JP4091867B2 - 土壌及び地下水の浄化液と浄化方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、揮発性有機化合物で汚染された土壌や地下水を原位置で浄化する土壌及び地下水の浄化液と浄化方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
揮発性有機化合物(VOC: Volatile Organic Compounds)で汚染された土壌や地下水を原位置で浄化する浄化方法として、反応剤として銅含有鉄粉を用いた透水性の反応壁を地中に造成する発明が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−9475号公報(第2−4頁、図1,2)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献1に記載された浄化方法は、反応壁を地中に造成する際、矢板等の施工やバックホウ等の重機による掘削等、大掛かりな土木工事を伴うことから非常にコストがかかるという問題があった。また、土壌や地下水を原位置で浄化する浄化方法においては、近年、環境問題を重視する観点から、周辺環境への影響を抑えた浄化方法が求められている。
【0005】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、周辺環境への影響の問題がなく、安価、かつ、簡便に揮発性有機化合物で汚染された土壌や地下水を原位置で浄化する土壌及び地下水の浄化液と浄化方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上述した課題を解決するため、土壌や地下水の汚染物質である揮発性有機化合物について鋭意研究した。その結果、地下水等における揮発性有機化合物の汚染において高い割合で検出されるトリクロロエチレン(TCE)やテトラクロロエチレン(PCE)は、図2に示すように、塩素原子が水素原子に1つずつ置換される還元的脱塩素反応によってテトラクロロエチレン(PCE)がトリクロロエチレン(TCE)、ジクロロエチレンへと分解されてゆく。この還元的脱塩素反応によるトリクロロエチレン(TCE)の分解において、本発明者らは、危険有害性が低く、分解生成物の面で周辺環境に対する二次汚染の問題がないうえ、安価で簡便に使用することが可能な亜硫酸水素塩や亜硫酸塩の使用に思い至ったのである。
【0007】
このとき、本発明者らの予備実験によれば、亜硫酸水素塩、例えば、亜硫酸水素ナトリウム(NaHSO3)の水溶液は、トリクロロエチレン(TCE)の濃度に拘わりなく浄化効果を発揮するが、亜硫酸水素ナトリウム(NaHSO3)の濃度が濃い方が浄化効果が高いことが分かった。
【0008】
但し、亜硫酸水素ナトリウム(NaHSO3)の水溶液は、経時的にHSO3 -やSO3 2-にイオン化して強酸性の水溶液となった。例えば、20Lの純水にそれぞれ4gと40gの亜硫酸水素ナトリウムを添加して調製した濃度0.2g/Lと2g/Lの亜硫酸水素ナトリウムの水溶液を放置したところ、亜硫酸水素ナトリウム(NaHSO3)のイオン化によって、pHは、図3に示すように約10〜12日でpH7.5からpH2.7〜3.0へと変化した。このため、亜硫酸水素ナトリウム(NaHSO3)の水溶液は、そのまま汚染地下水に添加すると、経時的なイオン化により、地下水が最終的にpH2〜3の強酸性となって二次汚染を招来することが推察された。
【0009】
ところが、亜硫酸水素ナトリウム(NaHSO3)の水溶液は、所定期間放置したり、加温したり、攪拌したりすると、pHが安定し、この亜硫酸水素ナトリウム(NaHSO3)の水溶液をpH5〜8に調整し、汚染地下水に添加してトリクロロエチレン(TCE)の分解効果を調べたところ、pH調整しなかった亜硫酸水素ナトリウム(NaHSO3)の水溶液と比べ、トリクロロエチレン(TCE)の浄化機能を維持しつつ、pH値の低下を抑制できることを見出した。
【0010】
これらは、亜硫酸塩、例えば、亜硫酸ナトリウム(Na2SO3)の水溶液をpH調整して汚染地下水に添加し、トリクロロエチレン(TCE)の分解効果を調べた実験においても同じであった。
【0011】
本発明はこのような知見に基づいてなされたものであって、上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の土壌及び地下水の浄化液は、1,1−ジクロロエチレン(1,1−DCE),トランス−ジクロロエチレン(t−DCE),シス−ジクロロエチレン(c−DCE),1,1,1トリクロロエタン(MC),トリクロロエチレン(TCE)及びテトラクロロエチレン(PCE)のいずれか1種又は2種以上を含む揮発性有機化合物で汚染された土壌及び地下水に添加して前記土壌及び地下水を浄化する土壌及び地下水の浄化液であって、調製された亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液のpHを安定させた後、pH調整剤によってpH5〜8に調整したことを特徴とする。
