大型埋立実験槽における模擬実験の目視判定が可能であること、第一鉄塩が優れているこ

22）

におい

と、添加濃度では 0.005 mol/L が最も適切な濃度であるて、実験槽上部を密閉してから後の、硫化水素濃度は経ことが示された。

過日数と共に減少する傾向が見られた。また、TOC、

また、建設系破砕分別残さ、紙を分離していない廃石

BOD が減少した。これは硫酸塩還元反応による有機物

膏ボード、紙を分離した廃石膏ボードを、①湯浴（50、の消費と推測している。以上より、この実験系での硫酸

75、90 ℃）、②沸騰水注水、③超音波抽出（25、50 ℃）、

塩還元反応は、有機物量律速と結論づけている。

④オートクレーブの 4 つの抽出方法により、抽出特性を一方、小野ら24）

は建設混合廃棄物選別物（新築系お検討した。その結果、オートクレーブ抽出法が最も抽出

よび解体系）および廃石膏ボードによる硫化水素生成実量が大きいことを明らかにした。抽出のための要件とし験を行い、高濃度硫化水素発生の原因を検討した。彼ら― 14 ―

は、急性毒性が現れるレベル（1,000 ppm）を限界濃度

最適土壌種：アロフェン質の火山灰土壌であり、赤色と位置づけ、安定型最終処分場搬入廃棄物を「建設混合土・黄色土（赤黄色土）、黒ボク土・淡廃棄物選別物の埋立に関しては熱しゃく減量 20 ％以下、

色黒ボク土、粗粒黒ボク土

廃石膏ボードの埋立に関しては熱しゃく減量 4 ％以下」にまた、添加土壌 pH と硫化物捕捉量の関係

28）

を検討し、

規制することを提案した。また、廃棄物溶出試験の溶出液

高 pH の有効性を示した。さらに、含鉄廃棄物であるグ

中の TOC 濃度を 30 mg/L 以下であれば、埋立層内硫化水

ラインダーダストやショットブラストの硫化水素捕捉性

素濃度が 1,000 ppm を越えることはないと結論づけた。

能を検討し、添加資材として非常に有効であることも示

３）硫酸塩還元菌の増殖に適当な環境した。

樋口らおよび Townsend らの研究から、硫化水素の発

Reinhart ら29），30）は、覆土資材（ 0.3 m 厚さの砂、微生あるいは高濃度発生には、覆土の難透気性が強く示唆

細コンクリート、コンポスト、石灰添加土壌（1, 3 ％））された。また、樋口らは、非滞水層における硫化水素のの硫化水素の除去性能を検討し、石灰添加が有効なこと発生を否定した。

を示した。
一方、武下ら

滞水状態が硫酸塩還元活性を高めることは、カナダのバンクーバー周辺で問題となった処分場における降雨が25）

多くて地下水位が高い状況からも指摘された 。この現31）

は、酸化剤添加（過酸化水素水およ

びさらし粉（有効塩素 60 ％））による硫化水素の分解特性を調べ、その有効性を示した。

場では酸化カルシウムを添加することにより、硫化水素発生防止対策がとられた。これは、高 pH を保持するこ

3. 2 まとめ

とにより、微生物の酵素活性を阻害することによるもの

１）硫酸塩源（S）である。また、逆に pH 6.0 以下でも硫酸塩還元菌の生

福岡大およびフロリダ大において廃石膏ボードを含む

育が阻害されることが知られている。

廃棄物を用いた模擬埋立実験が行われ、埋立層内から高４）硫化水素と反応（捕捉）する物質

濃度の硫酸塩および硫化水素が検出された。したがって、

26）

は、硫化水素が溶存して黒色化した悪臭を最終処分場内の硫酸塩源を削減する必要がある。国立環

放つ埋立地浸透水に対して吸着除去のための実験を行っ境研究所で研究開発が進められた硫化水素発生ポテンシ

た。実験は関東ロームに代表される活性な遊離酸化鉄をャル評価法では、1 週間程度の培養で目視判定が可能と大量に含む火山灰土壌の硫化物イオンの吸着除去能力をなった。有用な評価ツールであるが、さらに検討を行い、明らかにするものである。その結果、火山灰土壌で処理手法を確立することが望まれる。

することにより、硫化物イオンが極めて効果的に除去で

２）有機物源渡辺ら

きることを明らかにした。また、含鉄量の増加により除去効率が向上することも示された。

樋口らの模擬埋立実験系での硫酸塩還元反応は、有機物量が律速になっていたと考えられた。また、小野らにまた、わが国に存在する含鉄土壌 18 種の硫化物イオ

より、廃棄物溶出試験の溶出液中の TOC 濃度を 30ン除去性能も検討された。その結果、阿蘇黒ボク土や阿mg/L 未満にすれば、埋立層内の気相中の硫化水素ガス

蘇黄土が、捕捉効率の良い土壌であることが分かった。

濃度を急性中毒濃度レベル 1,000 ppm 未満に抑えられこ

硫化物イオンの土壌への捕捉量が最大となる pH 値は、とが示された。

土壌により異なるが、中性付近となることを示した。ま

３）増殖に適当な環境

た、阿蘇黄土や阿蘇黒ボク土は、他の土壌と比較すると数倍の硫化物イオン捕捉能力を持っていることを明らか

有機物の削減、嫌気性状態の改善、雨水排除が必要である。

にした。また、硫化物イオン捕捉土質資材として以下の条件を示した。

なお、カナダのバンクーバー地域地方での対策の研究
では、酸化カルシウムの添加が効果的であることが示さ

必要条件 ：（1）土壌が還元性でないことれた。

（2）鉄含量が多いこと

４）硫化水素と反応（捕捉）する物質の存在（3）土壌が利用可能な範囲に分布していること

硫化水素の捕捉資材として、自然土壌や含鉄廃棄物資材の有効性が確かめられた。

― 15 ―

第 4 章 硫化水素発生ポテンシャルに関する実験的研究
本章では安定型最終処分場からの硫化水素発生のメカ

が、他の安定型廃棄物に付着物として存在する紙や木くニズムを検証するとともに、硫化水素の発生抑制対策をずなどからの有機物の供給がなくても石膏ボード自体が提案するための硫化水素発生ポテンシャルに関する実験持っている有機物により、高濃度の硫化水素が発生する的研究に関して報告する。

ことを埋立処分シミュレータを用いたライシメータ実験
により実証する（4. 4）。

4. 1 実験目的と概要「④硫酸塩還元菌が増殖するのに適当な温度･水分･嫌最終処分場における高濃度硫化水素の発生要因は前章

気的状態が保持されている」状態を回避するためには、で述べたとおりであり、5 つの条件が揃ったときに硫化雨水排水によって内部への雨水の浸透を防ぐことや埋立水素が発生する。そのため、これらの 5 つの条件のいず層内に浸透した雨水等を貯留させない埋立構造とするこ

れかを、構造面または維持管理面で断ち切ることで高濃とが重要となる。一方、これらの構造が適切に機能する

度硫化水素の発生を抑えることができる。

よう点検・保守を行うなど適正な維持管理が必要とな

高濃度硫化水素の発生に必要な条件のうち、「①最終る。また、これまでの悪臭発生の事例調査や文献調査で処分場に硫酸塩還元菌が存在すること」については、自は、地下水位が高いことや大雨の後に高濃度硫化水素の然界には硫酸塩還元菌はどこにでも存在することから、発生がしばしば報告されている。そこで、本章では含水防ぐことは非常に困難である。

率と高濃度硫化水素発生の関係を明らかにする（4. 5）。

一方、「⑤発生した硫化水素と化合する物質が少ない」

以上の実験を効率よく進めるために、予備実験としてという条件に関しては、硫化水素と化合する物質を多くバイアル反応容器中での硫酸塩還元反応に関する基礎的含む覆土を用いることで、高濃度硫化水素が発生したと研究を行った（4. 2）。表 4.1.1 に高濃度硫化水素の発生しても最終処分場の系外への排出を防ぐことができるこ

要因と対策、そして本章で行った研究の対応関係をまととが小野ら

26），27），28）

によって報告された。これは硫化水めた。

素が発生した場合の事後的な対応や、硫化水素の発生を
4. 2 微生物による硫酸塩還元反応に関する基礎的研究前提とした上での対策としては非常に有効である。
高濃度硫化水素の発生そのものを抑制するためには、

4. 2. 1 実験目的「②最終処分場内に硫酸塩源が存在する」ことと「③硫安定廃棄物の硫化水素発生ポテンシャル評価の基礎的

酸塩還元菌が増殖するに足る有機物源が存在する」こと研究として、安定型廃棄物、特に建設廃棄物によるバイが根元的な対策となる。すなわち、このような硫化水素

アルを用いた高濃度硫化水素発生に関する抽出液の性状

発生ポテンシャルを有する廃棄物の埋立を行わないといや培養条件、硫化水素の発生特性について基礎的な要件

う維持管理面での対策が重要であり、実際の埋立処分のを把握することを目的とする。

現場では埋立ごみの搬入前検査で対応可能である。安定
型最終処分場への埋立物の品目については、安定五品目

4. 2. 2 実験方法の指定に加えて、建設混合廃棄物に関する熱しゃく減量

建設系廃棄物の破砕選別施設から採取したがれき類や基準（5 ％以下）によって適正処分が担保されているが、廃石膏ボード類などの廃棄物の抽出液を用いて、培養実これらを満たしたとしても硫化水素の発生ポテンシャル験を行った。

を予測することはできない。そこで、本章では廃棄物の具体的には、10 種類の試料から有機成分や無機成分

硫化水素発生ポテンシャルを迅速かつ簡易に把握する手を温水、もしくは硫酸塩還元菌が繁殖しやすいように栄法の開発を目的として、硫化水素発生ポテンシャルを評

養液等を添加し加温した培養液を用いて抽出し、密閉状価する手法を開発する（4. 3）。また、このような硫化水態下で培養実験を行った。各培養実験に用いた建設廃棄

素発生ポテンシャルを有する廃棄物としては、廃石膏ボ

物の調整およびその他設定条件を表 4.2.1 に示す。

ードが該当することが既存の文献等から示唆されている― 16 ―

表 4.1.1 高濃度硫化水素発生の必要条件をとり除くための対応と課題

１）試料調製化していた。

実験試料は、破砕選別施設から採取した建築系廃棄

次に、廃石膏ボード類の選別物は主に石膏部分と紙部物の選別物を用いた。破砕選別施設の基本フローは分に選別され、また、施設によってはダストが分別され

図 4.2.1 のような施設で、破砕機や篩の種類および数はていたので、18 検体の試料を採取した。これらの試料施設により異なっていた。これらの破砕選別施設からについても 5 段階に分類した。まず石膏部分については、

61 検体の試料を採取し、建築系混合廃棄物と廃石膏ボ溶出試験における BOD 成分が 30 mg/L 未満のものと 30

ード類の選別物に大別した。また、これらの試料の組成

mg/L 以上のものに分類し、さらに、硫酸塩還元菌の適により、それぞれ次の 5 種類に細分した。

性 pH 値である 3.4 − 9.5 程度を超える強アルカリ性の建築系混合廃棄物の選別物は、採取した 43 検体の熱廃石膏ボードの 3 種類に分類して実験試料とした。さらしゃく減量の範囲ごとに、0 − 5 ％、5 − 10 ％、10 −に、ダストと紙類に分類し、5 段階の分類ごとにそれぞ

30 ％、30 − 50 ％、＞ 50 ％の 5 段階に分類し、複数のれ等量混合した。

試料の同じ熱しゃく減量のものを等量混合して実験試料

これらの試料は、原則として粉砕又は破砕して 2 mmとした。これら試料の特徴をあげると、熱しゃく減量が以下に篩別した。ただし、石膏ボードの紙部分は粉砕し10 ％未満までの選別物は砂・砂利・残土に少量の紙くて繊維状とし、建築系混合廃棄物選別物の紙くず・廃プ

ず・木くず・廃プラ類の混入があり、熱しゃく減量がラ類等は、5 mm 四方程度に破砕して実験に供した。

10 ％以上の選別物は小片可燃物から粗大可燃物へと変― 17 ―

表 4.2.1 培養実験に用いた建設系廃棄物の種類

図 4.2.1 建設廃棄物総合処理施設フロー（☆：試料採取箇所）― 18 ―

２）培養液の調整

各培養実験系における同一培養液系のバイアルは原則

実験試料と 50 ℃に加温した蒸留水を固液比 1 ： 5 のとして 5 本ずつ用意し、培養液成分とバイアルヘッドガ

割合で添加して 50 ℃の恒温槽に入れ、30 分に 1 回程度

ス成分について 4 ）に示す分析項目について分析を行っ空気が入らないように軽く振とうしながら 3 時間程度抽た。

出を行った。このような抽出方法をとったのは次の理由

４）検体採取時期からである。建設系廃棄物の硫化水素発生ポテンシャル

硫化水素は鉄と反応して黒色の沈殿を生成するため、を把握するための試験法としては、固形物を入れたまま黒色沈殿を硫化水素発生の指標とできる。検体採取時期の液体を用いた培養試験法が最も現実と近い方法である

は抽出液中に黒色沈殿の発生が認められたときを基準とが、操作が煩雑で結果の解釈も非常に複雑になる。そこ

して以下の 5 回とし、各段階でバイアルを 1 本採取してで本調査では、抽出液だけを用いた簡易に評価できる試分析に供した。

験法を検討した。ただし硫酸塩還元反応の定性試験法と1 回目： 0 日目（試験開始 1 時間後とした）

しては、本方法は現在のところ公定の試験法として定ま

2 回目：黒色 1 日前（仕込み日を 1 日遅らせ、黒色ったものではない。その抽出液の上澄み液を、1 μm の日と同時採取した）

GFP（アドバンテック GA100 90 mm）で吸引ろ過し、3 回目：黒色日

ろ液を増加させないように pH 7 〜 7.5 に調整した。

4 回目：黒色日から 5 日後

同様に、表 4.2.2 に示す 2 種類の微生物培養用の栄養

5 回目：黒色日から 15 日後パックを添加して調整した培養液を用いて同様の抽出操

ただし、10 日目になっても黒色沈殿が認められない作を行い、抽出液を作成した。すなわち、試験建設系廃

場合は、この時点でバイアルを 1 本採取し分析を行うこ

棄物として混合廃棄物と廃石膏ボードの 2 種類の温水抽とにした。この場合は、以降 10 日毎にバイアルの分析

出液に対して、栄養パック無添加系（以下、無添加系）、

を行うことにした。

栄養パック添加系①（以下、栄養パック①系）および栄５）分析方法養パック添加系②（以下、栄養パック②系）の 3 シリー（ア）ガス分析

ズの抽出液を作成した。

バイアルヘッドガスをガスタイトシリンジを用いて採取し分析した。分析項目および分析方法を表 4.2.3 に示

３）培養法
各培養実験系の抽出液を 100 mL バイアルに 50 mL ず
つ分取して、バクテリア（硫酸塩還元菌）植種用溶液をす。
（イ）培養液の分析

各バイアルに 1 mL ずつ添加した。バクテリア植種用溶培養液の採取にあったては、硫化物イオンなどは酸化

液は、不法投棄現場から採取した黒色で硫黄臭のする浸しやすいため図 4.2.2 の要領で Ar ガスを充填したサン出液を用いた。バクテリア植種後、バイアルを密閉してプル保存ビンにろ過して流し入れ、無酸素状態を保って35 ℃の恒温槽で培養した。

ろ液を保存した。分析項目および方法を表 4.2.4 に示す。

表 4.2.2 栄養パックの成分― 19 ―

表 4.2.3 ガス分析

図 4.2.2 ろ液の採取方法

表 4.2.4 培養液（ろ液）の分析

ろ過には、MILLIPORE 製メンブレンフィルター（0.45 μm, White Nylon, HNWP 47 mm）を用いた。

Run1-5（RunA-B の A は無添加： 1、栄養パック①： 2、栄養パック②： 3 を表し、B は廃棄物の種類： 1 〜 10を表す）
、廃石膏ボード系 Run1-7、1-8、1-10、栄養パッ

