JPH09262576A

JPH09262576A - 土壌汚染の拡散防止方法

Info

Publication number: JPH09262576A
Application number: JP8072174A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kawabata; 祐司川畑; Yoshiyuki Azumaya; 良行東家
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】揮発性有機塩素化合物で汚染された土壌にお
ける汚染拡散防止方法の提供。【解決手段】汚染物質で汚染された土壌の拡散を防止
する方法において、該土壌の圧密度を、土壌の含水比を
増大させる方法、薬液の注入要素から土壌へ注入する方
法、薬液を土壌表面に散布して土壌中へ浸透させる方
法、また前記薬液を水性媒体とする方法、更に前記汚染
物質が揮発性有機塩素化合物であることを特徴とし、ま
た該揮発性有機塩素化合物がトリクロロエチレンである
ことを特徴とする方法等により増大させることを特徴と
する汚染物質の拡散防止方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は揮発性有機塩素化合
物で汚染された土壌における汚染拡散防止方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の科学技術の発展は人工的な化学原
料や化成品を多量に生みだし、これらの一部は地球レベ
ルにおける環境汚染の原因となりつつある。環境汚染物
質としては、ガソリンなどの炭化水素、ＰＣＢなどの有
機塩素化合物、ダイオキシンなどの催奇性を有する農
薬、或いは放射性化合物などが挙げられる。なかでもト
リクロロエチレンやテトラクロロエチレンなどの揮発性
有機塩素化合物は精密部品の洗浄やドライクリーニング
においてかって大量に使用され、その漏洩により土壌や
地下水の大規模な汚染実態が明らかになりつつある。更
に、これら揮発性有機塩素化合物の催奇性や発がん性が
指摘され、生物界へも極めて重大な影響を及ぼすことが
わかったため、汚染源の浄化技術はもちろん、汚染源か
らの汚染の拡散を未然に防止する技術の確立も強く望ま
れている。

【０００３】揮発性有機塩素化合物で汚染された土壌の
浄化方法としては、汚染土壌を掘り起して加熱処理する
方法、汚染土壌から真空抽出する方法、或いは汚染物質
を分解する能力を有する微生物を利用する方法などが挙
げられる。加熱処理ではほとんど完全に土壌から汚染物
質を取り除くことが可能であるが、土壌掘削が必要であ
ることから建造物下の浄化処理は困難である。また掘削
・加熱処理に要する費用が膨大となるため広範囲な汚染
土壌の浄化には適用困難である。真空抽出法は安価で簡
便な浄化方法であるが、数ｐｐｍ以下の揮発性有機塩素
化合物の除去効率が低く、その浄化処理に年単位の時間
が必要である。一方、微生物による浄化方法は汚染土壌
を掘削する必要がないため建造物下の浄化が可能であ
り、また分割活性の高い微生物を利用することにより揮
発性有機塩素化合物を短時間で分解浄化できるので、経
済的な土壌浄化方法として近年注目されている。

【０００４】しかし、いずれの浄化方法を用いてもその
処理作業中に汚染物質は移動拡散して汚染領域が拡大す
る可能性がある。汚染源が特定できる場合は汚染浄化処
理も極めて効率的に行えるため、拡散による汚染拡大の
影響が小さい。しかし、一般に汚染源の特定は困難なた
め、浄化処理の作業期間においても汚染は経時的に拡大
していく。このような場合、汚染源を含む領域に汚染物
質を閉じ込め、この領域内において上記処理を行うと汚
染は拡大することなく効率的に浄化を行うことができ
る。

【０００５】地下水流の下流域に汚染物質が拡散するこ
とを防止する従来技術として、地下水の下流域で汚染地
下水を汲み上げ、地上プラントで処理した後に処理水を
汚染土壌或いは地下水の上流域に戻す方法がある（ドイ
ツ特許ＤＥ３０３９０９３、及び同ＤＥ４１００６０
４）。これらの方法では、浄化処理前から浄化完了まで
連続して地下水を汲み上げる必要があるが、地下水を経
た汚染拡大の防止方法としては非常に優れた方法であ
る。

