JP4709678B2 - 土壌汚染物質溶出試験方法および土壌汚染物質溶出促進装置 - Google Patents

Description

本発明は、土壌汚染物質溶出試験方法ならびに土壌汚染物質溶出促進装置に関する。

従来、カドミニウム、鉛、水銀などの重金属やシアン、ハロゲン化物などの土壌汚染物質を含有している汚染土壌の処理方法としては、土壌の入れ替えが主として行われている。しかし、この土壌の入れ替えは、工期が長くかかり、多大なコストがかかるという問題を有している。そのため、近年、汚染物質を含有する土壌に対してその場で汚染物質を固化させたり、不溶化させたりする方法が検討されている。この固化処理とは、汚染土壌にセメントなどの固化材を混合して物理的および化学的に汚染物質を安定化させる方法である（下記特許文献１参照）。
また、不溶化とは汚染土壌に各種薬剤を添加して土壌汚染物質を水に溶けにくい物質に変えて安定化させるものである。

ところで、「平成３年環境省告示第４６号」では、カドミニウム、鉛、水銀などの重金属やシアン、ハロゲン化物などの土壌汚染物質に関して、土壌からの溶出量の基準値が設けられている。また、この「平成３年環境省告示第４６号」では、その溶出量を求めるための方法も規定されており、純水に僅かに塩酸を加えてｐＨ調整した水と汚染土壌とを混合して汚染土壌から土壌汚染物質を水中に溶出させる溶出試験を実施することなどが規定されている。
そして、この溶出試験は、土壌が定められた基準値を満足するかどうか（処理を必要とするかどうか）の判定のみならず、汚染土壌に対する固化処理や不溶化処理の効果を評価する方法としても広く用いられており、固化処理や不溶化処理される前の汚染土壌や固化処理、不溶化処理された後の土壌、セメントあるいはコンクリートなどの種々の固体試料に対する評価試験として広く用いられている。
また、固化処理や不溶化処理などの効果に対する長期安定性を評価する場合には、固化処理、不溶化処理された後の土壌を恒温室で常温（２０℃）で養生させた後に上記のような溶出試験が実施されて養生期間と溶出量との関係が求められたりしている。

この恒温室での養生による長期安定性の評価では、長期の養生期間が必要となるため、短期に評価を行うことができる促進試験が求められている。
例えば、近年、汚染土壌がセメントにより固化処理されたセメント固化体を、水没、乾燥を繰り返してセメント固化体からの土壌汚染物質の溶出を促進させる方法が検討されている。しかし、この方法では、恒温室で養生させる場合に比べて短期間に長期安定性の評価が実施できる反面、水没過程で水中に溶出される土壌汚染物質の量をその都度測定し、最終的には水中に溶出される土壌汚染物質の量を合計する必要がある。すなわち、各水没過程で固体試料から水中に溶出される土壌汚染物質の量をその都度測定しなければならず評価のための手間を増大させるという問題を生じる。

すなわち、従来の土壌汚染物質溶出試験方法においては、簡便な方法で短期間に長期安定性を評価することが困難であるという問題を有している。

特開２００５−１６２８９５号公報

本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、簡便な方法で短期間に長期安定性を評価し得る土壌汚染物質溶出試験方法を提供することを一の課題とする。

上記課題を解決すべく、本発明は、土壌汚染物質が含有されている固体試料から前記土壌汚染物質を水中に溶出させる溶出試験を実施することにより前記固体試料からの土壌汚染物質溶出量を測定する土壌汚染物質溶出試験方法であって、前記固体試料を乾燥させる乾燥過程と、前記固体試料を加湿する湿潤過程とが少なくとも１回ずつ実施されるサイクル試験を前記溶出試験前に実施することを特徴とする土壌汚染物質溶出試験方法を提供する。

本発明の土壌汚染物質溶出試験方法においては、好ましくは、前記固体試料を温度が２０〜６０℃で、相対湿度が０〜５０％以の雰囲気条件とすることにより前記乾燥過程を実施し、且つ、前記固体試料を温度が０〜６０℃で、相対湿度が７０〜１００％の雰囲気条件とすることにより前記湿潤過程を実施する。

さらに、本発明は、土壌汚染物質が含有され該土壌汚染物質を水中に溶出させる溶出試験が実施される固体試料に対して前記溶出試験前に前記固体試料の雰囲気条件を変化させて土壌汚染物質の溶出を促進させる土壌汚染物質溶出促進装置であって、前記固体試料を収容可能に形成された装置本体と、該装置本体内の湿度を変化させ得る調湿機構とが備えられており、前記装置本体は、前記固体試料の収容される位置よりも下方に水を貯留するようになっており、前記調湿機構には、前記装置本体内に水を供給し且つ前記水を装置本体外へ排出する水供給装置と、前記装置本体に外気を供給し且つ前記装置本体内の空気を排出させるための外気供給装置と、前記装置本体を加熱するヒーターと、前記装置本体内の空気の温湿度を測定する温湿度センサーとが備えられてなることを特徴とする土壌汚染物質溶出促進装置を提供する。

