書式２
終了報告論文

最終処分場における汚染物質の動態と適正処分に関する研究
研究期間（平成１９年度～２１年度）

梶原佑介*、土田大輔*、志水信弘、濱村研吾、永瀬誠、池浦太荘
要

旨

汚濁物質の発生抑制対策や最終処分場の適正管理を目的として、浸出水の高汚濁負荷の実態を調査し、有機物の組成や動態を明らかにするとともに、プラスチックや埋立廃棄物等からの溶出物(有機物)や微生物による硫酸塩還元反応について検討を行った。
浸出水中の溶存有機炭素(DOC)組成比の平均値は、親水性成分と疎水性塩基成分が 17%、疎水性中性成分が 21%、疎水性酸成分は 62%であり、生物分解生成物である疎水性酸成分が DOC の大半であった。
DOC 組成比の変化は、疎水性中性成分比と水温の間に負の相関関係があった。
DOC 抽出量は、木・竹、紙、繊維、プラスチック、ゴム・皮革、その他の順で大きかった。また、埋立廃棄物 1kg あたりの DOC 抽出量に対するプラスチックの寄与は、約 30～70%であった。可塑性ポリ塩化ビニルから溶出した添加剤(または分解生成物)は、硫酸塩還元菌による硫酸塩還元反応に利用されることが示された。
［キーワード : ①最終処分場
１②浸出水

③硫化水素

④有機性汚濁物質⑤溶存有機炭素］

スチレンジビニルベンゼン共重合体樹脂は日本ウォー

はじめに県内の安定型最終処分場では過去に硫化水素による事ターズ社製の PS-2 を使用した。PS-2 は 10 個を連結し、故が発生しており、汚濁負荷の高い浸出水やそれに伴う硫アセトン 60ml、メタノール 60ml、超純水 30ml、1N 水酸化化水素の発生は、県民の関心が高く、その防止対策が強くナトリウム溶液 60ml、超純水 30ml、1N 塩酸 60ml、超純水求められている。一方、処分場における硫化水素発生の原30ml の順に 1ml/min の流速で洗浄を行った。使用時には、因となる有機物の特定や起源の解明等の詳細な検討事例

0.1N 水酸化ナトリウム溶液 10ml、超純水 5ml、0.1N 塩酸

1)10ml の順に 1ml/min の流速で再洗浄した。

は、全国的にも少なく、具体的対策を検討するための知見が不足している。

試料を孔径 0.45μm のメンブレンフィルターでろ過後、そこで、本研究では最終処分場の適正管理や汚濁物質の(1+1)塩酸により pH2 に調整したものを DOC1 とし、DOC 濃発生抑制対策を目的として、浸出水の高汚濁負荷の実態を度(mg/L)を測定した。
DOC1 を PS2 に 1ml/min の流速で 10ml調査し、有機物の組成や動態を明らかにするとともに、プ通液した通過液を DOC2 とし、DOC 濃度(mg/L)を測定した。

ラスチックや埋立廃棄物等からの溶出物(有機物)や微生次に、逆方向から PS-2 に 0.1N 水酸化ナトリウム溶液 10ml物による硫酸塩還元反応について検討を行った。

を通液した溶出液を DOC3 とし、DOC 濃度(mg/L)を測定し２た。予備試験の平均値から DOC1、DOC2、DOC3 のブランク

研究方法

２．１

硫化水素発生の原因となる浸出水中の有機物の解補正値(mg/L)をそれぞれ 0.5、0.6、0.7 とした。

明

各溶液は、DOC1 が試料中の全溶存有機物を示し、DOC2

２．１．１

浸出水中の有機物及び組成の検討

が親水性成分(Hi)及び疎水性塩基成分(Hob)を、DOC3 が疎

試料は、硫化水素発生履歴のある A 安定型最終処分場跡

水性酸成分(Hoa)を、溶出されない成分が疎水性中性成分

地の浸出水及び処理水について平成 20 年 9 月から平成 22(Hon)を含む。一般的に、Hi は糖酸、脂肪酸、糖類、タン

年 1 月まで毎月、樹脂吸着分画法2),3)により分画し溶存有パク質等を、Hob は芳香族アミン等を、Hoa はフミン酸、機炭素濃度(DOC)を測定した。

フルボ酸等を、Hon は炭化水素、農薬、LAS 等を含む

福岡県保健環境研究所（〒818-0135 福岡県太宰府市大字向佐野３９）

-1-

書式２
*（財）福岡県環境保全公社とされている
２．２

リサイクル総合研究センター

2）（〒808-0135福岡県北九州市若松区ひびきの２－１）試験)を実施した。容量 26mL のバイアルを多数本用意し，。

PVC，硫酸塩還元菌の植種，必須無機塩類(SO42-，N，P など)