【０００６】また、汚染物質が汚染源から未汚染の土壌
域に拡散しないように適当な土壌位置に不透水層を形成
し、これをバリア壁とする方法が考えられる。従来この
ような不透水層を形成させる方法としては、地中にプラ
スチックシートを敷いたり、アスファルト層を設ける方
法、或いはセメント、水ガラス、ウレタン、アクリルア
ミド、アクリル酸塩などの処理剤を土壌中に注入する方
法が知られている（アメリカ特許ＵＳ４４６５４０
２）。

【０００７】しかし、プラスチックシートの埋設やアス
ファルト層の形成には土壌の掘り起しと埋め戻しが必要
であり、その費用も莫大となる。また、セメントなどの
処理剤を注入する方法では、完全なバリア壁を形成する
には多量の処理剤と数多くの注入井が必要である。更に
土壌中のイオンによって不溶化する水溶性ポリマーを用
いて土壌中に不透水層を形成させる方法も提案されてい
る（特公平２−２６６６２及び同５−２７６７６）。

【０００８】以上のような不透水層形成による汚染の拡
散防止方法は、汚染物質のみならず土壌中の水や空気或
いは微生物などほとんど全ての物質移動を阻害するため
完全な汚染拡散防止方法となる。しかしながら、実際に
は汚染物質の移動のみを妨げれば汚染拡大防止の目的が
達成されることになるので、汚染物質に適したより簡便
で安価な拡散防止法法が望まれる。また、不透水層を形
成する方法では壁材或いはポリマー材が浄化処理後に残
るため、これらの残存物が土地再利用の観点から問題と
なることも少なくない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】揮発性有機塩素化合物
で汚染された土壌を加熱処理、真空抽出、或いは微生物
分解により安全で効率的に行うには、汚染物質が拡散し
ないように、汚染物質を土壌内に閉じ込めつつ浄化処理
を行うことが望まれる。しかし、従来の拡散防止技術は
主に土壌内にバリア壁を設け、これにより土壌内の物質
移動を妨げる方法であり、通常その施工には多額の費用
を要する。例えば、不透水シートを土壌中に埋設するに
は、大量の土壌を掘り起してシート敷設後に土壌を埋め
戻す必要がある。

【００１０】また、セメントや水ガラスなどの土壌固化
材料を土壌中へ注入してバリア壁を設ける方法も優れた
汚染拡散の防止方法であるが、土壌における固化材料の
注入距離は一つの注入井戸当たりたかだか数メートルで
あり、汚染物質を土壌に閉じ込めるには多数の井戸掘削
と多量の固化材料が必要となる。不透水シートやバリア
壁を用いる方法は汚染物質のみならず全ての物質移動を
妨げるので、シートや壁が破壊されない限りほぼ完全に
汚染拡散を防止することができる。しかし、実際には目
的とする汚染物質の拡散のみを防止すればよいので、不
透水シートやバリア壁を用いる方法は過剰且つ不経済な
汚染拡散防止方法となることも少なくない。したがっ
て、汚染物質の特性を利用した安価で簡便な汚染拡散の
防止方法が開発されれば極めて有用である。

【００１１】例えば、土壌中の汚染物質として揮発性有
機塩素化合物の一種であるトリクロロエチレンは水より
重く、また水にほとんど溶解しないため、トリクロロエ
チレン原液は土壌中で溜りを作って汚染源となり、徐々
に周囲に拡散して汚染を拡大していく。また、水に溶解
した僅かなトリクロロエチレンは一部が土壌に収着する
が、残りは地下水とともに押し流されて拡散する。この
地下水における汚染の拡散を防止するには、汚染地下水
を揚水するのが最も効果的である。しかし、土壌中を拡
散するトリクロロエチレンを閉じ込めるには現状のとこ
ろ土壌の固化技術を応用したバリア壁が最も有効であ
る。しかし、土壌浄化が終了した後はバリア壁は不要と
なり、むしろ残存するバリア壁が土地の有効利用を妨げ
ることも少なくない。したがって、汚染物質のみの拡散
を阻害し、また汚染浄化後は土壌に構造物などが残存し
ない安価で簡便な汚染拡散の防止方法が確立されれば極
めて有用性が高い。

