JP2008256468A - 砒素汚染土又は砒素汚染水の分析方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】砒素汚染土又は砒素汚染水を採取した現場で、その砒素汚染土又は砒素汚染水の砒素濃度を簡易迅速に分析することができる砒素汚染土又は砒素汚染水の分析方法を提供する。
【解決手段】砒素汚染土の溶出液若しくは含有液又は砒素汚染水に、三価の鉄イオンを含有する溶液を加えて攪拌し、攪拌して得られた混合物に水溶性のマグネシウム塩及び水溶性のカルシウム塩を添加するとともに、高分子凝集剤を添加して凝集沈殿を生じさせ、その凝集沈殿物を抽出して乾燥させ、乾燥させて得られた凝集沈殿物を粉砕し、その粉砕試料に蛍光Ｘ線を照射して当該粉砕試料に含まれる砒素量を測定し、その測定結果に基づいて前記溶出液若しくは前記含有液又は前記砒素汚染水の砒素濃度を算出することにより、前記砒素汚染土又は前記砒素汚染水の砒素濃度を分析する。
【選択図】図２
【解決手段】砒素汚染土の溶出液若しくは含有液又は砒素汚染水に、三価の鉄イオンを含有する溶液を加えて攪拌し、攪拌して得られた混合物に水溶性のマグネシウム塩及び水溶性のカルシウム塩を添加するとともに、高分子凝集剤を添加して凝集沈殿を生じさせ、その凝集沈殿物を抽出して乾燥させ、乾燥させて得られた凝集沈殿物を粉砕し、その粉砕試料に蛍光Ｘ線を照射して当該粉砕試料に含まれる砒素量を測定し、その測定結果に基づいて前記溶出液若しくは前記含有液又は前記砒素汚染水の砒素濃度を算出することにより、前記砒素汚染土又は前記砒素汚染水の砒素濃度を分析する。
【選択図】図２
Description
本発明は、砒素汚染土又は砒素汚染水の分析方法に関する。
砒素汚染土の分析については、土壌汚染対策法で定められた方法（以下「公定法」という。）が採用されており、溶出量分析（環境省告示第１８号，同告示第４６号参照）及び含有量分析（環境省告示第１９号参照）が行われている。溶出量分析は、汚染土に固液比１０の水を添加して６時間振とうし、振とうして得られた溶出液を０．４５μｍフィルターでろ過した後、ろ液中の砒素を原子吸光やＩＣＰ−ＭＳ等によって分析するというものである。一方、含有量分析は、汚染土に固液比１００／３の１Ｎ塩酸を添加して２時間振とうし、振とうして得られた溶出液を０．４５μｍフィルターでろ過した後、ろ液中の砒素を原子吸光やＩＣＰ−ＭＳ等によって分析するというものである。なお、これに関連する先行技術文献としては、例えば、下記特許文献１等がある。
また、砒素汚染水の分析についても、砒素で汚染された排水中を１μｍフィルターでろ過した後、砒素汚染土の分析と同様に、ろ液中の砒素を原子吸光やＩＣＰ−ＭＳ等によって分析するという方法が採用されている。
特開２００４−２９４３２９号公報
しかしながら、前述した原子吸光やＩＣＰ−ＭＳによる砒素分析は、前処理操作が複雑であり、分析経験者でないと分析を行うことが困難であった。また、原子吸光やＩＣＰ−ＭＳの装置は、据置き型のものが一般的であり、しかも、アセチレンガスやアルゴンガスを貯留しておくためのガスボンベ等が必要であることから、砒素汚染土又は砒素汚染水を採取した現場で砒素分析を簡易迅速に行うことができなかった。さらに、これらに代わる砒素の分析手法として、吸着剤と蛍光Ｘ線分析法とを組み合わせたものや、ガス還元と検知管法とを組み合わせたもの、或いはボルタンメトリー分析法等が提案されている。しかし、これらの分析方法は、いずれも操作が複雑であり、また、環境基準値（０．０１ｍｇ／Ｌ）レベルにおいて砒素の定量を行うことが困難である。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、砒素汚染土又は砒素汚染水を採取した現場で、その砒素汚染土又は砒素汚染水の砒素濃度を簡易迅速に分析することができる砒素汚染土又は砒素汚染水の分析方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る砒素汚染土又は砒素汚染水の分析方法は、砒素汚染土の溶出液若しくは含有液又は砒素汚染水に、砒素を凝集沈殿させるための凝集剤を添加し、得られた凝集沈殿物に蛍光Ｘ線を照射して当該凝集沈殿物に含まれる砒素量を測定し、その測定結果に基づいて前記溶出液若しくは前記含有液又は前記砒素汚染水の砒素濃度を算出することにより、前記砒素汚染土又は前記砒素汚染水の砒素濃度を分析することを特徴とする。
