JP6029203B2 - カチオン性高分子を利用した土壌浸食防止方法 - Google Patents

Description

本発明は、土壌の飛散を防止し、かつ降雨や浸水による土壌浸食を防止する土壌浸食防止方法に関する。

廃棄物処理場や工場の跡地、また事後等による有害物質の漏洩により一時的に土壌が汚染されてしまうことがある。重金属や有害な有機物質等の汚染物質により土壌が汚染された場合は、すみやかにその土壌の除染作業を行なう必要がある。しかし、この除染作業を行なうまでの間に放置された土壌は、その表面部分から土砂などの粒状の粒子が風などによって飛散し、近隣地域に土壌と共に汚染物質が飛散してしまう問題がある。また、草や木の生えていない裸地や斜面の場合は降雨や浸水により土壌が浸食されやすく、有害物質を拡散させてしまう危険性が高い。

このような汚染された土壌に関しては、除染作業を完了するまでの間、風などによる土壌の飛散、降雨や浸水による土壌浸食を防止しなければならない。汚染の範囲が狭い場合ではブルーシートで覆うなどの簡易な方法を取ることができるが、範囲が広大でかつ危険性が高く長期に作業できないような環境においては土壌を固定化する方法が有効である。そこで、水性エマルジョン等を土壌表面に散布し固化させて土壌の飛散防止を行なう方法が知られている（特許文献１）。この方法では散布後は土壌表面を強固に固めることができ土壌の飛散防止効果を有するが、降雨や浸水により高分子成分が少しずつ流されてしまい、長期間の土壌固定化を達成することが困難であった。除染作業に大きな時間を要する場合は、長期間土壌を固定化する必要がある為、土壌飛散防止機能を有しかつ降雨や浸水による土壌浸食を防止できる薬剤が強く望まれている。
非特許文献１では、適切な塩濃度の水溶液中で正電荷をもつポリカチオンと負電荷をもつポリアニオンと溶解させたポリイオンコンプレックスを土壌に散布する方法が開示されているが、固定化強度で必ずしも満足する結果が得られているわけではなく、ポリイオンコンプレックス溶液を調製するのに時間を要し作業効率が低下するといった課題がある。
特開２００４−８８９７号公報 「ポリイオンコンプレックスを固定化剤として用いる土壌表層の放射性セシウムの除去」、日本原子力学会和文論文誌、Ｖｏｌ．１０、Ｎｏ．４、ｐ．２２７−２３４（２０１１）

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、長期間に渡り土壌の飛散を防止し、かつ降雨や浸水による土壌の浸食を防止することができる土壌浸食防止方法を提供することにある。

本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、特定のカチオン性高分子を含有する水溶液を土壌表面に散布することにより、課題を達成できることがわかり、本発明に到達した。

本発明の土壌浸食防止方法によれば、長期間土壌を安定に固定化することができる為、風による飛散を防止し、かつ降雨や浸水による土壌浸食を防止することが可能である。

以下、本発明を詳細に説明する。本発明で使用するカチオン性高分子は、一般式（２）で表される単量体を必須として含有する重合体である。
一般式（１）
Ｒ_１は水素又はメチル基、Ｒ_２、Ｒ_３は炭素数１〜３のアルキルあるいはヒドロキシアルキル基、Ｒ_４は水素、炭素数１〜３のアルキル基、炭素数７〜２０のアルキル基あるいはアリール基であり、同種でも異種でも良い、Ａは酸素またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基を表わす、Ｘ_１ ⁻は陰イオンをそれぞれ表わす。
一般式（２）
Ｒ_５は水素又はメチル基、Ｒ_６、Ｒ_７は炭素数１〜３のアルキル基あるいはヒドロキシアルキル基、Ｘ_２ ⁻は陰イオンをそれぞれ表わす。

前記一般式（１）あるいは（２）で表されるカチオン性単量体のうち三級アミノ基含有カチオン性単量体の例としてはジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドおよびこれらの塩などが挙げられる。また四級アンモニウム塩基含有カチオン性単量体の例としては（メタ）アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、（メタ）アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロリド、（メタ）アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、（メタ）アクリロイルアミノプロピルジメチルベンジルアンモニウムクロリド、（メタ）アクリロイルオキシ２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドなどが挙げられる。また、アリルアミン、ジアリルメチルアミンおよびこれらの塩、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド等があげられる。これらのカチオン性水溶性単量体を複数組み合わせて使用することも可能である。カチオン性単量体の共重合モル比は１０〜１００モル％であり、３０〜１００モル％が好ましく、５０〜１００モル％が更に好ましい。又、対象とする土壌性状によっては分子量が必要な場合があり、ホモポリマーでは分子量が上げ難いことがあるため、その場合に特に好ましくは、３０〜９８モル％であり、更に好ましくは５０〜９８モル％である。カチオン性高分子の重量平均分子量の範囲は、１万〜３００万であり、１０万〜２００万が好ましい。３００万を超えると土壌に対する浸透性が低下し好ましくはない。

さらにこれらのカチオン性高分子は、他の非イオン性単量体との共重合体でも良い。例えば（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、酢酸ビニル、アクリロニトリル、アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、アクリロイルモルホリンなどがあげられ、これら水溶性アニオン性単量体から選択された一種以上と非イオン性単量体から選択された一種以上との共重合体である。

