Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
お、非鉄スラグの生産実績、その利用状況等に関する公表資料は確認できなかった。

表-2.17 台湾の粗鋼・製鋼・高炉スラグ・転炉系製鋼スラグ・電炉系製鋼スラグの各生産実績

对象項目	2000年	2001年	2002年	2003年	2004年	2005年	2006年	2007年	2008年	2009年	2010年	2011年
I. 粗鋼	粗鋼(転炉)	9,971	10,317	10,524	10,779	10,939	9,854	10,683	10,884	10,088	8,150	10,394	-
粗鋼(重炉)	6,869	6,897	7,706	8,076	8,656	8,714	9,410	10,024	9,795	7,661	7,360	-
粗鋼(合計)	16,840	17,214	18,230	18,855	19,595	18,568	20,093	20,908	19,883	15,811	17,754	-
II. 製鋼	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
III. 高炉スラダ	-	-	-	-	-	-	2,869	2,869	2,987	2,766	2,355	2,739	-
製鋼スラダ	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
製鋼スラダ(重炉)	-	135	834	983	2,129	9,156	9,238	1,594	1,625	1,286	1,526	-	-
製鋼スラダ(合計)	-	135	834	983	2,129	9,156	9,238	1,594	1,625	1,286	1,526	-	-
スラダ合計 Ⅲ+Ⅳ	-	135	834	983	2,129	12,025	12,107	4,581	4,391	3,642	4,265	-

(単位:千トン)

表-2.18 台湾の非鉄金属製品の各生産実績

(単位:トン)

対象項目	2000年	2001年	2002年	2003年	2004年	2005年	2006年	2007年	2008年	2009年	2010年	2011年
鉛	鉛・鉛合金塊	230,554	203,944	225,264	224,497	274,653	250,717	250,592	277,886	261,277	248,684	289,623	278,192
鉛合金鋳物	66,636	48,439	62,545	70,646	91,419	91,050	103,672	103,173	107,204	75,677	107,715	109,630
小計	297,190	252,383	287,809	295,143	366,072	341,767	354,264	381,059	368,481	324,361	397,338	387,822
銅	銅(銅合金含む)棒	108,370	79,625	97,828	128,071	139,716	124,650	121,767	122,892	108,278	99,083	117,824	106,399
亜鉛	亜鉛塊	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
ニッケル	ニッケル塊	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
アルミニウム	アルミ及びアルミ合金インゴッ	-	-	-	-	-	-	-	-	-	248,684	289,623	-
アルミ板	108,376	139,785
アルミ押し出し型	137,520	166,059
アルミ鋳造品	-	-	-	-	-	-	-	-	-	75,677	107,715	-
合計	702,750	584,391	673,446	718,357	871,860	808,184	830,295	885,010	845,240	1,318,062	1,615,682	882,043

## (3) 石炭灰の発生と利用

台湾における石炭灰の発生実績（1998～2011年度）は、表-2.19のとおりである。なお、石炭灰の利用実績等に関する公表資料は確認できなかった。

表-2.19 台湾の電力会社における石炭灰排出量

会社名	区分	1998年	1999年	2000年	2001年	2002年	2003年	2004年	2005年	2006年	2007年	2008年	2009年	2010年	2011年
台湾電力会社	石炭灰発生量(万t)	213	185	174	162	168	154	154	186	177	179	188	174	196	210
リサイクル量(万t)	154	136	122	90	120	113	122	128	114	116	92	83	169	184
リサイクル率(%)	72%	74%	70%	56%	71%	73%	79%	69%	64%	65%	49%	48%	86%	88%

図-2.9 台湾の電力会社における石炭灰排出量

## (4) 都市ごみ焼却残渣の発生と利用

Ming-Tsun Liao 氏（Taiwan Sinotech Engineering）提供資料によれば、台湾では、現在、24 カ所の都市ごみ焼却施設が稼働中であり、年間 630 万トンの都市ごみが焼却処理されている。内訳は、家庭ごみ 65%、
事業系一般ごみが 35% である。その結果、焼却主灰と焼却飛灰がそれぞれ約 100 万トン、約 30 万トン発生している。

焼却主灰のうち60万トンは建設資材や混合材（路盤材、地盤材料、埋戻材、流動化処理土材、アスファルトコンクリート用混合材など）に利用されているが、残りのもの、および焼却飛灰は最終処分されている。

焼却主灰の利用促進においては、使用禁止区域として、水道水源地域を指定している。破砕、磁選、粒度調整を必須とし、場合によっては洗浄、エージング、安定化を行い、重金属等有害物質の溶出に対する試験法としてTCLP試験を行い、表-2.20に示す基準（Ming-Tsun Liao氏提供資料、出所未確認）に合格することとしている。基準値は、台湾の有害廃棄物基準や米国の埋立基準と同等レベルか、ヒ素など10分の1となっているものも見られる。試験の頻度は500トンごとに1回とし、供給者または台湾環境庁（EPB/EPA）による品質管理システムを構築している。さらに、インターネットを利用して、焼却主灰の品質、利用量、利用先を確認できるシステムを導入している。

表一2.20 台湾における焼却灰の循環利用基準

項目	基準値
(単位 : mg/L)
鉛	5.0
カドミウム	1.0
クロム	5.0
セレン	1.0
銅	15.0
バリウム	100.0
六価クロム	0.25
ヒ素	0.5
水銀	0.02
塩化物イオン	0.024%
ダイオキシン類	0.1 ng-TEQ/g

焼却主灰リサイクルの課題としては、所管官庁が、事業系と家庭系で異なっており、管理に対する考え方が統一されていないことが挙げられる。主管官庁は、事業系焼却灰は経済省産業開発局、家庭系焼却灰は環境保護局となっている。技術的な課題としては、現在、世界で行われている灰処理方法に対する問題解決が挙げられている。すなわち、日本で行われている溶融処理は安定な品質を確保できるが、（溶融飛灰発生などのため？）リサイクル率が低く、建設コスト、維持管理コストが高く、温暖化ガスについても問題がある。オランダ、ドイツ、フランスなどで行われているエージングについては、安定性やコスト面では良いが、エージングのための用地確保が必要であり、環境影響を考慮しなければならない。そのため、迅速・安価な焼却灰リサイクル方法の開発が期待されている。

