JP2016061078A

JP2016061078A - 粉塵防止処理方法

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Publication number: JP2016061078A
Application number: JP2014190184A
Authority: JP
Inventors: たかし吉川; Takashi Yoshikawa; 平尾　孝典; Takanori Hirao; 孝典平尾
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2014-09-18
Publication date: 2016-04-25
Anticipated expiration: 2034-09-18
Also published as: JP6405824B2

Abstract

【課題】粉塵飛散防止効果を付与した土壌の一部でその効果が消失しても、その効果を簡便に再生することができる粉塵防止処理方法を提供する。
【解決手段】土壌表面に、潮解性を有し、臨界湿度が５０％以下の無機塩を含む水系溶液を散布した後、前記土壌の毛細管吸引時間が６０秒以下となるように水を散布する、土壌の粉塵防止処理方法である。
【選択図】なし

Description

本発明は、土壌の粉塵を防止する処理方法に関する。

従来、埋立地、造成地等の建設に伴う盛土や、舗装されていない道路、公園、グラウンド等においては、風の強い時期等に土壌の粉塵が飛散する。
このような粉塵の飛散を防止する方法として、土壌表面に種々の薬剤を散布する方法が提案されてきた。例えば、土壌表面に塩化カルシウムや塩化マグネシウム等の無機吸湿剤や、ビニール系重合体エマルジョンを散布する方法が提案されてきた。
また、特許文献１には、アクリルエマルションと水と塩化ナトリウムを含有する防塵材を散布するグラウンドの防塵方法が提案されている。
特許文献２には、コンニャクマンナン等の増粘作用を有する高分子物質を含有する粉塵飛散防止剤が提案されている。
特許文献３には、アセチレンアルコール誘導体とカチオン化水溶性高分子とを含有する混合物を土壌表面に散布する土壌表面安定化方法が提案されている。

特開昭５５−３６２０７号特開平３−１６６２８８号特開平１１−８０７２７号

しかしながら、未舗装道路やグラウンド等に、塩化カルシウムや塩化マグネシウムを含む薬剤を散布し粉塵防止処理を施しても、当該道路やグラウンド上を車が走行したり、人が走ったりすることにより、塩化カルシウム等の薬剤成分が徐々に車のタイヤや靴底に付着して取り除かれたり、土壌表面が掘り返されて粉塵防止処理がされていない土壌が露出し、粉塵防止効果が失われるという問題があった。

また、特許文献１〜３に開示されている方法により未舗装道路等に粉塵防止処理を施しても、散布薬剤が乾燥する間に薬剤成分がタイヤや靴底に付着して取り除かれるという問題があった。また、仮に、散布薬剤が乾燥するまで通行止めをしても、その後、車が走行したり、人が通行することにより、土壌表面の薬剤被膜が破れること等により粉塵防止効果が失われると、再度薬剤を散布しなければならず、薬剤経費がかかるという問題があった。

本発明は、このような状況下でなされたものであり、粉塵飛散防止効果を付与した土壌の一部でその効果が消失しても、その効果を簡便に再生することができる粉塵防止処理方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、下記の知見を得た。
土壌表面に、潮解性を有し、臨界湿度が５０％以下の無機塩を含む水系溶液を散布した後、水を散布することにより、当該無機塩が土壌中の砂粒等の粉体間を容易に移動し得る自由移動水が生じる。これにより、粉塵飛散防止効果が消失した領域が生じても、水を散布することで、当該領域の粉塵飛散防止効果が再生されることを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。

すなわち、本発明は、以下の（１）〜（６）を提供する。
（１）土壌表面に、潮解性を有し、臨界湿度が５０％以下の無機塩を含む水系溶液を散布した後、前記土壌の毛細管吸引時間が６０秒以下となるように水を散布する、土壌の粉塵防止処理方法。
（２）水の散布後に時間経過と共に前記土壌の毛細管吸引時間が６０秒を超えた場合に、更に前記土壌の毛細管吸引時間が６０秒以下となるように水を散布する、上記（１）に記載の土壌の粉塵防止処理方法。
（３）無機塩が、２５℃における水分活性値が５．５以下のものである、上記（１）又は（２）に記載の土壌の粉塵防止処理方法。
（４）無機塩が、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化リチウム、及び硝酸カルシウムの中から選択される１種以上である、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の土壌の粉塵防止処理方法。
（５）前記無機塩の散布量が、固形分量に換算して１０〜１５００ｇ／ｍ^２である、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の土壌の粉塵防止処理方法。
（６）前記水の散布量が５〜１２Ｌ／ｍ^２である、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の土壌の粉塵防止処理方法。

