太平洋セメント研究報告(TAIHEIYO CEMENT KENKYU HOKOKU) 第162号(2012)：松山 他―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

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◇報 告◇
中性不溶化材「デナイトＭＰⓇ」の開発

Development of Neutralizing Immobilizer DENITE MP Ⓡ

松

山

祐

介*, 柳 谷 昌 平*, 高 野 博 幸**,佐

野

MATSUYAMA, Yusuke*;

奨***, 守 屋 政 彦****YANAGIYA, Shouhei*;

SANO, Susumu***;要

TAKANO, Hiroyuki**;

MORIYA, Masahiko****

旨

不溶化措置は, 土壌汚染対策法において重金属等の封じ込めの一つとして規定され, 近年はマグネシウム系不溶化材に関する事例が多く報告されている.しかし,同材料を使用した不溶化
処理後の土壌の pH は 10 前後となり, 中性の pH(5.8～8.6) が規定されている排水基準に適合しない. そこで, 筆者らは, 従来の重金属不溶化材と同等の不溶化性能を発揮し, かつ処理土の pHが中性を満足する不溶化材「デナイトMP Ⓡ」を開発した. 本検討で対象とした鉛, 砒素,セレン, 六価クロム, ふっ素において, デナイト MPは高い不溶化性能を示した.
また, デナイト MP を用いた処理土は, 酸やアルカリ等の pH 変化に対して再溶出することがないため安定した不溶化が可能となり, さらに土質によらずコーン指数 200 kN/m2 以上の改質効果が得られることを確認した.
キーワード：デナイトMP , p H, 中性, 不溶化, 重金属, 溶出――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――* 中央研究所 ｾﾒﾝﾄ･ｺﾝｸﾘｰﾄ研究部 土壌･資源ﾁｰﾑ Soil & Aggregate Team, Research & Development Center** 中央研究所 資源材料研究部 資源化学ﾁｰﾑ ﾘｰﾀﾞｰ
Manager, Mineral Resources Chemistry Team, Research & Development Center*** 資源事業部 営業企画ｸﾞﾙｰﾌﾟ
Sales & Planning Group, Mineral Resources Business Department**** 資源事業部 土壌ｿﾘｭｰｼｮﾝ ｸﾞﾙｰﾌﾟ Geo-Solution Group, Mineral Resources Business Department

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太平洋セメント研究報告(TAIHEIYO CEMENT KENKYU HOKOKU) 第162号(2012)：松山 他―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

ABSTRACT
Immobilization treatment is one of the heavy metal containment technologies specified in
the Soil Contamination Countermeasures Act of Japan. There are many recent reports
about a magnesia-based material used to treat heavy metal-contaminated soils. However,the pH of the soil treated with the magnesia-based immobilizer is about 10, falling out of
the neutral range (pH 5.8 to 8.6) specified by the effluent standards of Japan. The authors
developed a new heavy metal immobilizer with soil neutralizing effect DENITE MP Ⓡ andexamined its performance. It was demonstrated in this experiment that the heavy metal
immobilization capacity of the new product was equivalent to that of the conventional one,and that the final soil after the treatment had neutral pH levels. The immobilization
effect of DENITE MP Ⓡ was found high with lead, arsenic, selenium, chromium hexavalentand fluorine within the limits of this experiment.
This study also confirmed that heavy metals in the soil treated with DENITE MP Ⓡ werestable under acidic or alkaline condition. In addition, the cone index was improved toabove 200 kN/m2 by the treatment with DENITE MP Ⓡ, irrespective of the soil type.