上記カチオン性高分子の変わりに重縮合系高分子を利用してもよく、その例としてモノメチルアミン、ジメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンなどとエピクロロヒドリンとの縮合物、あるいは、上記脂肪族アミン／エピクロロヒドリン縮合物をさらにエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンあるいはヘキサメチレンジアミンと縮合させたものなどが挙げられる。更にその他のカチオン性高分子として、ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、ポリアミジンなどを利用しても良い。重縮合系高分子の重量平均分子量は１０００〜１０万の範囲であり、１０００〜１万が好ましい。ポリエチレンイミンの重量平均分子量は５００〜１５万の範囲であり、１０００〜１０万が好ましい。ポリビニルアミンの重量平均分子量は１００万〜１０００万の範囲であり、３００万〜７００万が好ましい。ポリアミジンの重量平均分子量は１００万〜１０００万の範囲であり、２００万〜６００万が好ましい。

本発明のカチオン性高分子あるいは重縮合系高分子を含有する水溶液中のカチオン性高分子の総含有量は、０．１〜１０質量％であり、好ましくは０．５〜６質量％、さらに好ましくは１〜４質量％である。含有量が大きすぎると溶液の粘性が大きく土壌への浸透性が悪くなり、含有量が小さすぎると土壌固定化の強度が小さくなってしまう。

本発明のカチオン性高分子あるいは重縮合系高分子を含有する水溶液の粘度は１〜１００ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計により２５℃で測定）の範囲内であることが望ましく、さらに好ましくは１〜３０ｍＰａ・ｓの範囲である。粘度が大きすぎる場合は土壌へのしみ込みが悪くなり、土壌固定化の強度が小さくなってしまう。

本発明のカチオン性高分子あるいは重縮合系高分子を含有する水溶液の土壌への散布方法は特に限定されず、シャワーノズル、噴霧器、散水器等を用い、従来公知の方法で散布することができる。また、散布時の作業性や散布効率等を考慮して、必要に応じて水で希釈して用いてもよい。

以下、本発明を実施例および比較例により更に詳細に説明する。
（試料１〜３）
カチオン性高分子を含有した土壌固定化水溶液試料１〜３を調製し表１に示した。含有量は水溶液試料中のそれぞれの質量％を表す。土壌固定化水溶液試料１〜３を用いて、後述の項目を評価した。

（表１）

（比較試料１〜２）
表２に示す土壌固定化水溶液比較試料１〜２を調製した。含有量は水溶液試料中のそれぞれの質量％を表す。土壌固定化水溶液比較試料１〜２を用いて、後述の項目を評価した。

（表２）

水分を４％程度含有する砂を半径７ｃｍ、高さ３ｃｍのポリプロピレン製容器に５５０ｇ敷き詰め、砂表面に表１で示す土壌固定化水溶液試料１〜３を均等に散布した。その後、５０℃の乾燥機で２４時間乾燥させ、固化した砂を容器から取り出し土壌固定化サンプルとした。土壌固定化サンプルを以下に記載の方法にて各項目を評価した。結果を表３に示す。

（固定土壌の固化評価）
容器から取り出した時の土壌固定化サンプルの固化の様子を観察し、十分固化しているものを○、固化が不十分なものを×とした。

（固定土壌の耐水性評価）
土壌固定化サンプルを水中に浸漬させたときの様子を観察し、固化状態を保持していたものを○、固化状態を維持できなかったものを×とした。

（比較例）
水分を４％程度含有する砂を半径７ｃｍ、高さ３ｃｍのポリプロピレン製容器に５５０ｇ敷き詰め、砂表面に表２で示す土壌固定化水溶液試料１〜２を均等に散布した。その後、５０℃の乾燥機で２４時間乾燥させ、固化した砂を容器から取り出し土壌固定化サンプルとした。土壌固定化サンプルを実施例１と同様に各項目を評価した。結果を表３に示す。

（表３）

実施例１と比較例の結果より、アニオン性高分子を含む水溶液を散布したものや高分子無添加では土壌をしっかり固化することができず、水中に浸漬させると全体がすぐに崩壊した。一方、カチオン性高分子を含む水溶液を散布したものは土壌を固定化することができ、土壌粒子成分と強固に結合している為に水中に浸漬しても大きな崩壊がみられなかった。

本発明で利用したカチオン性高分子あるいは重縮合系高分子を含有する水溶液を土壌表面に散布することによって、固定強度及び耐水性にすぐれた土壌浸食防止方法を提供することができる。

Claims (3)

1. 下記（Ａ）を含有する水溶液を土壌表面に散布することを特徴とする土壌浸食防止方法（ポリマーコンプレックスを形成する場合を除く）。
   （Ａ）下記一般式（２）で表されるカチオン性単量体を２〜１００モル％、共重合可能な非イオン性単量体０〜９８モル％を含有する単量体あるいは単量体混合物を重合したカチオン性高分子。
   一般式（２）
   Ｒ_５は水素又はメチル基、Ｒ_６、Ｒ_７は炭素数１〜３のアルキル基あるいはヒドロキシアルキル基、Ｘ_２ ⁻は陰イオンをそれぞれ表わす。
2. 前記（Ａ）が、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド、アクリルアミド−ジアリルジメチルアンモニウムクロリド共重合体から選択される一種以上であることを特徴とする請求項１に記載の土壌浸食防止方法。
3. 前記（Ａ）の重量平均分子量が１万〜３００万であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の土壌浸食防止方法。