本発明に係る土壌汚染物質溶出試験方法によれば、土壌汚染物質が含有されている固体試料に対し、前記固体試料を乾燥させる乾燥過程と、前記固体試料を加湿する湿潤過程とが少なくとも１回ずつ実施されるサイクル試験を前記固体試料の溶出試験前に実施することから水没、乾燥を繰り返して実施する場合のように、水没過程で水中に溶出される土壌汚染物質の量をその都度測定するような手間を必要とせず、例えば、処理された土壌に対して上記のような乾燥過程と湿潤過程とが実施されるサイクル試験を実施した後に「平成３年環境省告示第４６号」等に規定の溶出試験を１回実施するだけで土壌の長期安定性評価を実施し得る。
しかも、水没、乾燥を繰り返して実施する場合と同様に土壌汚染物質の溶出を恒温室で養生させる場合に比べて促進させることができる。
よって、本発明によれば、土壌汚染物質溶出試験方法の手間を増大させずに汚染土壌等の長期安定性を短期間に評価することが困難であるという問題を解消でき、土壌汚染物質溶出試験方法を簡便で短期間での長期安定性評価可能なものとさせ得る。

本発明に係る土壌汚染物質溶出試験方法においては、土壌汚染物質が含有されている固体試料に対して、前記固体試料を乾燥させる乾燥過程と、前記固体試料を加湿する湿潤過程とが少なくとも１回ずつ実施されるサイクル試験を実施した後に「平成３年環境省告示第４６号」等に規定の溶出試験を１回実施することにより前記固体試料からの土壌汚染物質溶出量を測定する。

本発明の固体試料としては、土壌汚染物質が含有されている汚染土壌、該汚染土壌が固化処理や不溶化処理された処理土壌、セメントならびにコンクリートなどの種々の固体試料を使用できる。
この土壌としては、砂質土、関東ローム、有機質土などあらゆるものが適用可能である。また、測定の対象となる土壌汚染物質としては、主として重金属類であり、六価クロム、鉛、砒素、カドミウム、水銀、セレンやフッ素、ホウ素、シアン等が挙げられる。

また、サイクル試験における乾燥過程と湿潤過程とは、例えば、雰囲気条件を変化させた気中に固体試料を保持して実施することができ、乾燥過程を湿潤過程よりも高温雰囲気下とすることが好ましく、具体的には、乾燥過程は、前記固体試料を温度が２０〜６０℃で、相対湿度が０〜５０％の雰囲気条件とすることにより実施し、しかも、前記湿潤過程は、前記固体試料を温度が０〜６０℃で、相対湿度が７０〜１００％の雰囲気条件とすることにより実施することが好ましい。
この乾燥過程の雰囲気温度が２０〜６０℃であることが好ましいのは、２０℃未満の温度では固体試料の乾燥速度が低く、サイクル数を増加させることとなって試験が効率的に行われないおそれがあり、一方、６０℃を超える温度とした場合には固体試料が劣化を起こしてしまうおそれがあるためである。
また、湿潤過程の雰囲気温度が０〜６０℃であることが好ましいのは、０℃未満の温度では水の凍結により湿潤効果を得るのが困難となるおそれがあり、一方、６０℃を超える温度とした場合には固体試料が劣化を起こしてしまうおそれがあるためである。

次に、本発明の土壌汚染物質溶出試験方法に用いる土壌汚染物質溶出促進装置につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。
図１は、土壌汚染物質溶出促進装置を示した断面図である。図１に示す如く、土壌汚染物質溶出促進装置１は、固体試料Ａを収容しうる胴部１０と、底面部２０と、蓋部３０とを有する装置本体２と、該装置本体２に水を供給するための水供給装置３と、前記装置本体２に外気を供給して装置本体２内の空気を排出させるための外気供給装置４とを有する調湿機構が備えられている。
また、土壌汚染物質溶出促進の調湿機構としては、装置本体２内の空気を加温させるためのヒーター５と、装置本体２内の空気を攪拌して装置本体２内の温湿度に偏りが生じることを抑制させるための攪拌ファン６と装置本体２内の空気の温湿度を測定するための温湿度センサー７が備えられている。