Keywords： DENITE MP Ⓡ, pH, Neutrality, Immobilization, Heavy metals,
Leaching

１．は じ め に

２．試 験 方 法

平成 15 年の土壌汚染対策法施行を契機に, 汚染
土壌に対する数多くの処理方法および材料が開発されてきた. 汚染土壌の処理方法には, おもに掘削による汚染そのものの除去と原位置での対策があり,さらに後者は汚染物質の分解・除去などの無害化と封じ込め措置による汚染物質の移動制限に分けられる. 不溶化措置は, 第二種特定有害物質として規定されている重金属等の封じ込め措置の一つとしてあげられ, 近年はマグネシウム系不溶化材に関する事
例が多く報告されている 1) 2) 3) . しかし, 同材料を使用しても不溶化処理後の土壌の p H は 10 前後になることから, 中性の p H が求められる河川に隣接した汚染土壌の処理や, 不溶化処理土を公共の埋立処分場などに処分する際に適合しないケースがある.
そこで, 筆者らは, 従来の重金属不溶化材と同等の不溶化性能を発揮し,かつ処理土の pH が中性を満足する不溶化材「デナイトMP Ⓡ」を開発した. 本報告
は, 開発したデナイトMPと従来の不溶化材との諸性能を比較し, 不溶化材としての適用性について検討したものである.

不溶材として求められる諸性能の基礎的検討として, 三つの試験を実施した. STEP１ では重金属等を含む水溶液を用いた対象元素の除去性能, STEP２ では実汚染土壌を用いた各種材料の不溶化性能,
STEP３ では各種土質における改質性能について検討した.
2.1 不溶化材
各試験に用いた不溶化材を Table 1 に示す. STEP
１ および STEP２ ではデナイト M P の不溶化性能を
従来から不溶化材として使用されている鉄系材料,
マグネシウム系不溶化材およびセメント系固化材と比較した.
2.2 対象元素(1) STEP１
STEP１ で不溶化対象とした元素および使用した試薬を Table 2 に示す. 各試薬を, 対象元素の濃度がそれぞれ１mg/ℓ, 10mg/ℓとなるよう調整した.

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Table 1

Table 2

Immobilizer(使用材料)

classification

STEP
1

Test item
STEP STEP
2
3

Targeted element and test reagent
for STEP１(対象元素と使用試薬)
Element

Test reagent

Lead

Pb

Pb(NO3)2〇

Arsenic

As(Ⅲ)

NaAsO2－－

Fluorine

F

KF

〇

〇

－

Hexavalent chrome

Cr(Ⅵ)

K2Cr2O7－〇－

SeleniumSe(Ⅳ)

H2SeO3

Table 3Character of contaminated soil for STEP２(汚染土壌のキャラクター)

Neutralizing Immobilizer「DENITE MP」〇〇

Iron-based material〇

Magnesia-based material
Cement-based material

Element

Classification of soil

Moisturecontent（%）

Wet density（g/cm3）

pH

Leaching（mg/L）

Pb

Sand

18.3

2.08

7.8

0.10

As

Cohesive soil

67.3

1.58

6.9

0.13

F

Cohesive soil

60.7

1.61

7.5

1.80

Cr(Ⅵ)

Sand

25.0

1.93

9.4

0.30

Se

Cohesive soil

77.9

1.51

6.8

0.21

Table 4
(2) STEP２
STEP ２ で使用 し た 汚 染土 壌 の キ ャラ ク タ ー をTable 3 に示す. STEP１ と同じ元素で汚染された土
壌(実汚染土) を用い, 一部については非汚染土壌を混合して溶出濃度を調整した. なお, 土壌はあらかじめ 4.75mm以下に篩って試験に供した.
(3) STEP３
STEP３ で使用した土壌のキャラクターを Table 4に 示 す . 現場 よ り採 取し た 土壌 を, あ らか じめ
4.75mm以下に篩って使用した.
2.3 試験手順(1) STEP１
Fig.1 に示すフローで各濃度に調整した水溶液中の重金属不溶化試験を実施した. 水溶液に対して
各不溶化材を固液比 ＝ 1：100(重量比) で添加した
のち, 200回/分で４時間振とうし, 0.45μmのメンブ
レンフィルターでろ過した. ろ液中の各元素の濃度をTable 5の方法で分析し,初期濃度 (１mg /ℓまたは10mg/ ℓ)と比較することで不溶化性能を評価した.

