土壌除染方法および土壌除染剤
【課題】広い範囲でかつ凹凸のある被除染土壌表層面に対し、低コストで必要最小限の汚染土壌を回収することができ、二次汚染を生じさせることのない除染方法および除染剤を提供することを目的とする。
【解決手段】アルギン酸の一価金属塩と、アルギン酸以外の多価金属塩とを含む除染剤を、被除染土壌表層面に塗布または散布した後にゲル化させる塗布ゲル化工程と、ゲル化して被除染土壌表層を吸着内包した除染剤を、土壌表層から除去する除染剤除去工程とを有することを特徴とする除染方法であることを特徴とする。
【解決手段】アルギン酸の一価金属塩と、アルギン酸以外の多価金属塩とを含む除染剤を、被除染土壌表層面に塗布または散布した後にゲル化させる塗布ゲル化工程と、ゲル化して被除染土壌表層を吸着内包した除染剤を、土壌表層から除去する除染剤除去工程とを有することを特徴とする除染方法であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌除染方法および土壌除染剤に係り、特に、放射性物質が表層に付着した土壌の除染技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電、原子力研究などの原子力関連施設や、放射性廃棄物の処理施設では、放射性物質の取扱い作業などによって、周辺の土壌がヨウ素，ストロンチウム，セシウム，プルトニウムなどの放射性物質によって汚染されることがある。また、それら施設が自然災害などの被害を受けて制御不能となり、放射性物質が大気中に放出される事故が発生すると、広範囲にわたる領域に放射性物質が堆積し、土壌が汚染されることもある。
【０００３】
放射性物質には半減期の長い元素も多く、土壌表層に堆積したものは長期にわたって強い放射線を出し続けるので、周辺に生活する人にとっては放射線被曝による健康被害の危険性が高い。したがって、放射性物質の堆積した土壌については、なるべく早期の除染が望まれている。
【０００４】
従来、放射性物質などの汚染物質が土壌に堆積した場合、ショベルカーなどの建設機械によって表土を掘り起こして回収し、最終処分場に運んで処理する除染方法が取られている。しかし、放射性物質によって汚染されているのは地表からわずかな深さであるのに対し、ショベルカーなどではかなり深く表土を掘り返し、回収することとなるので、処分する土砂の量が必要以上に多くなってしまう問題があった。除染する面積が大きいほど、回収した土砂の運搬や処分にも、膨大なコストがかかることになる。
さらに掘削、回収、運搬の各作業時には、土埃とともに汚染物質を含む粉塵が飛散し、周囲の環境に影響を与える２次汚染の可能性が高まるという課題もある。
【０００５】
近年、このような課題に対して、下記の処理方法が提案されている。
【０００６】
特許文献１は、粘着剤をポリマーシートの片面に張り付けてなる養生シートを有することを特徴とする除染シートである。また、特許文献２は、界面活性除染剤と光触媒からなるゲル除染剤を光触媒反応させて被汚染面に塗装被膜を形成し、皮膜を除去することにより除染することを特徴としている。さらに、特許文献３は、スチレン−ブタジエン共重合体などからなる水溶性エマルジョンを被除染面に塗布し、フィルム状にして除染することを特徴としている。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−３１８６９３号公報
【特許文献２】特開平１１−１０１８９４号公報
【特許文献３】特表２００４−５３３４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１のような除染方法では、粘着剤の表面積以上には汚染物質を取り込むことができず、しかも凹凸のある土壌表層面では充分に除染することができない。また、特許文献２のような除染方法および除染剤では、光触媒のコストが高い上に、ゲル化のためには紫外線、Ｘ線などの放射光発生装置が必要で、広範囲の土壌に適用することは困難である。さらに特許文献３のようなスチレン−ブタジエン共重合体などを含む除染剤は生物分解され難く、固化した表土の処分が困難な上、除染作業時に取り残しがあると、除染剤自体が土壌中に残留して、環境に負荷をかけるという課題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、放射性物質に汚染された土壌表層面を除染するために、アルギン酸塩からなるゲルにより被汚染土壌表層面を吸着内包させ、除去することが有効であることを知見し、本発明に至った。
【００１１】
すなわち、
（１） アルギン酸の一価金属塩と、アルギン酸塩以外の多価金属塩とを主な成分とする除染剤を、被除染土壌表層面に塗布または散布し、形成されるアルギン酸ゲルによって土壌表層を固化する工程と、固化した被除染土壌表層を地面から剥離除去する除去工程とを有することを特徴とする除染方法に関する。
【００１２】
（２） また、請求項１記載の固化工程において、アルギン酸の一価金属塩を主な成分とする除染剤（Ａ）と、アルギン酸塩以外の多価金属塩を主な成分とする除染剤（Ｂ）とに分け、被除染土壌表層面に対してＡ，Ｂを連続して散布または塗布し、ゲル化させることを特徴とする請求項１記載の除染方法に関する。
【００１３】