【0013】
また、本発明の土壌及び地下水の浄化液は、上記の発明において、前記亜硫酸水素塩は亜硫酸水素ナトリウムで、前記亜硫酸塩は亜硫酸ナトリウムであり、水溶液の濃度が0.02〜200g/Lであることを特徴とする。
【0014】
また、本発明の土壌及び地下水の浄化液は、上記の発明において、前記pH調整剤は水酸化ナトリウム,水酸化カリウム,硫酸のいずれかであることを特徴とする。
【0015】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の土壌及び地下水の浄化方法は、1,1−ジクロロエチレン(1,1−DCE),トランス−ジクロロエチレン(t−DCE),シス−ジクロロエチレン(c−DCE),1,1,1トリクロロエタン(MC),トリクロロエチレン(TCE)及びテトラクロロエチレン(PCE)のいずれか1種又は2種以上を含む揮発性有機化合物で汚染された土壌及び地下水を浄化する土壌及び地下水の浄化方法であって、亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液を調製後pHを安定させた後、pH5〜8に調整し、前記汚染された土壌及び地下水に添加することを特徴とする。
【0018】
本発明によれば、土壌及び地下水中における1,1−ジクロロエチレン(1,1−DCE),トランス−ジクロロエチレン(t−DCE),シス−ジクロロエチレン(c−DCE),1,1,1トリクロロエタン(MC),トリクロロエチレン(TCE)及びテトラクロロエチレン(PCE)のいずれか1種又は2種以上を含む揮発性有機化合物を浄化しつつ、これら揮発性有機化合物の分解処理によるpHの低下を抑えるようにしている。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明に係る土壌及び地下水の浄化液と浄化方法の好適な実施の形態について説明する。
【0020】
(実施の形態1)
まず、この発明の土壌及び地下水の浄化液と浄化方法に係る実施の形態1について説明する。この発明の浄化液は、揮発性有機化合物で汚染された土壌や地下水に添加して前記土壌及び地下水を浄化する土壌及び地下水の浄化液であって、調製された亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液のpHを安定させた後、pH調整剤によってpH5〜8に調整したものである。
【0021】
亜硫酸水素塩としては、濃度0.02〜200g/Lの亜硫酸水素ナトリウムを使用した。また、pH調整剤としては、水酸化ナトリウムを使用した。亜硫酸水素ナトリウムは、0.02〜200g/Lの濃度であると、汚染された土壌及び地下水の揮発性有機化合物を浄化する効果と、水酸化ナトリウムによるpH調整の効果が適正となって、浄化後におけるpH値の低下を抑制することができる。このとき、pH調整剤として、水酸化ナトリウムに代えて水酸化カリウムを使用することもできる。また、亜硫酸塩として、亜硫酸ナトリウムを使用したときには、pH調整剤として硫酸を使用する。
【0022】
この浄化液は、先ず、亜硫酸水素ナトリウムの水溶液を調製し、10〜12日放置してpHを安定させた後、この水溶液に水酸化ナトリムを溶かしてpH5〜8に調整して製造される。このとき、調整した亜硫酸水素ナトリウムの水溶液は、加温したり、攪拌したりすることによってもpHを安定させることができる。製造した浄化液は、揮発性有機化合物による汚染域において、既存井戸,掘込みピット或いは水平井戸等を利用して原位置で土壌や地下水に注入する。この浄化液は、土壌や地下水に注入すると、Na+,HSO3 -,SO3 2-,SO4 2-,H+,OH-等のイオンが発生する。但し、これらのイオン群は、元来自然界に存在している物質であるから、周辺環境へ悪影響を及ぼすという問題がない。そして、このようにして土壌や地下水に注入された浄化液は、汚染物質である揮発性有機化合物を還元的脱塩素反応によって還元分解する還元剤として作用し、揮発性有機化合物を浄化する。なお、亜硫酸塩として、亜硫酸ナトリウムを使用した浄化液の場合には、上記と同様にして亜硫酸ナトリウム水溶液を調整し、pHを安定させた後、この水溶液を硫酸でpH5〜8に調整して製造する。
【0023】
【実施例1】
4kgの亜硫酸水素ナトリウム(NaHSO3)を40Lの純水に添加して調製した亜硫酸水素ナトリウム水溶液を10日間放置してpHを安定させた後、水酸化ナトリウムでpH6.0に調整して浄化液とした。そして、揮発性有機化合物で汚染された地下水を、耐薬品性のポリエチレン製の内容器(ライナー)を鋼製ドラムで保護したケミカルドラム缶(容量200L)に採取し、pH調整した浄化液を添加して容器を密閉静置し、揮発性有機化合物に関する濃度(mg/L)の変化を経時的に調べた。このとき、測定対象の揮発性有機化合物として、トリクロロエチレン(TCE)を選んだ。その結果をpH変化と併せて図1及び表1に示した。