Character of soil for STEP３(土壌キャラクター)

Classification of soil

Moisturecontent（%）

Wet
density（g/cm3）

Sand

44.0

1.74

Cohesive soil

62.8

1.53

Volcanic Cohesive soil

110.0

1.38

(2) STEP２
Fig.2 に示すフローで各種重金属等に汚染された
土壌の不溶化試験を実施し, 各不溶化材の不溶化性能を評価した. 重金属等を含む汚染土壌に対して各不溶化材を50, 100, 200 kg/m3 で粉体添加し, ホバ
ートミキサを用いて３分間混合した. 混合後の処理
土は直径 3.5 cm, 高さ７cm のアクリル製型枠に充填し, (社)地盤工学会基準 JGS-0821：2009「安定処理
土の締固めをしない供試体作製」に準じて供試体を作製した. 作製した供試体を 20 ℃・70 % R H の恒温恒湿室にて 24 時間湿空養生を行い, 環境省告示
第 18号 (平成 15年 3月 6日)「土壌溶出量調査に係る

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Heavy metal
solution

Immobilizer

DENITE MP
Magnesia-based material
Cement-based material

Pb，As(Ⅲ)，F
Cr(Ⅵ)，Se(Ⅳ)

DENITE MP
Iron-based material
Magnesia-based material

Contaminatedsoil

Immobilizer

concentration
1，10 mg/L

Blending

Pb，As，F
Cr(Ⅵ)，Se

Blending
amount：50，100，200 kg/m3
addition method：powder
blending method：hobert mixer

solid-liquid ratio 1：100
shaking：4h，200 times/min

Making specimen
JGS 0821：2009「non tamping」

Filtration

Curing0.45 μm membrane filter
Concentration
measurement

24 h（20℃ seal cure）

Table5

Leaching test
pH

JLT-18（2003）*
GEPC･TS-02-S1（2008）
JIS K 0102：2008*Japanese Leaching Test-18（2003）

Fig. 1 Flowchart of experiment (STEP１)(試験フロー (STEP１))
Table 5

Fig. 2

Flowchart of experiment (STEP２)(試験フロー (STEP２))

Determination method of each element(各元素の分析方法)

Element

Determination methodPb

ICP mass spectrometry

JIS K 0102-2008 54.4

As

ICP mass spectrometry

JIS K 0102-2008 61.4

F

Ion chromatography
Absorptiometry（diphenyl carbazide）

JLT-17＊Cr(Ⅵ)
Se

JIS K 0102-2008 65.2.1

ICP mass spectrometry

JIS K 0102-2008 67.4

＊Japanese Leaching Test-17（1971）
測定方法を定める件」および(社)土壌環境センター
技術標準 GEPC･TS－02－S1「重金属等不溶化処理
土壌の p H 変化に対する安定性の相対的評価方法」(平成 20 年 3 月 7 日) 4) に準じて各元素の溶出量を分析するとともに, 検液の pHを測定した.
(3) STEP３
Fig 3 に示すフローでデナイト MPを添加した際のコーン指数試験を実施した. デナイト M P を土壌に対して50, 100, 200 kg/m 3 (粘性土のみ 300 kg/m 3 を実施) で粉体添加し, ホバートミキサを用いて３分間混合した. 混合後の処理土を直径 10 cm, 高さ
12.7 cm の鋼製型枠に充填し, JGS 0821-2009 に準じて供試体を作製した. 作製した供試体を 20 ℃・
70 % R H の恒温恒湿室にて 24 時間湿空養生を行い,
JIS A 1228-2009 「締固めた土のコーン指数試験方法」に準じてコーン指数の測定を実施した.

Immobilizer

Soil

DENITE MP
Blending
amount：50,100,200,(300)kg/m3
addition method：powder
blending method：hobert mixer
Making specimen
JGS 0821：2009「non tamping」
Curing24 h（20℃ seal cure）
Test Method
for cone index JIS A 1228：2009

Fig. 3

Flowchart of experiment (STEP３)(試験フロー (STEP３))

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３．結果および考察

また,デナイト MP は従来のマグネシウム系不溶化材などより少ない添加量で同等の効果が発揮された.