具体的には、前記装置本体２の胴部１０は上下に開口された竪型円筒形状に形成されており、前記底部２０はこの胴部１０の円筒よりも径大な外縁を有する円板形状に形成されており、該円板形状上面側は底部２０の外縁よりもわずかに径小な円形領域２１を上面側に向かって突出させている。この上面側に向かって突出している円形領域２１は、中央部に向かって傾斜した緩やかなすり鉢形状が上面側に形成されており、この円形領域２１（以下「傾斜領域」ともいう）は外周縁が前記胴部１０の内周と略同径に形成されている。
前記蓋部３０も胴部１０の円筒よりも径大な円板形状に形成されている。
そして、前記装置本体２は前記底部２０の傾斜領域２１に前記胴部１０を外嵌させた状態で前記胴部１０の下方の開口部が前記底部２０により閉塞されており、前記蓋部３０により前記胴部１０の上方の開口部が閉塞されている。
また、前記装置本体２内には、固体試料Ａを前記胴部１０の上下方向略中央部において保持すべく固体試料載置部４０が形成されており、該固体試料載置部４０は前記胴部１０円筒形状に比べはるかに細く円筒形状の略半分程度の長さの棒状体に形成された脚部４１と前記胴部１０の円筒内周よりも径小でしかも多数の貫通孔が形成された円板形状に形成されている円板部４２とを有し、複数の前記脚部４１が前記底部２０の傾斜領域２１上に立脚され、該脚部４１の上端に前記円板部４２が載置された状態で装置本体２内に収容されている。

前記胴部１０には、上記のように前記固体試料載置部４０を装置本体２内に収容したときに円板部４２が位置する個所よりも下方となる位置において装置本体２内外を連通させる貫通孔１１が形成されており、前記底部２０にも、傾斜領域２１中央部に装置本体２内外を連通させる貫通孔２２が形成されている。
前記水供給装置３は、胴部１０に形成された貫通孔１１から装置本体２内に水を流入させるべく水貯留槽３５と水循環ポンプ３６とを有している。そして、この水貯留槽３５から水循環ポンプ３６を通り、胴部１０に形成された貫通孔１１（以下「水流入孔」ともいう）から装置本体２内に流入された水が底部２０に形成された貫通孔２２（以下「水排出孔」ともいう）から水貯留槽３５に還流されるべく水循環経路Ｗが形成されている。また、この水貯留槽３５は、土壌汚染物質溶出促進装置において装置本体２よりも低位に配され、水排出孔２２から水貯留槽３５にいたる部分の水循環経路Ｗには電磁弁３７が設けられており、装置本体２内に流入された水を前記電磁弁３７を閉状態にすることにより装置本体２内に水を貯留し、前記電磁弁３７を開状態にすることにより装置本体２内に流入された水を水貯留槽３５に自然流下させうるように構成されている。

前記蓋部３０には、装置本体２内外を連通させる貫通孔が二箇所に形成されており、この蓋部３０に形成された貫通孔の一方は装置本体２内への外気流入のための外気流入孔３１とされ、他方は前記外気流入孔３１から装置本体２内に流入された外気により装置本体２内の空気を装置本体２外に排出させるべく形成された排気孔３２である。
外気供給装置４は、外気をこの装置本体２内に流入させて装置本体２内の空気を排気孔３２から排出させるべく、外気流入孔３１に挿通される外気流入管４５と、排気孔３２に接続される排気管４６とを有しており、この外気流入管４５にはさらに外気を装置本体２内に流入させるためのファン（図示せず）が設けられている。また、この排気管４６には弁４７が取り付けられておりこの弁４７の開度により装置本体２を流通する外気の量を調整し得るように構成されている。

本発明の土壌汚染物質溶出試験方法の手順について具体的に説明すると、先ず、装置本体２から前記蓋部３０を取り外した状態で土壌汚染物質が含有されている固体試料Ａを前記固体試料載置部４０の円板部４２上に載置して前記蓋部３０を取り付け、前記調湿機構により装置本体２の雰囲気条件を温度が２０〜６０℃で相対湿度が０〜５０％の状態と、温度が０〜６０℃で相対湿度が７０〜１００％の状態とに変化させて乾燥過程と湿潤過程とを交互に複数回実施してサイクル試験を実施する。そして、このサイクル試験により固体試料Ａからの土壌汚染物質の溶出を促進させる。

例えば、この乾燥過程は、装置本体２内をヒーター５で加温しつつ外気供給装置４で外気を装置本体２内に流入させることにより実施することができ、このとき温湿度センサー７による温湿度測定を実施しつつヒーター５の加熱状況や外気の流入量を調整することにより乾燥過程を所望の条件とすることができる。

また例えば、湿潤過程は、水供給装置３で装置本体２内に水を供給して装置本体２内に水を貯留させることにより湿潤過程を所望の条件とすることができる。また、このとき乾燥過程と同様に温湿度センサー７による温湿度測定を実施しつつヒーター５での加熱や外気流入させて装置本体２内の雰囲気条件を調整することもできる。