本発明によれば、土壌表面に、粉塵飛散防止剤として、潮解性を有し、臨界湿度が５０％以下の無機塩を含む水系溶液を散布した後、粉塵飛散防止効果が消失した領域が生じても、水を散布することにより、当該領域の粉塵飛散防止効果を簡便に再生することができる土壌の粉塵防止処理方法を提供することができる。これにより、粉塵飛散防止剤の使用量及び費用を軽減することができる。

実施例で用いた砂床のアルミニウム製容器の平面図である。

本発明の粉塵防止処理方法は、土壌表面に、潮解性を有し、臨界湿度が５０％以下の無機塩を含む水系溶液を散布した後、前記土壌の毛細管吸引時間が６０秒以下となるように水を散布することを特徴とする。
以下、本発明に用いられる成分、条件等について説明する。

（潮解性を有し、臨界湿度が５０％以下の無機塩）
本発明においては、潮解性を有し、臨界湿度が５０％以下の無機塩を含む水系溶液を使用する。
ここで、「潮解性」とは、固体物質が空気中の水分を吸収し、その吸収した水に溶けて水溶液となる現象をいう。
この潮解性を有し、臨界湿度が５０％以下の無機塩を含む水系溶液を土壌表面に散布すると、当該無機塩は、空気中の水分を凝縮させ、土壌中の砂粒等の粉体の含水率を上昇させる。粉体の含水率が上昇すると、粉体同士が互いに凝集し、より大きな粒子を形成することで、粉体自体の重量が増すため、粉塵飛散を防止することができる。
また、潮解性を有し、臨界湿度が５０％以下の無機塩は、保持した水分を蒸発させることなく保持し続けるため、土壌表面が水分量の多い状態に保持され、粉塵飛散防止効果が持続する。

潮解性物質は、水分活性値（Ａｗ）を用いて、その保水力を評価することができる。「水分活性値（Ａｗ）」とは、物質に含まれる全水分中の自由水の割合を意味し、公知の方法により測定することができる。
潮解性物質を有する無機塩としては、飽和塩溶液の２５℃における水分活性値（Ａｗ）が５．５以下のものが好ましく、例えば、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化リチウム、硝酸カルシウム等が挙げられる。
これらの中でも、前記の水分活性値（Ａｗ）が、好ましくは５．０以下、より好ましくは４．５以下、更に好ましくは４．０以下であるものが好ましい。

また、本発明に用いられる無機塩は、臨界湿度が５０％以下のものである。ここで、「臨界湿度」とは、無機塩が空気中の水分を吸収して潮解し始める湿度をいい、物質の吸湿性（物質が水分又は水蒸気を吸収する性質）に対する感度の目安となる。無機塩の臨界湿度が５０％以下であれば、吸湿性又は吸水性が十分であり、通常の湿度で空気中の水分を吸収してべとついた状態となり、土壌の水分量が多い状態を持続できる。
なお、臨界湿度の測定方法は「粉体を中心とした製剤学」（大塚昭信、林信一編、廣川書店、１９７０年発行）ｐ２２１〜２２３に記載されている。また、その測定方法に用いられる「一定の温度で一定の湿度を与える溶液」の具体例は「化学便覧基礎編（社団法人日本化学会編、丸善株式会社、１９８４年発行）II−１４３、表８・２２一定の湿度を与える溶液」に示されている。
塩化カルシウムの２５℃における臨界湿度は約３０％であり、塩化マグネシウムは約３５％であり、塩化ナトリウムは約７５％である。