4. 2. 3 実験結果

ク①系（乳酸、鉄塩）の Run2-10 を除いて全ての培養系、

表 4.2.1 の培養条件にしたがい、35 ℃の恒温条件で培そして栄養パック②系では混合廃棄物系の Run3-4、3-5、養を開始した結果、10 日以内に培養液が黒色化した培

廃石膏ボード系の Run3-6、3-7、3-10 となった。栄養パ

養系は Run3 のみであった。そこで他の培養系について

ック①系で 1 培養系を除く全てで硫化水素が発生したのは 10 日期間毎の定時サンプリングとした。40 日の培養で、実験に使用した廃棄物中に硫酸塩還元菌の増殖を阻期間内に硫化水素を発生した培養系は、無添加系が 4 ／害する有害物質は含まれていなかったと考えられる。

10 シリーズ、栄養パック①系が 9 ／ 10 シリーズ、そし

硫化水素発生に要した期間を図 4.2.3 に示す。培養液て栄養パック②系（SRB 標準培地塩）が 5 ／ 10 シリー

が黒色化した培養系は硫化水素の発生を日単位でモニタズとなった。すなわち、無添加系では、建設混合系

リングできたが、そのほかは 10 日目毎の分析でしか確― 20 ―

図 4.2.3 硫化水素発生までの日数

図 4.2.4 培養実験系ごとの硫化水素発生の状況

認できなかった。このように、当初予想した培養期間で添加した栄養パック②系の Run3-5 および 3-10 のみで、の硫化水素の発生を観察することはできなかった原因

30 日を越えるものが多数を占めた。なお、発生した硫は、バイアルの気相部分に酸素が残っており、硫酸塩還化水素の最高濃度は図 4.2.4 のようにり、培養系によっ元菌のために好都合な還元雰囲気を達成するのに時間がて著しく違った。乳酸を添加した栄養パック①系ではかかったためであると考えられる。

20,000 ppm を越える高濃度の硫化水素を発生する培養系

黒色化が一番早かった培養系は栄養パック①系 Run2-もあった。また、Run2-3 のように早く発生し始めるか

3 で 5 日目、次が栄養パック②系 Run3-5 と 3-10 の 10らといって高濃度になるとは限らなかった。また、無添日目、続いて栄養パック系① Run2-2 の 11 日目、Run2-

加系と栄養パック②系との比較から、栄養塩類に炭素源

4 の 18 日目、Run2-5 の 19 日目、そして 30 日目が無添が含まれていなくても、これを添加することによって硫加系 Run1-5、栄養パック①系 Run2-6、2-9、40 日目が酸塩還元菌の増殖が活性化し、より判定が迅速となるこ

無添加系 Run1-7、1-8、1-10、栄養パック①系 Run2-1、とが示された。

2-8、2-9、栄養パック②系 Run3-4、3-6、3-7 となった。

なお、乳酸を添加しない系においても、無添加系

以上のように 10 日以内に硫化水素が発生した培養系は

Run1-5 で 440 ppm、栄養パック②系 Run3-5 で 5,100

乳酸を添加した栄養パック①系の Run2-3 および塩類を

ppm、Run3-10 で 12,000 ppm のように、乳酸添加系と同― 21 ―

様な高濃度の硫化水素を発生するものもあった。これら
は、抽出液の DOC が比較的高いことが共通しており、硫化水素発生のためには有機物が必要であることを示唆している。
以上のように当初予想した培養期間での硫化水素の発生を観察することはできなかったが、有機物の無添加系
でも硫化水素の発生を確認することができた。

4. 2. 4 考察
１）抽出方法と抽出液の性状
図 4.2.5 抽出廃棄物の熱しゃく減量と抽出液の DOC

本実験の目的の 1 つは、廃棄物からの硫化水素発生の判定方法の可能性を評価することである。固形廃棄物を用いた培養実験（全量培養法）では実験装置が複雑とな相関があった。今後、さらにデータを蓄積し、熱しゃくり、また固形物があるために硫化鉄による黒色化の判定

減量と温水抽出水の有機物濃度の相関について検討をすも困難になることもある。そこで温水抽出法による抽出る必要がある。

液の培養実験（抽出培養法）により硫化水素発生の簡

２）硫化水素発生の遅れと培養条件

易・迅速判定法を開発し、廃棄物の安定型処分場への搬

本培養実験では培養方法として 100 mL バイアルに抽入許可の迅速判定法として位置づけようとするものであ出調整培養液 50 mL および植種液 1 mL を入れ、バイアる。ただし、重要なポイントは、全量培養法と抽出培養

ル内の気相をそのまま（空気）にして培養実験を行った。

法の判定結果が一致するかどうかであるが、この点につその結果、バイアル内の酸素を消費するのに有機物を使いては今後検討することとし、ここでは抽出液の培養実うことになり、結果的には硫酸塩還元菌の増殖に適する

験結果を検討するにとどめる。最初に廃棄物の種類と抽ORP に達するのに時間を要した。表 4.2.6 はバイアル内

出液の性状と抽出廃棄物の特性を論じる。表 4.2.5 は硫の酸素を消費するのにどの程度有機物が使われたかを計

化水素発生試験に用いた建設系廃棄物の抽出方法と抽出算したものである。バイアル内の気相中の 20 ％の酸素

液の性状を示したものである。また、これらの関係をは、BOD として約 350 mg/L、DOC では 170 mg/L の有図 4.2.5 に示した。有機物含量の指標となる熱しゃく減機物を分解することができる。抽出液の有機物濃度が低量と抽出液の有機物濃度には一定の関係が予想されるい培養系ではこの酸素のためにほとんどの有機物が消費が、用いた建設系廃棄物の種類や由来が異なるため、全され、硫酸塩還元のために必要な有機物は残らなかったてに相関は得られなかった。これは、一般的には温水にと考えられる。したがって、適切な硫化水素発生判定法

よる抽出が室温水による抽出に比べて有機物濃度が高くを確立するためには、バイアル内の気相部分は、窒素ガなるが、室温水と温水（50 ℃）による抽出傾向も一定

スなどで置換する必要がある。

ではなかった。一方、温水抽出の方が熱しゃく減量との硫化水素が発生したシリーズの中でも栄養パック①系

表 4.2.5 抽出廃棄物の特性と抽出液の性状― 22 ―

表 4.2.6 バイアル内酸素量と酸素収支についてる。実際、40 日目には全ての培養系について硫酸塩還元菌数が増加しており、硫化水素が未発生の培養系についても今後、発生が起こる可能性がある。しかし、これらの系では 40 日目で有機物の濃度が約 20 mg/L まで低下しており、また有機酸もほとんど生成されていないことから、今後急激な硫化水素発生は起こらないものと考えられる。
３）抽出液の性状と硫化水素発生
第 2 章で硫化水素発生と有機物濃度の間に密接な関係があることが報告された32），33）。これらの報告では DOC

は、硫酸塩還元菌の標準培地に利用される乳酸を添加し、が 200 mg/L 以上になると硫化水素の発生が起こると結有機物を十分に与えた。したがって、この培養系では硫論づけた。これは、固形廃棄物を培養ビン中に投入した酸塩還元菌が増殖する際に必要な元素が欠乏していない

培養条件での溶出液の DOC を評価したものであるが、限り、全ての系で硫化水素が発生するはずである。発生

本培養法では温水抽出液培養法を採用した。したがって、するまでの時間の違いはあるが、Run2-10 を除いて全て

固形廃棄物そのものを用いた培養法とは、硫化水素発生の系で硫化水素が発生した。Run2-10 に関しては同系のに対する溶存有機物の最低濃度も異なると考えられる。

無添加系 Run1-10 および栄養パック②系 Run3-10 につ

図 4.2.6 は硫化水素の最大濃度と初期 DOC の関係を示

いては硫化水素が発生していること、また後述するようしたものである。この評価では栄養パック①系の乳酸添に CO2 の発生、DOC の分解および乳酸以外の有機酸の加の実験結果については考慮しなかった。その理由は生成が見られることから、微生物反応が起こっているこ

DOC が約 700 〜 1,300 mg/L と溶存有機物の条件からはとが伺えるので、単に硫酸塩還元菌の増殖が遅れたもの

十分な培養条件が与えられたにもかかわらず、硫酸塩還と考えられる。一方、乳酸が添加されていない培養系は、元菌の増殖が遅れ硫化水素発生の正しい評価が難しかっ抽出された有機物を利用した硫酸塩還元・硫化水素の発たからである。そこで評価培養系として無添加系と栄養生を評価しようとしたものである。本実験では培養バイ

パック②系を選んだ。また、高濃度硫化水素レベルとし

アル内の気相を無酸素ガスで置換しなかったため、硫化て、1,000 ppm（矢印の範囲）として、この範囲に対応

水素を発生するまでに時間を要した。培養実験を停止しした培養液の初期 DOC 濃度を求めた。その結果、バイた 40 日頃になってようやく硫化水素の発生が見られた

アル内に 1,000 ppm の硫化水素を発生させる初期有機物

ものが 7 シリーズ見られた。本培養実験のように 40 日

濃度は DOC 350 mg/L 程度であった。この値は図 4.2.5

もかけて硫化水素発生の有無を判定するには、問題が残から熱しゃく減量が約 10 ％となる。ただし、今回の培図 4.2.6 培養液の初期有機物（DOC）濃度と最大硫化水素濃度の関係― 23 ―

1

養実験では気相中の残存酸素が、約 170 mg/L の DOC

数は 5.2 × 10 個-SRB/mL（試料数 8 の幾何平均）であを分解する可能性がある。

り 、 10 ppm 以 上 の と き SRB 群 数 は 1.5 × 10 個 -31

律速となる物質が有機炭素以外であった場合、硫酸塩

SRB/mL（試料数 16 の幾何平均）であった。2. 2. 1 節で還元の反応が停止することも考えられる。本培養系でも示した実際の安定型処分場における報告では、H 2S が有機物がまだ数百 ppm 残っているのに反応が停止した

100 〜 1,000 ppm で発生している場合の SRB 群数は、埋系があり、それは、栄養パック①系の Run2-2、2-3、2-4、立層の浸透水中には 10 〜 10 個/mL であり、バイアル2-5 である（残留 DOC は 600 mg/L 程度）。また、栄養実験のほうが菌数が 1 〜 3 桁少なかった。これは、バイ

パック②系の Run3-10 および無添加系の Run1-5 は DOC

アル実験は密閉系であり発生したガスの損失がないこと

400 mg/L 残存していた。これらの培養系では硫化水素

や、発生したガスを補足する鉄分が少ないために、この濃度の高い系では硫化水素による阻害、低い系では微量

ようにより少ない菌数でも H 2S が高濃度であったと考元素による阻害も考えられる。

えられる。

1

3

H2S 生成速度の計算方法は、ある 10 日間（Tn 〜 Tn+1）

４）硫酸塩還元菌数と H2S の発生量および生成速度2-

バイアル実験の結果から、一つの硫酸塩還元菌（以下、における、バイアル中で増加した H2S（液相中の S と気

SRB）1 個あたりの H2S の発生量を考察する。サンプリ

相中の H2S の合計）を、Tn と Tn+1 日目の SRB 数の幾何

ングと測定は 10 日ごとに行っているので、一日あたり平均で除し、さらに期間日数の 10 で除して一日あたりの H2S の発生量を計算し、生成速度の概略値を求めた。

の H2S の発生量 rH2S（nmol-S/（個-SRB ・日））とした。

液相中の SRB 群数は、ほとんどの実験系において、

また H2S 生成のための反応物である SO4 は、発生する

実験開始時（実験試料作成後 1 時間経過したサンプル）

H2S に比べて十分にあるので、考慮に入れていない。

2-に比べて日数経過によって一時的に減少している。これ

表 4.2.7 に、rH2S の計算結果を示す。数値の幅が非常

はバイアル内の気相を空気としたために、液相が好気的に大きく、10 から 10 のオーダーを示した。特に大きな条件になり、SRB の生育に阻害が起ったものと考えな値を示したのは栄養パック①添加の RUN6 および 9られる。またこれは、0-10 日目までの期間で起っていの 1.6 × 10 および 4.9 × 10 nmol-S/（個-SRB ・日）でる（例えば、Run1-5、Run2-5 など）ので、この間のデあった。これらは、Tn 日目において SBR が検出されなータは計算に用いないこととする。

かったが、Tn+1 日目で下限値の 1 CFU/mL であり、また

-3

2

2

2

また、気相中の H2S の検出下限値が 0.1 ppm であり、この期間で ORP が 200 程度から 0 mV 以下まで大きく

この付近は精度に問題があるので、10 倍の 1 ppm 以下

減少していることが共通している。rH2S の最大値であるの H2S は計算に用いないこととする。

4.9 × 10 nmol-S/（個-SRB ・日）は、1 個の SRB が一

2

まず、ガス中 H2S 濃度と SRB 群数の範囲について考2

3察する。ガス中 H2S 濃度が 10 〜 10 ppm のとき SRB 群

日あたり、最大 11 μ L の H2S を発生できることを示している。ただしこれは本実験の最大値であり、菌数が多表 4.2.7 硫酸還元菌あたりの硫化水素発生速度― 24 ―く、かつ ORP が低くても、H2S の発生量がより少ない（1）温水抽出法による有機物溶出と熱しゃく減量の場合も見られる（栄養パック①添加の RUN2、4 など）。

関係を明らかにする。

これは、Tn 日目で既に発生した H2S の抵抗をうけて新（2）温水抽出水による培養試験（抽出水培養法）にしい H2S を生成できないことや、その他 SBR に対するよる硫酸塩還元ポテンシャルと廃棄物の固形物

環境条件などが要因であると考えられ、この究明が今後をバイアルに入れた全量培養法の整合性を図る。

の課題である。

（3）無酸素ガス置換による迅速判定法の検討を行う。

無添加、栄養パック①および②添加系の、rH2S の最小（4）目視判定のための適切な鉄塩の種類、および濃値、幾何平均および最大値が表 4.2.7 に併記してある。

度を検討する。

0-2

幾何平均の値も 1.6 × 10 〜 1.0 × 10 nmol-S/（個SRB ・日）と幅がある。しかし、非常に H2S を発生し0

、比較的やすい条件で 1.0 × 10 nmol-S/（個-SRB ・日）-2

4. 3 高濃度硫化水素発生評価手法に関する研究
4. 3. 1 実験の目的-1

発生しにくい条件で 1.6 × 10 〜 2.6 × 10 nmol-S/（個-SRB ・日）程度の生成速度になると推定される。

本研究では、安定型廃棄物の高濃度硫化水素発生能を把握する手法の開発を目的として行う。
廃棄物に硫化水素発生判定剤を混合して恒温培養を行4. 2. 5 まとめ

い、硫酸塩還元菌の増殖によって発生した硫化水素が、破砕選別施設から採取した建築系廃棄物の選別物−混培養液内に存在する鉄塩と反応し、硫化鉄となる黒色変合廃棄物と廃石膏ボードについて熱しゃく減量によって化を観察することで、廃棄物および判定剤の種類による分類した廃棄物の高濃度硫化水素発生の判定法を評価す

黒色変化の傾向を把握し、硫化水素発生の迅速かつ簡易るために、温水抽出液を用いた硫酸塩還元菌を植種してに判定する方法を提案する。

培養実験を行った。これは最終的には廃棄物自体をバイ

本手法により、実際の埋立処分の現場で、埋立ごみのアルに入れた培養実験に代わる簡易・迅速硫化水素発生

搬入前検査の段階で、硫化水素発生能を推し量ることが判定法を開発し、安定型最終処分場の高濃度硫化水素発でき、それによって高濃度硫化水素発生能が高い廃棄物

生の防止対策を行うことにつながる。得られた結果を以の埋立を回避することが可能となる。

下にまとめる。
①建設系混合廃棄物の選別物の温水抽出水の有機物濃度

4. 3. 2 実験の全体構成
本実験は、大きく分けて次の 3 つの内容から構成されは、有機物含量の指標とされている熱しゃく減量との間に一定の関係があることが示された。