プラスチック廃棄物や埋立土壌等からの溶出物(有機物)等の解明を入れて嫌気的に培養した。PVC として添加剤を含む可塑

２．２．１

性 PVC と添加剤を含まない非可塑性 PVC を用いた。適当な埋立廃棄物の組成と有機物の抽出、分画A 安定型最終処分場跡地の 3 カ所(W1、W2、W3)で実施し時間間隔ごとにバイアルを開封し，溶存態有機炭素(DOC)，た過去の掘削調査において採取した埋立廃棄物を試料とpH，酸化還元電位(Eh)，硫酸イオン(SO42-)，硫化物イオン

し、厚生省環境衛生局水道環境部長通知(昭和 52 年 11 月(S2-)，揮発性脂肪酸(VFA)を測定した。また，溶出した添４日環整第九五号)に基づき組成分析を行い、各品目毎に加剤を特定するため，別途溶出試験を実施し，GC-MS を用可燃分を測定した。

いてフェノール類，フタル酸エステル類を測定した
２．３

廃棄物からの有機物の抽出条件は国立環境研究所の報1)

埋立処分場からの発生ガスの実態調査

告 を参考に、1cm 角に裁断した廃棄物試料 8ｇに 80ml のA 安定型最終処分場跡地において、平成 19 年 7 月から超純水を加え、ガラス耐圧ビンで 120℃、30 分、オートク

平成 20 年 3 月まで月に 1 回、5 カ所のボーリング孔にテレーブで熱処理後、ガラス繊維ろ紙でろ過し、抽出液としフロン管を下ろし、テドラーバッグに埋立層内ガスを採取た。抽出液は、樹脂吸着分画法により分画し、塩酸で pH2.0した。採取したガスについては、GC-FPD により含硫ガスに調整後、DOC を測定した。また、糖類はフェノール硫酸の分析を行った。

法により測定した。

３

抽出液中 DOC の分画は、角脇ら 2),3)の方法を参考にして結果及び考察

３．１

浸出水中の有機物の解明

PS-2 を使用し、アセトン、メタノール、1N 塩酸、1N 水酸

図 1 に DOC 濃度と降水量の関係を示す。降水量は試料採化ナトリウム、0.1N 塩酸、0.1N 水酸化ナトリウム、超純取日前日までの 1 ヶ月間の総量である。DOC 濃度は、平成

水の順で各 10ml を自然流下させ、洗浄を行った。

20 年 9 月から平成 21 年 6 月にかけて減少傾向にあったが、抽出液の DOC 濃度(T-Cmg/L)から約 200mgC の DOC を含む

7 月、8 月の DOC 濃度は約 1.7～1.9 倍まで増加し、その後、抽出液(T-Vml)に全量が 20ml になるよう超純水を加えた。

再び減少傾向に転じた。夏期の DOC 濃度上昇は、6 月中旬

これを PS-2 に自然流下で通液後、さらに超純水 3ml を通から 8 月中旬にかけての月間 600mm 超の降雨の影響と考え液し、溶出液を塩酸酸性にして容量(V1ml)及び DOC 濃度られた。

(C1mg/L)を測定した。次に 0.1N 塩酸 10ml を PS-2 に通液50し、溶出液の容量(V2ml)及び DOC 濃度(C2mg/L)を測定した。

40

図1

Hi 割合(%)＝(V1×C1－V1bl×C1bl)*100/(T-C×T-V)

降水量(mm)

H22.1

H21.12

H21.11

H21.9

H21.8

H21.7

H21.10

算出した。

H21.6

0H21.5

0H21.4200

H21.310H21.2400

H20.9

下記の式によりブランク値の補正を行い、各成分の割合を600

20H21.1てブランク値(V1bl、C1bl、V2bl、C2bl、V3bl、C3bl)を測定し、降水量30H20.12(C3mg/L)を測定した。また、超純水 20ml を同様に操作し