上記の観点から、潮解性を有し、臨界湿度が５０％以下の無機塩としては、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化リチウム、及び硝酸カルシウムから選ばれる１種以上が好ましく、入手性等の観点から、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、及び塩化リチウムから選ばれる１種以上がより好ましく、塩化カルシウム、及び塩化マグネシウムから選ばれる１種又は２種が更に好ましい。

（水系溶液の調製）
本発明においては、潮解性を有し、臨界湿度が５０％以下の無機塩を含む水系溶液を調製して、使用する。
「水系溶液」とは、水を主媒体とする溶液に潮解性を有し、臨界湿度が５０％以下の無機塩等が溶解又は分散している液体を意味する。また、「水を主媒体とする溶液」は、水及び水に溶解する任意の有機溶媒と水との混合物を包含する。ただし、水系溶液における水の割合は、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、更に好ましくは１００質量％である。
水は、地下水、雨水、水道水等のいずれも使用でき、特に制限はない。水に溶解する有機溶媒としては、エタノール、ｉ‐プロピルアルコール、エチレングリコール、グリセリン等のアルコール系溶媒が挙げられ、これらの１種以上を混和して使用することができる。

前記無機塩を含む水系溶液の無機塩の濃度は、従来から粉塵飛散防止に使用される濃度でよく、好ましくは３質量％以上であり、より好ましくは５〜５０質量％、更に好ましくは１０〜４５質量％、より更に好ましくは１２〜４０質量％、特に好ましくは１５〜３０質量％である。無機塩の濃度を上記の範囲とすることで、効率的に粉塵飛散防止効果を得ることができる。
前記無機塩の散布量は、従来から粉塵飛散防止に使用される量でよく、固形分量に換算して、好ましくは５０〜１５００ｇ／ｍ^２、より好ましくは１００〜８００ｇ／ｍ^２、更に好ましくは３００〜６００ｇ／ｍ^２である。無機塩の散布量を上記の範囲とすることで、効率的に粉塵飛散防止効果を得ることができる。また、水系溶液の散布後に粉塵飛散防止効果が消失した領域が生じても、更に、所定量の水を散布することで、当該領域の粉塵飛散防止効果を十分に再生することができる。

水系溶液の散布量は、好ましくは０．５〜５Ｌ／ｍ^２であり、より好ましくは１〜３Ｌ／ｍ^２であり、更に好ましくは１．５〜２．５Ｌ／ｍ^２である。水系溶液の散布量を上記の範囲とすることで、効率的に粉塵飛散防止効果を得ることができる。また、水系溶液の散布後に粉塵飛散防止効果が消失した領域が生じても、更に、所定量の水を散布することで、当該領域の粉塵飛散防止効果を十分に再生することができる。
また、車両や人の通行状況等によって散布する最適頻度は異なるが、水系溶液は１〜３ヶ月に一度散布することが好ましい。

（水の散布）
本発明においては、前記無機塩を含む水系溶液を散布した土壌表面に、当該土壌の毛細管吸引時間が６０秒以下となるように水を散布する。
ここで、「毛細管吸引時間」（Capillary Suction Time :ＣＳＴ）とは、ろ紙上に中空円筒試料受を立て、この円筒内に一定量の試料を入れると、円筒底部から試料（土壌中の泥しょうの水分）がろ紙上に吸収され、同心円を描きながらＡ点、更にＢ点に達するが、このＡＢ間が試料によって湿潤されるのに要する時間（秒）を意味する。毛細管吸引時間（ＣＳＴ）測定計は、Ａ点に達した時に作動して計時が開始され、Ｂ点に達すると計時が停止するようになっている。
土壌の毛細管吸引時間（ＣＳＴ）は、実施例に記載の方法により測定することができる。