また、本発明において、前記凝集剤は、鉄、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、銅、亜鉛、セリウムのうちいずれかを含有することを特徴とする。
また、本発明に係る砒素汚染土又は砒素汚染水の分析方法は、砒素汚染土の溶出液若しくは含有液又は砒素汚染水に、二価若しくは三価の鉄イオンを含有する溶液又は水溶性の鉄塩を加えて攪拌し、攪拌して得られた混合物にマグネシウムイオン及び／又はカルシウムイオンを含有する溶液若しくは水溶性のマグネシウム塩及び／又は水溶性のカルシウム塩を添加するとともに、高分子凝集剤を添加して凝集沈殿を生じさせ、その凝集沈殿物を抽出して乾燥させ、乾燥させて得られた凝集沈殿物を粉砕し、その粉砕試料に蛍光Ｘ線を照射して当該粉砕試料に含まれる砒素量を測定し、その測定結果に基づいて前記溶出液若しくは前記含有液又は前記砒素汚染水の砒素濃度を算出することにより、前記砒素汚染土又は前記砒素汚染水の砒素濃度を分析することを特徴とする。
本発明によれば、砒素汚染土又は砒素汚染水を採取した現場で、その砒素汚染土又は砒素汚染水の砒素濃度を簡易迅速に分析することができる。
以下、砒素汚染土の分析方法を例に挙げつつ、本発明を実施するための最良の形態について説明する。本実施形態に係る砒素汚染土の分析方法は、以下の手順１〜４に基づいて行うものである。
＜手順１＞
まず、砒素汚染土の溶出液若しくは含有液に、二価若しくは三価の鉄イオンを含有する溶液又は水溶性の鉄塩を加えて攪拌する。
砒素汚染土の溶出液は、環境庁告示１８号で規定されたものであり、砒素汚染土の含有液は、環境庁告示１９号で規定されたものである。具体的には、現場で砒素汚染土を採取し、これを攪拌して均一な試料とし、その試料土を２ｍｍの篩にかけて風乾する。そして、この砒素汚染土の溶出液を分析する場合には、振とう瓶に風乾土１００ｇを入れ、これに水１Ｌを加えて６時間振とうさせる。次いで、この振とう液を０．４５μｍフィルターでろ過し、そのろ液を溶出液とする（環境庁告示１８号参照）。一方、砒素汚染土の含有液を分析する場合には、振とう瓶に風乾土３００ｇを入れ、これに１Ｎの塩酸１Ｌを加えて、２時間振とうさせる。次いで、この振とう液を０．４５μｍフィルターでろ過し、そのろ液を含有液とする（環境庁告示１９号参照）。なお、本実施形態では、砒素汚染土を分析対象にしているが、砒素汚染水を分析対象にしてもよい。かかる場合には、砒素汚染水を攪拌して均一にし、これをそのまま試料液とする。但し、砒素汚染水に懸濁物質が多いときには、１μｍフィルターでろ過し、そのろ液を試料液とする。そして、この試料液に対して、溶出液若しくは含有液と同様の処理を施すこととする。
まず、砒素汚染土の溶出液若しくは含有液に、二価若しくは三価の鉄イオンを含有する溶液又は水溶性の鉄塩を加えて攪拌する。
砒素汚染土の溶出液は、環境庁告示１８号で規定されたものであり、砒素汚染土の含有液は、環境庁告示１９号で規定されたものである。具体的には、現場で砒素汚染土を採取し、これを攪拌して均一な試料とし、その試料土を２ｍｍの篩にかけて風乾する。そして、この砒素汚染土の溶出液を分析する場合には、振とう瓶に風乾土１００ｇを入れ、これに水１Ｌを加えて６時間振とうさせる。次いで、この振とう液を０．４５μｍフィルターでろ過し、そのろ液を溶出液とする（環境庁告示１８号参照）。一方、砒素汚染土の含有液を分析する場合には、振とう瓶に風乾土３００ｇを入れ、これに１Ｎの塩酸１Ｌを加えて、２時間振とうさせる。次いで、この振とう液を０．４５μｍフィルターでろ過し、そのろ液を含有液とする（環境庁告示１９号参照）。なお、本実施形態では、砒素汚染土を分析対象にしているが、砒素汚染水を分析対象にしてもよい。かかる場合には、砒素汚染水を攪拌して均一にし、これをそのまま試料液とする。但し、砒素汚染水に懸濁物質が多いときには、１μｍフィルターでろ過し、そのろ液を試料液とする。そして、この試料液に対して、溶出液若しくは含有液と同様の処理を施すこととする。