一方、焼却飛灰についてはセメント原材料化に向けて、洗浄による脱塩素の研究が進められているが、実用化はされていないようである。

最終処分場は相当逼迫しているようであり、処分場掘り起こし廃棄物の焼却処理による延命化を実施しており、また、海面処分場建設プロジェクトも開始されているとのことであった。

表-2.21、図-2.10に、立地及び稼働状況が判明した焼却施設（24施設）における処理実績及び熱処理残渣の発生実績についてを示す。
表-2.22 主要な建設副産物の発生量実績（積み上げ値）

(单位:t)

分類	短期現況	2001年

#### 2.3.4 シンガポールにおける循環資材利用と環境安全品質管理について

2012 年 5 月にシンガポール環境庁（NEA: National Environmental Agency）他 5 機関を訪問し、以下の情報を得ることができた。

スラグの利用状況として、製鋼スラグ、銅スラグ（輸入され、ブラスト材として使用済みのもの）などは建設資材として循環利用されている。シンガポール全体で約34万トン（2011年）排出されたが、うち、約98％は循環資材として再利用されている。建設廃棄物については、年間約120万3,700トン（2011年度）排出され、99％が再利用されている。廃コンクリート等は再生コンクリート骨材（RCA）として再利用されている。RCAについては、建築建設局（BCA:Building and Construction Authority）が強度、耐久性などに関する性能基準を設けており、RCAを建設業者が使用する際にはBCAから許可を得る必要がある。銅スラグは再利用する前にTCLP試験を用いて環境基準を満たしていることを確認しなければならない。この試験の実施と用いる基準値については、環境汚染保護法の元に制定された規定(Administrative Requirement)の中で定められている。

焼却灰は現状、一日あたり約1700トンが埋め立てられており、埋立地の溶出試験にはTCLP試験が用いられている。最終処分量を減少させるために循環資材としての利用が期待され、道路建設の主管官庁である、陸上交通庁（LTA:Land Transport Authority）からも道路建設用資材として適切であるという見解を得ている一方、循環資材を利用するインセンティブは未だないのが現状である。

シンガポールでは、循環資材に関するルール制定には関心を持っており、議論が進んでいるが、現在は収集業者が提出する許認可内容を管理するのみに留まっており、ガイドライン・基準等の制定には至っていないため、日本でのルールづくりに強い関心を示した。

#### 2.3.5 インドにおける循環資材利用と環境安全品質管理について

2012 年 5 月から 6 月にかけて行ったインドタパール大学、インド国立環境工学研究所（National Environmental Engineering Research Institute）のヒアリングにより、インドにおける循環資材利用や環境基準の状況について以下の情報を得た。
インドでは環境保護法（The Environmental Protection Act）が1986年に制定され、廃棄物関連の規則は同法律を根拠法としている。インドではごみの分別はほとんど行われていないが、認可取得済みのリサイクル業者によって、鉄、スチール、スラグ等に分別され、有価物として循環利用されている。一方、建設廃棄物の再利用についてはまだあまり取り組まれていない。石炭灰は道路舗装材料やセメント材料として、一部、利用されている。環境安全性は各企業の責任である。

環境基準は環境・森林省が制定しており、有害廃棄物、都市廃棄物、大気、表層水、地下水、農業用地土壌、その他各土地利用に即した土壌等の基準を設けている。これらの多くは米国 EPA の基準を準用している。溶出試験方法については TCLP 試験をベースにしている。

### 2.4 ワークショップの開催

2012 年 10 月 25 日から 26 日にかけて、International Workshop on "Utilization of Recycling Materials and Their Environmentally Sound Quality in Asian Countries" と題してワークショップを開催した。参加者は、韓国 2 名、台湾 2 名、インド 2 名、シンガポール 1 名を含む 26 名であった。第一日目の主要プログラムは下記のとおりであり、各国より循環資材利用の取組と課題についてプレゼンテーションが行われ、今後の取組について熱心な討論が交わされた。第二日目は、細倉金属鉱業および東日本リサイクルシステムズを見学した。特に海外からの参加者は日本の環境技術、リサイクル技術について強い関心を寄せ、現場対応者と活発な意見交換が行われた。

1. “Recycling of by-products and wastes with environmental safety” by Dr. Hirofumi Sakanakura

2. “Status of recycling materials in Korea” by Dr. Tae-Wan Jeon (Korea)

3. “EAF Slag Recycling in Taiwan” by Ms. Lan-Ping Liu (Taiwan)

4. “The Management and Recycle of Construction and Demolition Waste in Taiwan” by Mr. Cheng-Chung Huang (Taiwan)

5. “Research on Quality Control of Recycling Material” by Dr. Satoshi Mizutani

6. “Sustainable Construction in Singapore” by Dr. Thatt Yang Tan (Singapore)

7. “Present Status of Utilization of Recycled Materials and their Environmental Quality Standards in India” by Dr. Mahendra Palasram Patil (India)

8. “Collaboration Research between Korea and Japan” by Dr. Woo-Il Kim (Korea)

9. Discussion 1: Future development for further collaboration toward standardization in Asia

10. Discussion 2: Environmental sound quality of chemicals in recycling materials

ワークショップの議論より、循環資材利用に対する取組は各国の人口密集度、工業化の程度、国土の大きさなどが強く関係しており、特にシンガポールと台湾は喫緊の課題であることが明らかとなった。また、循環資材利用では各国の環境基準のうち、特に土壌環境基準との整合を意識する必要性が示された。そこで表-2.23に示すように、日本、韓国、中国、台湾の土壌環境基準をとりまとめた。ここで、試験方法は韓国、中国、台湾では溶出試験ではなく強酸抽出による全含有量であり、日本（水溶出による溶出量試験と1M塩酸抽出による含有量試験）とは全く異なる。このように、各国の背景が異なることを認識しつつ、基本的な考え方を共有し、の連携を強化して共通基準の提案を目指すことが確認された。
写真-2.1 ワークショップ集合写真

写真-2.2 ワークショップ開催状況

表-2.23 日本・韓国・中国・台湾の土壌環境基準の比較

Country	Japan	Korea

1: Standard for land use in China

First grade

Soil environmental standard for natural protection in naturally protected area

Second grade

Soil environmental standard for agricultural production and for human health

Third grade

Soil environmental standard for forestry production and for plantation of plants
### 2.5 アジア諸国における建設リサイクル推進制度の比較 $ ^{6)} $

