JP2009174965A

JP2009174965A - 地下有機物汚染の調査方法

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Publication number: JP2009174965A
Application number: JP2008013100A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Okamura; 和夫岡村; Masaharu Tazaki; 雅晴田崎
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2008-01-23
Filing date: 2008-01-23
Publication date: 2009-08-06
Anticipated expiration: 2028-01-23
Also published as: JP5339176B2

Abstract

【課題】少ない時間と手間で効率よく且つ的確に有機物による汚染の有無及び汚染の分布を調査することが可能な地下有機物汚染の調査方法を提供する。
【解決手段】土壌及び地下水の有機物汚染を調査する方法であって、複数個所から地下水を採取し、この地下水の硝酸イオン濃度や亜硝酸イオン濃度、硫酸イオン濃度を測定し、硝酸イオン、亜硝酸イオン、硫酸イオンの分布から有機物による汚染の有無及び汚染の分布を推定するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、土壌及び地下水の有機物汚染を調査するための地下有機物汚染の調査方法に関する。

従来、土壌及び地下水に対し、例えばトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の揮発性有機塩素系化合物や油類などの有機物による汚染の有無、汚染の分布を調査（モニタリング）する場合には、ボーリングマシンによって地盤の複数個所に掘削孔を削孔し、このボーリングによって採取した土壌や、掘削孔から採取した地下水、土壌ガスを分析している（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−９７２１号公報

しかしながら、上記従来の調査方法においては、採取した土壌や地下水、土壌ガスを分析する際にガスクロマトグラフ等の分析装置を用い、有機物自体を定量していた。このため、１検体当たりの分析時間が長く、また大型の分析装置を現場に持ち込むことが必要になり、多大な時間、費用、労力を要するという問題があった。

また、複数種の有機物で土壌及び地下水が複合的に汚染されていることが多々あり、このような場合には１つの検体に対して複数種の有機物を定量分析することが必要になるため、さらに時間、費用、労力を要していた。

本発明は、上記事情に鑑み、少ない時間と手間で効率よく且つ的確に有機物による汚染の有無及び汚染の分布を調査することが可能な地下有機物汚染の調査方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の地下有機物汚染の調査方法は、土壌及び地下水の有機物汚染を調査する方法であって、複数個所から地下水を採取し、該地下水の硝酸イオン濃度及び／又は亜硝酸イオン濃度を測定し、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンの分布から前記有機物による汚染の有無及び汚染の分布を推定するようにしたことを特徴とする。

この発明においては、複数個所から採取した地下水の硝酸イオン濃度及び／又は亜硝酸イオン濃度を測定して硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンの分布を求め、この硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンの分布から有機物による汚染の有無及び汚染の分布を調査することが可能になる。

すなわち、地中には窒素化合物が存在しており、地中に酸素が存在する場合には、土着の硝化菌によってこの窒素化合物が有機窒素から無機窒素（アンモニア）へ、無機窒素から亜硝酸へ、亜硝酸から硝酸へ順次変化してゆく。そして、このように硝化菌によって地中の酸素を消費しながら窒素化合物が亜硝酸や硝酸に変化した状態で、有機物が存在すると（土壌及び地下水が有機物で汚染されると）、脱窒菌によって有機物が酸化、分解される。このとき、地下水中に酸素がなく、嫌気条件となった場合、脱窒菌は、亜硝酸や硝酸の酸素を使って有機物を酸化、分解する。このため、有機物によって汚染された部分の地下水は、汚染されていない他の部分の地下水（バックグラウンドの地下水）よりも硝酸イオン濃度や亜硝酸イオン濃度が低くなる。これにより、バックグラウンドの地下水と採取した地下水の硝酸イオン濃度や亜硝酸イオン濃度を比較することで（硝酸イオン濃度や亜硝酸イオン濃度の分布から）有機物による汚染の有無を調査することが可能になる。

また、有機物の量（地下水の有機物濃度など）と硝酸イオン濃度及び／又は亜硝酸イオン濃度との間には有機物が多いほどに硝酸イオン濃度及び／亜硝酸イオン濃度が低くなるという相関関係があるため、採取した地下水の硝酸イオン濃度及び／又は亜硝酸イオン濃度を測定し硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンの分布を捉えることによって、有機物による汚染の分布を調査することが可能になる。