ている。まず、複数の廃棄物試料の中から抽出実験用の②建設系混合廃棄物および廃石膏ボードの温水抽出水

試料を選択し、次に、硫化水素発生の原因となる成分をは、本実験で採用した培養バイアル内気相部の無酸素より多く抽出できる抽出方法の検討を行い、その結果、ガスによる置換を行わない培養条件では、培養液の初最適と思われる抽出方法にもとづいて他の試料について

期 DOC 濃度が 250 〜 350 mg/L 以上で高濃度（1000も抽出量を求めた。そして、採択した廃棄物および抽出

mg/L 以上）の硫化水素を発生した。これは熱しゃく方法を用いて、硫化水素発生ポテンシャルの簡易判定実

減量 10 ％以上の建設系混合廃棄物に対応した。

験を行った。判定実験は、まず 2 試料について行い、最③培養バイアル内気相中に酸素があるために、培養液の適であると考えられる判定剤および判定方法にもとづい

ORP が低下せず、硫酸塩還元菌の適正な増殖環境がて、6 種類の試料を用いた判定実験を行い、適用性を確できないために、硫化水素発生が非常に遅れた。

認した。

④廃棄物の温水抽出水による高濃度硫化水素発生判定法
は、安定廃棄物の高濃度硫化水素発生防止の対策とし

4. 3. 3 廃棄物試料の調整および選定て有効な方法であることが示唆された。判定法として実験に用いる廃棄物試料は、3 つの建設廃棄物破砕選の信頼性を高めるためには、さらに次の課題を解決す別施設から採取した建設系混合廃棄物（7 検体）と廃石る必要があると考えられるため、これらについては

膏ボード類（7 検体）の合計 14 検体の試料を用意し、

4. 3 節で詳細に検討する。

これらの試料について含有量分析を行い、後に行う抽出― 25 ―

図 4.3.1 硫化水素発生ポテンシャル実験のフロー

方法の検討および硫化水素発生ポテンシャルの簡易判定を行った。

実験のそれぞれに適した廃棄物試料を選定した。

（ア）廃棄物試料

破砕選別施設の基本フローは図 4.2.1 に示すとおりであり、破砕機や篩の種類および数は施設により異なって

本実験において対象とする廃棄物は、安定型廃棄物の搬入実績から以下の 2 種類 3 試料を用いた。

いた。採取した建設廃棄物は、いずれも中間処理（破砕①建設系破砕分別残さ（K1）

選別）を行っている M、K、T の事業者により、破砕選②紙を分離していない廃石膏ボード（T1）

別されている廃棄物、あるいは試験的に分別されている③紙を分離した廃石膏ボード（破砕）（T3）ものである。

（イ）実験条件

各試料は、原則として粉砕または破砕して 2 mm 以下

4.2 で行った硫酸塩還元反応の基礎的研究においては、に篩別し、試料を作成した。ただし、石膏ボードの紙部

実験試料を 50 ℃に加温した蒸留水を固液比 1 ： 5 の割分は粉砕して繊維状とし、建設系混合廃棄物選別物の紙合で添加して 50 ℃の恒温槽に入れ、30 分に 1 回程度空くず・廃プラスチック類等は、5 mm 四方程度に破砕し気が入らないように軽く振とうしながら 3 時間程度の抽て実験に供した。

出作業を行った。

表 4.3.1 に採取した検体の種類と前処理方法を示す。

しかし、抽出される成分は抽出方法、温度や時間等に

また、後に行う抽出方法の検討および硫化水素発生ポテ

よって変化することが考えられた。そこで本実験においンシャルの簡易判定実験のそれぞれの検討にどの試料をては上記 3 種類の試料について、①湯浴（50、75、採用したかについてもあわせて示す。

90 ℃）、②沸騰水注水（100 ℃）、③超音波抽出（25、50 ℃）、④オートクレーブ（121 ℃）、の 4 つの方法によ4. 3. 4 抽出方法の検討実験

り抽出時間をパラメータにして抽出特性を調べた。抽出

１）実験の目的（抽出方法検討実験 1）

条件を表 4.3.2 に示す。

高濃度硫化水素発生の簡易判定法は、埋め立てられる（ウ）抽出液分析項目および分析方法
表 4.3.3 に抽出液の分析項目と方法を示す。

廃棄物の硫化水素ポテンシャルを埋立ごみの溶出液で評価するものである。そのため、本抽出実験では、硫酸塩

３）実験結果基本的には 4.2 と同様な抽出液の性状を示したが、廃還元菌（SRB）が利用可能な化合物の抽出条件を見出すことを目的とする。

石膏ボードや破砕選別残さの細粒分の pH が「硫化水素２）実験方法（抽出方法検討実験 1）

対策調査」での結果ほど高くないという結果を得た。ま

複数の抽出条件を設定して、溶出物の抽出状況の比較

た、石膏ボードに含有されているグルコース糊（デンプ― 26 ―

表 4.3.1 検体の種類と試料の前処理方法および各検討における試料の採用状況

ン）が硫化水素発生に大きく関与していることが示唆さ方法の違いによる差の方が大きかった。特にオートクレ

れることから、糖類を分析した。これらの 3 つのサンプーブ抽出法が最も抽出量が大きくかつ安定していた。一ルの抽出液の分析結果では無機物については抽出条件に方、超音波抽出法では湯浴（50 ℃）と同程度となり、より大きな差異はなかったが、有機性炭素や溶存糖類に優れた抽出法にはならなかった。

ついては抽出条件や時間により大きな違いが見られた。
４）抽出方法に関する考察

湯浴抽出法の結果からは、有機炭素と糖類では抽出時間特性が異なることや抽出量が異なった。有機炭素では実験結果で述べたように 4 つの抽出方法と温度、抽出

90 分程度の抽出時間でほぼ平衡になるが、糖類はいつ時間を変化させ、抽出特性を検討した。無機化合物に関までも抽出される傾向にあった。特に 70 ℃においてはしては条件による変化はほとんど見あたらなかった。しその傾向が著しかった。これは含有している有機物によかし、有機物に関しては抽出方法や時間により特徴的なり熱加水分解の特性が異なるからである。一方、抽出時傾向を示した。

間による変動を見ると湯浴法に比べて沸騰水抽出法が非湯浴抽出の抽出時間の違いによる抽出特性の違いよ

常に安定していた。

り、湯浴抽出、超音波抽出、オートクレーブ抽出の抽出― 27 ―

ところで、表 4.3.4 に示すように有機炭素と糖類の抽写真 4.3.1

簡易判定実験２に使用した廃棄物試料出量の比が廃棄物により著しく異なった。すなわち、廃めてよい指標となる。

石膏ボード系の抽出液は有機性炭素に占める糖類の割合

抽出条件の選定要件としては、①微生物分解性有機物

が 0.5 〜 0.7 と高いのに対して、建設系破砕分別残さはが抽出されること、②安定型廃棄物が硫化水素を発生す

糖類の割合が少ない。しかも有機炭素が高いのが特徴でるかどうかの判定法として利用しやすいように簡便な方ある。特にオートクレーブ抽出においてはその傾向が著法であること、を挙げることができる。以上より、精密しい。

抽出法としてはオートクレーブ抽出法、簡易抽出法とし

前述のように、可溶性糖類は嫌気的環境で容易に有機ては沸騰水抽出法が選定された。

酸に分解されるので、また硫酸還元菌が直接可溶性糖類

さらに、本実験で抽出実験に用いた試料は 3 種類のみを資化できる（表 2.1.2 参照）ことから、硫酸還元菌がであるが、同じ試料でもう一度、また、その他の試料に好む基質である。したがって、廃棄物中の容易に加水分ついてもオートクレーブ抽出法および沸騰水抽出法を用解できる糖類の存在は、硫化水素発生ポテンシャルの極

いた抽出試験（抽出方法検討実験 2）を行った。抽出試― 28 ―

表 4.3.2 抽出方法の検討実験で比較した抽出条件

表 4.3.3 分析項目と方法

50 ℃の恒温槽に入れ、30 分に 1 回程度、3 時間程度ま験結果の一部を表 4.3.4 に示した。
次に各種抽出法による溶出成分の相関について考察す

で空気が入らないように軽く振とうし、1 μm の GFP
2-2+でろ過）による溶出試験の結果（TOC、SO4 および Ca ）る。
4.2 節で用いた 10 種類の廃棄物試料について、環境省

を、表 4.3.5 に示す。表には、二つの溶出試験の結果の告示 13 号（以下、告示法）による溶出試験と、簡易溶比も併記してある。二つの溶出試験による無機イオン出法（50 ℃の蒸留水を固液比 1 ： 5 の割合で添加して（SO4 および Ca ）濃度には、前述と同じく大きな差は― 29 ―

2-2+

表 4.3.4 廃棄物の抽出特性

表 4.3.5 環境省告示 13 号および簡易溶出法による溶出試験の結果見られなかった。しかし、TOC は簡易溶出法の方が 2倍以上の値となることが分かった。これは、TOC の中でも糊などの糖分が高温の方が溶出しやすい性質があるためと考えられる。このように、無機イオンと TOC では、抽出方法による溶出の特性が異なった。また、二つの溶出試験による TOC の関係を図 4.3.2 に示す。二つの溶出試験の TOC の結果には、非常に高い相関が見られる。したがって、簡易溶出法の TOC の値は告示法と同様に信頼できる上に、温水によってより多くの TOCを抽出できることが分かった。
さらに、本節で用いた廃棄物試料（T-1、T-3 およびK-1）において、湯浴法（50 ℃、2 時間）、沸騰水注入法（100 ℃、1 時間）およびオートクレーブ法（121 ℃、0.5
2-2+時間）による溶出試験の結果（TOC、SO4 および Ca ）図 4.3.2 環境省告示 13 号および簡易溶出法による TOC の関係

を、表 4.3.6 に示す。湯浴法は、前述の簡易溶出法とは溶出時間が異なるが、結果は大きく変わらないと考えた。
― 30 ―

表 4.3.6 温水、沸騰水およびオートクレーブ法による溶出試験の結果の TOC を抽出できることが分かった。今後はデータを増やし、相関を確かめることが課題である。
以上から、沸騰水およびオートクレーブ法による
TOC の値は、告示法と同様に信頼できることが示唆され、またより多くの TOC を抽出できることが分かった。
さらに、無機イオンは抽出温度よりも振とう条件に、有機物は振とう条件よりも抽出温度に影響されやすいことが分かった。

4. 3. 5 高濃度硫化水素発生簡易判定実験（その１）１）実験の目的（簡易判定実験−１）
廃棄物試料に硫化水素発生判定剤を混合して抽出液を作成し、恒温培養を行い、黒色変化を観察することで、高濃度硫化水素発生の有無を迅速に判定する方法を検討する。特に、窒素パージによる効果の検証と、黒色変化
表には、三つの溶出試験の結果の比も併記してある。抽2-

2+の観測に最適な判定剤の選定を目的とする。

出方法によって無機イオン（SO 4 および Ca ）濃度に

２）実験方法（簡易判定実験−１）

は、0.2 〜 7.7 倍もの変動が見られた。これは、三つの（ア）廃棄物試料

溶出試験では振とう条件が異なるため、固液の接触に差迅速判定の検討実験においては、対象とする廃棄物試があるためと考えられる。TOC の値は、オートクレー

料は建設系破砕分別残さ（軽比重粗微粒子）（K5）およブ＞沸騰水注入法＞湯浴法となった。これは前述のよう

び解体系廃石膏ボード（T3）の 2 試料とした。

に、糊などの糖分が高温の方が溶出しやすい性質がある（イ）高濃度硫化水素発生判定剤

ことを裏付けている。また、湯浴法と、沸騰水およびオ

高濃度硫化水素発生の判定剤としては、硫化水素と反ートクレーブ法による TOC の関係を図 4.3.3 に示す。

応して黒色（硫化鉄）に変化する鉄塩を用いた。使用しデータは 3 つずつしか得られていないが、沸騰水およびた鉄塩としては、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第一鉄、

オートクレーブ法には、相関があることがうかがえる。

塩化第二鉄、硫酸第一鉄アンモニウム、硫酸第二鉄アン

したがって、沸騰水とオートクレーブ法の TOC の値は、モニウムの 6 種類を用い、それぞれの鉄塩の濃度を 0.01、湯浴法と同様に信頼できる上に、高温によってより多く

0.005、0.001 mol/L の 3 種類として、6 種類× 3 濃度＝18 種類の判定剤を用いて比較を行った。
（ウ）実験条件
培養実験は、各濃度の鉄塩を入れた培養液を固液比
1 ： 5 の割合で各試料に添加し、50 ℃で 3 時間抽出操作を行った。その後 1 μm GFP でろ過し、ろ液を培養試料とした。各培養試料を 100 ml バイアルに 50 ml ずつ分取し、植種液（実際の安定型処分場の浸出水）を 1 ml
添加後、窒素でバイアル内の空気を置換した後密栓し、35 ℃の恒温器で 1 週間培養を行った。各バイアル内の培養液の変化を目視で観察し、どの種類・濃度の鉄塩をいれた培養液が早く黒色化するのかを判定した。
（エ）実験期間

図 4.3.3 温水、沸騰水およびオートクレーブ法による TOCの関係― 31 ―

平成 14 年 3 月 20 日〜 3 月 27 日（7 日間）

表 4.3.7 硫化水素発生ポテンシャルの簡易判定実験（その１）の結果

３）実験結果（簡易判定実験−１）

色化に至っていないものも含めて全てのバイアルで起

表 4.3.7 に培養液が黒色化または黒色の浮遊物が確認こっていることが示唆された。なお、黒色化が起こっされるまでの日数を、また写真 4.3.2 および 4.3.3 に黒ていないバイアルについては、ヘッドスペースの硫化

色化の程度を示す。ただし、写真撮影は試験最終日に行

水素が 0.01 ppm 以下のものがあるが、これは、鉄塩ったので、数日で黒色化したものはその後に若干の色呈

濃度が高いために、硫化水素が吸収されたためと考えの変化も見られた。

られる。

（ア）迅速判定性・気相中硫化水素濃度は鉄塩の添加濃度が高いほど低く4.2 で採用された培養法（バイアル中の気相部分が空なる傾向を示した。

気だったために、比較的好気的になり、硫酸塩還元菌の増殖を阻害）の問題点を解消し、迅速化するために、容4. 3. 6 高濃度硫化水素発生簡易判定実験（その２）器の気相を窒素ガスに置換した。表から分かるように試

１）実験の目的（簡易判定実験−２）

料 K5 については最短 3 日で黒色化が起こり、全ての培

前述した「4.3.5 高濃度硫化水素発生簡易判定実験

養液で 5 日以内に黒色化が起こった。

（その１）」において、硫酸第一鉄を用いることで高濃度（イ）簡易硫化水素発生（黒色化目視判定）結果

硫化水素発生能を簡易かつ迅速に判定できることが示さ

本実験は、鉄塩の種類と濃度を変え、最も黒色化が生れた。本実験では、試料数を増やして判定実験を行うこじる条件を検討するために行われた。ここで特徴的に現とにより、判定方法の適用性を検証することを目的とすれた現象をまとめると、以下のようになる。

る。

・建設廃棄物の破砕分別残さ（K-5）からの抽出液では

２）実験方法（簡易判定実験−２）

5 日目で鉄濃度 0.01、0.005、0.001 mol/L の全てで目（ア）廃棄物試料

視判定できる黒色化が生じた。

廃棄物試料は建設系混合廃棄物および廃石膏ボードと・解体系石膏ボード抽出液では判定可能な黒色化はし、表 4.3.1 の M-1、K-1、K-2、T-1、T-3、T-4 の 6 種