【００１２】本発明は上記に鑑みなされたものであっ
て、その目的とするところは、揮発性有機塩素化合物で
汚染された土壌における汚染拡散防止方法を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的は以下に示す
本発明によって達成される。すなわち本発明は、汚染物
質で汚染された土壌の拡散を防止する方法において、該
土壌の圧密度を増大させることを特徴とする汚染物質の
拡散防止方法を開示するものである。

【００１４】そして、前記土壌の圧密度を増大させる方
法が、土壌の含水比を増大させる方法であることを特徴
とし、また前記土壌の含水比を増大させる方法が、薬液
の注入要素から土壌へ注入する方法であることを特徴と
し、また前記土壌の含水比を増大させる方法が、薬液を
土壌表面に散布して土壌中へ浸透させる方法であること
を特徴とし、また前記薬液が水性媒体であることを特徴
とし、更に前記汚染物質が揮発性有機塩素化合物である
ことを特徴とし、また前記揮発性有機塩素化合物がトリ
クロロエチレンであることを特徴とするものである。

【００１５】本発明はトリクロロエチレンで汚染された
土壌において、土壌の圧密度を増大させることにより土
壌内のトリクロロエチレンの拡散速度が著しく低下する
ことを見出したことに基づく。

【００１６】以下、本発明について詳述する。まず、土
壌中のトリクロロエチレンなどの揮発性有機塩素化合物
は気液平衡にしたがい土壌の気相部分と液相部分（土壌
水）に分配され、更にその一部は土壌自身に収着してい
る。土壌内で揮発性有機塩素化合物の濃淡があるとその
濃度勾配が駆動力となって拡散移動が起きる。しかし、
土壌に収着した揮発性有機塩素化合物成分は通常その脱
着速度が小さいためほとんど移動することはない。また
土壌中においては液相部分は連続相ではなく、土壌水は
土壌粒子間或いは土壌粒子内部に分散されているため、
土壌水の拡散移動もほとんどない。

【００１７】一方、含水比が１０％前後の細砂質或いは
ローム質では土壌の気相部分が比較的連続しており、更
に揮発性塩素化合物は気相における拡散が速いため、土
壌中では気相部分で大きく拡散移動が起きる。また、気
相における揮発性有機塩素化合物の拡散に伴い気相濃度
が低下し、その結果気液平衡が移動して液相から気相へ
と新たに揮発性有機塩素化合物が供給される。したがっ
て、気相における揮発性塩素化合物の拡散を適当な方法
で抑制すれば、汚染物質のみを効果的に遮断することが
できる。

【００１８】バリア壁などを用いずに気相における汚染
物質の拡散を抑制するには、汚染物質の気相濃度を低下
させて拡散の駆動力を減少させる方法、連続的につなが
っている土壌気相を分断する方法、或いは気相部分の汚
染物質を吸引して濃度勾配とは関係なく汚染物質を強制
的に一方向へ移動させる方法などが考えられる。まず、
汚染物質の気相濃度を低下させるには、土壌における汚
染物質の総濃度を低下させるか、或いは汚染物質を土壌
気相から土壌水へ強く分配させるのが有効である。

【００１９】しかし、汚染物質の総濃度を低下させる方
法は土壌浄化処理そのものであり、土壌浄化処理を行う
と副次的に得られる汚染の拡散防止効果である。また、
土壌中の分配平衡は主に土壌水の組成によって決まって
おり、この分配平衡を動かすには土壌水に有機溶媒など
を添加する必要があるので、この方法による汚染の拡散
防止は容易ではない。更に気相の汚染物質を一方向に移
動させる方法は、土壌から汚染物質を吸引或いは真空抽
出する過程において必然的に得られる効果である。した
がって、汚染物質の濃度を低下させる方法と同様、汚染
拡散を積極的に防止する手段とはなり得ない。一方、連
続的につながっている土壌気相を分断するにはいくつか
の方法が考えられる。例えば、土壌を適当な方法で圧縮
して土壌中の気相分率を下げると気相部分は土壌粒子に
より分断することができる。