（３） また、（１）〜（２）記載の除染剤であって、アルギン酸の一価金属塩が、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、またはアルギン酸アンモニウムの少なくとも１つであることを特徴とする（１）〜（２）のいずれか１項に記載の除染剤に関する。
【００１４】
（４） また、（１）〜（３）記載の除染剤であって、アルギン酸塩以外の多価金属塩が、カルシウム、亜鉛、銅、バリウム、鉄、アルミニウム、ニッケル及びマンガンからなる化合物の少なくとも１つであることを特徴とする、上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の除染剤に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、イオン交換反応によってゲル化するアルギン酸の性質を応用した除染剤を塗布または散布するもので、広範囲かつ凹凸のある地表面であってもそれをまんべんなく覆い、表土をゲル化させて除去することができる。また、この除染剤は特殊な装置や硬化剤を使うことなく、常温でゲル化して固化するので、除染処理が容易でかつ除染にかかるコストを低減することができる。また、土壌表層部の汚染層だけを集中的に固化し、剥離除去することができるので、回収する汚染土壌の量を必要最小限に止めることができ、回収と処分にかかるコストを抑えられる上、処理すべき回収表土の集積場を小型化することもできる。また、回収する表土はゲル化され、フィルム状に固化しているため、除染作業時、運搬時などにおいて粉塵が発生せず、作業者が放射性物質を吸引したり、周辺に飛散したりするのを防ぐことができる。さらに、本発明による除染剤は主成分が天然植物由来のアルギン酸であることから、処理後の残留物は容易に生物分解され、環境への負担が少ない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】 本発明に係る除染方法および除染剤の一実施形態を示す正断面図であって、被除染土壌表層の表面に除染剤を塗布または散布した図である。
【図２】 本発明に係る除染方法および除染剤の一実施形態を示す正断面図であって、被除染土壌表層を吸着内包してゲル化した除染剤を示す図である。
【図３】 本発明に係る除染方法および除染剤の一実施形態を示す正断面図であって、土壌から被除染土壌表層を吸着内包してゲル化した除染剤を除去した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、実施例により本発明を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。
【００１８】
第一実施例として、
アルギン酸ナトリウム水溶液からなる除染剤（Ａ）と、塩化カルシウム水溶液からなる除染剤（Ｂ）を用意する。
【００１９】
次に、除染剤（Ａ）を任意の手段、例えばブラシまたはローラー、シャワーあるいは噴霧によって被汚染土壌表層面に塗布または散布する。続いて除染剤（Ｂ）を任意の手段、例えばブラシ、ローラー、シャワーあるいは噴霧によって、図１のように被除染土壌表層面に塗布する。この時、除染剤（Ａ）と除染剤（Ｂ）を塗布する順序および回数に特に制限は無い。
【００２０】
除染剤（Ａ）と除染剤（Ｂ）が接触混合することにより、除染剤中のアルギン酸分子とカルシウムイオンによるイオン架橋反応が起こりゲル化する。この際、図２のように、除染剤が土壌表層をゲル中に包含するので、放射性物質等の汚染物質も土壌と共に固化する。
【００２１】
所定の時間が経過し十分にゲル化が進行すると、図３に示すようにゲル化した除染剤と共に固化した表土を地面から剥離、除去することができるようになる。
【００２２】
第二実施例として、
アルギン酸ナトリウムと硫酸カルシウム、およびゲル化時間調整剤としてピロリン酸ナトリウム、グルコノデルタラクトンを含む除染剤（Ｃ）を用意し、これを溶解して水溶液とする。
【００２３】
除染剤（Ｃ）の溶液を任意の手段、例えばブラシ、ローラー、シャワーあるいは噴霧によって、被除染土壌表面に塗布または散布する。
【００２４】
除染剤（Ｃ）に含まれるアルギン酸ナトリウムとカルシウム塩は、ゲル化時間調整剤の働きにより、表土に浸透した後にイオン化し、架橋反応によりゲル化する。この際、図２のように除染剤が土壌表層をゲル中に包含するので、放射性物質等の汚染物質は土壌と共に固化する。
【００２５】
所定の時間が経過し十分にゲル化が進行すると、図３に示すようにゲル化した除染剤と共に固化した表土を地面から剥離、除去することができるようになる。
【００２６】
本実施例においては、いずれの実施例においても土壌表層を表面から５ｍｍ程度剥離することができた。非特許文献（第３４回原子力委員会資料第１号 ２０１１年 １５頁）によると、放射性物質汚染土壌の表層から５ｍｍを除去すると、線量率が３分の１に下がるという結果が示されており、本実施例は十分な除染効果があることが推察される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌除染方法および土壌除染剤に係り、特に、放射性物質が表層に付着した土壌の除染技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電、原子力研究などの原子力関連施設や、放射性廃棄物の処理施設では、放射性物質の取扱い作業などによって、周辺の土壌がヨウ素，ストロンチウム，セシウム，プルトニウムなどの放射性物質によって汚染されることがある。また、それら施設が自然災害などの被害を受けて制御不能となり、放射性物質が大気中に放出される事故が発生すると、広範囲にわたる領域に放射性物質が堆積し、土壌が汚染されることもある。