土壌の毛細管吸引時間（ＣＳＴ）が６０秒以下であると、前記無機塩が土壌中の砂粒等の粉体間を容易に移動し得る水（以下、「自由移動水」ともいう）が生じる。
このため、土壌表面に粉塵飛散防止効果が消失した領域が生じても、前記無機塩が拡散する程度の自由移動水が発生するように水を散布することで、当該領域に前記無機塩が拡散し、当該領域の粉塵飛散防止効果を再生することができる。
散布する水に特に制限はなく、地下水、雨水、水道水等を使用することができる。また、当該水は、他の任意の成分を含み得るものであり、例えば潮解性を有し、臨界湿度が５０％以下の無機塩を含んでいてもよい。
また、前記無機塩が拡散する程度の自由移動水を発生させるために必要な水の散布量は、散布される土壌の砂粒等の大きさにも依存するが、好ましくは１〜１２Ｌ／ｍ^２、より好ましくは５．５〜１０Ｌ／ｍ^２、更に好ましくは６〜９Ｌ／ｍ^２である。水の散布量を上記の範囲とすることで、効率的に粉塵飛散防止効果を得ることができる。
水の散布は、水の散布により前記無機塩が拡散する程度の自由移動水が生ずればよいので、散布した水系溶液が乾燥する前でも乾燥した後でもよい。
水の散布後に時間経過と共に土壌の毛細管吸引時間が６０秒を超えた場合に、更に当該土壌の毛細管吸引時間が６０秒以下となるように水を散布することができる。
また、車両や人の通行状況等によって水を散布する最適頻度は異なるが、水は水系溶液の散布後、１週間〜１ヶ月に一度散布することが好ましい。

（土壌表面の電気伝導率）
土壌表面に散布した無機塩の存在の有無は、土壌表面の電気伝導率を測定することで確認することができる。土壌表面に無機塩が存在する場合には、存在しない場合に比べて高い電気伝導率を示す。
前記無機塩を含む水系溶液の散布は、土壌表面の電気伝導率が好ましくは５０ｍＳ／ｍ以上、より好ましくは８０ｍＳ／ｍ以上、更に好ましくは１００ｍＳ／ｍ以上となるように行うことが望ましい。電気伝導率が２５０ｍＳ／ｍを超えるほど散布しても、散布量に相当する粉塵飛散防止効果の向上が得られない。
電気伝導率は、ＪＩＳＫ０１３０に準拠して測定することができる。具体的には、実施例に記載の方法により測定することができる。

次に実施例により、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。

実施例１
（１）砂床の作成
土壌表面に特定の無機塩を含む水溶液を散布した後、車両が通行したために当該無機塩がタイヤに付着し、当該無機塩が消失した領域を、以下の砂床のように模擬的に作成し、当該無機塩の粉塵飛散防止効果を試験した。
縦３０ｃｍ、横４３ｃｍ、高さ２ｃｍのアルミニウム製容器に、山口県下関市豊浦町産の「豊浦標準砂」３０００ｇを入れた。図１に示すように、容器内を３等分に区切り、薬剤散布部（１）及び（２）の間に、薬剤を散布しない無処理部を設け、車両の通行によって無機塩が消失した領域とした。
薬剤散布部に、塩化マグネシウム２５質量％の水溶液を２Ｌ／ｍ^２の割合で散布した。水溶液散布時に無処理部に水溶液が付着しないように、薬剤散布部と無処理部の境目に仕切り板を設け、無処理部の表面をビニールシートで覆った。
水溶液散布後、２３℃、湿度１１％の雰囲気下で２日間静置し、乾燥させた。その後、容器の上からジョウロで蒸留水を薬剤散布部及び無処理部の全体に６Ｌ／ｍ^２の割合で散布し、砂床を作成した。
水を散布してから３０分後に無処理部表面の砂を１０ｇ採取し、分散機を用いて蒸留水８０ｇに分散させ、分散液を得た。得られた分散液を用いて、以下のとおり、電気伝導率及び毛細管吸引時間の測定、並びに粉塵飛散防止効果の評価試験を行った。結果を表１に示す。