50 ％（9 ／ 18）であった。また、その内訳は第一鉄類とした。

塩では約 80 ％（7 ／ 9）、第二鉄塩では 10 ％（1 ／ 9）（イ）硫化水素発生ポテンシャル判定剤と鉄塩の価数により大きく異なった。

硫化水素発生ポテンシャルの判定剤として、硫酸第一・目視判定が最も明瞭な条件は、第一鉄塩で添加濃度が0.005 mol/L となった。

鉄（0.005 mol/L）を用いた。
（ウ）実験条件

・高濃度硫化水素の発生は 10 日間の培養において、黒― 32 ―

培養実験は、硫酸第一鉄の濃度を 0.005mol/L に調整

写真 4.3.2

硫化水素発生ポテンシャルの簡易判定実験（その１）
建設系混合廃棄物分別残渣（軽比重粗粒子選別）K5 抽出液

した表 4.3.8 の栄養パックを入れ培養液を固液比 1 ： 5たときを基準として以下の 4 回とし、各段階でバイアルの割合で各廃棄物試料に添加し、表 4.3.9 の抽出条件にを 1 本採取して分析に供した。
1 回目： 0 日目（試験開始 1 時間後）従い抽出操作を行った。
その後 1 μmGFP にてろ過し、ろ液を培養液試料とし

2 回目：黒色 1 日前（仕込み日を 1 日遅らせ、黒色た。各培養液試料を 100 ml バイアルビンに 50 ml ずつ

日と同時採取）分取し、植種液（埼玉県環境整備センター（寄居）7 −3 回目：黒色日

3 処分場浸出水）を 1 ml 添加後、窒素にてバイアル内

4 回目：黒色日から 5 日後の空気を置換したのち密栓し、35 ℃の恒温器にて培養

ただし、10 日目になっても黒色沈殿が認められないを行った。また、コントロール試験として K1 ・ T3 ・場合は、この時点でバイアルを 2 本採取し（黒色 1 日前、T4 において、窒素置換無しの試験を同時に行った。

黒色日分）、分析を行うことにした。この場合は、5 日（エ）検体採取時期

後に残りのバイアルを採取し、分析を行うこととした。

検体採取時期は培養液中に黒色沈殿の発生が認められ（オ）試験期間― 33 ―

写真 4.3.3

硫化水素発生ポテンシャルの簡易判定実験（その１）
解体系石膏ボード T3 抽出液

表 4.3.8 栄養パックの成分― 34 ―

表 4.3.9 抽出条件

表 4.3.10 ガスの分析

表 4.3.11 培養液（ろ液）の分析

平成 15 年 2 月 17 日（月）から 3 月 4 日（火） 16 日間

または黒色の浮遊物が確認されるまでの日数を、写真
4.3.4 に黒色化の程度を示す。

（カ）測定項目および分析方法① ガス分析

窒素パージ無しの試料はいずれも黒色変化が確認されバイアルのヘッドガスをガスタイトシリンジにて採取なかったのに対し、窒素パージを行った試料は 5 試料にし分析した。ガスの測定項目および分析方法を表 4.3.10

おいて、沸騰水抽出の場合もオートクレーブ抽出の場合に示した。

も黒色変化が確認された。ただし、M-1 試料については、② 培養液の分析

黒色変化が確認されなかった。

培養液の採取にあたっては、ガス分析後、硫化物イオンなどは酸化しやすいため、培養液をできる限り空気と

4. 3. 7 考察

接触させないように注意しながら、N 2 ガスを充填した

１）窒素パージについて

受側バイアルにろ過して入れ、出来る限り無酸素状態下

簡易判定実験（その２）の結果、沸騰水抽出（100 ℃）

でろ液を保存した（図 4.2.2 参照）。ろ液の分析項目およにおいてもオートクレーブ抽出（121 ℃）においても、

び方法を表 4.3.11 に示す。

窒素パージを行なわない 3 試料（K-1、T-3 および T-4）

３）実験結果（簡易判定実験−２）については黒色変化は観測されず、硫化水素の発生も確

表 4.3.12 に試験期間中にバイアル内の溶液が黒色化

認されなかった。（K-1 の沸騰水抽出の 15 日目で 0.33

― 35 ―

表 4.3.12 黒色化に要した日数度であった。沸騰水抽出の方がやや迅速に判定できることが確認された。
なお、判定に要する日数は平均 5 日程度であり、最短で 3 日、長くとも 7 〜 10 日程度と考えられる。
３）判定の確実性について
簡易判定実験（その２）の結果、沸騰水抽出法においてもオートクレーブ抽出法においても、黒色変化が確認された試料については、いずれも硫化水素の発生が確認された。ただし、K-1 および K-2 において、沸騰水抽出法では数十 ppm 程度しか硫化水素が発生しなかったの
写真 4.3.4 黒色化の例

に対し、オートクレーブ抽出法の場合は 1000ppm を超T-1、窒素パージ有り、100 ℃
0 日目は液相が懸濁しているが、5 日目には左２本に黒色の沈殿ができている。右の１本は仕込み
日が 1 日遅いため、黒色化に至っていない。

える高濃度硫化水素が確認された。そのため、オートク
レーブ抽出法の方が硫化水素発生ポテンシャルをより正確に把握できているものと考えられる。このことは抽出方法の検討実験においても示されたので、精密抽出法とppm の硫化水素が確認されているが、これはごくわず

してはオートクレーブ抽出法が、簡易抽出法としては沸かな量である。
）

騰水抽出法を提案する。

これらの試料はいずれも窒素パージを行うと 4 〜 9 日

４）高濃度硫化水素発生の主要な原因
6 種類の試料のうち M-1 のみ黒色変化が確認されな間で黒色変化が確認され、また、硫化水素の発生も確認かった。図 4.3.4 に抽出液の糖の濃度の変化を示すが、された。
以上のことから、硫化水素発生の判定にあたっては、

M-1 の抽出液中の糖の初期濃度が他の試料と比較して窒素パージを行うことが有効であることが確認された。

1 ／ 10 程度と低かったために、硫酸塩還元菌が満足に

２）判定の迅速性について

活動できなかったためと考えられる。

簡易判定実験（その２）の結果、窒素パージを行った

また、オートクレーブ抽出法による抽出液の方が、糖試料のうち、K-1、K-2、T-1、T-3、T-4 の 5 試料についの初期濃度が高くなっており、沸騰水抽出法と比較して、ては、沸騰水抽出の場合では 4 〜 7 日間で黒色変化が確

硫酸塩還元菌の栄養分となる糖を効率的に抽出している

認され、オートクレーブ抽出の場合では 4 〜 9 日間で黒ことがわかる。

色変化が確認された。黒色変化までの日数は、T-3 につ糖の由来については、廃棄物の付着物と、石膏ボード

いてはオートクレーブ抽出の方が短かったが、その他の自身が持つ糖が考えられる。写真 4.3.5 に示すとおり、

4 試料については沸騰水抽出の方が短いかあるいは同程

廃石膏ボードのヨウ素デンプン反応（iodine blue color-― 36 ―

図 4.3.4 抽出水の糖濃度の変化

写真 4.3.5 廃石膏ボードのヨウ素デンプン反応ing）を見ると、廃石膏ボードにはデンプンが含まれてが高いこと、そしてその原因が石膏ボードに含有していいることがわかった。デンプンは糖に容易に加水分解さるグルコース糊に原因があることを前節で述べたが、石れ、硫酸塩還元菌の栄養分となると考えられる。

膏ボード単体を埋め立てた状態で、実際に高濃度の硫化なお、「4.3.4 抽出方法の検討実験」の表 4.3.4 に廃棄水素が発生するかどうか検証する必要がある。そこで、

物試料の溶出試験結果を示しているが、建設系混合廃棄（有機物の溶出がない）プラスチックと石膏ボード（お物よりも廃石膏ボード類の方が抽出液中の糖の濃度が高よびそれ自体が持っている有機物）のみから、他の安定くなる傾向が見られる。
M-1 は、建設系破砕分別残渣であり、そのうち「石膏を含むコンクリート片」であるため、有機物の混入の可能性がさらに少ないために溶出する糖も少なかったと考
えられる。

4. 4

ライシメータ実験（模擬埋立実験槽）による廃石

膏ボードからの高濃度硫化水素の発生およびその機構に関する研究4. 4. 1 実験の目的
硫化水素発生ポテンシャルが高い廃棄物としては、廃石膏ボードが該当することが既存の文献等からも示唆されている。また、廃石膏ボードは硫化水素発生の可能性― 37 ―

図 4.4.1 ライシメータ（模擬埋立層）全景

型廃棄物に付着物として存在する紙や木くずなどからの4. 4. 2 実験方法

有機物の供給がなくても、高濃度の硫化水素が発生する

１）廃棄物試料ことを実証することを目的として、ライシメータ実験

ライシメータ実験に用いる廃棄物試料を調整するため（模擬埋立実験）を行った。同時に、槽内の水分やガスに、表 4.4.1 に示す 5 種類の埋立材料を用意した。埋立の深さ方向の分布等から硫化水素の発生メカニズムを明

材料の性状分析結果を表 4.4.2、表 4.4.3 に示す。

らかにした。

表 4.4.1 ライシメータの廃棄物試料の調整に用いた埋立材料

写真 4.4.1

廃石膏ボード（粉状）

写真 4.4.3

廃プラスチック

写真 4.4.2

廃石膏ボード（粒状）写真 4.4.4

難燃性プラスチックペレット

表 4.4.2 埋立材料の性状分析結果― 38 ―

表 4.4.3 埋立材料からの抽出液の分析結果

２）充填条件れるために、有機物の溶出がないと思われる難燃性プラ

埋立材料を、2 本のライシメータ（φ 50 cm、埋立高

スチックを混合して埋立材料とした（LM2）。一方、硫さ 1.4 m、カラム段数 3 段）に充填した。このときライ

化水素の発生が必ず起こる条件（コントロール）として、

シメータ 1（LM1）は廃石膏ボードと廃プラスチックを食物の残りかすなどが付着していると思われる廃プラス

混合し、ライシメータ 2（LM2）は廃石膏ボードと難燃チックを混合して、埋立材料とした（LM1）。

性プラスチックペレットを混合した。ライシメータへの

３）ライシメータの構造

廃棄物の充填条件を表 4.4.4 に示す。なお、混合は、廃ライシメータの構造およびセンサー・サンプリング孔

石膏ボード、廃プラスチックおよびプラスチックペレッの位置は、図 4.4.2 および図 4.4.3 に示すとおりである。

トの一定重量を測定して充填用のバケットに入れて混合

ライシメータは、直径 50 cm、高さ 1.5 m であり、廃し、充填した。混合および充填状況を写真 4.4.5 に示す。

棄物試料を約 90 cm、覆土試料を約 50 cm 充填した。ラ

埋立試料の混合割合の基本的条件として、充填する石

イシメータは保温および加温が可能な構造であり、埋立

膏ボードの重量は、LM1、LM2 共に同じとし、混合す層内の温度をある程度コントロールすることができる。

るプラスチックの種類を変えることとした。すなわち、

ライシメータの上部空間は散水可能な構造となっておLM1 には廃プラスチックを、LM2 にはプラスチックペ

り、浸透水はライシメータ下部から集水できる構造とな

レットをそれぞれ混合した。また、あらかじめ廃プラスっている。ライシメータの上部空間および下部は、空気チックと難燃性プラスチックペレットの真密度を測定を吹き込むことができる。また、温度計（①〜⑨）、水し、充填密度が同程度になるように、混合状態を観察し分系（M ①〜 M ③）
、ガス採取口（G0 〜 G6）および層ながら混合割合を決定した。

内水採取口を備えており、層内の状況を観測できるよう

プラスチックを混合した意味は、次のとおりである。

になっている。

実験の目的で示したように、廃石膏ボードのみでの硫化４）実験条件

水素の発生を検証するため、それ自体での充填実験を行（ア）埋立シミュレータの運転条件

うが、廃石膏ボードのみでは閉塞の恐れがあると考えら― 39 ―

ライシメータを設置した埋立シミュレータの運転条件

表 4.4.4 ライシメータへの廃棄物試料充填条件

は表 4.4.5 のとおりとした。

ぞれのライシメータについて、温度センサー毎に、記録

なお、ライシメータの重量および水位の推移、降水おされた全データの平均と温度が安定している 5 月の平均

よび採水の状況を図 4.4.4 〜 4.4.6 に示す。

をプロットしている。廃棄物試料が充填されているセン（イ）硫酸塩還元菌の植種

サー②、③、④、⑤付近の温度が微生物活動によって最初期条件として、浸出水の植種および栄養塩の添加はも高くなっており、覆土部分からエアーチャンバーにか

表 4.4.6 のとおりとした。

けて徐々に温度が低下している。この部分の LM1 と５）分析項目

LM2 の温度を比較すると、最大で 1 ℃程度 LM1 が高く、分析項目は表 4.4.7 のとおりとした。

微生物活性が高いと考えられる。また、水没することが多いセンサー①付近の温度は下がっている。

4. 4. 3 実験結果

２）水分（体積含水率）
体積含水率の推移を図 4.4.10、図 4.4.11 に示す。セ１）埋立物温度
ライシメータ内部の埋立物温度の推移を図 4.4.7、

ンサー M ①、②は充填ごみ層中に、センサー M ③は覆図 4.4.8 に示す。途中、6 月 13 日前後に室温上昇よる温土中に設置され、それぞれ充填ごみ底部から 8.5、58.5、度上昇が、7 月 2 日には空気を通気したことによる温度

108.5cm の高さにある。最も低い位置に設置されている

上昇がそれぞれ見られた。ライシメータ 2 については、

センサー M ①付近では、浸出水のサンプリングによる通気による温度上昇はごくわずかしか見られない。また、

ライシメータ内部の水位の変動によって水分も大きく変

7 月 29 日からは微生物活動を意図的に活性化させるた動している。体積含水率 78 および 54 ％は、水没つまりめに温度上昇を行った。

飽和状態である。充填ごみの中央付近に位置するセンサ

埋立物温度の垂直分布を図 4.4.9 に示す。図は、それー M ②では、LM1 では 23 ％、LM2 では 8 ％であり、― 40 ―

写真 4.4.5 ライシメータへの廃棄物試料充填状況

この差は、充填ごみの物性の違いの影響を受けているた

その垂直分布を図 4.4.12 〜 4.4.21 に示す。なお、垂直めと考えられる。最も高い位置に設置されているセンサ

分布の図は、それぞれのライシメータについて、深さ毎

ー M ③（覆土層）では、LM1 では 66 ％、LM2 ではに記録された全データの平均と濃度が安定している 5 月

39 ％で長く推移しており、これも下部の充填ごみの物の平均をプロットしている。
CO2 濃度の推移を見ると、ライシメータ 1、2 ともに、性の違いの影響を受けているためと考えられる。

30 ％前後で推移しながら徐々に減少していたが、通気

３）カラム廃棄物層および上部換気空気のガス濃度
カラム廃棄物層および上部換気空気のガス濃度およびを行った 7 月 2 日に CO 2 濃度が急激に低下し、その後― 41 ―