800

HiとHob

H20.11

液し、溶出液を塩酸酸性にして容量(V3ml)及び DOC 濃度

Hoa

H20.10

DOC濃度(mg/L)

次に 0.1N 水酸化ナトリウム 10ml を逆方向から PS-2 に通DOC 濃度と及び降水量の関係

図 2 に DOC 成分比と水温の関係を示す。DOC 成分比の平Hob 割合(%)＝(V2×C2－V2bl×C2bl)*100/(T-C×T-V)

均値は Hi と Hob が 17%、Hon が 21%、Hoa が 62%であり、Hoa 割合(%)＝(V3×C3－V3bl×C3bl)*100/(T-C×T-V)

Hoa が半数以上であった。Hoa は生物分解生成物である難Hon 割合(%)＝100－Hi 割合－Hob 割合－Hoa 割合

分解性成分であることから、浸出水中の DOC は埋立層内でまた、下記の計算式により廃棄物品目毎に各成分毎の抽の生物分解が進んでいることが示された。

出量を算出した。

DOC 成分比の変化については、Hon 比が平成 20 年 9 月の抽出量(mgC/g)=((抽出液量(ml)/1000)×抽出液の DOC

19％から 1 月に 33％まで上昇し、5 月に 6％まで低下し、濃度(mg/L))/抽出に用いた廃棄物量(g))×各成分割合

平成 21 年 11 月に再び 27％まで上昇していた。水温は平(%)/100２．２．２

1000
Hon

成 20 年 9 月の 24.8℃から 12 月に 18.8℃まで低下し、9ポリ塩化ビニル(PVC)を栄養源とした硫酸

月までに 26.8℃まで上昇し、平成 11 年 1 月に再び 23.1

塩還元菌の培養試験方法℃まで低下しており、Hon 比は気温と負の相関関係を示し溶出添加剤が硫酸塩還元菌に利用されるかどうかを確た。一般的に気温の低下とともに生物活動は低下すること認するため PVC を栄養源とした培養試験(マイクロコズム-2-

書式２から、Hon が生物利用されず組成比が上昇した可能性があ較し約 2 倍の DOC 抽出量であった。また、有機物の組成は、り、Hon は微生物の基質となっている可能性がある。

Hon が多い傾向を示したことから、これらの溶出物はプラ100%

スチックやゴムに多用される各種エステル等の添加剤の25抽出によるものと考えられた。
特にプラスチックのうち一部の試料(W3 カーペット)で

2360%
2140%

HonHiとHobHoa
水温20%

水温（℃）

DOC組成比（％）

80%27は、木・竹と同等の高い DOC 抽出量を示した。これは W3カーペットが繊維とプラスチックの複合材であり、繊維等19の DOC 抽出量の多い物を含むためと考えられた。繊維は埋17立が禁止されているが、複合材料は選別時点で分離不可能

図2
３．２

H22.1

H21.12

H21.11

H21.9

H21.10

H21.8

H21.7

H21.6

H21.5

H21.4

H21.3

H21.2

H21.1

H20.12

H20.11

H20.9

15
H20.100%なため、プラスチックとして埋立処分されると考えられる。このような複合材を含むプラスチック等の廃棄物は、

DOC 成分比と水温の関係有機物の供給源となる可能性があり注意が必要と考えら

プラスチック廃棄物や埋立土壌等からの溶出物れた。

(有機物)等の解明
３．２．１

図3

プラスチック等の埋立廃棄物から溶出する有埋立廃棄物からの有機物の溶出と組成埋立廃棄物から抽出された DOC 成分比は品目毎に傾向機物の検討が異なっていたが、概ね Hi と Hon で構成されていた。一プラスチック等の埋立廃棄物から溶出する DOC 成分比

方、浸出水中の DOC は Hoa が多いことから、Hi と Hon がを検討するため、埋立廃棄物の組成分析、DOC の抽出、分微生物により分解生成物として Hoa に変化したと考えら画を行った。埋立廃棄物の組成分析の結果については、表れる。Hi は糖や脂肪酸など微生物が利用しやすい物質で１に示し、品目毎(ゴム・皮革、プラスチック(プラスチッあるが、炭化水素等の物質を含む Hon についてもフタル酸