そして、地下水の硝酸イオン濃度及び／又は亜硝酸イオン濃度の測定は簡易な装置で迅速に行うことが可能であるため、従来のガスクロマトグラフ等の分析装置を用いて有機物自体を定量分析する場合と比較し、少ない時間及び手間で効率よく且つ的確に汚染の有無及び汚染の分布を調査することが可能になる。

また、本発明の地下有機物汚染の調査方法においては、採取した前記地下水の硫酸イオン濃度を測定し、該硫酸イオンの分布から前記有機物による汚染の有無及び汚染の分布を推定するようにしてもよい。

この発明においては、硝酸イオン濃度及び／又は亜硝酸イオン濃度に加えて、採取した地下水の硫酸イオン濃度を測定し、この硫酸イオンの分布を捉えることで、より正確に有機物による汚染の有無及び汚染の分布を調査することが可能になる。

すなわち、土着の脱窒菌が硝酸の酸素を使って有機物を酸化、分解し、地中の硝酸が枯渇すると、土着の硫酸還元菌が地中に存在する硫酸イオンの酸素を使って有機物を酸化、分解し、増殖、活発化する。このため、有機物によって汚染された部分の地下水は、汚染されていない他の部分の地下水（バックグラウンドの地下水）よりも硫酸イオン濃度が低くなる。これにより、バックグラウンドの地下水と採取した地下水の硫酸イオン濃度を比較することで（硫酸イオン濃度の分布から）有機物による汚染の有無を調査することが可能になる。また、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンに加えてこの硫酸イオンの分布を捉えることで有機物による汚染の分布をより正確に調査することが可能になる。

そして、採取した地下水の硫酸イオン濃度の測定においても簡易な装置で迅速に行うことが可能であるため、やはり少ない時間及び手間で効率よく且つ的確に有機物による汚染の有無及び汚染の分布を調査することが可能である。

本発明の地下有機物汚染の調査方法によれば、複数個所から採取した地下水の硝酸イオン濃度及び／又は亜硝酸イオン濃度を測定し、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンの分布を捉えることによって、有機物による汚染の分布を推定することが可能である。これにより、少ない時間及び手間で効率よく且つ的確に有機物による汚染の分布を捉えることが可能になる。

以下、図１及び図２を参照し、本発明の一実施形態に係る地下有機物汚染の調査方法について説明する。本実施形態は、土壌及び地下水に対し有機物による汚染の有無及び汚染の分布を調査するための地下有機物汚染の調査方法に関するものであり、ここでは、有機物が油であるものとして説明を行う。

本実施形態の地下有機物汚染の調査方法では、ボーリングマシンによって地盤の複数個所に掘削孔を削孔し、これら掘削孔から地下水を採取する。なお、汚染サイト（調査領域）に既設の井戸が存在する場合にはこの既設井戸から地下水を採取するようにしてもよく、位置を特定可能な複数個所から地下水を採取することができれば、掘削孔を削孔して地下水を採取することに限定する必要はない。

ついで、採取した地下水の硝酸イオン濃度を測定する。このとき、地下水の硝酸イオン濃度は、例えばペン型の硝酸イオンメータなど簡易な装置で測定することが可能である。なお、イオンクロマトグラフ分析装置や吸光光度分析計などを用いて採取した地下水の硝酸イオン濃度を測定するようにしてもよく、地下水採取後、この地下水を０．１〜１μｍのフィルターでろ過して地下水中の微生物を除去し、冷蔵保存状態で移動し、すみやかに分析を行ってもよい。

ここで、図１は実際の汚染サイトで地下水面に浮上している油の層厚を調査し、油層厚の分布（コンター図）を示したものである。そして、この汚染サイトにおいては、図の右上から左下に向かう地下水流Ｔが存在し、図の右上側（地下水流Ｔの上流側）に油層厚が大きい２箇所の汚染源Ａ１、Ｂ１が存在している。なお、図１において、横軸と縦軸はＸ座標、Ｙ座標をそれぞれ示している。