図 4.4.2 ライシメータの構造

図 4.4.3 センサーおよびサンプリング孔の位置― 42 ―

表 4.4.5 埋立シミュレータの運転条件

図 4.4.4 ライシメータの重量および水位の推移（図中△は運転条件の変更）

図 4.4.5 ライシメータへの降水および採水の状況― 43 ―

図 4.4.6 ライシメータへの累積降水

表 4.4.6 浸出水の植種および栄養塩の添加条件

表 4.4.7 ライシメータ実験の分析項目― 44 ―

図 4.4.7 埋立物温度（LM1）

図 4.4.8 埋立物温度（LM2）

図 4.4.9 埋立物温度（垂直分布）― 45 ―

図 4.4.10 水分（体積含水率）（LM1）

図 4.4.11 水分（体積含水率）（LM2）

図 4.4.12 カラム廃棄物層および上部換気空気の CO2 濃度― 46 ―

図 4.4.13 カラム廃棄物層の CO2 濃度（垂直分布）

図 4.4.14 カラム廃棄物層および上部換気空気の O2 濃度

図 4.4.15 カラム廃棄物層の O2 濃度（垂直分布）― 47 ―

図 4.4.16 カラム廃棄物層および上部換気空気の N2 濃度

図 4.4.17 カラム廃棄物層の N2 濃度（垂直分布）

図 4.4.18 カラム廃棄物層および上部換気空気の CH4 濃度― 48 ―

図 4.4.19 カラム廃棄物層の CH4 濃度（垂直分布）

図 4.4.20 カラム廃棄物層および上部換気空気の H2S 濃度

図 4.4.21 カラム廃棄物層の H2S 濃度（垂直分布）― 49 ―

再び濃度が上昇している。センサー G5 から上部につい2 においても 5,000ppm 程度の硫化水素がそれぞれ見らては、CO 2 濃度はほぼ 0 ％（大気中は 0.03 ％程度であれている（ライシメータ 1、2 ともに、センサー G5 かる）で推移している。

ら上部についてはほとんど検出されていない）。また、酸素濃度は、センサー G5 から上部については大気中通気を行った 7 月 2 日に硫化水素濃度が急激に低下し、濃度とほぼ同程度で推移しているものの、それより下のその後、再び濃度が上昇し始め、温度コントロールを始部分（廃棄物層内）は 3 〜 5 ％程度で推移している。まめた 7 月 29 日以降に急速な濃度上昇が見られる。

た、通気を行った 7 月 2 日には酸素濃度が急激に上昇し垂直分布を見ると、CO 2 や CH 4 の濃度については廃棄物層の中は比較的一定で覆土層で急激に低下する傾向ている。
窒素濃度は、ライシメータ 1 とライシメータ 2 で傾向が見られるが、硫化水素の濃度では、廃棄物層の中で濃が異なっている。ライシメータ 1、2 ともに、センサー

度勾配が明確に確認でき、下部に行くほど硫化水素濃度

G5 から上部については大気中濃度とほぼ同程度の濃度が高くなる傾向が見られる。また、ライシメータ 1 の方で推移しているが、それより下の部分（廃棄物層内）でが、CO2、CH4、硫化水素濃度のいずれも高くなっておは、ライシメータ 1 は大気中の窒素濃度よりも低い濃度

り、有機物の活動が盛んであると言える。

から徐々に上昇して大気中濃度に近づく傾向になるのに

４）浸出水

対し、ライシメータ 2 では大気中の窒素濃度と同程度の濃度からさらに高くなってゆく傾向が見られる。窒素はライシメータからの浸出水の分析結果を図 4.4.22 〜
図 4.4.29 に示す。

反応性の低いガスであるので、窒素濃度の変化は、総量

ORP の推移を見ると、実験開始当初はライシメータ 1の変化というよりも、酸素および CO 2 の濃度に左右さがやや酸化状態、ライシメータ 2 がやや還元状態である

れている結果であると考えられる。

ものの、その後はライシメータ 1、2 ともに徐々に低下

メタン濃度は、ほとんどが 2 ％以下の濃度で推移して
おり、ライシメータ 1 の方がライシメータ 2 よりも高くし始め、-100 〜 150 mV 程度の還元状態で推移している。

なる傾向が見られる。これは、ライシメータ 1 の方が廃

電気伝導度は、ライシメーター 1、2 ともに、廃棄物棄物層の有機物が多いためであると考えられる。また、の洗い出しに伴い徐々に増加し、400 〜 500 mS/m 程度

ライシメータ 1 においては、温度コントロール（温度上で推移している。ライシメータ 1 の方がやや高くなる傾昇）を行った 7 月 29 日以降、メタンガス濃度の上昇が向を示している。
有機物濃度の推移を見ると、ライシメータ 1、2 で見られる。
硫化水素濃度について見ると、センサー G4 より下のBOD の挙動が異なる。ライシメータ 1 では、初期の段部分（廃棄物層）において、ライシメータ 1 では

階で BOD が低下し非常に低い値で推移するのに対し、

10,000ppm を超える高濃度の硫化水素が、ライシメータ

ライシメータ 2 においては、初期の段階で一度上昇し、

図 4.4.22 浸出水の pH、温度、電気伝導率、酸化還元電位（ライシメータ 1）― 50 ―

図 4.4.23 浸出水の pH、温度、電気伝導率、酸化還元電位（ライシメータ 2）

図 4.4.24 浸出水の有機物濃度および IC（ライシメータ 1）

図 4.4.25 浸出水の有機物濃度および IC（ライシメータ 2）― 51 ―

図 4.4.26 浸出水の陽イオン濃度（ライシメータ 1）

図 4.4.27 浸出水の陽イオン濃度（ライシメータ 2）

図 4.4.28 浸出水の陰イオン濃度（ライシメータ 1）― 52 ―

図 4.4.29 浸出水の陰イオン濃度（ライシメータ 2）

その後徐々に減少するものの 50 mg/L 以上の濃度で推しており、石膏ボードから硫酸イオンが浸出水中に溶解移している。TOC について、有機物含有量の多いライ

しているものと考えられる。

シメータ 1 に対し、含有量の少ないと考えられるライシ

なお、図 4.4.30 〜 4.4.33 に塩素イオン、ナトリウム

メータ 2 でも、TOC は同じような挙動をしている。こイオン、カルシウムイオン、硫酸イオンの累積流出量をれは廃石膏ボードから有機物が流出しているものと考え示す。実験期間中に、ライシメータ 1 からは塩素イオンられる。また、IC は、ライシメータ 1 で 350 mg/L、ラが 17 g、ナトリウムイオンが 28 g、カルシウムイオンがイシメータ 2 で 280 mg/L 程度になっている。IC は生物

70 g、硫酸イオンが 150 g、ライシメータ 2 からは塩素活性の指標であり、ライシメータ 1 は有機物の分解活性イオンが 13 g、ナトリウムイオンが 12 g、カルシウムイが高いことを示している。

オンが 77 g、硫酸イオンが 150 g それぞれ浸出水として陽イオン濃度を見ると、ライシメータ 1、2 ともに、廃棄物の洗い出しに伴い陽イオンの増加が認められる。

累積で流出している。
５）槽内水質+ライシメータ 1 では Na がやや高くなっているがそれ

ライシメータ槽内の水質を図 4.4.34 〜 4.4.40 に示す。

以外は、ライシメータ 1、2 ともに、ほぼ同じ傾向を示

温度コントロール（温度上昇）を行った 7 月 29 日以している。

降に、槽内温度をはじめ、IC、塩素イオンの上昇が認め

陰イオン濃度の推移を見ると、ライシメータ 1、2 とられる。

もに硫酸イオンが 1000 mg/L を超える高い濃度で推移

また、pH について見ると、廃棄物層の最上部付近に

図 4.4.30 塩素イオンの累積流出量― 53 ―

図 4.4.31 ナトリウムイオンの累積流出量

図 4.4.32 カルシウムイオンの累積流出量

図 4.4.33 硫酸イオンの累積流出量― 54 ―

図 4.4.34 槽内水質（温度）

図 4.4.35 槽内水質（pH）

図 4.4.36 槽内水質（IC）― 55 ―

2+

図 4.4.37 槽内水質（Ca ）2+

図 4.4.38 槽内水質（Mg ）2-

図 4.4.39 槽内水質（SO4 ）― 56 ―

−

図 4.4.40 槽内水質（Cl ）位置する G4 において pH が低くなっているのが特徴で態の部分では 54 ％、その上の水没していない廃棄物中ある。

では 8 ％で推移している。水没している状態での水位は充填廃棄物の底部からライシメータ 1 で 25 cm 程度、ラ4. 4. 4 考察

イシメータ 2 で 20 cm 程度となっている。ライシメータ

１）温度

1 とライシメータ 2 で滞水面の高さがやや異なるもの

ライシメータ 1、ライシメータ 2 ともに、最下層のカの、ライシメータの高さ方向について水没状態にあるかラム部分（底部から 50 cm まで）が最も温度が高くなっどうかによって微生物活性が大きく変化しているものとており、最下層部分において微生物分解が最も活発であ推察される。

ると考えられる。5 月の平均値で見るとライシメータ上３）ガス部空間よりも充填廃棄物中は 1 〜 2 ℃程度高くなっていライシメータ実験の結果、廃石膏ボードに廃プラスチ
ックを混合・充填したライシメータ 1 において、10,000

る。
ライシメータ 1 とライシメータ 2 で比較すると、充填

ppm を超える高濃度の硫化水素が発生した。浸出水の廃棄物中の温度はライシメータ 1 の方がライシメータ 2

分析結果から 1,000 mg/L 以上の硫酸イオン濃度が溶出より 0.5 〜 1 ℃程度高くなっている。ライシメータ 1 のし、これに廃プラスチックに付着している有機物が栄養

方が有機物分が多いため、充填廃棄物中での嫌気性微生源となって硫酸塩還元菌が働き、高濃度硫化水素が発生

物による有機物分解が生じているものと考えられる。

したものと考えられる。

また、7 月 29 日から温度コントロールを行った結果、一方、廃石膏ボードと難燃性プラスチックペレットをライシメータ上部空間と最下層部分の温度差は 10 ℃程

混合・充填したライシメータ 2 においても、5,000 ppm

度にまで広がっており、微生物活動が非常に活発化してを超える高濃度の硫化水素が発生した。この濃度はライいると考えられる。

シメータ 1 から発生した硫化水素の濃度よりは低いもの

なお、水分の項でも示すが、充填廃棄物中の滞水面は、の、ヒトの致死濃度（700 ppm）を十分に上回る濃度で充填廃棄物の底部からライシメータ 1 で 25 cm 程度、ラある。プラスチックペレットには有機物が付着していな

イシメータ 2 で 20 cm 程度となっており、温度センサー

いことから硫酸塩還元菌の栄養源となる有機物は石膏ボ

1 のみが水没することが多いために他のセンサーと比較

ード自身から供給されたものと考えられる。前述したよ

して温度センサー 1 の部分 1 ℃程度低くなっている。

うに、石膏ボード自身がデンプンを含んでおり、これが２）水分溶出して硫酸塩還元菌の栄養源となったものと考えられ

充填廃棄物中の体積含水率、ライシメータ 1 では底部る。

の水没状態の部分では 58 ％、その上の水没していない

充填廃棄物中の硫化水素の濃度は底部ほど高く、上部廃棄物中では 23 ％、ライシメータ 2 では底部の水没状に行くほど濃度が低下しており、直線的な濃度勾配が見― 57 ―

られる。一方、硫化水素以外の CO2 や CH4 では充填廃へのガス拡散が見られるが、硫化水素のガス拡散は非常

棄物中の濃度勾配は見られず廃棄物層のすべての部分でに小さいことがわかった。

反応がほぼ均質に起こっているものと考えられる。すな

ところで、廃棄物層内部（G1 〜 G5）の平均ガス濃度

わち、硫化水素は充填廃棄物の最下部すなわち滞水してと、上部チャンバ中のガス濃度の比は、それぞれいる部分で発生し、廃棄物層内を拡散して広がるために

LM1 ： 5.4 × 10 （CO2）、4.2（CH4）、3.6 × 10 （H2S）、

直線的な濃度勾配になって現れるものと考えられる。

LM2 ： 6.8（CO2）、3.9 × 10 （CH4）、7.5 × 10 （H2S）

2

4

-2

3

硫化水素以外のガスでライシメータ 1 とライシメータ

である。従って、硫化水素は、CO 2 および CH 4 に比べ2 を比較すると、CO2 濃度ではライシメータ 1 はライシても、埋立層内と上部チャンバの間に濃度の勾配がある

メータ 2 の約 2 倍の濃度が観測されているが、CH4 濃度にもかかわらず、フラックスは小さいことがわかった。

ではライシメータ 1 はライシメータ 2 の 10 倍以上の濃この原因として、硫化水素が空気よりも密度が高いため度が観測されており、メタン生成の状況が異なっている。

に上方に移動しにくいことと、酸素によって酸化されてライシメータ 1、ライシメータ 2 ともに、充填廃棄物中いる可能性が考えられる。

の酸素濃度は 2 ％以下と比較的嫌気的な状態に保たれて

４）微生物活性おり、また、カラム内水質の pH は 7 前後（廃棄物層のライシメータ 1、2 のいずれにおいても廃棄物充填層最上部付近は pH 5 〜 6 ）で推移しており、メタン菌の部分はほぼ嫌気的な状態になっており、硫化水素の発生

pH 最適域である pH 6 〜 7 に近い状況にある。以上のよ条件である硫酸塩源の存在、十分な量の有機物源、適当

うに 2 つのライシメータとも嫌気的条件等はメタン生成

な温度・水分・嫌気的状態が揃うことによって、高濃度の条件を満たしているが、充填廃棄物の質の違いによっの硫化水素が発生することが明らかにされた。特にライてメタン生成に差が生じたものと思われる。

シメータ 2 においては、有機物の供給源が他になくとも

図 4.4.41 に覆土層上部表面におけるガスフラックス（CO2 および CH4）を示す。硫化水素は、ライシメータ上

廃石膏ボード自身が持つ有機物で十分に高濃度の硫化水素が発生することが示された。

部チャンバ中に検出されなかったことから、フラックス

硫化水素濃度の垂直分布を見ると、硫化水素は充填廃を算出できなかった。ただし、H2S の検出下限値 0.1 ppm

棄物層の最低部すなわち滞水している部分における濃度-32（vol）の値を用いると、7.6 × 10 mL/m /h であり、しが最も高いことから、硫酸塩還元菌の活動は特に滞水したがって、H2S のフラックスはこれ以下となる。CO2 は、ている部分において活発になるものと考えられる。

初期に比較的大きなフラックスが見られたが、すぐに減

５）浸出水

2

少し、平均 5.7（LM1）、2.0（LM1）mL/m /h を示した。

ガスの項でも述べたが、ライシメータ 1 とライシメー

CH4 は、LM1 および LM2 とも同じような上下の変動を

タ 2 の CH 4 濃度を比較すると、ライシメータ 1 はライ

示し、フラックスは平均 181（LM1）、227（LM2）

シメータ 2 の 10 倍以上の濃度が観測されており、メタ2

mL/m /h であった。このように、廃棄物層内部でのガ

ン生成の状況が異なっている。浸出水を見ると、ライシ

ス発生に伴って、CO 2 と CH 4 は上部覆土層から大気中

メータ 1 の BOD は比較的早期に低下している。ライシ

図 4.4.41 覆土層上部表面におけるガスフラックス― 58 ―

メータ 1 には廃プラスチックを充填しているため、廃プ

酸素濃度が 0 ％となるように窒素パージしたものを用意

ラスチックに付着している易分解性有機物（BOD 成分）

し、計 30 種類の条件による硫化水素ガスの発生ポテン

がメタン生成によって消費されたものと考えられる。一シャルを比較することとした。

方、ライシメータ 2 では、メタン生成反応が起こりにく実験は、7 月 24 日〜 9 月 2 日までの計 40 日間行い、く揮発性有機酸も消費されないことから BOD の低下がその間に 7 回（7/28、7/30、8/1、8/5、8/16、8/22、