3.1 水溶液を対象とした不溶化性能 (STEP１)
各不溶化材による水溶液からの対象元素の除去率(＝(初期濃度－処理後濃度)/(初期濃度)×100 ) を
Fig.4 に示す. 初期濃度に関わらず, デナイト MPは
特に鉛, 砒素, 六価クロムの除去能力に優れていた.
対照とした不溶化材との比較において, 鉛, 砒素
およびセレンに対してはマグネシウム系不溶化材と同等の除去率を示した. また, 六価クロムに対しては鉄系材料と同等の除去率を示した. ふっ素に対しては, 特に低濃度において比較対照とした不溶化材の除去率を超える性能を示した.
3.2 汚染土壌に対する不溶化性能と pH(STEP２)(1)不溶化性能
重金属等に汚染された土壌に対して, 各不溶化材を混合して 24 時間後の不溶化率 (＝(未処理土溶出量－処理後溶出量)/(未処理土溶出量)×100 ) を
Fig.5 に示す. 今回試験に用いた汚染土壌の場合,
デナイト M P は添加量に関わらず, すべての元素に対して 80 % 以上の不溶化率を示した. 対照とした
マグネシウム系不溶化材およびセメント系固化材との比較において, デナイト MP はいずれの元素に対しても同等かそれ以上の不溶化率を達成していた.

(2) p HFig.6に溶出検液の pH を示す. デナイト MP で処理した土壌検液は, 添加量や土壌の pH に関わらず
p H 6.5～8.5 の範囲内を示した. 一方, マグネシウ
ム系不溶化材で処理した土壌検液は pH 9.0 以上を示し, 添加量の増加とともに pH も上昇した. セメ
ント系固化材も同様の傾向を示し, 特に土壌の pHが高い六価クロム汚染土壌に 200 kg/m3 添加すると
pH 12.0 を超えた. したがって, たとえば土壌からの浸出水に排水基準 ( pH 5.8～8.6) などが規定された場合においても, デナイト MP を使用した処理土
は浸出水の処理 (pH 調整)が不要となる.
(3) 酸・アルカリに対する安定性
デナイト M P を各汚染土壌に 100 kg/m3 添加した際の不溶化試験結果を Fig.7 に示す. いずれの元素においても, 硫酸や消石灰を用いた溶媒の pH 変化によって顕著な溶出量の差は認められないことから,
デナイト MP を用いた処理土は酸性雨やアルカリ水
等の外的要因に対して再溶出することがなく, 安定であることが確認された.

100
Elimination efficiency (%)

Elimination efficiency (%)

100
80
60
40
20
0

80
60
40
20
0

Pb

As(Ⅲ)

F

Cr(Ⅵ)

（a）Concentration：1 mg/L

Se(Ⅳ)

Pb

As(Ⅲ)

F

Cr(Ⅵ)

（b）Concentration：10 mg/L

Fig. 4 Elimination efficiency of heavy metal (STEP１／Liquid solution system)(重金属等の除去率 (STEP１／水溶液試験))

Se(Ⅳ)

太平洋セメント研究報告(TAIHEIYO CEMENT KENKYU HOKOKU) 第162号(2012)：松山 他

48―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

Elimination
Efficiency (%)

100

200kg/m3

80
60
40
20

Elimination
Efficiency (%)

100
100kg/m

80

3

60
40
20%>

20

20%>

50kg/m

80

3

Pb

F

Cr(VI)

cementbased

Magnesia-basedDENITE
MP

As

Se:0.21mg/L
DENITE
MP

Cr(Ⅵ):0.3mg/L
cementbased

20%>

Magnesia-basedF:1.8mg/L

cementbased

20%>

Magnesia-based

As:0.13mg/L
DENITEMP

cementbased

Magnesia-basedDENITEMP20

DENITEMP

untreated soil
Pb:0.1mg/L

40

cementbased

60

Magnesia-basedElimination
Efficiency(%)

100

Se

Fig. 5 Elimination efficiency of heavy metal (STEP２ /Soil system)(重金属等の除去率 (STEP２ /土壌試験))50kg/m3
3