#### 2.5.1 建設リサイクル推進制度の類型化

これまでの調査研究から、各国のリサイクル推進制度は様々であることが伺われた。そこで、各国の今後実施すべき取組を考察するために、リサイクル推進制度を比較検討することとした。比較にあたっては、各国において必ず発生する建設副産物・廃棄物のリサイクル推進制度に注目することとした。

図-2.11 および表-2.23 に、本調査で提案する建設リサイクル推進制度の類型区分を示す。建設リサイクル推進制度については、『建設副産物を対象とした対策（建設副産物の再資源化促進策）』及び『関連する産業廃棄の再生資源を含む「建設資源」を対象とする取り組み（再生材の利用促進策）』の二つに大きく区分され、さらに、それを支える『品質基準（性能基準、環境安全性基準）』に区分される。

図-2.11 建設リサイクル推進に関する制度の類型区分（再資源化処理施設を経由）

表-2.23 建設リサイクル推進に関する制度の類型区分（再資源化処理施設を経由）

類型	制度の形態	制度の概要
リサイクルを推進するための制度
A	再資源化促進策	発生した建設副産物の再資源化の促進、再資源化施設への搬出を促進する制度
B	再生材料利用促進策	再生資源を含有した建設資材の利用を促進する制度
リサイクル推進を支える品質基準
α	再資源化促進のための基準	効率的な再資源化が可能となるよう、建設現場で求められる場外搬出等の基準
β	再生材料利用のための基準	再生資源を含有した建設資材が建設工事で活用可能か評価するための基準

※『類型』は、本調査で独自に設定したもの
#### 2.5.2 アジア各国の建設リサイクル推進制度の整理

アジア各国（日本、韓国、シンガポール、台湾）を対象として、『関係機関への聞き取り調査』『文献調査』等を行った結果、各国の建設リサイクル推進施策（法的拘束力を持つもののみ）は、表-2.24の通りとなった。このほかにも、各種の建設リサイクル推進策がある。経済的インセンティブ付与による推進策などが挙げられる。

#### 2.5.3 アジア各国の建設リサイクル推進施策のあり方について

## (1) 日本における建設リサイクル推進策のあり方

表-2.24 に見られるとおり、わが国の建設リサイクル推進策については、再生資源利用促進に関する義務的制度が設けられていない。

このため、再資源化された資材（再生砕石など）の利用が不十分になる恐れも考えられ、実際、近年では再生処理したコンクリート塊（再生砕石）の出荷が滞っているともいわれている。

したがって、再生砕石の利用拡大を図る取り組みが必要であり、究極的な手法として、韓国で設けられている「循環骨材義務使用制度」のような制度の必要性も検討すべきと考えられる。

## (2) 韓国における建設リサイクル推進策のあり方

韓国の建設リサイクル推進制度は、我が国と異なり「再生資材利用促進策」に重点を置いたものとなっている。

韓国においては、再生砕石（循環骨材）に対する信頼性が低いこと、また再生砕石の費用（コスト）が高いことなどから、工事等での再生砕石の使用を避ける傾向にあるために、このような制度の制定を行ったとのことであるが、再生砕石の利用義務化による信頼性の向上、再生砕石のコスト低下が行われると、今後は再生砕石の利用が標準的なものになるとも推測される。

一方で、韓国の建設工事においては、一定規模以上の建設廃棄物を排出する工事（100 t／日）は、その適正処理に発注者が積極的に関与するため、工事発注者が廃棄物排出者となり、建設工事とは別に直接廃棄物処理業者と処理委託契約を結ぶこととされている。このため、建設廃棄物の処理委託業務の入札資格に「コンクリート塊を循環骨材に再資源化できること」といった要件を付加することにより、建設副産物の再資源化促進を図ることも可能となる。
表-2.24 アジア諸国の建設リサイクル制度の制定状況

(アスファルト塊、コンクリート塊のリサイクル促進に関するもの)

国	建設副産物の再資源化促進
品目	類型α	現場搬出の際の基準等	【類型A】再資源化促進策	国	資材名	【類型B】再生材利用促進策	【類型β】再生材に関する基準
日本	アスプルト
境	制度名称	建設リサイクル法	制度名称	建設リサイクル法	日本	アスプルト
混合物
制度区分
制度内容	法律
一定規模以上の工事について、工事現場での分別等を義務付けるもの。	制度区分
制度内容	法律
一定規模以上の工事について、再資源化施設への搬出を義務付けるもの。
コンクリート
境	制度名称	建設リサイクル法	制度名称	建設リサイクル法	再生コンク
リート骨材	制度名称	再生コンクリート用骨材規格
(JIS)
制度区分
制度内容	法律
一定規模以上の工事について、工事現場での分別等を義務付けるもの。	制度区分
制度内容	法律
一定規模以上の工事について、再資源化施設への搬出を義務付けるもの。	法律(国家規格:工業標準化)
コンクリート用再生骨材HML
の3種類の品質規格を定め、
民間認証機関により認証を付
与するもの。
再生碎石
(路壁材等)