遅れたものと考えられる。

9/2）バイアル内ガスを採取し、硫化水素ガス濃度を分析した。

4. 5 バイアルを用いた高濃度硫化水素発生機構解明
4. 5. 1 実験の目的

4. 5. 3 実験結果

4.4 ライシメータ実験では、ほぼ水で飽和された廃棄

バイアル内硫化水素ガスの測定結果を図 4.5.1 に示物充填層直上において、特に高濃度硫化水素が発生した。

す。体積含水率が大きいバイアル（水没状態）において、

しかし、硫化水素だけが飽和水面から上部に離れるにし顕著に発生していた。

たがって急激に硫化水素の濃度が低下し、含水率の影響が示唆された。

充填ごみの性状で比較すると、全体的な傾向としては、有機物が含まれている廃プラスチックを混合したバイア

そこで、充填物の性状と含水率の変化による硫化水素

ルの方が硫化水素濃度が高くなる傾向が見られる。一方、発生状況を把握することを目的として、バイアルによる難燃性プラスチックを混合したバイアルにおいても体積

硫化水素発生実験を行った。

含水率の高い 2-4、2-5 では高濃度の発生が確認された。
また、廃プラスチックを混合したバイアルの方が、硫化4. 5. 2 実験方法

水素の発生開始が速くなる傾向が見られた。

バイアル実験は、ライシメータ実験で用いた 2 つのラ
イシメータの実験条件を想定し、充填ごみとしては廃石

なお、窒素パージの状況で比較すると、窒素パージの方が、硫化水素濃度が高くなる例が多数見られた。

膏ボードに廃プラスチックを混合したものと、廃石膏ボ

以上のことから、硫化水素は飽和含水率状況（水没状

ードに難燃性プラスチックを混合したものを用意し、そ態）において発生しており、有機物が含まれている廃プ

れぞれ含水率を変化させることによって表 4.5.1 に示す

ラスチックを混合し、窒素パージすることによって硫化10 種類の試料を用意した。さらに、10 種類それぞれの水素の発生は速くなることが明らかにされた。

バイアル内気相部に対し、①窒素パージを行わないもの、

図 4.5.2 に、体積含水率と発生硫化水素ガス濃度の関②酸素濃度が 5 ％となるように窒素パージしたもの、③係を示す。窒素パージ（酸素： 0 ％）、廃石膏ボード +表 4.5.1 バイアルの種類― 59 ―

図 4.5.1 バイアル内硫化水素ガス濃度（単位： ppm）

酸塩還元菌の栄養素となる有機物が存在すること並びに嫌気性状態であることに加えてさらに飽和含水率すなわ
ち水没状態が必要なことが明らかにされた。このことは、
ライシメータ実験においても、水没している部分から高濃度の硫化水素が発生していることが明らかにされており、バイアル実験においてもこの現象が裏付けられたことになる。
有機物については、廃プラスチックに付着した有機物が硫酸塩還元菌の栄養素となり硫化水素の発生が促進されるものの、難燃性プラスチックを混合した場合（有機物が混合されていない場合）においても石膏ボード自身
図 4.5.2 体積含水率と発生硫化水素ガス濃度（単位： ppm）
窒素パージ（酸素： 0 ％）、廃石膏ボード + 廃プラは
8/22 のデータ、廃石膏ボード + 難燃性プラは 9/2 のデータが有する有機物が硫酸塩還元菌の基質となると考えら
れ、高濃度の硫化水素が発生することが 4.4 と同様改めて明らかにされた。
また、嫌気状態においては嫌気性微生物の活動により廃プラは 8/22 のデータ、廃石膏ボード + 難燃性プラはメタンと硫化水素が発生することが一般に知られている

9/2 のデータである。含水率が高いほど高濃度の硫化水

が、メタンは不飽和状態においても活発に発生した。

素が発生し、また逆に、飽和状態でなければ、硫化水素の高濃度（1000 ppm 以上）は抑制されていた。

一般に、管理型最終処分場においては浸出水集排水管を設置するなど内部保有水を貯留させないように設計・管理されることが多いが、安定型最終処分場においては

4. 5. 4 考察

内部保有水の集排水管を設置していない場合が多い。安

バイアル実験の結果、高濃度の硫化水素の発生は、硫定型最終処分場において内部保有水を制御することは、― 60 ―

内部環境をコントロールする上で非常に重要な問題とな・廃石膏ボードと難燃性プラスチックペレット（有機物る。今回のバイアル実験によって、内部保有水を貯留さがない）を混合・充填した場合でも、5,000 ppm を超せないことが硫化水素の発生抑制対策として極めて有効

える高濃度の硫化水素が発生し、有機物の供給源が他であるとの重要な結果を得ることができた。

になくとも廃石膏ボード自身が持つ有機物で十分に高濃度の硫化水素が発生することを明らかにした。

4. 6 まとめ・硫化水素は充填廃棄物の最下部すなわち滞水している

１）硫化水素発生判定実験

部分で高濃度で発生することが明らかになった。

・硫化水素発生の判定にあたっては、判定剤として硫酸第一鉄を用いて黒色変化を目視確認する目視判定法が３）バイアル実験
・高濃度の硫化水素の発生には、硫酸塩還元菌の栄養素有効である。

となる有機物が存在することおよび嫌気性状態である・目視判定にあたっては、窒素パージを行うことが有効ことに加えて飽和含水条件が必要になることが明らか

である。

にされた。

・抽出方法について精密抽出法としてはオートクレーブ

・石膏ボード自身が有する有機物が硫酸塩還元菌の基質抽出法が、簡易抽出法としては沸騰水抽出法が選定さとなって高濃度の硫化水素が発生することが明らかに

れた。

された。

・目視判定に要する日数は平均 5 日程度であり、最短で・以上のことから、内部保有水を貯留させないことが硫3 日、長くとも 7 〜 10 日程度である。

化水素の発生抑制対策として有効であることが示唆さ

２）ライシメータ実験れた。

・廃石膏ボードに廃プラスチック（有機物が付着）を混合・充填することによって、10,000 ppm を超える高濃度の硫化水素が発生した。

― 61 ―

第 5 章 最終処分場における高濃度硫化水素による環境汚染防止対策
5. 1

新規安定型最終処分場における高濃度硫化水素発

かにしたように、廃石膏ボードは主要な硫酸塩源である

生防止対策とともに、廃石膏ボード自身が有する有機物（グルコー

安定型最終処分場の新設にあたっては、第 3 章で示しス糊）が硫酸塩還元菌の栄養源として十分な量であるた

た高濃度硫化水素発生の各条件の制御を計画・設計段階

め、石膏ボードだけで高濃度の硫化水素が発生する可能から考慮することによって、高濃度硫化水素の発生を効性が高い。そのため、廃石膏ボードについては、再使

果的に抑制することができると考えられる。すなわち、

用・再生利用等に努め、安定型最終処分場への埋立処分最終処分場からの高濃度硫化水素発生機構は、①硫酸塩を早急に禁止することが望ましい。

還元菌の存在のもとで、硫酸塩還元菌の栄養源となる、②硫酸塩源、および③有機物が存在し、これに④硫酸塩

5. 1. 1 構造面での対策

還元菌の増殖条件（水分・嫌気状態）が重なることで高

１）最終処分場内の水分･酸素の制御を通じた抑制対策

濃度硫化水素が生成され、生成された硫化水素は、⑤そ埋立層内部の水分量を少なくすること、特に、廃棄物れと反応する物質が埋立層内部に存在しなければ環境中を水没させないことが、高濃度硫化水素の発生抑制に効に放出される、こととなる。

果的である。

①については、硫酸塩還元菌は自然界の常在菌である

そのため雨水を速やかに排除すること、および埋立層ため、その存在をなくすことは不可能である。そのため、内部への浸透水の滞留を回避することが有効となる。構②〜④について制御を行うことによって高濃度硫化水素

造面での具体的な対策としては、安定型最終処分場におの生成を抑制することが可能であり、また、高濃度硫化

いても浸透水排除設備の設置により埋立層内部の浸透水水素が生成された場合においても⑤の対策によって環境を排除することと、および適切な覆土と雨水排水設備に中に硫化水素が放出されることを防ぐことができる。

より雨水を速やかに排除し、埋立層内部への雨水の浸透

その対策を表 5.1.1 に整理する。

を抑制することが必要となる。

一方、硫黄を高濃度に含む廃棄物は、埋立処分しない

一方、埋立層内部へ大気が導入され易くなるように通という方策が有効な抑制手段となりうる。第 4 章で明ら気設備を設置することも、嫌気状態の回避には効果的で

表 5.1.1 新規安定型最終処分場における高濃度硫化水素発生防止対策― 62 ―

ある。

量が多い廃棄物の埋立処分を回避する仕組みが作られて

２）硫化水素を吸着除去する物質を利用した対策いる。

現状の安定型最終処分場の基準では、雨水・浸透水排搬入物の受け入れに当たっては、定期的に抜き取り調除設備、ガス抜き管および搬入される硫酸塩源の規制な査等により、その遵守状況を監視する。また、定期的などの対策が決められていないため、硫化水素の発生を止写真撮影等により記録を残しておく。

めることはできない。そこで、硫化水素と反応しやすい（イ）硫化水素発生評価（目視判定法）

遊離鉄等を多く含む土材を覆土や浸透水の透過層用充て

埋立ごみの搬入前検査の段階で、埋立ごみの高濃度硫ん材として利用することにより、発生した高濃度硫化水

化水素発生の可能性を評価し、その可能性が高い廃棄物素の放出を緩和することが可能となる。そのため、最終の埋立を回避することが必要である。

処分場の計画・設計段階から、このような覆土の確保が望ましい。

すなわち、4 章で有効性が確認された温水抽出またはオートクレーブ抽出による目視判定法を用いて、事前検なお、遊離鉄等が多い土材としては、関東ローム、リ査を行い、高濃度硫化水素の発生が確認された（黒色化

モナイトや転炉スラグ、鹿沼土等がある。

が判定された）埋立物は埋立処分しないという方策があ

３）有機物の多い地盤への立地回避る。

谷地や湿地など有機物を多く含む地盤があり、これら

２）覆土の実施と管理の地盤に処分場を設置すると原地盤から有機物が供給さ遊離鉄等を多く含むなど硫化水素との反応性等に着目れる可能性がある。そのため、有機物を多く含む地盤へして選定した土質材料による覆土を実施する。一方、埋の処分場の立地は回避するか、あるいは有機物を多く含立作業が終了した部分については、早急に最終覆土を施む地盤を掘削除去した後に処分場を設置するなどの対策

工し、雨水の浸透を抑制する。また、覆土施工後も作業が必要となる。

車輛の通行等によって生じた亀裂の監視・修復等を適切に行う必要がある。

5. 1. 2 未然防止に向けた維持管理面での対応

３）設備の点検・保守

浸透水排除や雨水排除などの構造面での対応を行った

浸透水や雨水の排除設備、ガス抜き管等の設備についとしても、埋立層内部の浸透水の流れは単純なものではて、設備が適切に機能するよう定期的に点検を行い、必なく、部分的に宙水として滞水して嫌気状態となる可能

要に応じて補修等を行う。

性が考えられる。また、雨水排除設備等を設置しても設

４）その他

備が適切に機能しなければ意味がない。

日常の作業記録を日報として保存する。

したがって、高濃度硫化水素の発生を防止するためには構造面の対応だけでは完全ではなく、維持管理面にお5. 2

既存安定型処分場における高濃度硫化水素発生による環境汚染に関する診断技術

いても適切に対応する必要がある。

5. 2. 1 高濃度硫化水素発生の可能性の判断について

１）埋立物（搬入物）の受入管理
硫酸塩還元反応に必要な硫酸塩源と有機物を制御する

5.1 で整理したとおり、①の硫酸塩還元菌の存在につためには、埋立物（搬入物）の受入管理を適切に行い、いては、硫酸塩還元菌は自然界の常在菌であるコントロ

高濃度硫化水素の発生の原因となる物質の受入を回避すールは難しいので②〜④について高濃度硫化水素発生のることが重要である。そのためには、①展開検査を行う、可能性を診断する。

②予め搬入廃棄物の硫化水素発生ポテンシャルを評価す

１）硫酸塩源の存在についてる、の 2 つの方法が考えられる。

埋設廃棄物中の硫酸塩源の存在については、過去の搬（ア）展開検査

入記録等によって確認することができる。特に石膏ボー

展開検査を徹底する。なお、1998 年の改正共同命令

ドなどの硫酸塩源を多く含むものが搬入されている場合

により、安定型最終処分場への廃棄物の受け入れに際しは、②の要件が満たされる。過去において解体系廃棄物て埋立物の展開検査が義務づけられ、安定型廃棄物以外を受け入れていた処分場においては、石膏ボードが搬入の混入物や付着物がないことを確認し、有機物等の混入されている可能性が非常に高い。

― 63 ―

また、黒い水が発生しているような処分場や、浸透水素とする。可能であれば水素および一酸化炭素を測中に硫酸イオンが多量に含まれるような場合においても定しておくのもよい。
なお、調査地点数は 2 地点以上とする。また、試②の要件を満足している。
２）有機物の存在

料採取に当たっては、ガス突出等に十分配慮する。

改正共同命令施行前の廃棄物受入については、搬入受③浸透水入管理が十分でなかったものと考えられるため、ある程

浸透水採取用井より層内水試料を採取する。分析

度の有機物は埋立られたと考えることが妥当であろう。

項目は、BOD、TOC、硫化物イオン、および硫酸

また、石膏ボード自身が硫酸塩還元菌の増殖に十分なイオンとする。

有機物を含んでいるために、石膏ボードが搬入されていまた、湧出している浸透水については、定期的にる場合は、③の要件が満たされている。

その外観や臭気の有無などを監視しておくことが望一方、谷地や湿地など有機物が多い地盤に最終処分場が立地している場合は、地盤から有機物が供給される可ましい。
３）調査に当たっての留意点

能性があるため、③の要件が満足されている。

硫化水素ガス等は、天候が不順あるいは低気圧が当該

３）硫酸塩還元菌の増殖環境地区に近づいている時に発生し易いと言われている。そ

硫酸塩還元菌の環境増殖条件は、嫌気性であることおこで、上記の発生ガスの観測に当たっては、晴天の日ばよび十分な水分があることが本研究で明らかにされた。

かりではなく、雨天等の天候不順な日の観測データをと

特に埋立層内部に浸透水を貯留している環境においてり入れることが望ましい。

は、硫化水素が高濃度で発生することが示された。
内部貯留の条件としては、以下の 3 項目が考えられる。

5. 3

高濃度硫化水素が発生している安定型処分場にお・浸透水の排除設備がない。

ける環境汚染防止技術

・雨水排除を行っていない。

最終処分場において高濃度硫化水素の発生が確認され・覆土からの雨水浸透への対策を行っていない。

た場合は、まず緊急対策として現場作業員の安全確保と周辺住民等の健康被害防止を図り、次に高濃度硫化水素

5. 2. 2 モニタリング

発生に対する改善対策を行う。

硫化水素問題に適切に対応するためには、当該最終処
分場における硫化水素の発生状況や埋立層内部状況等を

5. 3. 1 問題発生時の緊急対応

定期的に把握しておく必要がある。そのためには、定期廃棄物最終処分場において、高濃度硫化水素問題が発的なモニタリングが必須である。概要を以下に整理す

生した場合の緊急対応の内容を以下に整理する。

る。

１）現場における緊急措置

１）調査対象問題発生時に即座に現場にて取るべき措置は以下のと埋立層内部と発生しているガス･汚水おりである。

２）調査項目

① 現場作業員の安全確保①埋立層内部② 硫化水素ガス発生状況の把握（ガス発生地点、濃観測用井戸がある場合：内部温度

度、ガスが及ぶ範囲等）②発生ガス③ 黒い水の発生状況の把握（発生地点、濃度、流出

観測用井戸あるいはガス排除設備がある場合、そこからガスを採取し、精密測定を実施する。精密測先等）④ 所管行政機関への報告（以下は行政機関による対定のみでは十分な測定回数が得られない場合は、検応となると考えられる）

知管による簡易測定により補うものとする。また、⑤ 周辺住民への影響の把握

上記の設備がない場合には、覆土表面を 1 m 程度

⑥ 関連設備等への影響の検討

削孔して、ガスを採取する。

⑦ 事態が深刻な場合の立入禁止措置

分析項目は、二酸化炭素、メタン、硫化水素、酸― 64 ―

（ア）ガス発生状況の把握

敷地境界部と近傍の住居あるいは道路、他の施設との① 発生地点の把握

間の地点にて測定を行う。

ガス発生状況を把握するためには、まずガス発生地点を把握する必要がある。一般の管理状態においては、（イ）黒い水の発生状況の把握① 発生地点の特定

突発的にガスが発生することは考え難い。過去の事例

旧型の安定型最終処分場では、雨水等の排水設備がからみても、一般管理業務の中での改変作業や偶発的整備されておらず、埋立層の中で構造的に弱い部分にな事故を契機として、埋立層内の状態が変化したため、入った亀裂等から浸透水が流出することが多いので、ガスが突然発生することが多い。したがって、発生地

