JP2000005740A

JP2000005740A - 有機塩素化合物に汚染された土壌および地下水の浄化方法

Info

Publication number: JP2000005740A
Application number: JP10180016A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ito; 裕行伊藤; Juichi Shiratori; 寿一白鳥
Original assignee: Dowa Mining Co Ltd
Current assignee: Dowa Holdings Co Ltd
Priority date: 1998-06-26
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2000-01-11

Abstract

(57)【要約】【課題】有機塩素化合物で汚染された地下水および土
壌を対象とし、短期間で、かつ常温で汚染物質を分解で
きる方法を提供する。【解決手段】有機塩素化合物で汚染された土壌および
地下水に銅含有鉄粉を添加混合することにより、有機塩
素化合物を分解して土壌または地下水を速やかに浄化す
ることができる。銅含有鉄粉の銅含有率は、０．１〜２
０重量％であり、銅含有鉄粉の添加率は、土壌および地
下水に対して０．１〜１０重量％の範囲内である。試験
した１６種類の有機塩素化合物は全て１３日以内に有意
な分解を示し、鉄粉使用の場合に比べて分解速度が著し
く改善された。反応に伴う分解産物はメタン、エタン、
エチレン、プロパン、プロペン等の無害ガスであった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機塩素化合物で
汚染された土壌および地下水の浄化方法に関し、更に詳
しくは、銅含有鉄粉を使用して汚染された土壌および地
下水に含まれる有機塩素化合物を分解し、土壌および地
下水を浄化する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機塩素化合物で汚染された土壌または
地下水から汚染物質を除去する方法として、汚染物質の
揮発性を利用して吸引除去する土壌ガス吸引法、地下水
中に溶解した汚染物質を揚水することで除去する地下水
揚水処理法、熱処理を行なって地下の汚染物質を気化さ
せ、生じたガスを除去する熱脱着法、などが知られてい
る。これらはいずれも対象汚染物質の揮発性の高さを利
用した土壌または地下水の浄化技術であるが、原位置実
施においては用地制限を受けやすく、また除去された汚
染物質を別途無害化処理する付加工程を必要とする欠点
があった。

【０００３】これに対して、汚染物質を分解する方法と
して、加熱・焼却等により無害化する高温熱分解、微生
物による分解を促進させる微生物分解、海面状鉄粉を用
いた方法（特願平９−３６７１７７）、地中反応壁を用
いる方法（特表平５−５０１５２、特表平６−５０６６
３１）が知られている。しかし高温熱分解では、大がか
りな設備を必要とし、また熱処理の際に土壌が変質して
本来土壌のもつ機能が著しく損なわれ、かつオフサイト
処理を行なう場合、別途掘削・運搬費用が発生する。微
生物分解では、汚染の種類により適応できない場合があ
り、またできたとしても反応が遅いために長期の浄化を
必要とする。海綿状鉄粉を用いた方法は、常温下で行な
われ、微生物分解よりも反応速度は改良されるものの、
特定の難分解物質に対しては遅く実用的でない場合があ
った。

【０００４】地中反応壁を用いる方法は、浄化の対象が
地下水に限られていて土壌の浄化を目的としていない。
また難分解物質に対しては海面状鉄粉と同じ欠点があ
り、反応性を高めるためにパラジウムを添加した方法
（文献名：ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY/VOL N
O.11,1995第2898〜2990頁）も開示されているが、高コ
ストとなって実用的ではない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
汚染物質の分解方法には、分解速度が遅いか高コストで
あるかあるいは高温熱処理を要するという課題があっ
た。したがって本発明の目的は、有機塩素化合物で汚染
された地下水および土壌を対象とし、短期間で、かつ常
温で汚染物質を分解できる浄化処理方法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の課題
を解決するため鋭意研究した結果、銅を含有する鉄粉を
使用することによって鉄粉と有機塩素化合物との反応速
度を著しく改善できることを見いだし、本発明法を提供
することができた。すなわち、本発明法によれば、有機
塩素化合物で汚染された土壌および地下水に銅含有鉄粉
を添加混合することにより、有機塩素化合物を分解して
土壌または地下水を速やかに浄化することができる。前
記有機塩素化合物は、ジクロロメタン、クロロホルム、
四塩化炭素、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジクロ
ロエタン、メチルクロロホルム、１，１，２−トリクロ
ロエタン、１，１，１，２−テトラクロロエタン、１，
１，２，２−テトラクロロエタン、１，１−ジクロロエ
チレン、シス−１，２−ジクロロエチレン、トランス−
１，２−ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テト
ラクロロエチレン、１，３−ジクロロプロペンおよび
１，３−ジクロロプロパン等からなる群から選ばれる有
機塩素化合物であり、前記銅含有鉄粉の銅含有率は、
０．１〜２０重量％が好ましく、前記銅含有鉄粉の添加
率は、処理対象の土壌および地下水に対して０．１〜１
０重量％が好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の方法は、ジクロロメタ
ン、クロロホルム、四塩化炭素、１，１−ジクロロエタ
ン、１，２−ジクロロエタン、メチルクロロホルム
（１，１，１−トリクロロエタン）、１，１，２−トリ
クロロエタン、１，１，１，２−テトラクロロエタン、
１，１，２，２−テトラクロロエタン、１，１−ジクロ
ロエチレン、シス−１，２−ジクロロエチレン、トラン
ス−１，２−ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、
テトラクロロエチレン、１，３−ジクロロプロペン、
１，３−ジクロロプロパン等の有機塩素化合物によって
汚染された地下水および土壌を対象とする。