一方、図２は、図１と同様の位置（汚染サイト）において採取した地下水の硝酸イオン濃度の測定結果を基に、硝酸イオンの分布（コンター図）を示したものである。この図から、汚染サイトには、硝酸イオン濃度が低い２箇所の低濃度領域Ａ２、Ｂ２の存在が確認された。そして、各低濃度領域Ａ２、Ｂ２が、地下水流Ｔの影響で図１の汚染源Ａ１、Ｂ１のそれぞれに対して僅かに地下水流Ｔの下流側に存在しているが、硝酸イオンの分布が油層厚の分布に相関することが確認された。

これは、地中に存在する窒素化合物が、酸素の存在下で土着の硝化菌により有機窒素から無機窒素（アンモニア）へ、無機窒素から亜硝酸へ、亜硝酸から硝酸へ順次変化し、この硝化によって地中が低酸素状態あるいは無酸素状態になるとともに、土着の脱窒菌が硝酸（ＮＯ_３ ⁻）の酸素を使って油を酸化、分解することによる。すなわち、硝化菌によって地中の酸素を消費しながら窒素化合物が亜硝酸や硝酸に変化し、地下水中に酸素がなく、嫌気条件となった場合、地中に油（有機物）が存在すると（土壌及び地下水が有機物で汚染されると）、脱窒菌が硝酸の酸素を使って油を酸化、分解する。このため、油によって汚染された部分の地下水は、汚染されていない他の部分の地下水（バックグラウンドの地下水）よりも硝酸イオン濃度が低くなる。また、油が多く存在するほどその部分の硝酸イオン濃度が低くなる。このため、図２に示すように、汚染サイトには、図１の油層厚の分布に相関した硝酸イオンの分布が発生する。

これにより、本実施形態の地下有機汚染の調査方法においては、バックグラウンドの地下水と採取した地下水の硝酸イオン濃度を比較することで油（有機物）による汚染の有無を調査することが可能になる。また、油の層厚の大きさ（有機物の量、地下水の有機物濃度など）と硝酸イオン濃度との間には層厚が大きいほどに（有機物が多いほどに）硝酸イオン濃度が低くなるという相関関係があるため、採取した地下水の硝酸イオン濃度を測定し硝酸イオンの分布を捉えることによって、油（有機物）による汚染の分布を調査することが可能になる。

そして、地下水の硝酸イオン濃度の測定は簡易な装置で迅速に行うことが可能であるため、従来のガスクロマトグラフ等の分析装置を用いる場合と比較し、少ない時間及び手間で効率よく且つ的確に汚染の有無及び汚染の分布を調査することが可能になる。

以上、本発明に係る地下有機物汚染の調査方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、本実施形態では、地下水面に浮上している油層の分布を調査するものとして説明を行ったが、本発明に係る地下有機物汚染の調査方法は、揮発性有機塩素系化合物や燃料系の油などの脱窒菌により分解可能なあらゆる有機物汚染の調査に適用可能である。すなわち、例えばトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の揮発性有機塩素系化合物や燃料系の油などの他の有機物においても、脱窒菌により硝酸イオンの酸素を使って酸化、分解されるため、本実施形態と同様に、複数個所から地下水を採取し、この地下水の硝酸イオン濃度を測定して分布を捉えることで、汚染の有無及び汚染の分布を調査（推定）することが可能である。

さらに、硝酸イオンの分布によって有機物による汚染の分布を調査することができることで、複数種の有機物で複合的に土壌及び地下水が汚染されている場合においても、採取した地下水の硝酸イオン濃度を測定し、硝酸イオンの分布を捉えることのみで、複数種の有機物全体による汚染の有無及び汚染の分布を把握することが可能である。このため、本発明に係る地下有機物汚染の調査方法は、特に廃棄物処分場や不法投棄現場などの不特定多数の有機物による土壌及び地下水汚染の調査に用いて好適である。