下流側のえん堤については日頃から定期的に監視して点の把握に当たっては、問題発生前の作業内容ならびおく必要がある。なお、流出地点についてはその高さに作業地点を把握することが重要となる。

を把握することにより、内部の汚水の滞留状況が推察

また、ガス突出のような重大な事態が発生した場合されるので、その高さを把握できるように、埋立計画には、特に、①〜⑦の措置を緊急にとるとともに発生

図面あるいは施設平面図・立面図を作業現場に用意し地点に近づくに当たっては、安全装備を装着した上で、ておくことが望ましい。

複数の者による対応が望ましい。

② 発生量と濃度② ガス濃度の測定

黒い水が流出した場合には、そのまま一般河川に放労働安全衛生管理用に使用している携帯式ガス検知

流することを回避するために、その下流部に一次的に器は、酸素濃度や可燃性ガス濃度なども測定でき便利

貯留池を設けて貯留する。非常時のために、事前に貯であるが、測定レンジが労働安全規則で定められてい留池を設置できるような緩衝地帯（バッファーゾーン）

る下限値近傍の低濃度に設定されており、硫化水素がを設けておくことが望ましい。

大量に発生した場合にはその測定可能レンジが不適当

もしこのような用地がない場合には、隣接地の地権である。また、これらの測定器に用いられている測定者の了解を得た上で、貯留池を設け、汚水を受ける。

端子（電極）は、測定レンジよりも高濃度のガスに一緊急用貯留池への流入量から、おおよその発生量を度暴露すると、性能が低下し誤作動するようになる。

把握するとともに、当該汚水を採水して分析業者に分

その結果、以降の測定値は信頼できなくなり、硫化水

析を依頼する。

素が発生していても検知できないなど、新たな危険を（ウ）周辺住民への影響の把握招くので、労働安全管理用の携帯式ガス検知器は使用してはいけない。

問題発生時の風向に基づいて、最も近傍の住居等への影響を把握するために、風下側の地点でのガス濃度を測作業現場にて硫化水素を測定するためには、検知管定する。また、当日および翌日の天気予報や当該地区のを利用すべきである。そのため、現場には、高濃度か地勢風等を参考にして、ガスの移動先を予測する。なお、

ら低濃度までの幾つかの測定レンジに対応した検知管

硫化水素は一般大気よりも重いので、谷部では谷筋に沿を用意しておくことが望ましい。

って流れ易いので、地形についても十分配慮する必要が

近年、硫化水素濃度測定範囲 0 〜 5 ％（50,000 ppm）
程度（誤差 10 ％ FS）の高信頼性のポータブル計測装

ある。
（エ）関連設備等への影響の検討

置が開発された。この種の装置は連続測定も可能であ

硫化水素は、金属との反応性が高い物質であるので、り、現場作業用だけでなく、以下の敷地境界等でのモ

最終処分場内にある他の設備、特に電気設備等についてニタリング装置としても有効である。

は、端子等を腐蝕する可能性がある。これらの影響によ③ ガスの影響範囲

り、大切な観測機器や通信機器等に障害を招来する可能ガスの影響範囲を把握するためには、まず当該最終性があるので、事前にそのような影響がないかを検証し処分場の敷地境界のガス濃度を計測する。計測地点のておくとともに、問題発生時には即座にその影響の有無、方向としては、当該地区の東西南北の四方向を基本と機能の点検を行う。

して設定する。

（オ）行政への報告

また、問題発生時の風向を把握し、その下流方向の― 65 ―

周縁部にて高濃度のガスが観測された場合には、地元

自治体ならびに都道府県の環境担当部局に、問題が発生

検査に加えて、写真撮影等により記録を残しておくことした時点でなるべく早く報告する。

が望ましい。

２）周辺住民に対する説明等の対応

なお、ボーリング掘削により試料を採取する場合には、硫化水素問題が発生した場合には、周辺住民に正しい併せて観測用井戸を設置することが望ましいが、当該井情報を提供する必要がある。提供する情報の内容は以下戸ならびに掘削地点からのガス湧出には十分配慮し、ガを基本とする。

ス移動を制御できるような構造とするような配慮が必要

・発生した問題の概要である。

・問題が発生した時間＜調査項目＞

・敷地境界部での濃度

・埋立ごみ中の硫酸塩の分布・風向と近傍での濃度（ウ）最終処分場内の有機物の所在

・河川に漏出した汚水量（おおよそ）可能であれば、埋立物中の有機物量を把握する。

・これまでに実施した対応の内容＜調査項目＞

・この後の対応の内容

・埋立層内の有機物量（熱しゃく減量・ CHN 分析）

また、当該施設ならびに周辺部も含めた地図を用意し・最終処分場基礎地盤土壌における有機物量（同て、観測地点や問題発生地点等を示すことが望ましい。

上）（エ）硫化水素と反応しうる物質の所在

5. 3. 2 改善対策

硫化水素と反応する物質として、覆土中の可溶性鉄

１）原因および対策のための詳細調査

量・遊離酸化鉄を分析する。

産業廃棄物の安定型最終処分場における硫化水素問題＜調査項目＞に対処するためには、その発生機構についての解析が必

・総鉄分量、酸性シュウ酸塩可溶鉄、ジチオナイト

要となる。

可溶鉄

しかしながら、これまでの問題発生事例に即して考え

２）改善対策の実施

ると、安易･軽率な地質調査や掘削調査は避けるべきである。地質調査のためのボーリングや掘削により、埋立

硫化水素問題が発生した最終処分場において採用可能な対応措置としては、以下の方法が考えられる。

層内が攪乱されて、内部の微生物の活動を刺激して、硫① 覆土や汚水透過床の施工による発生ガス･汚水の負化水素発生の問題をさらに悪化させる場合が見受けられ

荷削減る。そのため、地質・掘削調査は注意して行う必要があ② 薬剤散布･流入による内部環境条件の改善、汚濁成

る。

分の除去

（ア）硫酸塩還元菌の存在と現地条件③ 排ガス処理設備ならびに浸透水排除設備の設置採取したコア試料等を用いて、可能であれば硫酸塩還（ア）覆土や汚水透過床の施工

元菌数や酸化還元電位等の内部環境条件を調査する。ま高濃度硫化水素が発生しないようにするためには、埋た、当該最終処分場の廃棄物の分布なども把握する。

立地内部をなるべく好気的状態に保持することが重要で＜調査項目＞

ある。その第一の方策として、内部に汚水が長期的に滞・地下水位・最終処分場内滞留水の存在（排水）状

留しないようにすることが考えられる。そのためには、

況・埋立層厚さ・使用している覆土材・温度・酸埋立廃棄物層内部への雨水浸透を抑える必要があり、覆化還元電位・ pH ・硫酸塩還元菌数、他土を施工するとともに雨水排除溝等を設けて、地表面で（ボーリングを行わない場合）の雨水排除を適切に行うことが望ましい。

・地形・汚水の漏出場所（高さ）・風向

また、遊離鉄等が多い土砂を用意して、一般土と混合（イ）硫酸塩源の存在調製した上で、ガス発生地点に覆土を施工し、発生ガス

高濃度硫化水素の発生抑制のためには、硫酸塩源の所を吸収する。また、同様の土砂を充てんした汚水透過床

在を明らかにする必要がある。そのためには、日常の廃（層）を設置して、汚水中の硫化物イオンを除去する。

棄物受け入れ管理業務の一環として、受け入れ物の展開― 66 ―

（イ）薬剤散布等発生したガスを特定地点に収集する方法が考えられる。

酸化剤となる薬品類を埋立廃棄物層に散布あるいは浸なお、収集されたガスは周辺環境に影響がないように、透させて、嫌気性環境による還元雰囲気を改善して高濃適切に処理する必要がある。処理方法としては、焼却処

度硫化水素の発生を抑制する。また、鉄塩溶液を散布す理あるいは吸着処理が考えられる。

ることによって硫化水素を硫化鉄として捕捉することも（エ）通気設備・浸透水排除設備の設置できる。このとき、硫酸第一鉄を用いると、この溶液は埋立層内を好気的状態に保持するために、通気設備と還元剤であることと、さらに硫黄源を供給することとな

浸透水排除設備を設ける。これらの設備により、内部へるので、硫化水素の発生を助長する可能性があるため望の大気の流入･浸透が進むとともに、内部の滞留汚水をましくない。実際、福岡県筑紫野市では、硫酸第一鉄が排除することが可能となる。その結果、内部が好気的状

硫化水素発生を助長したとして散布を中止した。そのた態になり、硫酸塩還元菌の活動は低下する。また、通気め、第二鉄塩溶液や、その他に硫酸塩還元菌の活動を阻

設備はガス排除設備と併用することも可能である。

害する薬剤が有効であると考えられる。また、発生した

なお、この手法を採用した場合には、一時的にガス発

汚水に薬品を加えて、汚濁成分を除去する。なお、薬剤生が活性化する場合がある。そこで、そのような場合にの使用に当たっては、事前に室内実験にて反応性等をチ備えて、発生したガスを適切に収集･排除できるようなェックして、過激な反応による副次的影響を回避する。

設備を設計する必要がある。

ちなみに、内部が酸化されることにより、安定な錯体（オ）その他となっていた金属化合物等が溶解してくる可能性がある

廃棄物を掘削撤去して外部にて処分する場合には、掘ので、注意が必要である。

削作業により埋立層内をかく乱することによって一時的（ウ）排ガス設備の設置に好気的条件を生み出し、その後の微生物反応が加速さ

通常、高濃度硫化水素ガスが発生する際には、その発れ、強い嫌気状態に短時間で戻ると急激に高濃度硫化水

生地点が予測できず、ガスの吸着や処理等の対応が出来

素ガスや黒い水の発生を誘発する可能性があるので十分ないことが多い。逆に、そのガスの移動経路を何らかの注意する必要がある。また、当該廃棄物の性状に十分配手段により、特定の場所に放出するように制御すること

慮して、運搬･処分を行う必要がある。

ができれば、対策も当該地点に集約でき、有効な対応が可能となる。

また、硫酸塩源が除去されるわけではないので、新たな埋立処分先においても、また前述したような条件に置

そのような方法としては、最終処分場の最終覆土の下

かれれば再びガス発生等の問題を招く可能性があり、そにガス収集層（ガス遮断用の合成シートあるいは低透水のような状態にならないような埋立処分を実施する必要性土層とガス収集管（暗渠）から構成される）を設けて、がある。

― 67 ―

第 6 章 総括
１）高濃度硫化水素の発生機構

しかし、①の硫酸塩還元菌は自然界の常在菌であるこ硫化水素は、埋立処分された廃棄物に含まれる硫酸塩とからその存在をなくすることは不可能である。②の硫が、最終処分場内に生息する硫酸塩還元菌による有機物

酸塩源および③の有機物に対しては、これらを含む廃棄

2-の代謝過程で、硫化物イオン（S ）に還元されることに物、すなわち硫化水素発生能の高い廃棄物を埋め立てなよって発生する。そして、次のような条件が全て整ったいことが重要な対策となる。すなわち、展開検査によっ場合には、周辺環境に悪影響を与えるほど埋立層内で高て、硫酸塩を高濃度に含むものや有機物の混入量が多い

濃度の硫化水素が発生する可能性が非常に高くなる。

ものの埋立を回避するとともに、バイアル培養による目① 最終処分場内に硫酸塩還元菌が存在する

視判定法によって事前に硫化水素発生ポテンシャルを評② 最終処分場内に硫酸塩（S）源が存在する

価することが有効な対策であると考えられる。特に、石③ 硫酸塩還元菌が増殖するに足る有機物源が存在する

膏ボードはそれ自身で硫化水素発生の原因となるため、④ 硫酸塩還元菌が増殖するのに適当な温度･水分・嫌埋立を回避することが必要である。

気的状態が保持されている④の硫酸塩還元菌の増殖条件については、特に水没し⑤ 発生した硫化水素を捕捉除去する物質が少ない

た状況において、硫化水素が顕著に発生することが明ら

２）硫化水素発生ポテンシャルおよび硫酸塩還元菌の増かにされたので、埋立地に浸透水が内部貯留しないよう殖条件にすることが重要である。すなわち、浸透水排除や雨水安定型最終処分場を模したライシメータ実験の結果、排除、通気設備による嫌気状態の改善があげられる。ま硫化水素の発生条件である硫酸塩源の存在、有機物源、た、これらの設備等の機能が保たれるように適切な維持

適当な温度・水分・嫌気的状態が揃うことによって高濃管理を行うことも必要である。

度の硫化水素が発生することが確認された。特に、有機⑤の発生した硫化水素を捕捉除去する物質について

物については、廃プラスチック（建設系混合廃棄物由来）は、硫化水素と反応して捕捉しやすい遊離鉄等を多く含に付着した有機物が十分な栄養源となるとともに、石膏

む土材を覆土材等として用いることが有効である。これ

ボード自身が有する有機物だけでも十分な栄養源となっらの土材は地域差はあるものの自然土壌に含まれているて高濃度の硫化水素が発生することが明らかにされた。

ため、比較的低コストでの対策が可能と考えられる。

また、バイアル実験の結果、硫酸塩還元菌の増殖条件

既存の安定型最終処分場については、石膏ボードやあとしては、嫌気的条件であることに加えて水分の影響がる程度の有機物が埋め立てられていることが多いと考え大きいことがわかり、特に水没した状況において、硫化られる。これらの処分場で浸透水を内部貯留しているよ

水素が顕著に発生することを明らかにした。

うな場合や、すでに黒い水が発生しているような場合は、さらに、硫化水素発生簡易判定実験によって、試験対硫化水素の発生の可能性が高いものと考えられる。その象物の硫化水素発生の有無を短期間で判定する方法（目ため、できるだけ水分の内部貯留を回避するように雨水視判定法）の有効性を明らかにした。すなわち、試験対

排除等の対策を行うことが必要となる。

象物に判定剤（硫酸第一鉄）を混合し、容器内の気相部

以上のような防止策を講じても硫化水素が発生した場

を窒素パージして恒温培養を行うものである。試験対象

合には、硫化水素は毒性の強いガスであることを念頭に物が硫化水素発生能を有する場合は、3 〜 10 日程度でおき、まず作業員の安全確保を図るとともに、周辺住民

黒色化するため、容易に目視判定が可能となる。

等への健康被害防止を図る必要があり、その後に発生抑

３）最終処分場における硫化水素による環境汚染防止対制対策を行う。発生抑制対策としては、できるだけ水分策の内部貯留を回避するように雨水排除等の対策を行うと１）で示した条件が満たされないようにすることで、ともに、硫化水素を捕捉除去し易い遊離鉄等を多く含む

最終処分場における硫化水素の発生を抑制することが可

土材を覆土材等として用いることが有効である。

能と考えられる。
― 68 ―

Demolition Debris Landfills, Environ. Eng. Sci., 20（3），謝辞
本研究を進めるに当たり、東明興業株式会社には充填

pp.183-196（2003）

廃棄物の提供に、また終了に当たっては掘り出し廃棄物

13）菊池憲次，里内勝，上田邦夫：ゴミ焼却場の汚水処の持ち出しと処分に、快くご協力をいただいた。また、理施設における硫化水素発生に関する研究（第 1大成建設株式会社にはライシメーター実験に多大なご協報）-イオウ源について-，環境技術，11（6），pp.9-

力をいただいた。ここに記し、謝意を表するものであ13（1982）14）森浩二：廃棄物埋立地におけるメタン生成菌を中心る。

とした嫌気的微生物生態系の解析，岐阜大学大学院
参考文献

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１）環境省廃棄物リサイクル部：廃棄物最終処分場にお15）Municipal Solid and Biomedical Waste Branch,

