JP7415858B2 - 土壌又は地下水中の揮発性有機化合物の測定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、土壌又は地下水中の揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）を測定する方法に関する。
土壌又は地下水中のＶＯＣｓを測定するシステムとして、膜界面プローブ（ＭＩＰ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｐｒｏｂｅ）を用いたＭＩＰシステムが公知である。このＭＩＰシステムは、８０℃～１２５℃に加熱できるヒーターと、気体のみ通過できるメンブレンを取り付けた膜界面プローブにより、土壌又は地下水中のＶＯＣｓを吸引、気化して、窒素などの不活性のキャリアガスにより地上のガスクロマトグラフ分析装置（ガスクロ）へ運び、全ＶＯＣｓを検知するよう構成されている（特許文献１の０００７段落）。
従来のＭＩＰシステムは、土壌又は地下水を採取することなく原位置でＶＯＣｓによる土壌又は地下水汚染の深度分布を測定するものである。このシステムにより測定を行うには、打撃式ボーリングマシン等を使用し、ＭＩＰを地中に打ち込む。ＭＩＰと地上のガスクロはトランクラインで繋がれており、この中にキャリアガスである窒素ガスを流す。ＭＩＰのヒーター温度を８０℃～１２５℃の間で設定し、ＭＩＰと土壌又は地下水の接触面付近からＶＯＣｓの揮発を促進させる。
ヒーターにより加熱され揮発したＶＯＣｓは、ＭＩＰのメンブレンを透過してプローブ内部に取り込まれ、ボーリングカラム内のトランクライン中をキャリアガスによって地上に運ばれる。その後、ガスクロに導入され全ＶＯＣｓが連続的に測定される。
土壌の電気伝導度及び透水性を測定するシステムとしてＨＰＴ（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ Ｔｏｏｌ）システムがある。ＨＰＴシステムでは、水の吐水口及び電気伝導度センサを有したプローブを地中に打ち込む。そして、電気伝導度センサによって土壌の電気伝導度を測定する。また、地上の高圧ポンプから配管（チューブ）を介して該吐水口に高圧水を供給して吐出させ、このときの水圧を測定することにより土壌の透水性を検知する。
上記従来のＭＩＰシステムによるＶＯＣｓの測定方法では、測定結果が全ＶＯＣｓすなわちＶＯＣｓの総量（総濃度）であり、ＶＯＣｓの組成（トリクロロエチレン、１，２－ジクロロエチレンなど）がわからず、汚染源の状況が十分に把握できなかった。
例えば、トリクロロエチレンが土壌中に浸透すると、土壌中で生分解し１，２－ジクロロエチレンになる。従来の測定方法では、トリクロロエチレンと１，２－ジクロロエチレンの組成比がわからないことから、より汚染源に近い（即ちトリクロロエチレンの組成比が高い）深度を把握できなかった。具体的には、汚染源物質がトリクロロエチレン（ＴＣＥ）である場合、測定した深度でＶＯＣｓの総濃度が高くても、１，２－ジクロロエチレンがほとんどの割合を占める場合、ＶＯＣｓが地下水流で移動しながら土壌中の微生物により部分的に分解（脱塩素化）した可能性があり、その深度は汚染源の深度ではないことがある。
本発明は、特定の深度でＶＯＣｓ含有地下水を採取し、その成分を分析することができる土壌又は地下水中の揮発性有機化合物の測定方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様の土壌又は地下水中の揮発性有機化合物の測定方法は、膜界面プローブを地中に打ち込み、該膜界面プローブで採取したガス中のＶＯＣｓを測定器にて測定する工程を有する土壌又は地下水中の揮発性有機化合物の測定方法において、該膜界面プローブに採水部を設けておき、該採水部を介して地下水を採取して分析を行う。
本発明の一態様では、該膜界面プローブを目的深度まで打ち込んだ後、引き上げるときに、所定深度で該膜界面プローブを停止するか又は引き上げ速度を小さくし、当該所定深度で地下水を採水し、組成分析する。
本発明の一態様では、前記膜界面プローブを打ち込むときに深度別のＶＯＣｓ濃度分布を求め、この結果に基づいて前記所定深度を決定する。
本発明の一態様では、前記所定深度は、ＶＯＣｓ濃度が最も高い深度である。
本発明の一態様では、前記プローブは、ＨＰＴシステムのプローブを兼ねており、前記採水部は、ＨＰＴシステムのプローブの吐水口と兼用されており、該吐水口に連なる加圧水供給用のチューブを通して地下水を採水する。