（２）電気伝導率の測定
上記（１）で得られた分散液の電気伝導率を、電気伝導率計（東亜ディーケーケー株式会社製、ＣＭ−３１Ｐ）を用いて、２５℃で測定した。

（３）毛細管吸引時間（ＣＳＴ）の測定
上記（１）で得られた砂床の無処理部表面の砂５ｍｌを計量スプーンで採取し、ＣＳＴ測定装置（株式会社セントラル科学貿易、３０４ＭＣＳＴ）のＳＵＳセルに入れ、（ろ紙：ワットマン社製、本体寸法：２２×１７×７ｃｍ、ＡＢ間距離１ｃｍ）の条件で、毛細管吸引時間を測定した。

（４）粉塵飛散防止効果の評価試験
上記（１）で得られた砂床をアルミニウム製容器に入れたまま、２３℃、湿度５０％の恒温室で２週間静置した。その後、送風機で１０ｍ／秒の風速で風を１０分間砂床に当て、送風前後の容器中の砂重量を測定し、粉塵飛散率を次式により求めた。
粉塵飛散率（％）＝〔[送風前の砂重量（ｇ）−送風後の砂重量（ｇ）]／送風前の砂重量（ｇ）〕×１００

実施例２〜４
実施例１において、塩化マグネシウムの代わりに、塩化カルシウム、塩化リチウム、又は硝酸カルシウムを用いた以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
実施例５
実施例１において、蒸留水の散布量を８Ｌ／ｍ^２に変更した以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
実施例６
実施例１において、蒸留水の散布量を５Ｌ／ｍ^２に変更した以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
実施例７
実施例１において、塩化マグネシウム濃度を１０質量％に変更した以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。

比較例１
実施例１において、塩化マグネシウム濃度２５質量％の水溶液の代わりに、蒸留水を用いた以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
比較例２〜３
実施例１において、蒸留水の散布量を、表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。
比較例４〜５
実施例１において、塩化マグネシウムの水溶液の代わりに、アクリル酢酸ビニル系エマルション樹脂（栗田工業株式会社製、商品名：クリフォームＣ−３１０）の水溶液、又は塩化ナトリウム（飽和塩溶液の２５℃における水分活性値：０．７５３、２５℃における臨界湿度７５％）の水溶液を用いた以外は、実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。

表１から、本発明の粉塵防止処理方法（実施例１〜７）では、試験砂床の電気伝導率が７９〜１７８ｍＳ／ｍであるため、無処理部に無機塩が拡散し、粉塵飛散率１％以下となり、優れた粉塵飛散防止効果が得られた。なお、実施例１において、試験砂床作成後の水溶液散布部の砂を採取し分散液を作成し、電気伝導率を測定した結果、２８５ｍＳ／ｍであった。
一方、本発明に係る無機塩を含まない比較例１、比較例４及び比較例５では、粉塵飛散率を抑制することができなかった。また、本発明に係る無機塩を用いたが、水の散布量が少なかった比較例２及び３では、毛細管吸引時間が１００秒以上となり、所望の自由移動水が生じなかったため、粉塵飛散率を抑制することができなかった。

本発明の粉塵防止処理方法は、粉塵飛散防止効果を付与した土壌の一部でその効果が消失しても、その効果を簡便に再生することができるため、特に、車両が通行する未舗装道路、人の通行が多い公園やグラウンド等で好適に適用することができる。

Claims

土壌表面に、潮解性を有し、臨界湿度が５０％以下の無機塩を含む水系溶液を散布した後、前記土壌の毛細管吸引時間が６０秒以下となるように水を散布する、土壌の粉塵防止処理方法。
水の散布後に時間経過と共に前記土壌の毛細管吸引時間が６０秒を超えた場合に、更に前記土壌の毛細管吸引時間が６０秒以下となるように水を散布する、請求項１に記載の土壌の粉塵防止処理方法。
無機塩が、２５℃における水分活性値が５．５以下のものである、請求項１又は２に記載の土壌の粉塵防止処理方法。
無機塩が、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化リチウム、及び硝酸カルシウムの中から選ばれる１種以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の土壌の粉塵防止処理方法。
無機塩の散布量が、固形分量に換算して１０〜１５００ｇ／ｍ^２である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の土壌の粉塵防止処理方法。
水の散布量が５〜１２Ｌ／ｍ^２である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の土壌の粉塵防止処理方法。