【００２０】また、適当な液体を汚染土壌に含ませて土
壌粒子間に液体を満たせば、土壌気相を細かく分けるこ
とができる。或いは、固体粒子を分散させた気体或いは
固体粒子を懸濁させた液体を汚染土壌に含ませて、土壌
粒子間隙を固体粒子で満たしても気体が移動するための
チャンネルを細くし、或いは連続した土壌気相を分断す
る効果が得られる。

【００２１】これらの方法はいずれも土壌の圧密度を増
大させて土壌気相を分断し、汚染物質の拡散を防止する
ものである。液体或いは分散した固体粒子を土壌に含ま
せるには、これらを直接土壌内部に注入する方法と土壌
表面から浸透させる方法に分けられる。すなわち、汚染
土壌をボーリングして設けたボーリング孔に注入管（注
入井）を設置し、この注入管（注入井）を通して土壌内
に液体を注入することができる。この注入方法は汚染土
壌の地盤構成によらず、砂・ローム・シルト或いは粘土
など多様な地盤に対応できる。また、汚染土壌が主にレ
キや砂で構成されている場合、比較的大きな透水係数が
得られる。このため、液体や分散させた固体粒子を土壌
表面に散布して、表面から土壌内部へこれらを浸透さ
せ、これにより汚染の拡散を防止することも可能であ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、実施例をもって本発明を
説明するが、これらは本発明の範囲を何ら限定するもの
ではない。

【００２３】

【実施例】

［実施例１］（カラムにおけるトリクロロエチレンの移動拡散）内径
３．０ｃｍ、長さ１２０ｃｍのカラム２本に、それぞれ
含水比１１％の細砂を１４００ｇ、及び含水比１８％の
細砂を１５００ｇ充填した。このとき、カラム内の細砂
の圧密度はそれぞれ１．６５ｇｃｍ^-3、及び１．７７ｇ
ｃｍ^-3となった。次に、２本のカラムの一端に、１００
０ｐｐｍのトリクロロエチレン（ＴＣＥ）水溶液をそれ
ぞれ１０ｍｌ添加した後、テフロンキャップで密栓し
た。密栓したカラム端を下にしてカラムを垂直に立て、
カラム上部の細砂表面から深さ５．０ｃｍのカラム中心
位置において、ガスタイトシリンジによりガスサンプル
を１００μｌ採取し、このガスサンプルに含まれるＴＣ
Ｅの濃度をガスクロマトグラフィーにより経時的に求め
た。得られた結果を図１に示す。含水比１１％の土壌と
比較して含水比１８％の土壌では著しくＴＣＥの移動拡
散が遅く、土壌の圧密度を増大させることによりＴＣＥ
の移動拡散を抑制できることがわる。

【００２４】［実施例２］（土壌内への水注入によるトリクロロエチレンの拡散防
止）１ｍ四方のコンクリート容器内にモデル試験土壌と
して細砂を満たした。この容器の上面図を図２に示す。
容器内のＴＣＥ汚染位置に深さ０．５ｍの掘削孔を設け
た。また、３つの水注入位置に掘削孔を設け、外径１０
ｍｍの注入管の先端が表土から０．５ｍの深さになるよ
うに挿入した。この掘削孔と注入管の間を細砂でシール
した。なお、注入管の反対側はバルブを介して送液ポン
プに接続されており、タンク内に貯めた水はこの送液ポ
ンプにより注入口に圧送できるようになっている。更
に、容器内のサンプリング位置に深さ０．５ｍの掘削孔
を設け、この位置のガスサンプルが採取できるように内
径１ｍｍのステンレス管を埋設した。