本発明の一態様では、前記チューブから採水ラインを分岐させておき、真空ポンプによって採水ライン及びチューブを通して地下水を吸引して採水する。
本発明の土壌または地下水中の揮発性有機化合物の測定方法の一態様によると、プローブの地中への打ち込み時に全ＶＯＣｓの深度分布を把握してから、プローブの引き抜き時に任意の深度でプローブの引き上げを所定時間停止するか、又は引き上げ速度を著しく小さいものとし、この深度で地下水採取を行う。このため、所望の深度（最も全ＶＯＣｓ濃度が高い深度など）で地下水を採水して高精度の組成分析を行うことができる。
このように所望の深度において全ＶＯＣｓの濃度だけではなく、ＶＯＣｓの組成を測定することができるので、実際の土壌又は地下水を採取することなく、汚染源に近い深度を探し当てることができるようになる。
なお、プローブの打ち込み時には一定深度にプローブを位置させる時間が限られる（高濃度の深度にＭＩＰプローブを固定し続けるとガスラインにＶＯＣｓが残ってしまうため）が、引き抜き時は時間制限がないため、上記の通り、多量の地下水を採取できる。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について詳細に説明する。
本発明の一態様では、図１のように、先端にプローブ１を有した筒状の金属製ロッド２を地中（測定対象地盤）に所定深度まで打ち込む。この打ち込みには打撃式ボーリングマシンなどの打ち込みマシンを用いる。打ち込み途中で、地上への金属製ロッド突出長さが所定範囲となるように適時に金属製ロッド２を継ぎ足しながら打ち込みを継続する。
この実施の形態では、プローブ１はＭＩＰ機能及びＨＰＴ機能を有している。
ＭＩＰシステム用のために、プローブ１の側面には、ＶＯＣｓを透過させるメンブレン１ａが露呈状に設置されている。該プローブ１内には、該メンブレンの背後側に該メンブレンを透過してきたガスが流入するチャンバ（図示略）が設けられている。また、このメンブレンを加熱するためのヒーターが該プローブ１内に配置されている。
該チャンバの一端側に対し、キャリアガスとして、窒素ガスボンベ等の窒素ガス源から窒素ガスが樹脂製チューブ等よりなる給気ライン３を介して定流速で供給される。チャンバの他端側から、ＶＯＣｓを含んだ窒素ガスが流出ライン４を介して取り出され、ガスクロ等の測定器５に導入され、流出ガス中のＶＯＣｓの総量が測定される。
また、プローブ１の側面には、ＨＰＴシステム用の吐水口（この実施の形態では採水口を兼ねる）１ｂが設けられると共に、電気伝導度計１ｃが設けられている。吐水口１ｂにはメッシュ等のフィルタが設けられている。
プローブ１及びカラム２内に耐圧チューブ１０が引き通されており、該チューブの先端が吐水口１ｂに接続されている。チューブ１０の後端側は、地上に配置されたポンプ１１の吐出口に接続されている。ポンプ１１の吸込口は、ホース１２を介して水タンク１３に接続されている。
チューブ１０の途中に圧力センサ（図示略）及び弁１５が設けられている。弁１５よりもポンプ１１と反対側のチューブ１０から分岐チューブ２０が分岐している。分岐チューブ２０は、弁２１、第１中継チューブ２２を介してトラップビン２３の流入部に接続されている。トラップビン２３の流出部は、第２中継チューブ２４を介して真空ポンプ２５に接続されている。
弁１５を開、弁２１を閉とし、プローブ１を略一定の打ち込み速度で目的深度まで打ち込みながら、ポンプ１１を作動させて吐水口１ｂから水を土壌内に圧入し、このときの水圧を圧力センサで検出し、土壌の透水性を測定する。また、電気伝導度計１ｃによって電気伝導度を測定する。
また、上記のようにプローブ１を略一定の打ち込み速度で目的深度まで打ち込みながら、ヒーター温度を８０～１２５℃とし、プローブ１に窒素ガスを定流速で流し、流出ガスを流出ライン４を介して測定器５に導入する。測定器５の出力から、最も多量のＶＯＣｓが発生した深度を検出する。
図３は、ガスクロよりなる測定器５の出力信号値の深度別出力信号値分布の一例を示している。図３の場合では、深度約５ｍにピークＰが表われており、深度５ｍ付近が最もＶＯＣｓ濃度が高いことが分かる。
所定の目的深度に達した後、打ち込みを停止し、ポンプ１１を停止し、金属製ロッド２及びプローブ１を引き上げる。この引き上げ途中の深度５ｍ付近でプローブ１の引き上げを所定時間停止するか、又は引き上げ速度を著しく小さいものとする。そして、弁１５を閉とし、弁２１を開とし、真空ポンプ２５を作動させる。これにより、この深度５ｍ付近の地下水が吐水口１ｂ、チューブ１０，２０、弁２１、チューブ２２を介してトラップビン２３に捕集される。