大韓民国	アスプルト
境	大韓民国	アスプルト
混合物	制度名称	循環骨材義務使用制度	制度名称	循環骨材品質基準
制度区分
制度内容	法律
『建設廃棄物のリサイクルの促
進に関する法律』第38条に基
づき、アスプルト鋪装材料に
一定量以上の循環骨材の使用
を義務付けるもの。	制度区分
制度内容	法律
『建設廃棄物のリサイクルの促
進に関する法律』第35条に基
づき、循環骨材の品質基準を
規定するもの。同法第36条に
基づく循環骨材認証制度」
一体となり、再生骨材の品質
の保証等を付与するもの。
コンクリート
境	再生コンク
リート骨材	制度名称	循環骨材品質基準
制度区分
制度内容	法律
『建設廃棄物のリサイクルの促
進に関する法律』第35条に基
づき、循環骨材の品質基準を
規定するもの。同法第36条に
基づく循環骨材認証制度」
一体となり、再生骨材の品質
の保証等を付与するもの。
再生碎石
(路壁材等)	制度名称	循環骨材義務使用制度	制度名称	循環骨材品質基準
制度区分
制度内容	法律
『建設廃棄物のリサイクルの促
進に関する法律』第38条に基
づき、道路基礎材(下層路壓)
に一定割合の再生骨材の使用
を義務付けるもの。	制度区分
制度内容	法律
『建設廃棄物のリサイクルの促
進に関する法律』第35条に基
づき、循環骨材の品質基準を
規定するもの。同法第36条に
基づく循環骨材認証制度」
一体となり、再生骨材の品質
の保証等を付与するもの。
シンガポー
ル	アスプルト
境	シンガポー
ル	アスプルト
混合物
コンクリート
境	再生コンク
リート骨材	制度名称	コンクリート用再生骨材基準
(SS EN 12620)
制度区分
制度内容	国家規格
コンクリート用骨材の基準上
て従来の天然骨材基準(SS
31)を統合して制定したも
の。英国規格(EN 12620)に
準拠して作成。
再生碎石
(路壁材等)	制度名称
制度区分
制度内容
中華民国
(台湾)	アスプルト
境	制度名称	建設事業再生資源規定、建設
廃棄物処理計画承認制度	中華民国
(台湾)	アスプルト
混合物
制度区分	法律
『資源回收再利用法』第15条
に基づきアスプルト境を建設
工事の再生資源に規定。
『廃棄物処理計画の承認時
に、再資源化されたアスプ
ルト境の処理は認めないもの。
コンクリート
境	再生コンク
リート骨材
再生碎石
(路壁材等)	制度名称
制度区分
制度内容
※規制的手法(義務化など)により、リサイクル促進を図る制度のみ記述。
※インタンバイサ与等に基づきリサイクル促進等については、即説してない

※インセンティブ付与等に基づくリサイクル促進策については、記述してない。

## (3) シンガポールにおける建設リサイクル推進策のあり方

シンガポールにおいては、表-2.24 に見られるとおり、建設リサイクル推進に関する義務的制度は設けられていない。しかし、建設廃棄物の搬出においては、最終処分費用（埋立費用）が77 S$/t とシンガポールとしては高額に設定してあり、そのため、より安価な処理施設に搬出され再資源化が行われる
とのことである。

一方、再生資材の利用においては、再生アスファルト混合物については通常品（新材）よりも安価であるため、市場原理によりリサイクルが推進されるとのことであるが、コンクリート塊のリサイクル品（再生碎石等）については通常品よりも安価であるものの、行政当局の材料承認が得られにくいことなどから利用が進んでいないとのことである。

このため、再生材使用に関する材料承認の柔軟な運用や、新材使用に対する材料承認の不許可等の運用などにより、建設資材の利用促進を図ることが可能と考えられる。

## (4) 台湾における建設リサイクル推進策のあり方

中華民国（台湾）においては、アスファルト塊の再資源化促進に関する制度のみが運用されている。これは、アスファルト塊の再生材である再生アスファルト混合物などが通常品（新材）と比較して安価であり、再資源化促進を義務化しても需要先が十分あるために指定したものである。一方、コンクリート塊の再生材である再生砕石については天然資材よりも高価であるため、通常の市場原理によるリサイクル促進は期待できない。

したがって、再生砕石等の需要拡大を図る制度の整備も必要と考えられ、その様な状況になれば、コンクリート塊を『資源回収再利用法』の「再生資源」への指定を行い、再資源化促進を義務化する方策の必要性を検討すべきとも考えられる。

### 2.6 共通の考え方に基づく環境安全品質管理手法確立に向けた課題

韓国、中国、台湾との会合を通して、各国では循環資材の利用推進は重要課題であると認識されている一方、環境安全品質基準に類する基準はほぼ未整備の状態であることが確認された。その中で、既存の廃棄物処分基準や土壌基準などを単純に援用せず、循環資材として備えるべき品質を提示することの重要性について、各国の参加者から理解を得られたと思われる。

また、各国との会合を通して、周辺環境の保全、すなわち周辺環境における環境基準の達成を、循環資材の備えるべき環境安全品質として設定することの合理性を確認できた。それとともに、各国の環境基準は独自のバックグラウンドを持つことから、それぞれを十分に精査するとともに、各環境媒体間の相互関係を理解することが必要である。例えば、韓国における環境基準の設定項目は、一部の環境媒体にのみ設定されているものや、すべてに共通のものなどがあり、また、階層化や土地形態ごとに基準が設定されていることを考慮することで、より合理的な（使用可能性が広がる）環境安全品質を設定できる可能性がある。そこで、例えば図一2.12に示すような原図に各基準設定項目の有無や数値を表示することにより、相互関係の把握や各国間の環境基準等の構造の相違が明らかになると思われる。

また、土壌の試験方法は、韓国、中国、台湾では溶出試験ではなく強酸抽出による全含有量であり、日本（水溶出による溶出量試験と1M塩酸抽出による含有量試験）とは大きく異なることから、適用すべき試験方法や数値モデルもそれに応じたものとする必要がある。

研究者ネットワークの構築の面においては日本を軸として、関係を築くことが出来た。今後更に、相互訪問やワークショップ開催を通して、より面的なネットワークを構築し、アジアにおける循環資材利用推進と環境安全品質管理手法の確立に向けて取り組むことが重要である。
図-2.12 環境媒体間の相互影響

## 引用文献

1) 環境省（2011）平成23年度版環境・循環型社会・生物多様性白書、http://www.env.go.jp/policy/hakusyo/h23/index.html

2) 日本工業技術標準調査会 (2012) コンクリート用骨材又は道路用等のスラグ類に化学物質評価方法を導入する指針に関する検討会総合報告書、

http://www.jisc.go.jp/newstopics/2012/201203slag_hokokusho.htm

3) 日本能率協会総合研究所 (2012) 韓国における副産物・廃棄物リサイクル実態調査業務報告書（環境研究総合推進費補助金 研究事業 受託業務）

4) 韓国国立環境科学院提供資料 (2012)

5) 日本能率協会総合研究所 (2013) 日本、台湾、中国における副産物・廃棄物リサイクル実態調査業務報告書（環境研究総合推進費補助金 研究事業 受託業務）

6) 日本能率協会総合研究所 (2014) アジア諸国にリサイクル推進制度に関する調査業務報告書（環境研究総合推進費補助金 研究事業 受託業務）
3. 循環資材環境安全性評価シミュレーションモデルの構築に向けた、バッチ溶出試験とカラム試験の互換性に関する検討

