JP2009125624A

JP2009125624A - 重金属汚染地盤の不溶化処理方法

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Publication number: JP2009125624A
Application number: JP2007300697A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Miura; 俊彦三浦; Hiromoto Ogata; 浩基緒方; Hiroshi Kubo; 博久保; Kensuke Fujii; 研介藤井
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2009-06-11
Anticipated expiration: 2027-11-20
Also published as: JP4862805B2

Abstract

【課題】重金属を十分且つ迅速に不溶化することが可能であり、また、重金属汚染地盤に砒素が含まれる場合であっても、砒素の溶出を防止することが可能な重金属汚染地盤の不溶化処理方法を提供する。
【解決手段】重金属（例えば、カドミウム）に汚染された地盤に栄養剤を注入し、当該地盤中に生息する嫌気性微生物を活性化させて重金属を不溶化する重金属汚染地盤の不溶化処理方法であって、重金属汚染地盤に、栄養剤としてのグルコン酸又はグルコン酸誘導体（例えば、クロロクリン）とともに、硫酸塩（例えば、硫酸第一鉄）を注入する。
【選択図】図４

Description

本発明は、重金属汚染地盤の不溶化処理方法に関する。

近年、カドミウム、鉛、水銀等の重金属（但し、砒素を除く。以下同じ。）に汚染された地盤（以下「重金属汚染地盤」という。）を浄化するための技術として、地盤中に生息する嫌気性微生物及び当該地盤中に含まれる硫酸イオンを利用して、地盤中の重金属を不溶化する技術が知られている（下記特許文献１等参照）。例えば、下記特許文献１には、重金属汚染地盤に栄養剤としての乳清を注入し、当該地盤中に生息する嫌気性微生物を活性化させて、重金属汚染地盤を還元状態にするとともに、この還元状態を利用して当該地盤中に含まれる硫酸イオンを硫化物イオンに変化させて、硫化物イオンと重金属とを反応させて当該重金属を不溶化する技術が開示されている。
特開平８−６６６９８号公報

しかしながら、従来技術にあっては、次のような問題があった。すなわち、重金属汚染地盤に硫酸イオンが少量しか含まれていない場合には、前述した如く、地盤中に含まれる硫酸イオンを硫化物イオンに変化させたとしても、生成される硫化物イオンが少ないので、すべての重金属を硫化物イオンと反応させることが困難である。そのため、従来技術にあっては、重金属を十分に不溶化することができないという問題があった。また、特許文献１に開示された技術の如く、栄養剤として乳清を使用する場合には、重金属汚染地盤を還元状態にするために時間がかかり、重金属を迅速に不溶化することができないという問題もあった。さらに、重金属汚染地盤には、砒素が含まれる場合があり、かかる場合に従来技術を適用すると、逆に、砒素が溶出しやすい状態になって、砒素の溶出を招いてしまうおそれがある。すなわち、砒素は、還元状態で溶出しやすくなる性質を有するので、重金属汚染地盤中に砒素が含まれる場合において、この重金属汚染地盤に従来技術をそのまま適用すると、重金属汚染地盤を還元状態にする際に、砒素が溶出しやすい状態になって、砒素が地下水等に溶出してしまうことが懸念されるのである。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、重金属を十分且つ迅速に不溶化することが可能であり、また、重金属汚染地盤に砒素が含まれる場合であっても、砒素の溶出を防止することが可能な重金属汚染地盤の不溶化処理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、本発明は、重金属に汚染された地盤に栄養剤を注入し、当該地盤中に生息する嫌気性微生物を活性化させて前記重金属を不溶化する重金属汚染地盤の不溶化処理方法であって、前記地盤に、前記栄養剤としてのグルコン酸又はグルコン酸誘導体、及び硫酸塩を注入することを特徴とする。なお、グルコン酸誘導体としては、例えば、グルコン酸塩、グルコン酸アミド、グルコン酸エステル、グルコン酸無水物等が挙げられる。一方、硫酸塩として、例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム等が挙げられるが、重金属汚染地盤に砒素が含まれる場合には、硫酸鉄が好ましい。