【００２５】次に、ＴＣＥ汚染位置の掘削孔に１０００
ｐｐｍのＴＣＥ水溶液０．２リットルを注ぎ、掘削孔を
細砂で埋め戻した。更に、３つの注入管からそれぞれ８
リットルの水を注入し、注入口を中心としたおよそ直径
０．４ｍの土壌球体部分の含水比を１８％まで増大させ
た。サンプリング位置に設けたステンレス管を通してガ
スタイトシリンジによりガスサンプルを１００μｌ採取
し、このガスサンプルに含まれるＴＣＥの濃度をガスク
ロマトグラフィーにより経時的に求めた。また比較例と
して水を注入しない場合のＴＣＥの濃度も求めた。得ら
れた結果を図３に示す。これより、土壌に水を注入して
含水比を増大させることにより、ＴＣＥの移動拡散を抑
制できることがわかった。

【００２６】［実施例３］（土壌内への水散布によるトリクロロエチレンの拡散防
止）１ｍ四方のコンクリート容器内にモデル試験土壌と
して細砂を満たした。この容器の上面図を図４に示す。
容器内のＴＣＥ汚染位置に深さ０．５ｍの掘削孔を設け
た。また、容器内のサンプリング位置に深さ０．５ｍの
掘削孔を設け、この位置のガスサンプルが採取できるよ
うに内径１ｍｍのステンレス管を埋設した。次に、ＴＣ
Ｅ汚染位置の掘削孔に１０００ｐｐｍのＴＣＥ水溶液
０．２リットルを注ぎ、掘削孔を細砂で埋め戻した。更
に、汚染位置とサンプリング位置の中間の土壌表面から
およそ幅０．５ｍとなるように水を１００リットル散水
し、この土壌部分の含水比を１８％まで増大させた。サ
ンプリング位置に設けたステンレス管を通してガスタイ
トシリンジによりガスサンプルを１００μｌ採取し、こ
のガスサンプルに含まれるＴＣＥの濃度をガスクロマト
グラフィーにより経時的に求めた。また、比較例として
散水しない場合のＴＣＥの濃度も求めた。得られた結果
を図５に示す。これより、土壌表面から水を散布して含
水比を増大させることにより、ＴＣＥの移動拡散を抑制
できることがわかる。

【００２７】

【発明の効果】上記のように、本発明の拡散防止方法を
用いることによって、汚染物質の効果的な拡散防止を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の結果を示すグラフ図。

【図２】本発明の実施例２の試験方法を示す上面図。

【図３】本発明の実施例２の結果を示すグラフ図。

【図４】本発明の実施例３の試験方法を示す上面図。

【図５】本発明の実施例３の結果を示すグラフ図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】汚染物質で汚染された土壌の拡散を防止
する方法において、該土壌の圧密度を増大させることを
特徴とする汚染物質の拡散防止方法。
【請求項２】前記土壌の圧密度を増大させる方法が、
土壌の含水比を増大させる方法であることを特徴とす
る、請求項１記載の汚染物質の拡散防止方法。
【請求項３】前記土壌の含水比を増大させる方法が、
薬液の注入要素から土壌へ注入する方法であることを特
徴とする、請求項２記載の汚染物質の拡散防止方法。
【請求項４】前記土壌の含水比を増大させる方法が、
薬液を土壌表面に散布して土壌中へ浸透させる方法であ
ることを特徴とする、請求項２記載の汚染物質の拡散防
止方法。
【請求項５】前記薬液が水性媒体であることを特徴と
する、請求項３又は４記載の汚染物質の拡散防止方法。
【請求項６】前記汚染物質が揮発性有機塩素化合物で
あることを特徴とする、請求項１ないし５の何れかに記
載の汚染物質の拡散防止方法。
【請求項７】前記揮発性有機塩素化合物がトリクロロ
エチレンであることを特徴とする、請求項６記載の汚染
物質の拡散防止方法。