クについては、目視によりさらに細分類)、繊維、紙、木

6 .0
1 :ｺ ﾞﾑ ・ 皮 革 (W 1 )2 :ｺ ﾞﾑ ・ 皮 革 (W 2 )3 :ｺ ﾞﾑ ・ 皮 革 (W 3 )4 :ﾌ ﾟﾗ ｽ ﾁ ｯ ｸ (W 1 軟 質 )5 :ﾌ ﾟﾗ ｽ ﾁ ｯ ｸ(W 1 ｶ ｰ ﾍ ﾟｯ ﾄ )6 :ﾌ ﾟﾗ ｽ ﾁ ｯ ｸ (W 2 ｼ ｰ ﾄ )7 :ﾌ ﾟﾗ ｽ ﾁ ｯ ｸ (W 2 綿 状 )8 :ﾌ ﾟﾗ ｽ ﾁ ｯ ｸ (W 3 ﾀ ﾞﾝ ﾎ ﾞｰ ﾙ 状 )9 :ﾌ ﾟﾗ ｽ ﾁ ｯ ｸ(W 3 ｶ ｰ ﾍ ﾟｯ ﾄ )1 0 :繊 維 (W 1 )
1 1 :繊 維 (W 2 )1 2 :繊 維 (W 3 )1 3 :紙 (W 1 )1 4 :木 ・ 竹 (W 1 )1 5 :そ の 他 (W 1 )1 6 :そ の 他 (W 2 )1 7 :そ の 他 (W 3 )・竹、その他(5mm 以下の土壌等))の単位重量あたりの DOC
5 .0

抽出量を図 3 に示す。
抽出量（mgC/g(dy)）

埋立廃棄物の組成は、W1、W2、W3 ともその他が約 50～60％、プラスチックが約 30%であり、その他を除くと埋立廃棄物のほとんどはプラスチックであった。
DOC 抽出量は、木・竹、紙、繊維、プラスチック、ゴム

4 .0

3 .0

2 .0Hon
Hoa
HobHi・皮革、その他の順で大きかった。木・竹、紙の抽出量は
1 .0

5.1mgC/g、3.0mgC/g と大きく、ゴム・皮革(平均 1.0mgC/g)、プラスチック(平均 0.68mgC/g(W3 カーペットを除く))と0 .01415比較し 5～10 倍も大きかった。木・竹、紙、繊維の DOC 成

エステル等が硫酸塩還元菌の基質となる報告

1)

分比は、Hi が多い傾向があり、また多量の糖が検出されとから、微生物の基質となる可能性が高いと考えられる。

たことから植物繊維由来のセルロース分解物がこのこと

次に、組成分析の結果(重量比率)に品目毎の単位重量あに寄与していると考えられた。

3456789101112131617があるこ(mgC/kg)と定義し、埋立物 1kg あたりに対する各品目の寄ックやゴム・皮革でも、その他の平均値(0.37mgC/g)と比表１

項目
重量比率(%)
DOCﾎﾟﾃﾝｼｬﾙ
W1（mgC/kg）
寄与割合（%）
重量比率(%)
DOCﾎﾟﾃﾝｼｬﾙ
W2（mgC/kg）
寄与割合（%）
重量比率(%)
DOCﾎﾟﾃﾝｼｬﾙ
W3（mgC/kg）
寄与割合（%）

2たりの DOC 抽出量を乗じたものを DOC ポテンシャル

一方、一般的に有機物の溶出が少ないとされるプラスチ

試料1与割合を試算した結果を表１に示す。

埋立廃棄物 1kg あたりの DOC ポテンシャルと寄与割合

ｺﾞﾑ・皮革ﾌﾟﾗｽﾁｯｸ

繊維

紙

木・竹

金属類

ガラス類

陶器・石類

その他

1.2

26.5

2.0

0.6

1.2

1.1

0.9

6.3

60.2

21.0

144

41.7

18.1

60.9

4.1
1.42827.4

8.2
1.2

3.5
0

11.9
0.5

3.028623.6027.10.66.951.234.64.2
1.700.94.80.170.292123.6

28.02.0192

5.774.5

1.92.20.215.5-3-227
0.50.59.1

44.3
59.4219

3.50.2

1.739.2
50.4

書式２
木・竹、紙、繊維の DOC 抽出量は、他品目に比べ非常にズムでは硫酸塩還元反応は認められなかった。これらの結大きいが、組成比が小さいためその寄与割合は 0～約 10果から，硫酸塩還元菌は可塑性 PVC から溶出した添加剤％と低かった。一方、その他は重量比率が高いため、約(またはその分解生成物)を利用して増殖できることが示15～40%の寄与があった。