立命館大学 石森洋行

国立環境研究所 肴倉宏史、遠藤和人

### 3.1 研究目的

本研究課題の目標とする東アジア各国での循環資材の利用・設計を目指すうえでは、各国における気温・降雨・地質等の環境条件の違いは化学物質の溶出挙動に影響を及ぼすため、それらの影響を適正に評価し、長期にわたる溶出量を予測できる数理モデルが必要である。研究目標としては、現場における循環資材の密度や間隙率、埋立高さ等を模したカラム溶出試験の結果を予測し得る数理モデルを構築することである。これまでの既往研究ではバッチ溶出試験の結果からカラム溶出試験の溶出挙動を予測するための検討が多くなされている $ ^{1} $ ものの、その予測を成功させた例はほとんど無い。その理由には、(a)バッチ試験とカラム試験では溶出に与える条件として何が異なるのかが未解明であること、(b)予測対象とするカラム試験ではみず道の影響により溶出に寄与する循環資材の量が制限されること等、が挙げられる。本研究期間では、これらの要因解明を行い、溶出に及ぼす流体流速の影響の点からバッチ溶出試験とカラム溶出試験の互換性を議論するとともに、また循環資材を埋め立てた現場レベルの溶出挙動評価を行うためのみず道の影響をカラム溶出試験とX線CT解析を用いた間隙構造解析より明らかすることで、循環資材利用現場における溶出挙動予測評価モデルの構築を検討した。

### 3.2 研究方法

#### 3.2.1 適用した溶出試験の概要

本研究で適用した溶出試験の概念図を、図-3.1および図-3.2に示す。シリアルバッチ試験とは、ある一定量の溶媒と試料を接触させるバッチ型の溶出試験の一種で、固液分離後に、新たな溶媒を試料に加えて溶出操作を再度開始する方法である。溶出液を順次得ることにより、試料と溶媒との接触量や接触時間の関数として溶出挙動を整理できる。カラム試験はカラムに充填した試料に溶媒を連続通水する試験であり、シリアルバッチ試験と同様に、試料と溶媒との接触量や接触時間の関数として溶出挙動を整理できる。ただし、同時に接触する水量がシリアルバッチ試験よりもずっと少なく、現場に近いレベルでの評価が可能である。本研究では、溶出メカニズムの相違を検討するために、接触水量や溶媒の流速をバッチ試験に近づけることが可能な循環型カラム溶出試験（図-3.2）を新たに考案した。

#### 3.2.2 バッチ溶出試験

試験試料には銅スラグを用いた。溶出量に及ぼす溶出媒体の流速の影響を明らかにするために、攪拌速度をパラメータとしたシリアルバッチ溶出試験を行い、溶出量と環境流速の関連付けを試みた。実験方法は、粒径1-2 mmに調整した銅スラグ75 gと純水750 mL（液固比10）を1,000 mL容のハイベッセル容器に入れ攪拌速度0 rpm、30 rpm、60 rpm、および120 rpmの4水準でシリアルバッチ溶出試験を開始し、溶媒は1、2、4、8、16、32、64、128日目に新たな純水と置換し、各置換操作で得られる溶媒に含まれる無機イオン26種をICP発光（Seiko Vista Pro）およびICP-MS（Agilent 7500）を用いて測定した。

これらの置換操作で得られる各フラクションの濃度と溶媒置換操作の時間間隔から、各フラクションにおける溶出速度と平均溶出時間を次式により算出する。
図-3.1 シリアルバッチ試験の概念図

図-3.2 循環型カラム溶出試験の概念図

(a) バッチ溶出試験

(b) 循環型カラム溶出試験

図-3.3 実験状況

$$ \mathbf{J}_{\mathrm{i}}=\frac{\mathbf{c}_{\mathrm{i}}-\mathbf{c}_{\mathrm{i}-1}}{\mathbf{t}_{\mathrm{i}}-\mathbf{t}_{\mathrm{i}-1}}\frac{\mathbf{V}}{\mathbf{m}} $$

$$ \overline{\mathbf{t}}_{\mathrm{i}}=\left(\frac{\sqrt{\mathbf{t}_{\mathrm{i}}}+\sqrt{\mathbf{t}_{\mathrm{i}-1}}}{2}\right)^{2} $$

ここで、$\mathbf{J}_{\mathrm{i}}$ : フラクション i における溶出速度（mg/kg/day）、$\mathbf{c}_{\mathrm{i}}$ : フラクション i に含まれる化学物質濃度（mg/L）、$\mathbf{t}_{\mathrm{i}}$ : フラクション i の溶媒置換時刻（day）、V : 溶媒量（mL）、m : 試料質量（g）、$\bar{\mathbf{t}}_{\mathrm{i}}$ : 平均溶出時間（day）を表わす。各フラクションで得られた溶出速度 $\mathbf{J}_{\mathrm{i}}$ と平均溶出時間 $\bar{\mathbf{t}}_{\mathrm{i}}$ の関係を両対数軸にプロットし、その切片が初期溶出速度 K、勾配が溶出時間指数 a となる。溶出時間指数 a は溶出のメカニズムを表わすパラメータであり、a = 0 のとき溶解（溶出速度一定）、a = 0.5 のとき内部拡散（固液間の濃度差を駆動力とする）、a = 1.0 のとき化学平衡（液相濃度一定）として溶出挙動の類型化できる。
また溶出試験中の旋回流速を、電磁流速計（二次元流速計2500、ケネック株式会社）で測定した。これにより溶出量との関係を調査し、媒体流速の異なる環境下にある循環資材からの溶出挙動をモデル化するための知見を得る。このシリアルバッチ試験では各攪拌速度における溶出量のばらつきをみるために、各水準において2回ずつ試験（合計2×4水準=8回）を行った。