【０００８】地下水および土壌の浄化に使用する銅含有
鉄粉は、例えば鉄粉を硫酸銅水溶液等の銅イオンを含む
溶液中に混合して得られた沈澱物を回収することによっ
て容易に調製される。銅含有鉄粉の銅含有率は０．１〜
２０重量％の範囲内とするのが好ましい。銅含有率が
０．１重量％より少ない場合、有機塩素化合物の分解速
度が不十分であり、銅含有率が２０重量％を超えると銅
含有鉄粉の原価が高くなり経済的に不利となる。

【０００９】地下水と土壌の浄化手段としては、土壌中
または汚染地下水中に銅含有鉄粉を０．１〜１０重量％
の範囲内で添加して反応させる。銅含有鉄粉の添加量が
０．１重量％未満では、十分な分解速度が期待されず、
１０重量％を超えると処理費用が過大となり経済的に不
利である。鉄粉を土壌に混合するには、原位置処理の場
合、空気・窒素などの高圧ガスまたは水等の高圧媒体を
利用して地中に散布する方法または地盤改良工事で利用
される土木機械を用いて機械的に掘削混合する方法等が
とられる。掘削処理の場合は、ニーダー、ミキサー、ブ
レンダー等の混合装置の利用も可能である。上記の操作
によって数時間〜数週間で土壌の汚染に係わる環境基準
（平成３年８月２３日環告、改正、平５環告１９、平６
環告５・環告２５、平成７年環告１９）以下まで土壌を
浄化することができる。

【００１０】

【実施例１】地下水浄化の効果について検討するため、
銅含有鉄粉による分解試験を次のようにして行った。１
００ｍＬバイアル瓶（日電理化硝子製、容量１２０ｍ
Ｌ）中に脱イオン水１００ｍＬを入れ、これに有機塩素
化合物１μＬと銅含有鉄粉０．６ｇを加えた後、テフロ
ンライナー付きゴム栓とアルミキャップでバイアル瓶を
密封した。このとき、バイアル瓶の上部に２０ｍＬ程度
のヘッドスペースが生じる。密封した前記のバイアル瓶
を恒温室内で振とう機を使用して１２０ｍｉｎ^-1の振と
う速度で振とうした。

【００１１】前記のヘッドスペースから一定時間毎に１
００μＬのサンプルガスを採取し、ガスクロマトグラフ
質量分析装置ＧＣ−ＭＳ（ヒューレット・パッカード社
製ＨＰ−５９７３）によって分析を行い、各サンプル内
の有機塩素化合物濃度の経時変化を求めた。試験に使用
する銅含有鉄粉は、５０ｇ／ｌの硫酸銅水溶液を調製
し、この溶液に鉄粉（同和鉄粉株式会社製Ｅ−２００）
を添加し（重量比で銅：鉄＝１：３．５）、析出したも
のを吸引濾過装置で回収後、真空乾燥することによって
作成した。この操作によって銅含有率２０重量％の銅含
有鉄粉を得た。

【００１２】有機塩素化合物として、ジクロロメタン、
クロロホルム、四塩化炭素、１，１−ジクロロエタン、
１，２−ジクロロエタン、メチルクロロホルム（１，
１，１−トリクロロエタン）、１，１，２−トリクロロ
エタン、１，１，１，２−テトラクロロエタン、１，
１，２，２−テトラクロロエタン、１，１−ジクロロエ
チレン、シス−１，２−ジクロロエチレン、トランス−
１，２−ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テト
ラクロロエチレン、１，３−ジクロロプロペンおよび
１，３−ジクロロプロパンの１６物質を選び、それぞれ
について上記の方法で銅含有鉄粉による分解試験を行っ
た。試験の結果を表１に示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】これら１６物質のうち、ジクロロメタン、
１，２−ジクロロエタン、トリクロロエチレンおよび
１，３−ジクロロプロパンは、反応開始後１３日以内に
その含有量が半減または半分以下に減少した。シス−
１，２−ジクロロエチレンと１，３−ジクロロプロペン
は、反応開始から１〜５日後に残存率が１０％以下にな
った。その他の物質は、反応開始から１〜５日後に検出
限界値以下のレベルまで減少した。さらに、これら１６
物質の分解産物は、メタン、エタン、エチレン、プロパ
ン、プロペン等の無害ガスであり、その他の中間副生成
物は検出されなかった。