この乾燥過程と湿潤過程とは、用いる固体試料の種類や固体試料に含有されている土壌汚染物質の種類や量にもよるが、例えば、それぞれ数時間程度の期間とすることができる。

以下、実施例および比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（模擬汚染土壌の作製）
砂質土（千葉県成田産）に対し重クロム酸カリウム（キシダ化学社製、特級）を加えて砂質土の乾燥重量１ｋｇあたりに六価クロムが５０ｍｇ含有された模擬汚染土壌を作製した。

（固体試料の調整）
上記の模擬汚染土壌に対し、六価クロムの不溶処理に一般に用いられている硫酸第一鉄（７水和物：キシダ化学社製、特級）を加えて不溶化処理を行い溶出試験に用いる固体試料を作製した。このとき硫酸第一鉄を模擬汚染土壌の砂質土の乾燥重量１ｋｇあたりに５０ｇの添加量となるように模擬汚染土壌に添加して不溶化処理を行った。

（長期安定性評価）
（初期状態の確認）
上記のように作製された固体試料（不溶化処理土壌）を用いて、１日間の水中浸漬を行い、水に溶出したクロム量を測定した。結果を表１に示す。

（土壌汚染物質溶出試験）
（実施例１）
乾燥過程（４０℃、２０％ＲＨ）と湿潤過程（２０℃、９５％ＲＨ）とが１日交替で実施されるサイクル試験を１サイクル（２日間）実施した固体試料と、２サイクル（４日間）実施した固体試料とを用いて上記と同様にクロムの溶出量測定を実施した。結果を表１に示す。

（実施例２）
乾燥過程（４０℃、２０％ＲＨ）と湿潤過程（２０℃、９５％ＲＨ）とが３時間交替で実施されるサイクル試験を８サイクル（２日間）実施した固体試料と、１６サイクル（４日間）実施した固体試料とを用いて上記と同様にクロムの溶出量測定を実施した。結果を表１に示す

（比較例１）
２０℃での養生が２日間実施された固体試料と、４日間実施された固体試料とを用いて上記と同様にクロムの溶出量測定を実施した。結果を表１に示す。

（比較例２）
乾燥過程（４０℃、２０％ＲＨ）と水没過程とが１日交替で実施されるサイクル試験を１サイクル（２日間）および２サイクル（４日間）実施した固体試料を用いて水没過程で水中に溶出されたクロムの量を測定した。結果を表１に示す。

この表からも、本発明の土壌汚染物質溶出試験方法が実施された場合においては、クロムの溶出が促進されていることが認められる。

土壌汚染物質溶出促進装置を示した断面図。

符号の説明

１：土壌汚染物質溶出促進装置、２：装置本体、３：水供給装置、４：外気供給装置、５：ヒーター、６：攪拌ファン、７：温湿度センサー、Ａ：固体試料

Claims (3)

1. 土壌汚染物質が含有されている固体試料から前記土壌汚染物質を水中に溶出させる溶出試験を実施することにより前記固体試料からの土壌汚染物質溶出量を測定する土壌汚染物質溶出試験方法であって、
   前記固体試料を乾燥させる乾燥過程と、前記固体試料を加湿する湿潤過程とが少なくとも１回ずつ実施されるサイクル試験を前記溶出試験前に実施することを特徴とする土壌汚染物質溶出試験方法。
2. 前記固体試料を温度が２０℃〜６０℃で、相対湿度が０〜５０％の雰囲気条件とすることにより前記乾燥過程を実施し、且つ、前記固体試料を温度が０〜６０℃で、相対湿度が７０〜１００％の雰囲気条件とすることにより前記湿潤過程を実施する請求項１記載の土壌汚染物質溶出試験方法。
3. 土壌汚染物質が含有され該土壌汚染物質を水中に溶出させる溶出試験が実施される固体試料に対して前記溶出試験前に前記固体試料の雰囲気条件を変化させて土壌汚染物質の溶出を促進させる土壌汚染物質溶出促進装置であって、
   前記固体試料を収容可能に形成された装置本体と、該装置本体内の湿度を変化させ得る調湿機構とが備えられており、前記装置本体は、前記固体試料の収容される位置よりも下方に水を貯留するようになっており、前記調湿機構には、前記装置本体内に水を供給し且つ前記水を装置本体外へ排出する水供給装置と、前記装置本体に外気を供給し且つ前記装置本体内の空気を排出させるための外気供給装置と、前記装置本体を加熱するヒーターと、前記装置本体内の空気の温湿度を測定する温湿度センサーとが備えられてなることを特徴とする土壌汚染物質溶出促進装置。

Images