表-3.1 銅スラグを用いた循環型カラム溶出試験の条件

単位	Case 1	Case 2	Case 4	Case 6	Case 7
カラム内径	mm	10	14.2	30	30	30
カラム高さ	mm	300	300	300	300	300
試料質量	g	45	90	403	403	403
溶媒量	mL	448	903	4,032	4,032	4,032
乾燥密度	g/cm³	1.90	1.90	1.90	1.90	1.90
間隙率	0.46	0.46	0.46	0.46	0.46
通水方向	上向流	上向流	上向流	上向流	上向流
ポンプ流量	mL/min	610	850	850	26.9	0.85
平均流速	cm/s	12.9	8.95	2.00	0.06	2×10⁻³
備考	200 rpm 攪拌に相当	120 rpm 攪拌に相当	30 rpm 攪拌に相当

#### 3.2.3 上向流循環型力ラム溶出試験

試験試料には粒径 1-2 mm の銅スラグを用いた。循環型カラム溶出試験とは、一般のカラム溶出試験とは異なり、カラムから排出された浸出液を通水溶液として繰返し使用するものである。カラム容器に所定量の銅スラグを詰め、その 10 倍量の蒸留水を給水ボトルに入れそこから定流量ポンプでカラムに送液し、カラムから排出される浸出液は給水ボトルに返送する。所定期間経過した後、給水ボトルを新たな蒸留水で満たしたものと置換し、循環通水を再開する。この置換操作を試験開始から 1、2、4、8、16 日目に行い、このとき得られる各フラクションの化学質濃度を測定する。各々の濃度と溶媒置換操作の時間間隔から、各フラクションにおける溶出速度と平均溶出時間を、式(3.1)と式(3.2)より算出する。

前述のシリアルバッチ試験によりこれらの溶出パラメータを算出するが、ここでは溶出試験条件を全く同じにした循環型カラム溶出試験を行い溶出パラメータを算出することで、バッチとカラム試験の違いを明らかにし、カラム試験のような循環資材の利用条件下における溶出量推定のための知見を得る。図-3.1から図-3.3に循環型カラム溶出試験の概念図を、また表-3.1に条件を整理した。通水条件では、昨年度のシリアルバッチ溶出試験で実施した攪拌速度 30 rpm、120 rpm、200 rpm のときに発生した流体流速に合うように、カラム溶出試験では、そのカラム内径と通水流量を設定した。またカラム高さは、廃棄物資源循環学会の試験規格(案)に従い、300 mm とした。

#### 3.2.4 下向流カラム溶出試験

試験試料には粒径2 mm以下、100 mm角の廃棄コンクリートを用いた。図-3.4と図-3.5のように、カラムに廃棄コンクリートを詰めて、蒸留水を通水溶液として下向流で通水した。カラム排出液をポリタンクに集め、試験開始から1、2、4、8、16、32日目にポリタンク中に溜まったカラム排出液を全量回収し、その化学物質濃度を測定する。各々の濃度と溶媒置換操作の時間間隔から、各フラクションにお
ける溶出速度と平均溶出時間を、式(3.1)と式(3.2)より算出する。なお、カラム試験の条件は、粒径2 mm以下の試料については内径30 mm、高さ300 mmの容器に乾燥試料260 gを充填してカラムを作製し（乾燥密度1,360 kg/m³、間隙率46.2%）、100 mm角の試料に

図-3.4 粒径 2 mm 以下廃棄コンクリートを用いた下向流カラム溶出試験

図-3.5 100 mm 角廃棄コンクリートを用いた下向流カラム溶出試験

ついては内寸法として縦110 mm、横110 mmの断面積をもち、高さ460 mmの容器に2,480 gの廃棄コンクリートブロック3個を鉛直に積み上げてカラムを作製した（乾燥密度1,340 kg/m³、間隙率46.2%）。通水速度は、日本の年間降雨量1800 mm/yrとなるように調整した。

#### 3.2.5 銅スラグ充填カラムの間隙構造解析

循環資材を使用した現場の溶出挙動を評価するための下向流カラム溶出試験において、その溶出量に対してみず道が影響する割合を数値解析的に調べるために、円筒径アクリル容器に粒径1-2 mmの銅スラグを詰めた供試体（乾燥密度1900 kg/m³）に対してマイクロフォーカスX線CT分析（TOSHIBA TOSCANNER 32300）により間隙構造を評価した。マイクロフォーカスX線CT装置は、ミクロ単位の分解能を有しており、砂地盤材料程度であれば、3次元間隙構造を鮮明に可視化し、地盤材料内部の間隙構造や粒子構造、流体の残留分布を高精度に3次元的な評価が可能となる。高解像度の画像は、間隙構造の3次元分布の可視化評価にとどまらずその定量的な評価まで可能にしつつある $ ^{2)} $ 。本研究では、任意断面おけるCT画像は縦1024 pixel、横1024 pixel（1 pixelあたりの分解能は0.012 mm）であり、高さ方向に890枚（1枚1枚の間隔は0.012 mm）とした。
撮影した CT 画像は、市販ソフトウェア Scan IP によって三次元立体構造として銅スラグの間隙構造を可視化した。得られた間隙構造は解析空間として、次式による流体解析を行うことで間隙構造を流れる通水溶液の流れを計算した。

$$ \frac{\partial\boldsymbol{\uprho}}{\partial\mathbf{t}}+\nabla\cdot\left(\rho\mathbf{u}\right)=0 $$

$$ \boldsymbol{\uprho}_{\mathrm{g}}\frac{\partial\mathbf{u}_{\mathrm{g}}}{\partial\mathbf{t}}+\boldsymbol{\uprho}\left(\mathbf{u}\cdot\nabla\right)\mathbf{u}=\nabla\cdot\left[-\mathbf{p}\mathbf{I}+\boldsymbol{\upmu}\left(\nabla\mathbf{u}+\left(\nabla\mathbf{u}\right)^{\mathrm{T}}\right)\right]+\mathbf{F} $$

ここで、u：流速（m/s）、p：水压（Pa）、 $ \rho $ ：流体密度（kg/m $ ^{3} $ ）、 $ \mu $ ：粘性係数（Pa·s）、F：体積力（N/m $ ^{3} $ ）を表わす。体積力 $ F^{g} $ は、一般には重力項を表わし、鉛直上向きを正とした場合、 $ F_{x}=0 $ 、 $ F_{y}=0 $ 、 $ F_{z}=-\rho g $ となる。本計算結果から、溶出に寄与しない不動水の割合を求めることで、下向流カラム溶出試験においてみず道発生による溶出量抑制の影響がどの程度であるのかを試算した。