ける硫化水素対策検討会報告書（2000）

Environmental Protection Division, B. C. Environment:２）長森正尚，小野雄策，山田正人，石垣智基，井上雄

A Strategic Analysis of Waste Gypsum Wallboard
Reprocessing in British Columbia.（July 1991）

三：管理型最終処分場の廃止基準に関する考察(2)，第 14 回廃棄物学会研究発表会講演論文集（2003）

16）菊地憲次，岡谷卓司，武田信生，里内勝，中村敏博，

３）森浩二，高見澤一裕：分子生物学的手法を用いた廃平田慎二：安定型最終処分地における高濃度硫化水

棄物埋立地浸出水中の硫酸塩還元菌とメタン生成菌

素発生機構，日本化学会誌，No.12，pp.705-713の解析，廃棄物学会論文誌，13（ 3），pp.113-123（2001）
17）上田邦夫：土壌微生物の生産する有毒ガスに起因す（2002）
４）松井三郎，立脇征弘：硫酸塩還元菌，環境技術，18，

る死亡事故とその対策，微生物と資源，2，pp.4759（1982）

No.4，p.244（1989）
５）井上雄三：安定型最終処分場の諸問題，都市清掃，

18）武下俊宏，樋口壯太郎，花嶋正孝：最終処分場の硫化水素対策と発生原因物質の究明，第 13 回廃棄物

Vol.56，No.255，pp.444-450（2003）
６）徳江敏夫，小島一郎，井上雄三，大迫政浩，田中

学会研究発表会講演論文集，pp.951-953

勝：安定型埋立地における硫酸塩還元による硫化物

19）Hardy Associates（1978），Ltd.:Control of Sulphateの生成について，第 4 回廃棄物学会研究発表会講演

Production in Drywall Land-fill Operations（1984），

論文集（1993）（Gypsum Subcommitee of the Lower Mainland Refuse

７）宮脇健太郎，田中信寿，松藤敏彦，谷口英士：焼却

Project への報告書）

灰中での硫酸塩還元細菌による硫化物生成とその環

20）里内勝，菊池憲次，上田邦夫：ごみ焼却場の汚水処

境因子，第 4 回廃棄物学会研究発表会講演論文集

理施設における硫化水素発生に関する研究，環境技（1993）

術，11，No.8，pp.557-564（1982）

８）菊池憲次：硫化水素の発生実験（平成 12 年 6 月 121）環境省廃棄物，リサイクル対策部：平成 12 年度日）

安定型最終処分場に係る硫化水素等発生対策調査（平成 13 年 3 月）９）U.S.EPA ： Construction and Demolition Waste
Landfills（draft）（February 1995）

22）環境省廃棄物，リサイクル対策部：平成 13 年度

10）Townsend, T. G., Jang, Y., Thurn, L. G.: Simulation of

廃棄物等による環境汚染修復技術実証調査（廃棄物関連環境保全対策調査）（平成 14 年 3 月）

construction and demolition waste leachate. J. Environ.
Eng., 125（11），pp.1071-1081（1999）23）Reinhart, D., Townsend, T.: Control of Odors from

11）Weber, W. J., Jang, Y.-C., Townsend, T. G., Laux, S.:

Construction and Demolition Debris Landfills,

Leachate from Land Disposed Residential Construction

Technical Awareness Group Meeting 1 slides

Waste, J. Environ. Eng., 128（3），pp.237-245（2002）（http://www.ees.ufl.edu/homepp/townsend/Research/

12）Jang, Y.-C., Townsend, T. G.: Effect of Waste Depth on
Leachate Quality from Laboratory Construction and

CDOdor/TAG1.htm）
24）小野雄策，田中信寿：建設廃棄物埋立における硫化― 69 ―

水素ガス発生の可能性と管理法に関する考察，廃棄（2003 ）

物学会論文誌，14（5），pp.248-257（2003）（http://www.ees.ufl.edu/homepp/townsend/Research/

25）Hardy Associates（1978）Ltd.： Control of Sulphate

CDOdor/CDOdor_Qtr_rep_Sep03_Nov03.pdf）

Production in Drywall Landfill Operations, Report to30）Reinhart, D., Townsend, T.: Control of Odors from

Gypsum Subcommitee of the Lower Mainland Refuse

Construction and Demolition Debris Landfills,

Project（1984）

Quarterly Progress Report Dec. 2003 - Feb.（2004 ）26）渡辺洋一，須貝敏英，小野雄策，増田武司，小林（http://www.ees.ufl.edu/homepp/townsend/Research/

進：黒い水の生成過程と処理，埼玉県公害センター

CDOdor/CDOdor_Qtr_rep_Dec03_Feb04.pdf）
31）武下俊宏，樋口壯太郎，花嶋正孝：最終処分場の硫研究報告，16，pp.121-129（1989）27）小野雄策，康躍恵，高橋清文，河村清史，松山道太，

化水素対策と発生原因物質の究明，第 13 回廃棄物

白石継生，佐藤茂夫：最終処分場における硫化水素
対策 含鉄土壌による覆土，第 13 回廃棄物学会研究

学会研究発表会講演論文集，pp.951-953
32）徳江敏夫，小島一郎，井上雄三，大迫政浩，田中発表会講演論文集，Pt.2，pp.954-956（2002）

勝：安定型埋立地における硫酸塩還元による硫化物

28）成岡朋弘，康躍恵，小野雄策，松山道太，佐藤の生成について，第 4 回廃棄物学会研究発表会講演

茂夫：最終処分場における硫化水素対策（その 2）

論文集（1993）−鉄系廃棄物による混合処理−，第 14 回廃棄物学

33）宮脇健太郎，田中信寿，松藤敏彦，谷口英士：焼却会研究発表会講演論文集，Pt.2，pp.1058-1060

灰中での硫酸塩還元細菌による硫化物生成とその環（2003）

境因子，第 4 回廃棄物学会研究発表会講演論文集29）Reinhart, D., Townsend, T.: Control of Odors from
Construction and Demolition Debris Landfills,（1993）
34）環境省：平成 12 年度安定型最終処分場に係る硫化Quarterly Progress Report Sept 1,2003 - Nov 30,― 70 ―

水素等発生対策調査

表図写真のリスト

表一覧
表 1.1 硫化水素の物性値
表 1.2 硫化水素の毒性
表 1.3 硫化水素の許容濃度
表 1.4 プルーム式による、風下方向距離とガスの拡散希釈
表 2.1.1 硫酸塩還元菌の分類表 2.1.2 硫酸塩還元菌の基質利用特性
表 2.1.3 硫酸塩還元菌の一般的な生育環境
表 2.2.1 硫化水素発生の条件
表 2.2.2 安定型最終処分場の状況
表 2.2.3 模擬実験による硫化水素の発生
表 4.1.1 高濃度硫化水素発生の必要条件を断ち切るための対応と課題
表 4.2.1 培養実験に用いた建設系廃棄物の種類
表 4.2.2 栄養パックの成分
表 4.2.3 ガス分析
表 4.2.4 培養液（ろ液）の分析
表 4.2.5 抽出廃棄物の特性と抽出液の性状
表 4.2.6 バイアル内酸素量と酸素収支について
表 4.2.7 硫酸還元菌あたりの硫化水素発生速度
表 4.3.1 検体の種類と試料の前処理方法および各検討における試料の採用状況
表 4.3.2 抽出方法の検討実験で比較した抽出条件
表 4.3.3 分析項目と方法
表 4.3.4 廃棄物の抽出特性
表 4.3.5 環境省告示 13 号および簡易溶出法による溶出試験の結果
表 4.3.6 温水、沸騰水およびオートクレーブ法による溶出試験の結果
表 4.3.7 硫化水素発生ポテンシャルの簡易判定実験（その１）の結果
表 4.3.8 栄養パックの成分
表 4.3.9 抽出条件
表 4.3.10 ガスの分析
表 4.3.11 培養液(ろ液)の分析
表 4.3.12 黒色化に要した日数
表 4.4.1 ライシメータの廃棄物試料の調整に用いた埋立材料
表 4.4.2 埋立材料の性状分析結果
表 4.4.3 埋立材料からの抽出液の分析結果
表 4.4.4 ライシメータへの廃棄物試料充填条件
表 4.4.5 埋立シミュレータの運転条件
表 4.4.6 浸出水の植種および栄養塩の添加条件
表 4.4.7 ライシメータ実験の分析項目
表 4.5.1 バイアルの種類
表 5.1.1 新規安定型最終処分場における高濃度硫化水素発生防止対策― 71 ―

図一覧
図 1.1 風下方向距離とガスの拡散希釈傾向（ガス発生流量 Q を固定）
図 1.2 風下方向距離とガスの拡散希釈傾向（有効煙突高さ He を固定）
図 2.2.1 有機物の分解過程と硫化水素生成
図 2.2.2 埋立層内での不飽和水分移動による大気の侵入の模式図
図 4.2.1 建設廃棄物総合処理施設フロー
図 4.2.2 ろ液の採取方法
図 4.2.3 硫化水素発生までの日数
図 4.2.4 培養実験系ごとの硫化水素発生の状況
図 4.2.5 抽出廃棄物の熱しゃく減量と抽出液の DOC
図 4.2.6 培養液の初期有機物（DOC）濃度と最大硫化水素濃度の関係
図 4.3.1 硫化水素発生ポテンシャル実験の全体フロー
図 4.3.2 環境省告示 13 号および簡易溶出法による TOC の関係
図 4.3.3 温水、沸騰水およびオートクレーブ法による TOC の関係
図 4.3.4 抽出水の糖濃度の変化
図 4.4.1 ライシメータ（模擬埋立層）全景
図 4.4.2 ライシメータの構造
図 4.4.3 センサーおよびサンプリング孔の位置
図 4.4.4 ライシメータの重量および水位の推移
図 4.4.5 ライシメータへの降水および採水の状況
図 4.4.6 ライシメータへの累積降水
図 4.4.7 埋立物温度（LM １）
図 4.4.8 埋立物温度（LM ２）
図 4.4.9 埋立物温度（垂直分布）
図 4.4.10 水分（体積含水率）（LM １）
図 4.4.11 水分（体積含水率）（LM ２）
図 4.4.12 カラム廃棄物層および上部換気空気の CO2 濃度
図 4.4.13 カラム廃棄物層の CO2 濃度（垂直分布）
図 4.4.14 カラム廃棄物層および上部換気空気の O2 濃度
図 4.4.15 カラム廃棄物層の O2 濃度（垂直分布）
図 4.4.16 カラム廃棄物層および上部換気空気の N2 濃度
図 4.4.17 カラム廃棄物層の N2 濃度（垂直分布）
図 4.4.18 カラム廃棄物層および上部換気空気の CH4 濃度
図 4.4.19 カラム廃棄物層の CH4 濃度（垂直分布）
図 4.4.20 カラム廃棄物層および上部換気空気の H2S 濃度
図 4.4.21 カラム廃棄物層の H2S 濃度（垂直分布）
図 4.4.22 浸出水の pH、温度、電気伝導率、酸化還元電位（ライシメータ１）
図 4.4.23 浸出水の pH、温度、電気伝導率、酸化還元電位（ライシメータ２）
図 4.4.24 浸出水の有機物濃度および IC（ライシメータ１）
図 4.4.25 浸出水の有機物濃度および IC（ライシメータ２）
図 4.4.26 浸出水の陽イオン濃度（ライシメータ１）
図 4.4.27 浸出水の陽イオン濃度（ライシメータ２）― 72 ―

図 4.4.28 浸出水の陰イオン濃度（ライシメータ１）
図 4.4.29 浸出水の陰イオン濃度（ライシメータ２）
図 4.4.30 塩素イオンの累積流出量
図 4.4.31 ナトリウムイオンの累積流出量
図 4.4.32 カルシウムイオンの累積流出量
図 4.4.33 硫酸イオンの累積流出量
図 4.4.34 槽内水質（温度）
図 4.4.35 槽内水質（pH）
図 4.4.36 槽内水質（IC）2+

図 4.4.37 槽内水質（Ca ）2+

図 4.4.38 槽内水質（Mg ）2−

図 4.4.39 槽内水質（SO4 ）−図 4.4.40 槽内水質（Cl ）図 4.4.41 覆土層上部表面におけるガスフラックス
図 4.5.1 バイアル内硫化水素ガス濃度（単位： ppm）
図 4.5.2 体積含水率と発生硫化水素ガス濃度（単位： ppm）

写真一覧
写真 4.3.1 簡易判定実験２に使用した廃棄物試料
写真 4.3.2 硫化水素発生ポテンシャルの簡易判定実験（その１）
建設系混合廃棄物分別残渣（軽比重粗粒子選別）Ｋ５抽出液
写真 4.3.3 硫化水素発生ポテンシャルの簡易判定実験（その１）
解体系石膏ボードＴ３抽出液
写真 4.3.4 黒色化の例
写真 4.3.5 廃石膏ボードのヨウ素デンプン反応
写真 4.4.1 廃石膏ボード（粉状）
写真 4.4.2 廃石膏ボード（粒状）写真 4.4.3 廃プラスチック
写真 4.4.4 難燃性プラスチックペレット
写真 4.4.5 ライシメータへの廃棄物試料充填状況

研究の組織
井上 雄三（研究代表者）

国立環境研究所

朝倉宏

国立環境研究所

山田 正人

国立環境研究所

ブレント イナンチ

国立環境研究所

石垣 智基

国立環境研究所

遠藤 和人

国立環境研究所

小野 雄策

埼玉県環境科学国際センター― 73 ―

研究成果発表一覧
１ 誌上発表１）小野雄策，田中信壽：建設廃棄物埋立における硫化水素ガス発生の可能性と管理法に関する考察，廃棄物学会論
文誌別冊，Vol.14，No.5，pp.248-257，2003
２ 口頭発表１）小野雄策，康躍恵，高橋清文，河村清史，松山道太，白石継生，佐藤茂夫：最終処分場における硫化水素対策−含鉄土壌による覆土−，第 13 回廃棄物学会研究発表会，2002
２）Yusaku Ono, Takashi Ikeguchi: A fetal accident caused by H2S generated at waste landfill sites, EPCOWM 2002, 2002
３）成岡朋弘，康躍恵，小野雄策，松山道太，佐藤茂夫：最終処分場における硫化水素対策（その 2）−鉄系廃棄物による混合処理−，第 14 回廃棄物学会研究発表会，2003
４）井上雄三，朝倉宏，山田正人：廃石膏ボードからの高濃度硫化水素の発生機構とその対策，第 15 回廃棄物学会
研究発表会，2004
５）井上雄三，朝倉宏，B.Inanc，遠藤和人，石垣智基，山田正人：安定型処分場における高濃度硫化水素の発生原因の解明と防止対策，第 26 回全国都市清掃研究・事例発表会，2005
３ 示説発表１）Yuzo Inoue, Hiroshi Asakura, B. Inanc, T. Ishigaki, M. Yamada: Formation of Strong Hydrogen Sulfide from Gypsum
Board and its Countermeasures, The Third Intercontinental Landfill Research Symposium, 2004

― 74 ―RESEARCH REPORT FROM
THE NATIONAL INSTITUTE FOR ENVIRONMENTAL STUDIES, JAPANNo.188

国立環境研究所研究報告

第 188 号

（R − 188 − 2005）
問い合せ先：井上電話

雄三

029-850-2836【 平成 17 年 3 月 25 日編集委員会受付 】【 平成 17 年 3 月 31 日編集委員会受理 】
平成 17 年 3 月発行

発行

独立行政法人〒 305-8506
電話

印

国立環境研究所

茨城県つくば市小野川 16 番 2029-850-2343（ダイヤルイン）

刷

前田印刷株式会社筑波支店〒 305-0033

茨城県つくば市東新井 14-3

Published by the National Institute for Environmental Studies
16-2 Onogawa, Tsukuba, Ibaraki 305-8506 Japan
March 2005

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