これらの溶出液若しくは含有液に、二価若しくは三価の鉄イオンを含有する溶液を加えると、二価若しくは三価の鉄イオンが溶出液若しくは含有液に含まれる砒素イオンと反応して、凝集し易い砒酸鉄を形成することとなる。また、溶出液若しくは含有液に水溶性の鉄塩を加えた場合にも、二価若しくは三価の鉄イオンが溶出液若しくは含有液に遊離して、砒素イオンと反応し、凝集し易い砒酸鉄を形成することとなる。
二価若しくは三価の鉄イオンを含有する溶液としては、例えば、硫酸第一鉄溶液、ポリ硫酸第二鉄溶液等が挙げられる。また、水溶性の鉄塩としては、例えば、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第一鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、塩化コッパラス（Ｆｅ２（ＳＯ４）3・ＦｅＣｌ3）等が挙げられる。
＜手順２＞
次に、前述の如く攪拌して得られた混合物に、マグネシウムイオン及び／又はカルシウムイオンを含有する溶液若しくは水溶性のマグネシウム塩及び／又は水溶性のカルシウム塩を添加するとともに、高分子凝集剤を添加して凝集沈殿を生じさせる。
具体的には、攪拌して得られた混合物を試料液とし、試料液１Ｌに１０％ポリ硫酸鉄溶液を１〜１０ｍＬ添加し、攪拌する。次いで、この試料液に水酸化マグネシウム１〜５ｇ及び水酸化カルシウム０．１〜０．５ｇを添加して凝集を生じさせる。その上で、この試料液に０．１％高分子凝集剤を１〜５ｍＬ添加し、凝集を促進させて沈殿を生じさせる。
次に、前述の如く攪拌して得られた混合物に、マグネシウムイオン及び／又はカルシウムイオンを含有する溶液若しくは水溶性のマグネシウム塩及び／又は水溶性のカルシウム塩を添加するとともに、高分子凝集剤を添加して凝集沈殿を生じさせる。
具体的には、攪拌して得られた混合物を試料液とし、試料液１Ｌに１０％ポリ硫酸鉄溶液を１〜１０ｍＬ添加し、攪拌する。次いで、この試料液に水酸化マグネシウム１〜５ｇ及び水酸化カルシウム０．１〜０．５ｇを添加して凝集を生じさせる。その上で、この試料液に０．１％高分子凝集剤を１〜５ｍＬ添加し、凝集を促進させて沈殿を生じさせる。
マグネシウムイオン、カルシウムイオンは、溶出液又は含有液に残存する砒素イオンと反応して、それぞれ砒酸マグネシウム、砒酸カルシウムを形成し、溶出液又は含有液に含まれる砒素イオンを凝集し易い状態にする。
マグネシウムイオン及び／又はカルシウムイオンを含有する溶液としては、例えば、水酸化マグネシウムを含有する溶液、水酸化カルシウムを含有する溶液、或いは水酸化マグネシウム及び水酸化カルシウムを含有する溶液等が挙げられる。これらの溶液は、砒素イオンを凝集し易い状態にする作用のみならず、溶出液又は含有液のｐＨをアルカリ側に維持して、砒酸鉄等の凝集物が再溶出するのを抑制する作用を兼ね備えている。また、水溶性のマグネシウム塩は、マグネシウムイオンの供給源であり、例えば、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。一方、水溶性のカルシウム塩は、カルシウムイオンの供給源であり、例えば、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、塩化カルシウム等が挙げられる。
高分子凝集剤は、砒酸鉄、砒酸マグネシウム、砒酸カルシウムイオンの凝集を促進し、フロックを形成させて、凝集沈殿を生じさせる。かかる高分子凝集剤としては、有機系のものが好ましく、例えば、アルギン酸ソーダ、ゼラチン、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、アルカリ澱粉、カルボキシメチル澱粉、変性カチオニック澱粉、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド部分加水分解物、ポリスチレンスルホン酸ソーダ、マレイン酸共重合体、ポリアクリルアミド変性物、ポリビニルピリジン塩酸塩、ポリアクリルアミド等が挙げられる。