### 3.3 研究結果

#### 3.3.1 バッチ溶出試験とカラム溶出試験の違い

溶出液の検液に含まれる無機イオン濃度を ICP 発光および ICP-MS により測定したところ、顕著な溶出を示したのは Ca、Cu、Mg、Na、Si、Mn、Ni、Zn、Sr、Ba であった。ここでは Ca と Cu の挙動について述べる。図-3.6 は循環型カラム溶出試験で所定の経過日数を経たときの溶出液の濃度を示し、図-3.7 は全く同一の条件でシリアルバッチ溶出試験を行ったときの結果である。カラム溶出試験、バッチ溶出試験のいずれの場合でも、流速が速いほど溶出濃度は高くなった。

図-3.8 は、図-3.6 と図-3.7 で示した溶出濃度に基づき式(3.1)と式(3.2)にしたがい、溶出速度を求めたものであり、そのフィッティングから得た溶出パラメータ K と a を表-3.2 に整理した。初期溶

出速度を表わすパラメータ K をみると、同じ流速レベルで比較したとき、バッチ試験よりもカラム試験の方が溶出速度は大きい結果となった。この理由は、バッチ試験では上澄みを攪拌することで発生した流速は銅スラグ表面をフラッシングする流速と同じとみなせるのに対して、カラム試験では溶媒が銅スラグの間隙を縫うように流れるため、その間隙内流速は間隙率やみず道の影響により設定した通水流速よりも速くなる。溶出溶媒の流速が速いほど溶出は卓越するため、カラム試験の方が溶出速度は高くなったと考えられる。この結果から、バッチ試験とカラム試験の溶出举動の互換性を解明するには、カラム試験時の充填試料内の間隙構造とその中を流れるみず道の評価が必要になると考えられる。

図-3.6 カラム試験から得た Ca と Cu 濃度
跡日

図-3.7 バッチ試験の結果

図-3.8 カラム試験およびバッチ試験から得た Ca と Cu の溶出速度の比較

表-3.2 カラム試験とバッチ試験時の溶出挙動に及ぼす流速の影響

流速
(cm/s)	Ca	Cu
カラム試験	バッチ試験	カラム試験	バッチ試験
K	a	K	a	K	a	K	a
12.9	0.855	-0.82	5.599	-0.76
8.9	0.648	-0.81	0.439	-0.94	4.239	-0.52	3.654	-0.44
2.0	0.610	-0.91	0.463	-0.93	4.675	-0.63	3.190	-0.45
0.06	0.483	-0.86	3.541	-0.63
0.002	0.459	-0.86	0.438 $ ^{*} $	-0.84 $ ^{*} $	3.108	-0.59	2.891 $ ^{*} $	-0.58 $ ^{*} $

* 静置条件の溶出試験から得た値であるが、流速が限りなく小さい条件とみなして、流速 $ 0.002 \, cm/s $ に対する溶出パラメータとして整理した。

溶出メカニズムを表わすパラメータ a（a = 0 のとき溶解、a = -0.5 のとき固体内拡散、a = -1.0 のとき化学平衡）に着目すると、Ca ではバッチ試験では攪拌流速が大きいほどその値は小さく、カラム試験では通水速度が大きいほどその値は大きくなる。これは、バッチ試験では攪拌速度を大きくすると溶出が卓越するため、バッチ容器内の溶出濃度は高くなり溶媒-試料間で固液平衡に達しやすくなるためである。一方でカラム試験では通水流速が速いほど間隙内に化学物質は残留しにくくなるため、銅スラグからの
溶出は固液平衡ではなく固体内拡散の影響も強くなると考えられる。一方 Cu は pH が中性～アルカリ性にかけて沈殿を形成し、沈殿物がカラム試料内に残留する等の可能性もあることから得られた数値と溶出メカニズムの関係を再検討する必要がある。

#### 3.3.2 下向流カラム溶出試験の溶出量に及ぼすみず道の影響

図-3.9 に粒径の異なる廃棄コンクリートを使用したバッチ溶出試験とカラム溶出試験の結果を示す。溶出液中の Na の溶出举動について整理した（廃棄コンクリートからは Ca の溶出が顕著であったが Ca は pH や大気との影響により化学形態が変化するため、ここではこのような化学形態の変化の少ないアルカリ金属 Na について着目した）。バッチ溶出試験は、粒径が細かくなるほど溶出量は増加しており、溶出メカニズムが固体内拡散によるものと仮定すると、粒径が細かくなるほど拡散距離は短くなり溶出量は増加するので、溶出量に対する粒度の影響は傾向としては正しいと考えられる。バッチ試験による溶出量と、カラム試験による溶出量を比較すると、カラム試験による溶出量の方が1オーダー程多いが、これはバッチ試験に用いた試料の質量よりもカラム試験に用いた試料の質量の方が多いためである。この影響を正規化するために、単位試料質量あたりの溶出量を求めたものを図-3.10と図-3.11に示す。

単位試料質量当たりの溶出速度は、2 mm 以下試料の場合ではバッチ試験、カラム試験ともにほぼ同じであった。試料を水没させたバッチ試験と、同程度の溶出速度がカラム溶出試験でも得られたことから、粒径 2 mm 以下試料の場合ではみず道の発生もしくはそれに追随する溶出量の抑制はほとんど現われなかったと考えてよい。一方で 100 mm 角の試料を用いた場合では、バッチ試験（飽和）よりもカラム溶出試験（不飽和）の方が溶出量は約 1/10 倍になっており、これはみず道の発生（不飽和条件）による溶出面積の減少が生じたためだと考えられる。

(a) バッチ溶出試験

(b) カラム溶出試験

図-3.9 廃棄コンクリートを使用したバッチ溶出試験とカラム溶出試験時のNa溶出量
図-3.10 单位試料質量当たりの溶出速度

図-3.11 みず道による溶出量の低減効果

## (3) 間隙構造に発生し得るみず道の割合

図-3.12 に X 線 CT 分析に供した試料と、任意断面の CT 画像、およびそれを立体化して間隙構造を示す。X 線 CT 分析では、被写体の密度分布を CT 画像ではコントラストとして表現できる。銅スラグの土粒子密度は $ 3{,}500 \, kg/m^{3} $ であり、間隙中の空気はほぼゼロであることから、銅スラグと間隙空気には十分な密度差があるため CT 画像には間隙構造が明瞭に写出すことができた。