100kg/m
200kg/m3

effluent standard(pH5.8～8.6）

pH

13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3

pH7.8

pH6.9

Pb

As

pH7.5

pH9.4

pH6.8

pH7.8

F

Cr(VI)Se

Pb

DENITE MPMP
DENITE

pH6.9

pH7.5

pH9.4

pH6.8

pH7.8

As

F

Cr(VI)Se

Pb

Magnesia-based
Magnesia-based materialmaterial

Fig. 6

pH6.9

pH7.5

As

F

pH9.4 pH6.8
Cr(VI)Se

Cement-based
Cement-based materialmaterial

Test results of pH (STEP２ /Soil system）(pH 試験結果 (STEP２ /土壌試験))3.3 改質性能 (STEP３)
デナイト M P を混合した24時間後のコーン指数結果を Fig.8 に示す. 同一添加量において粘性土の改質性能は砂質土や火山灰質粘性土に比べて低くなる傾向にあるが, 一定量以上を添加することにより,

コーン指数は 200kN/m 2(第４種改良土)以上を示した .
したがって, デナイト MP を使用することで処理土
壌にコーン指数 200 kN/m2 以上の改質性能を付与することが可能であることを確認した.

太平洋セメント研究報告(TAIHEIYO CEMENT KENKYU HOKOKU) 第162号(2012)：松山 他

49

10
1

material age ： 24h
amount ： 100kg/m 3

0.1
Environmental standard
0.01

As(0.13mg/L)
As

F(1.80mg/L)
F

Cr(Ⅵ)(0.30mg/L)
Cr(VI)

calcium

sulfuric

sulfuric

JLT-18calcium

sulfuric

JLT-18calcium

sulfuric

JLT-18calcium*3

sulfuric*2

JLT-18*1

Pb（0.1mg/L)
Pb

JLT-18ND

0.001

calcium

Leaching（mg/L）―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――

Se(0.21mg/L)
Se＊1：Japanese Leaching Test-18(2003)＊2：Sulfuric acid addition leaching test（0.769mmol/L・pH2.8）＊3：Calcium hydroxide addition leaching（3.85mmol/L・pH11.9）

Fig. 7 Test results of stability under acid and alkali condition (STEP２ /Soil system)(酸アルカリ条件化での安定性結果 (STEP２ /土壌試験))2

Cone index（kN/m ）2000

material age ： 24hcone index standard ：200kN/m2

1500

1000

500
200
0
50

100

200

50

Sand

Fig. 8100

200

Cohesive soil

300

50

100

200

Volcanic
Cohesive soil

Test results of cone index (STEP３／Soil system）(コーン指数試験結果 (STEP３ /土壌試験))４．ま と め参 考 文 献デナイトMPの重金属等(鉛,砒素,ふっ素,六価クロム, セレン) に対する不溶化性能, 処理土のp H
および改質性能について検討し, 鉄系材料, マグネ
シウム系不溶化材およびセメント系固化材の性能と比較した. 本検討で対象とした元素および汚染濃度の範囲において, デナイトMPは従来から使用されている不溶化材と同等以上の不溶化性能を示し, かつ
処理土の検液の p H は中性領域 (5.8～8.6) を満足することを確認した. また, デナイト M P で不溶化した処理土は, 酸やアルカリ等の p H 変化に対して再溶出することがないため安定であり,さらに,土質によらずコーン指数 200 kN/m 2 以上の改質効果が得られることを確認した.

1) 松山祐介,守屋政彦,檜垣 徹,鶴田昌宏. 新規不溶化材「デナイト」の開発. 太平洋セメント研究
報告,2007,153,p.57-63.
2) 松山祐介,守屋政彦,檜垣 徹. 新規不溶化材の不溶化性能に関する研究. 第43回地盤工学研究発
表会要旨集,2008,p.2086-2087.
3) 守屋政彦,奥村征弘,小向雄人,堀 常男,坂本泰教.
不溶化材による汚染土壌の不溶化事例. 第15回
地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会,2009,p.105-108.
4) 社団法人土壌環境センター. GEPC・TS－02－S1
重金属等不溶化処理土壌の pH 変化に対する安定性の相対的評価方法.2008.