された。
３．３

特に廃棄物全体の DOC ポテンシャルに対し、プラスチッ埋立処分場からの発生ガスの実態調査

クの寄与割合は約 30～70%であった。これは、安定型処分最終処分場では、特有の臭気を感じることが多く、その場の埋立物の大部分をプラスチックが占めているため、強度も処分場毎に異なっており、埋立層内環境を反映したDOC 抽出量は少なくても、溶出有機物の総量が大きくなるガスが排出されていると考えられた。そこで、臭気の原因ためである。このことから埋立物から溶出する有機物に関たるガスを調査し、埋立層内環境との関係を検討することして、プラスチックの寄与は無視できないことが明らかにとした。
その結果、A 安定型最終処分場跡地の埋立層内ガスからなった。
３．２．２

保持時間が 11.5 分の特異的なピークを検出した。そこで、

プラスチックから溶出する有機物の蓄積

可塑性 PVC 入りマイクロコズムでは，培養期間中に DOC入手可能な含硫黄化合物の標準物質(11 物質)と比較したが蓄積した。一方，非可塑性 PVC 入りマイクロコズムではが、いずれの物質の保持時間とも一致せず同定には至らなDOC の蓄積は認められなかった。このことから，溶出したかった。

有機物は添加剤由来と判明した。図 4(a)に可塑性 PVC を４入れたマイクロコズム内の DOC および VFA の濃度を示す。

①浸出水中 DOC 組成比の平均値は、Hi と Hob が 17%、Hon

DOC の大部分は，微生物の主な代謝産物である酢酸によっが 21%、Hoa が 62%であり、生物分解生成物である Hoaて占められていた。また，別途実施した溶出試験により，が DOC の大半であった

可塑性 PVC の一部からはフェノールとビスフェノール A のまとめ

②DOC 成分比の変化は、Hon 比と水温の間に負の相関関係溶出が確認された。

があった。
③DOC 抽出量は、木・竹、紙、繊維、プラスチック、ゴム・皮革、その他の順で大きかった。また、埋立廃棄物のDOC 抽出量に対するプラスチックの寄与割合は、約 30～70%であった。
④可塑性 PVC から溶出した添加剤(または分解生成物)は硫酸塩還元菌により利用され，硫酸塩還元反応が起きることが示された。
５

行政的意義，貢献
本研究では、適正管理がなされない場合、現行法を遵守してもプラスチックを主体とする廃棄物では、硫化水素が発生する可能性あることを示すなど、現行法のプラスチック処理方法の問題点を明らかにした。
また、浸出水の分析結果は、排水処理対策の策定に必要な資料として行政的貢献ができる。
文献1)井上雄三ら、安定型最終処分場における高濃度硫化水素
図4

可塑性 PVC 入りマイクロコズム内の水質変化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(a)DOC,VFA;(b)SO42-,S2-；エラーバーは標準偏差(n=3)
３．２．３

研究、国立環境研究所報告第 188 号、2005

プラスチックから溶出する有機物による微生

2)今井章雄ら、湖沼において増大する難分解性有機物の発物の硫酸塩還元反応生原因と影響評価に関する研究、国立環境研究所特別研究

図 4(b)に可塑性 PVC 入りマイクロコズムにおける SO42-

報告 SR-36-2001、2001

2-および S の濃度変化を示す。可塑性 PVC 入りマイクロコ
2-3)角脇怜ら、スチルジビニルベンゼン共重合体を用いた天2-ズムでは，SO4 から S への還元が起きており，硫化水素然水中における疎水性と親水性の溶存有機物の分画、水環の発生が認められた。一方，非可塑性 PVC 入りマイクロコ

境学会誌、Vol.32、No.4、p205-211、2009-4-