図-3.13 は、得られた間隙構造を対象にその中を流れる流体の移動を計算した結果である。解析条件は、解析モデルの側方4面を不透水境界として、上部に水位10 cmの圧力固定境界、下部に水位0 cmの圧力固定境界を与えた。解析結果では、図のコントラストは間隙内流速を表わしており、間隙内流速が早い部分は通水溶液が選択的に流れることを意味し、すなわちみず道を示唆している。一方で間隙内流速が遅い部分は、たとえその近傍のスラグから化学物質が溶出しても流速が遅いためその溶液は滞留するので、見かけ上溶出には寄与していないことになる。したがって、間隙内流速を高いエリアを溶出に寄与する有効間隙率としてみず道をパラメータ化した。その結果、図-3.13に示す解析空間は間隙率37.8%であり、そのうち、間隙内流速が最大値の1/100

(a) 供試体

(b) 任意断面の CT 画像

(c) 三次元間隙構造

図-3.12 X線 CT 分析より得た銅スラグカラムの間隙構造
図-3.13 間隙構造を対象とした流体解析と、得られた間隙内速度分布

倍以上をもつ有効間隙率は25.2%であった。本計算により、循環資材を埋め立てた現場やカラム溶出試験では、みず道により化学物質の溶出量が抑制されることが確認できた。

### 3.4 まとめ

循環資材利用現場における長期溶出量がシリアルバッチ試験から予測できるのかを議論することを目的とし、循環型カラム溶出試験を新たに提案し、カラム試験とバッチ試験から得られる長期溶出挙動の違いを議論した。バッチ試験とカラム試験での溶出条件を同じにして検討を行ったところ、溶出溶媒が同じ流速レベルの場合、バッチ試験よりもカラム試験から得た溶出速度の方が高くなった。この原因にはカラム充填層の間隙構造にみず道が発生し、みず道を流れる流体流速は見かけ上の間隙内流速よりも高くなったためだと考えられる。

循環資材利用現場の溶出量に及ぼすみず道の影響を評価するために、既知サイズの廃棄コンクリートを用いてバッチ溶出試験と下向流カラム試験を行った。粒径2mm以下と100mmでは、みず道による溶出抑制効果は約1/10倍と示唆された。その理論的な検証方法を銅スラグを対象としたX線CT分析により検討を行ったところ、銅スラグは明瞭なCT画像を得るための有効な試料であり三次元的な間隙構造の可視化や、それを用いた流体解析を実施することができた。間隙構造を対象とした流体解析を行ったところ、間隙内に発生する流速分布からみず道の発生を定量的に評価することができ、有効間隙率として算出したところ25.2%（全間隙率は37.8%）であった。これにより現場では、みず道は発生し得るものであり、それにより溶出に寄与する面積が低下するので溶出量は小さくなることが示された。本計算の特徴はみず道の存在を可視化・定量化できる点にあり、本研究期間ではみず道の存在を有効間隙率として表現するにとどまっているが、本計算の特長はみず道の存在を可視化・定量化できる点にある。今後は有効間隙率と溶出量の関係について解析を行うために、流体解析と移流分散解析を連成した検討や、みず道（有効間隙率）に及ぼす試料長さや通水速度の影響をみるためのパラメータスタディ等を行うことが必要である。
## 引用文献

1) 例えば、Sarynna Lopez Meza, Andrew C. Garrabants, Hans van der Sloot, David S. Kosson (2008) Comparison of the release of constituents from granular materials under batch and column testing, Waste Management, 28, 1853-1867.

2) Fujiki, Y., Tinet, A.J., Mukunoki, T., Mikami, K. and Sato, T. (2013), “Flow simulation of LNAPL sweeping out due to water injecting in porous material using LBM”, Proc. of 13th Geo-Environmental Engineering (GEE 2013), pp.64-69.
国立環境研究所 遠藤 和人、肴倉 宏史

立命館大学 石森 洋行

環境影響解析モデルの開発にあたっては、中国、韓国、台湾における地域の地盤特性に依存する移流分散パラメータ、気候条件を考慮することが必要となる。また、新たな気候・地質条件の評価を行う際にも、既往のデータに基づいた影響評価をしておくことは極めて有効となる。そこで、本章では、中国、韓国、台湾の地質や気候条件のデータ収集を行うとともに、幾つかの組合せによる感度解析を実施し、各パラメータの影響について評価を試みた。

### 4.1 研究方法

#### 4.1.1 気候・地盤パラメータ調査

中国10都市、韓国5都市、台湾2都市を対象として、以下の項目に対するデータを収集し、さらに、データの収集状況に応じて、影響評価解析に用いるパラメータは国内の知見も参考にすることとした。また、データの収集状況から、表-4.1に示す17都市に対しての取りまとめを行うこととした。なお、本節は本研究の委託業務において、各国の気象データや地質データをホームページ等の調査によりとりまとめたものであるので、個々のデータの出典は委託業務報告書 $ ^{1} $ を参照のこと。

ハイエトグラフ（年変動、月変動、日変動）

• 外気温（年変動、月変動、時間変動）

• 表面浸透率

• 土質の種類と分布（乾燥密度、間隙率、透水係数、不飽和透水係数、分配係数）

• 地下水位

表-4.1 選定した都市（計17都市）

中国	北京市 (Beijing)	济南市 (Jinan)
天津市 (Tianjin)	银川市 (Yinchuan)
滁州市 (Cangzhou)	西安市 (Xian)
石家庄市 (Shijiazhuang)	成都市 (Chengdu)
德州市 (Dezhou)	苏州市 (Guangzhou)
韩国	ソウル特別市 (Seoul)	光州広域市 (Gwangju)
大田広域市 (Daejeon)	釜山広域市 (Busan)
大邱広域市 (Daegu)
台湾	台北市 (Taipei)	屏東県 (Pingtung)

#### 4.1.2 移流分散解析

図-4.1 に移流分散解析に用いる有限要素モデルを示す。濃度評価点(P1、P2)は盛土直下2m位置と、盛土法尻から水平距離20m、深度方向5m位置の2点とした。