本発明の如く、重金属汚染地盤に硫酸塩を注入すると、この硫酸塩が解離して、硫酸イオンが重金属汚染地盤に供給されることとなり、さらに、この硫酸イオンが重金属を不溶化させる硫化物イオンに変化することとなる。従って、本発明によれば、重金属を十分に不溶化することが可能となる。また、本発明の如く、栄養剤として、グルコン酸又はグルコン酸誘導体を用いた場合には、これらのグルコン酸又はグルコン酸誘導体が、迅速に重金属汚染地盤を還元状態にして、重金属を不溶化しやすい状態にすることとなる。従って、本発明によれば、重金属を迅速に不溶化することが可能となる。

また、本発明は、カドミウムに汚染された砒素を含む地盤に栄養剤を注入し、当該地盤中に生息する嫌気性微生物を活性化させて前記カドミウムを不溶化する重金属汚染地盤の不溶化処理方法であって、前記地盤に、前記栄養剤としてのグルコン酸又はグルコン酸誘導体、及び硫酸鉄を注入することを特徴とする重金属汚染地盤の不溶化処理方法。

本発明の如く、硫酸塩として硫酸鉄を用いると、この硫酸鉄が解離して硫酸イオン及び鉄イオンが生成し、これらのイオンが重金属汚染地盤に供給されることとなる。そして、重金属汚染土壌に砒素が含まれている場合には、前述した如く、重金属汚染地盤を還元状態にした際に、この砒素が溶出しやすい状態になってしまうものの、供給された硫酸イオンが重金属であるカドミウムと反応することにより当該カドミウムが十分に不溶化されるとともに、鉄イオンが砒素と反応することにより当該砒素の溶出が抑制されることとなる。従って、本発明によれば、重金属汚染土壌に砒素が含まれている場合であっても、重金属であるカドミウムのみならず、砒素の溶出をも防止することが可能となる。

本発明に係る重金属汚染地盤の不溶化処理方法によれば、重金属を十分且つ迅速に不溶化することが可能となり、また、重金属汚染地盤に砒素が含まれる場合であっても、砒素の溶出を防止することも可能となる。

次に、本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る重金属汚染地盤の不溶化処理方法は、重金属であるカドミウム（Cd）に汚染された地盤に、グルコン酸又はグルコン酸誘導体を含有する溶液（特開２００６−１５９１３２号公報参照。以下「クロロクリン」という。）とともに、硫酸第一鉄（組成式：FeSO4）を注入し、当該地盤中に生息する嫌気性微生物を活性化させてカドミウムを不溶化し、また、当該地盤中に砒素が含まれている場合には、この砒素の溶出を防止するものである。

以下、この方法による作用効果を確認するために、次のようなカドミウム汚染土（砒素を含む）の還元不溶化試験を実施した。このカドミウム汚染土の還元不溶化試験では、二種類のカドミウム含有土（試料土１，２）を試験土とした。

その性状を表１に示す。

表１に示す通り、試料土１，２におけるカドミウム及び砒素の溶出量は、いずれも所定の溶出量基準値以下であったものの、各試料土１，２には、いずれもカドミウム及び砒素が少量ずつ含まれていた。

そして、これらの試験土１，２（３００ｇ）をそれぞれ別のガラス瓶に入れ、各々にカドミウム汚染地盤の現場から採取した地下水６００ｍＬを加えた。なお、この地下水について、ｐＨ、電気伝導率（ＥＣ）を測定し、さらに、Ｃｄ、Ａｓ、硫酸イオンの各濃度を測定することにより、地下水の分析を行った。

その分析結果を表２に示す。

次に、この地下水を用いて、（１）〜（４）に掲げる４種類の溶液を用意した。すなわち、（１）表２に示した地下水を溶液としたもの、（２）同地下水にグルコン酸誘導体としてグルコン酸ソーダを含有するクロロクリンのみを添加したもの、（３）同地下水にクロロクリンとともに、嫌気性微生物の栄養源である窒素（Ｎ）及びリン（Ｐ）をごく少量添加したもの（クロロクリン，Ｎ，Ｐの含有量；０．４５ｇ／Ｌ）、（４）同地下水にクロロクリン、窒素（Ｎ），リン（Ｐ）及び硫酸第一鉄を添加したもの（クロロクリン，Ｎ，Ｐの含有量；０．４５ｇ／Ｌ、硫酸第一鉄の含有量；０．１５ｇ／Ｌ）をそれぞれ用意した。