＜手順３＞
次に、凝集沈殿物を抽出して乾燥させ、乾燥させて得られた凝集沈殿物を粉砕する。
具体的には、前述した試料液の上澄みを捨てて、凝集沈殿物を抽出する。そして、抽出した凝集沈殿物を蒸発皿に移して、電子レンジにて凝集沈殿物を乾燥させる。乾燥後、電子レンジから凝集沈殿物を取り出し、これを乳鉢にて軽く粉砕する。但し、手順４で使用する蛍光Ｘ線装置の種類等によっては、凝集沈殿物を乾燥、粉砕することなく、そのままの状態で当該凝集沈殿物に蛍光Ｘ線を照射することとしてもよい。
次に、凝集沈殿物を抽出して乾燥させ、乾燥させて得られた凝集沈殿物を粉砕する。
具体的には、前述した試料液の上澄みを捨てて、凝集沈殿物を抽出する。そして、抽出した凝集沈殿物を蒸発皿に移して、電子レンジにて凝集沈殿物を乾燥させる。乾燥後、電子レンジから凝集沈殿物を取り出し、これを乳鉢にて軽く粉砕する。但し、手順４で使用する蛍光Ｘ線装置の種類等によっては、凝集沈殿物を乾燥、粉砕することなく、そのままの状態で当該凝集沈殿物に蛍光Ｘ線を照射することとしてもよい。
＜手順４＞
続いて、粉砕試料に蛍光Ｘ線を照射して当該粉砕試料に含まれる砒素量を測定し、この測定結果に基づいて溶出液若しくは含有液の砒素濃度を算出し、砒素汚染土の砒素濃度を分析する。なお、粉砕試料に含まれる砒素量の測定、及び溶出液又は含有液の砒素濃度の算出については、いずれも一般的な方法により行うこととする。一般的な方法としては、標準液を使用する方法と、標準添加法が挙げられる。
続いて、粉砕試料に蛍光Ｘ線を照射して当該粉砕試料に含まれる砒素量を測定し、この測定結果に基づいて溶出液若しくは含有液の砒素濃度を算出し、砒素汚染土の砒素濃度を分析する。なお、粉砕試料に含まれる砒素量の測定、及び溶出液又は含有液の砒素濃度の算出については、いずれも一般的な方法により行うこととする。一般的な方法としては、標準液を使用する方法と、標準添加法が挙げられる。
まず、標準液を使用する場合には、例えば、砒素濃度が０、０．００５、０．０１、０．０５、０．１ｍｇ／Ｌとなるように標準液を作成し、これらの標準液を上記手順１，２と同様に凝集沈殿処理して、蛍光Ｘ線にて分析する。次に、この分析結果に基づいて、砒素濃度（ｍｇ／Ｌ）と蛍光Ｘ線強度（ｃｐｓ）の関係式を求める。そして、この関係式を利用して、試料の蛍光Ｘ線強度を、溶液中の砒素濃度に換算する。
一方、標準液を使用した場合よりも、精度のよい分析が必要な場合には、標準添加法によることとする。すなわち、同一試料溶液から４個以上の試料を等しく採取し、そのうちの１個を除き、他のものには、砒素濃度が既知である溶液を段階的に添加する。次に、砒素を添加しない溶液を含めて、前述した凝集沈殿と蛍光Ｘ線により分析し、蛍光Ｘ線強度（ｃｐｓ）を求める。そして、横軸に砒素の添加濃度、縦軸に蛍光Ｘ線強度をとってグラフ上にブロットし、各ブロットを結ぶ線を左方に延長して、横軸との切片から試料溶液中の砒素濃度を求める。
ところで、本実施形態では、砒素汚染土の溶出液若しくは含有液に凝集剤を添加するにあたり、これらの砒素汚染土の溶出液若しくは含有液に、二価若しくは三価の鉄イオンを含有する溶液又は水溶性の鉄塩を加えて攪拌し、攪拌して得られた混合物にマグネシウムイオン及び／又はカルシウムイオンを含有する溶液若しくは水溶性のマグネシウム塩及び／又は水溶性のカルシウム塩を添加するとともに、高分子凝集剤を添加することとしている。しかし、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、砒素汚染土の溶出液若しくは含有液又は砒素汚染水に、砒素を凝集沈殿させるための凝集剤を添加するものであれば、凝集剤の種類及び組合せ、並びに各凝集剤の添加順序などは問わない。このような凝集剤としては、特に、砒素を凝集沈殿させやすいものが好ましく、例えば、鉄、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、銅、亜鉛、セリウムのうちいずれかを含有するものが挙げられる。