【0024】
【表1】
【0025】
【比較例1】
亜硫酸水素ナトリウム水溶液を10日間放置してpHを安定させた後、水酸化ナトリウムでpH調整することなく揮発性有機化合物で汚染された地下水160Lに添加したことを除き、実施例1と同様にしてトリクロロエチレン(TCE)に関する濃度(mg/L)の変化と、そのときのpH変化を経時的に調べた。その結果を併せて図1及び表1に示した。
【0026】
図1及び表1に示す結果から明らかなように、調製後に放置した亜硫酸水素ナトリウム水溶液を水酸化ナトリウムでpH調整した土壌及び地下水の浄化液は、pH調整しないものに比べてトリクロロエチレン(TCE)の浄化機能においては大きな相違はなかった。しかし、pH値について見ると、pH調整しないものではpH2.5であったのに対し、pH調整したものではpH4.3とpH値の低下を抑制することができた。
【0027】
このように、実施例1の土壌及び地下水の浄化液は、調製された亜硫酸水素ナトリウム水溶液を水酸化ナトリウムでpH調整したものであり、本発明の土壌及び地下水の浄化方法は、このようにして調製した浄化液を原位置において汚染された土壌及び地下水に添加するものである。従って、本発明の土壌及び地下水の浄化液と浄化方法は、周辺環境への影響の問題がなく、安価、かつ、簡便に揮発性有機化合物で汚染された土壌や地下水を原位置で浄化することができる。特に、本発明の土壌及び地下水の浄化液は、浄化後におけるpH値が弱酸性であることから環境に対してやさしい浄化液であり、安心して使用することができる。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、土壌及び地下水の浄化液は、調製された亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液のpHを安定させた後、pH調整剤によってpH5〜8に調整したものであり、土壌及び地下水の浄化方法は、亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液を調製後pHを安定させた後、pH5〜8に調整し、汚染された土壌及び地下水に添加するので、周辺環境への影響の問題がなく、安価、かつ、簡便に揮発性有機化合物で汚染された土壌や地下水を原位置で浄化することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の土壌及び地下水の浄化液を用いて汚染地下水を浄化したときの、トリクロロエチレン(TCE)に関する経時的な濃度(mg/L)の変化と、そのときのpH変化を示す図である。
【図2】還元的脱塩素反応によって分解されるテトラクロロエチレンの分解過程を示す模式図である。
【図3】亜硫酸水素ナトリウムの水溶液を放置したときの時間経過に伴うpH変化図である。
Claims (4)
- 1,1−ジクロロエチレン(1,1−DCE),トランス−ジクロロエチレン(t−DCE),シス−ジクロロエチレン(c−DCE),1,1,1トリクロロエタン(MC),トリクロロエチレン(TCE)及びテトラクロロエチレン(PCE)のいずれか1種又は2種以上を含む揮発性有機化合物で汚染された土壌及び地下水に添加して前記土壌及び地下水を浄化する土壌及び地下水の浄化液であって、
調製された亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液のpHを安定させた後、pH調整剤によってpH5〜8に調整したことを特徴とする土壌及び地下水の浄化液。 - 前記亜硫酸水素塩は亜硫酸水素ナトリウムで、前記亜硫酸塩は亜硫酸ナトリウムであり、水溶液の濃度が0.02〜200g/Lであることを特徴とする請求項1に記載の土壌及び地下水の浄化液。
- 前記pH調整剤は、水酸化ナトリウム,水酸化カリウム,硫酸のいずれかであることを特徴とする請求項1又は2に記載の土壌及び地下水の浄化液。
- 1,1−ジクロロエチレン(1,1−DCE),トランス−ジクロロエチレン(t−DCE),シス−ジクロロエチレン(c−DCE),1,1,1トリクロロエタン(MC),トリクロロエチレン(TCE)及びテトラクロロエチレン(PCE)のいずれか1種又は2種以上を含む揮発性有機化合物で汚染された土壌及び地下水を浄化する土壌及び地下水の浄化方法であって、
亜硫酸水素塩又は亜硫酸塩の水溶液を調製後pHを安定させた後、pH5〜8に調整し、前記汚染された土壌及び地下水に添加することを特徴とする土壌及び地下水の浄化方法。
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