また、本実施形態においては、複数個所から採取した地下水の硝酸イオン濃度を測定し、硝酸イオンの分布から有機物による汚染の有無及び汚染の分布を調査するものとして説明を行ったが、脱窒菌が亜硝酸（ＮＯ_２ ⁻）の酸素を使って有機物を酸化、分解することで、本実施形態の硝酸イオンと同様に、地下水の亜硝酸イオンも有機物の量に応じその濃度が低くなる。このため、採取した地下水に対し、亜硝酸イオン濃度を測定し亜硝酸イオンの分布を捉えて、有機物による汚染の有無及び汚染の分布を調査するようにしてもよい。

さらに、採取した地下水に対し、硝酸イオン濃度及び／又は亜硝酸イオン濃度に加えて硫酸イオン濃度を測定し、この硫酸イオンの分布から有機物による汚染の有無及び汚染の分布を推定するようにしてもよい。この場合には、硝酸イオン濃度及び／又は亜硝酸イオン濃度に加えて地下水の硫酸イオン濃度を測定することで、より正確に有機物による汚染の分布を調査することが可能である。

すなわち、土着の脱窒菌が硝酸の酸素を使って有機物を酸化、分解し、地中の硝酸が枯渇すると、土着の硫酸還元菌が地中に存在する硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２−）の酸素を使って有機物を酸化、分解し、増殖、活発化する。ここで、図３は、図１と同様の位置（汚染サイト）において採取した地下水の硫酸イオン濃度の測定結果を基に、硫酸イオンの分布（コンター図）を示したものである。この図から、汚染サイトには、図２の硝酸イオン濃度と同様に、２箇所の低濃度領域Ａ３、Ｂ３が存在し、硫酸イオンの分布も油層厚の分布と相関することが確認された。このことから、有機物によって汚染された部分の地下水は、汚染されていない他の部分の地下水（バックグラウンドの地下水）よりも硫酸イオン濃度が低くなり、バックグラウンドの地下水と採取した地下水の硫酸イオン濃度を比較することで（硫酸イオン濃度の分布から）有機物による汚染の有無を調査することが可能である。また、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンに加えてこの硫酸イオンの分布を捉えることで有機物による汚染の分布をより正確に調査することが可能になる。そして、採取した地下水の硫酸イオン濃度の測定においても簡易な装置で迅速に行うことが可能であるため、やはり少ない時間及び手間で効率よく且つ的確に有機物による汚染の有無及び汚染の分布を調査することが可能である。

さらに、本実施形態では、複数個所から採取した地下水に対し、上記のように硝酸イオン濃度及び／又は亜硝酸イオン濃度、硫酸イオン濃度を測定して有機物による汚染の分布を推定するものとしたが、採取した地下水に対し、溶存酸素、酸化還元電位などを測定することで、汚染の状況をより詳細に調査するようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る地下有機物汚染の調査方法を適用した実際の汚染サイトの油層厚分布図（コンター図）である。図１に示した汚染サイトに本発明の一実施形態に係る地下有機物汚染の調査方法を適用して得られた硝酸イオンの分布図（コンター図）である。図１に示した汚染サイトに本発明に係る地下有機物汚染の調査方法を適用して得られた硫酸イオンの分布図（コンター図）である。

符号の説明

Ａ１汚染源
Ａ２硝酸イオンの低濃度領域
Ａ３硫酸イオンの低濃度領域
Ｂ１汚染源
Ｂ２硝酸イオンの低濃度領域
Ｂ３硫酸イオンの低濃度領域
Ｔ地下水流

Claims

土壌及び地下水の有機物汚染を調査する方法であって、
複数個所から地下水を採取し、該地下水の硝酸イオン濃度及び／又は亜硝酸イオン濃度を測定し、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンの分布から前記有機物による汚染の有無及び汚染の分布を推定するようにしたことを特徴とする地下有機物汚染の調査方法。
請求項１記載の地下有機物汚染の調査方法において、
採取した前記地下水の硫酸イオン濃度を測定し、該硫酸イオンの分布から前記有機物による汚染の有無及び汚染の分布を推定するようにしたことを特徴とする地下有機物汚染の調査方法。