所定量の地下水をトラップビン２３に流入させて採取した後、弁２１を閉とし、真空ポンプ２５を停止し、プローブ１を地上に引き上げる。
トラップビン２３で捕集したサンプル地下水を測定器（ガスクロ）で成分分析し、ＶＯＣｓの組成を求める。この測定器は、現場に配置されてもよく、他の箇所（例えば分析センター）に配置されてもよい。
この土壌中の揮発性有機化合物の測定方法によると、プローブ１の打ち込み時に全ＶＯＣｓの深度分布を把握してから、プローブ１の引き抜き時に、任意の深度（最も高濃度の深度、あるいは最も高濃度の深度の上部や下部、さらに帯水層の上部、中部、または下部に相当する深度であっても良い）でプローブ１を停止又は極低速として地下水を採取することができる。打ち込み時には一定深度にプローブ１を停止させておく時間が限られる（ＶＯＣｓが高濃度の深度にプローブ１を位置させたままにしておくと、ガスラインにＶＯＣｓが残ってしまうため）が、引き抜き時は時間制限がないため、プローブ１を停止又は極低速として地下水を多量に採取することができる。
このようにして、地下水汚染の深度分布を求めることができる。また、複数地点で同様の測定を行うことにより、地下水汚染の三次元分布を求めることができ、効果的に除染を行うことができる。
一般に、土壌地下水汚染の原位置浄化において、汚染源を特定することが重要である。
本発明によると、得られる結果が全ＶＯＣｓの濃度だけではなく、ＶＯＣｓの組成が把握できることから、実際の土壌又は地下水を採取することなく、汚染源に近い深度を探し当てることができるようになる。
本発明によると、得られる結果が全ＶＯＣｓの濃度だけではなく、ＶＯＣｓの組成が把握できることから、実際の土壌又は地下水を採取することなく、汚染源に近い深度を探し当てることができるようになる。
なお、透水性評価での注水により、周辺の地下水が希釈されるが、それぞれの深度の地下水採取条件を揃えることで、相対的な地下水ＶＯＣｓ濃度の評価は可能である。例えば、土壌対策基本法のガイドラインに基づく採水方法では温度、電気伝導度またはｐＨが安定するまでパージをするので、その後で採水すればＶＯＣｓ濃度の評価は可能である。
本発明では、ＨＰＴによる透水性評価で注水後（例えばプローブ１が目的深度に到達した後）、弁１５，２１の開閉を切り替え、真空ポンプ２５を稼働させて採水を行うことが好ましい。
また、透水性評価で注水後、プローブ１の向きをずらし（例えばプローブ１を９０～１８０°回す）、その後、真空ポンプ２５を稼働させるようにしてもよい。
１ プローブ
１ａ メンブレン
１ｂ 吐水口
１ｃ 電気伝導度計
２ 金属製ロッド
３ 流入ライン
４ 流出ライン
１０ チューブ
１１ ポンプ
１３ 水タンク
１５，２１ 弁
２３ トラップビン
２５ 真空ポンプ
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２３ トラップビン
２５ 真空ポンプ
Claims (5)
- 膜界面プローブを地中に打ち込み、該膜界面プローブで採取したガス中のＶＯＣｓを測定器にて測定する工程を有する土壌又は地下水中の揮発性有機化合物の測定方法において、
該膜界面プローブに採水部を設けておき、
該採水部を介して地下水を採取して分析を行う土壌又は地下水中の揮発性有機化合物の測定方法であって、
前記膜界面プローブを目的深度まで打ち込んだ後、引き上げるときに、所定深度で該膜界面プローブを停止するか又は引き上げ速度を小さくし、当該所定深度で地下水を採取し、組成分析することを特徴とする土壌又は地下水中の揮発性有機化合物の測定方法。 - 前記膜界面プローブを打ち込むときに深度別のＶＯＣｓ濃度分布を求め、この結果に基づいて前記所定深度を決定する、請求項１の土壌又は地下水中の揮発性有機化合物の測定方法。
- 前記所定深度は、ＶＯＣｓ濃度が最も高い深度である、請求項２の土壌又は地下水中の揮発性有機化合物の測定方法。
- 前記プローブは、ＨＰＴシステムのプローブを兼ねており、前記採水部は、ＨＰＴシステムのプローブの吐水口と兼用されており、該吐水口に連なる加圧水供給用のチューブを通して地下水を採水する、請求項１～３のいずれかの土壌又は地下水中の揮発性有機化合物の測定方法。
- 前記チューブから採水ラインを分岐させておき、真空ポンプによって該採水ライン及びチューブを通して地下水を吸引して採水する、請求項４の土壌又は地下水中の揮発性有機化合物の測定方法。
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