＝＝＝確認試験＝＝＝
次に、本発明の確認試験について説明する。本確認試験は、上記手順１〜４で構成される砒素汚染土又は砒素汚染水の分析方法によれば、砒素汚染土又は砒素汚染水を採取した現場で、その砒素汚染土又は砒素汚染水の砒素濃度を簡易迅速に分析することが可能であることを確認するための試験である。
次に、本発明の確認試験について説明する。本確認試験は、上記手順１〜４で構成される砒素汚染土又は砒素汚染水の分析方法によれば、砒素汚染土又は砒素汚染水を採取した現場で、その砒素汚染土又は砒素汚染水の砒素濃度を簡易迅速に分析することが可能であることを確認するための試験である。
本確認試験では、表１に示す標準液（Ｎｏ１〜５）を作成し、各標準液について上記手順１〜３を行うとともに、上記手順４の蛍光Ｘ線分析を行った。その分析結果を図１に示す。図１（ａ）は、各標準液の砒素濃度（ｍｇ／Ｌ）と蛍光Ｘ線強度（ＣＰＳ／ｍＡ）との関係を示すグラフであり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の低濃度領域（砒素濃度０〜０．１ｍｇ／Ｌ）を示す拡大図である。また、本確認試験では、各現場で採取した砒素汚染土（実施例１）及び砒素汚染水（実施例２〜５）について、公定法による砒素分析（精密分析）と、本発明に係る蛍光Ｘ線分析（簡易分析）とを行った。その分析結果を表２〜６及び図２〜６に示す。
図１に示すように、標準液の砒素濃度と蛍光Ｘ線強度とが、比例関係にあることがわかる。また、図２〜６に示すように、各現場で採取した砒素汚染土（実施例１）及び砒素汚染水（実施例２〜５）について、いずれも公定法による砒素分析結果と、本発明に係る蛍光Ｘ線分析結果とが、砒素濃度０．００５〜０．５ｍｇ／Ｌの範囲において、ほぼ完全に対応していることがわかる。このことから、本発明に係る蛍光Ｘ線分析（簡易分析）によっても、公定法による砒素分析（精密分析）とほぼ同等の精度を確保することが可能であり、さらに環境基準値（０．０１ｍｇ／Ｌ）レベルにおいても砒素濃度の分析を行うことが可能であることが判明した。また、前述した通り、本発明の砒素汚染土又は砒素汚染水の分析方法は、上記手順１〜４で示した簡易な手順で構成されており、短時間での分析が可能である。従って、本発明によれば、砒素汚染土又は砒素汚染水を採取した現場で、その砒素汚染土又は砒素汚染水の砒素濃度を簡易迅速に分析することができる。
Claims (3)
- 砒素汚染土の溶出液若しくは含有液又は砒素汚染水に、砒素を凝集沈殿させるための凝集剤を添加し、得られた凝集沈殿物に蛍光Ｘ線を照射して当該凝集沈殿物に含まれる砒素量を測定し、その測定結果に基づいて前記溶出液若しくは前記含有液又は前記砒素汚染水の砒素濃度を算出することにより、前記砒素汚染土又は前記砒素汚染水の砒素濃度を分析することを特徴とする砒素汚染土又は砒素汚染水の分析方法。
- 請求項１において、
前記凝集剤は、鉄、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、銅、亜鉛、セリウムのうちいずれかを含有することを特徴とする砒素汚染土又は砒素汚染水の分析方法。 - 砒素汚染土の溶出液若しくは含有液又は砒素汚染水に、二価若しくは三価の鉄イオンを含有する溶液又は水溶性の鉄塩を加えて攪拌し、攪拌して得られた混合物にマグネシウムイオン及び／又はカルシウムイオンを含有する溶液若しくは水溶性のマグネシウム塩及び／又は水溶性のカルシウム塩を添加するとともに、高分子凝集剤を添加して凝集沈殿を生じさせ、その凝集沈殿物を抽出して乾燥させ、乾燥させて得られた凝集沈殿物を粉砕し、その粉砕試料に蛍光Ｘ線を照射して当該粉砕試料に含まれる砒素量を測定し、その測定結果に基づいて前記溶出液若しくは前記含有液又は前記砒素汚染水の砒素濃度を算出することにより、前記砒素汚染土又は前記砒素汚染水の砒素濃度を分析することを特徴とする砒素汚染土又は砒素汚染水の分析方法。
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