【００１５】

【比較例１】銅含有鉄粉の代わりに鉄粉（同和鉄粉株式
会社製Ｅ−２００）を使用した以外は実施例１と同様の
方法で、上記１６物質について分解試験を行った。試験
の結果を表１に示す。これら１６物質のうち、四塩化炭
素、１，１，１，２−テトラクロロエタンおよび１，
１，２，２−テトラクロロエタンは、反応開始後１日で
８５％以上の分解を示したが、その他の物質について
は、反応開始後１〜１３日では有意な濃度減少がみられ
なかった。

【００１６】

【実施例２】土壌浄化の効果について検討するため、４
０ｇ砂質土壌中に脱イオン水で調製したトリクロロエチ
レン溶液を加えて、１００ｍｇ／ｋｇのトリクロロエチ
レン汚染土壌を作製した。この土壌に重量比２．５％の
銅含有鉄粉を混合し、容量１２０ｍＬバイアル瓶中で密
封することによってサンプル試料とした。トリクロロエ
チレン濃度測定は、ＧＣ−ＦＩＤによって経時的に行な
った。分解期間中、試料サンプルは２５℃恒温室中に静
置した。

【００１７】

【表２】

【００１８】表２から、トリクロロエチレンは、反応開
始後３日以内に検出限界値以下のレベルまで減少した。
さらに、分解産物はエチレンとエタンのみの無害化ガス
であり、その他の中間産物は検出されなかった。この傾
向はトリクロロエチレンの分解に限らず、テトラクロロ
エチレンやメチルクロロホルム、ジクロロメタンなどの
有機塩素化合物について見られた。

【００１９】

【比較例２】銅含有鉄粉の代わりに鉄粉（同和鉄粉株式
会社製Ｅ−２００）を使用した以外は実施例２と同様の
方法でトリクロロエチレンについて分解試験を行なっ
た。試験の結果を表２に示す。トリクロロエチレンは反
応開始後３日で６５％以上、１２日で９９％以上の分解
を示したが、銅含有鉄粉を用いた場合と比較して反応時
間が長くかかることが確認された。

【００２０】

【発明の効果】本発明の土壌および地下水浄化方法は従
来公知の土壌ガス吸引法、地下水揚水処理法、熱脱着法
等の有機塩素化合物除去方法等の持つ欠点を克服し、ま
た従来公知の熱分解法、微生物分解法、地中反応壁を用
いる方法などに伴う欠点も克服した。さらに、上記実施
例および比較例で示したように、海綿状鉄粉使用の場
合、分解可能な有機塩素化合物の種類が限られ、しかも
その分解速度が遅いが、本発明の方法によれば、選択さ
れた１６種類の有機塩素化合物のすべてが有意な分解を
示し、鉄粉使用の場合に比べて分解速度が著しく改善さ
れる。さらに、分解産物はメタン、エタン、エチレン、
プロパン、プロペン等の無害ガスである。したがって、
本発明の方法によって従来の鉄粉使用による分解の問題
点が解決され、有機塩素化合物による地下水や土壌の汚
染をより高度に浄化できことが期待される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機塩素化合物で汚染された土壌および
地下水に銅含有鉄粉を添加混合することにより、前記有
機塩素化合物を分解して前記土壌および地下水を浄化す
ることを特徴とする土壌および地下水の浄化方法。
【請求項２】前記有機塩素化合物がジクロロメタン、
クロロホルム、四塩化炭素、１，１−ジクロロエタン、
１，２−ジクロロエタン、メチルクロロホルム、１，
１，２−トリクロロエタン、１，１，１，２−テトラク
ロロエタン、１，１，２，２−テトラクロロエタン、
１，１−ジクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエ
チレン、トランス−１，２−ジクロロエチレン、トリク
ロロエチレン、テトラクロロエチレン、１，３−ジクロ
ロプロペンおよび１，３−ジクロロプロパンから成る群
から選ばれる少なくとも１種の有機塩素化合物である請
求項１記載の土壌および地下水の浄化方法。
【請求項３】前記銅含有鉄粉の銅含有率が０．１〜２
０重量％の範囲内にある請求項１または２記載の土壌お
よび地下水の浄化方法。
【請求項４】前記銅含有鉄粉の添加率が処理対象の土
壌および地下水に対して０．１〜１０重量％の範囲内に
ある請求項１〜３のいずれかに記載の土壌および地下水
の浄化方法。