そして、これらの各溶液を用いて、表１に示した試験土１，２について湛水試験を実施した。具体的には、（１）〜（４）に示した各溶液で試験土１，２を湛水させた後に、各溶液に酸化還元電位測定用の白金を挿入して、１５〜３０日間静置した。その上で、各溶液の酸化還元電位（Ｅｈ）及びｐＨを定期に測定するとともに、定期的に各溶液から水を少量採取して、湛水中のＣｄ、Ａｓ、硫酸イオンの各濃度を測定した。各測定結果を図１〜８に示す。図１〜４は試験土１を対象とした場合の各測定結果を示すグラフ、図５〜８は試験土２を対象とした場合の各測定結果を示すグラフである。なお、各グラフにおいて、酸化還元電位（Ｅｈ）は、試験土内の還元状態を反映しており、Ｅｈが高いほど還元状態が進行した状態を意味する。

図１〜８に示すように、試験土１を対象とするグラフ（図１〜４）と、試験土２を対象とするグラフ（図５〜８）とでは、ほぼ同様の傾向を示した。具体的には、地下水を湛水したケース（図１，５）では、酸化還元電位の大きな低減はみられず、カドミウム溶出量の低減はみられなかった。また、クロロクリン溶液を湛水したケース（図２，６）では、酸化還元電位が低減し、それとともにカドミウム溶出量が低減した。しかし一方で、砒素の溶出量が増加する傾向にあった。さらに、窒素とリンを含むクロロクリン溶液を湛水したケース（図３，７）では、酸化還元電位が低減し、カドミウム溶出量が低減した。砒素溶出量は一時増減する傾向があったが、２ヵ月後には環境基準値を超えた。また、窒素とリンを含むクロロクリン溶液に、硫酸第一鉄を添加したケース（図４，８）では、酸化還元電位が低減し、カドミウム溶出量が低減した。砒素溶出量も低い値で推移して、２ヵ月後においても環境基準値以下が達成された。

これらの結果により、前述した重金属汚染地盤の不溶化処理方法によれば、少なくとも、カドミウム汚染地盤について、カドミウムを不溶化することが可能であり、また、地盤中に砒素が含まれている場合には、砒素の溶出を防止することも可能であるといえる。

試験土１について、地下水のみで湛水試験を実施したときの試験結果を示すグラフである。試験土１について、地下水、クロロクリンで湛水試験を実施したときの試験結果を示すグラフである。試験土１について、地下水、クロロクリン，Ｎ，Ｐで湛水試験を実施したときの試験結果を示すグラフである。試験土１について、地下水、クロロクリン，Ｎ，Ｐ、硫酸第一鉄で湛水試験を実施したときの試験結果を示すグラフである。試験土２について、地下水のみで湛水試験を実施したときの試験結果を示すグラフである。試験土２について、地下水、クロロクリンで湛水試験を実施したときの試験結果を示すグラフである。試験土２について、地下水、クロロクリン，Ｎ，Ｐで湛水試験を実施したときの試験結果を示すグラフである。試験土２について、地下水、クロロクリン，Ｎ，Ｐ、硫酸第一鉄で湛水試験を実施したときの試験結果を示すグラフである。

Claims

重金属に汚染された地盤に栄養剤を注入し、当該地盤中に生息する嫌気性微生物を活性化させて前記重金属を不溶化する重金属汚染地盤の不溶化処理方法であって、
前記地盤に、前記栄養剤としてのグルコン酸又はグルコン酸誘導体、及び硫酸塩を注入することを特徴とする重金属汚染地盤の不溶化処理方法。
前記硫酸塩は、硫酸鉄であることを特徴とする請求項１に記載の重金属汚染地盤の不溶化処理方法。
カドミウムに汚染された砒素を含む地盤に栄養剤を注入し、当該地盤中に生息する嫌気性微生物を活性化させて前記カドミウムを不溶化する重金属汚染地盤の不溶化処理方法であって、
前記地盤に、前記栄養剤としてのグルコン酸又はグルコン酸誘導体、及び硫酸鉄を注入することを特徴とする重金属汚染地盤の不溶化処理方法。