【０００３】
放射性物質には半減期の長い元素も多く、土壌表層に堆積したものは長期にわたって強い放射線を出し続けるので、周辺に生活する人にとっては放射線被曝による健康被害の危険性が高い。したがって、放射性物質の堆積した土壌については、なるべく早期の除染が望まれている。
【０００４】
従来、放射性物質などの汚染物質が土壌に堆積した場合、ショベルカーなどの建設機械によって表土を掘り起こして回収し、最終処分場に運んで処理する除染方法が取られている。しかし、放射性物質によって汚染されているのは地表からわずかな深さであるのに対し、ショベルカーなどではかなり深く表土を掘り返し、回収することとなるので、処分する土砂の量が必要以上に多くなってしまう問題があった。除染する面積が大きいほど、回収した土砂の運搬や処分にも、膨大なコストがかかることになる。
さらに掘削、回収、運搬の各作業時には、土埃とともに汚染物質を含む粉塵が飛散し、周囲の環境に影響を与える２次汚染の可能性が高まるという課題もある。
【０００５】
近年、このような課題に対して、下記の処理方法が提案されている。
【０００６】
特許文献１は、粘着剤をポリマーシートの片面に張り付けてなる養生シートを有することを特徴とする除染シートである。また、特許文献２は、界面活性除染剤と光触媒からなるゲル除染剤を光触媒反応させて被汚染面に塗装被膜を形成し、皮膜を除去することにより除染することを特徴としている。さらに、特許文献３は、スチレン−ブタジエン共重合体などからなる水溶性エマルジョンを被除染面に塗布し、フィルム状にして除染することを特徴としている。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−３１８６９３号公報
【特許文献２】特開平１１−１０１８９４号公報
【特許文献３】特表２００４−５３３４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１のような除染方法では、粘着剤の表面積以上には汚染物質を取り込むことができず、しかも凹凸のある土壌表層面では充分に除染することができない。また、特許文献２のような除染方法および除染剤では、光触媒のコストが高い上に、ゲル化のためには紫外線、Ｘ線などの放射光発生装置が必要で、広範囲の土壌に適用することは困難である。さらに特許文献３のようなスチレン−ブタジエン共重合体などを含む除染剤は生物分解され難く、固化した表土の処分が困難な上、除染作業時に取り残しがあると、除染剤自体が土壌中に残留して、環境に負荷をかけるという課題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、放射性物質に汚染された土壌表層面を除染するために、アルギン酸塩からなるゲルにより被汚染土壌表層面を吸着内包させ、除去することが有効であることを知見し、本発明に至った。
【００１１】
すなわち、
（１） アルギン酸の一価金属塩と、アルギン酸塩以外の多価金属塩とを主な成分とする除染剤を、被除染土壌表層面に塗布または散布し、形成されるアルギン酸ゲルによって土壌表層を固化する工程と、固化した被除染土壌表層を地面から剥離除去する除去工程とを有することを特徴とする除染方法に関する。
【００１２】
（２） また、請求項１記載の固化工程において、アルギン酸の一価金属塩を主な成分とする除染剤（Ａ）と、アルギン酸塩以外の多価金属塩を主な成分とする除染剤（Ｂ）とに分け、被除染土壌表層面に対してＡ，Ｂを連続して散布または塗布し、ゲル化させることを特徴とする請求項１記載の除染方法に関する。
【００１３】
（３） また、（１）〜（２）記載の除染剤であって、アルギン酸の一価金属塩が、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、またはアルギン酸アンモニウムの少なくとも１つであることを特徴とする（１）〜（２）のいずれか１項に記載の除染剤に関する。
【００１４】
（４） また、（１）〜（３）記載の除染剤であって、アルギン酸塩以外の多価金属塩が、カルシウム、亜鉛、銅、バリウム、鉄、アルミニウム、ニッケル及びマンガンからなる化合物の少なくとも１つであることを特徴とする、上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の除染剤に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、イオン交換反応によってゲル化するアルギン酸の性質を応用した除染剤を塗布または散布するもので、広範囲かつ凹凸のある地表面であってもそれをまんべんなく覆い、表土をゲル化させて除去することができる。また、この除染剤は特殊な装置や硬化剤を使うことなく、常温でゲル化して固化するので、除染処理が容易でかつ除染にかかるコストを低減することができる。また、土壌表層部の汚染層だけを集中的に固化し、剥離除去することができるので、回収する汚染土壌の量を必要最小限に止めることができ、回収と処分にかかるコストを抑えられる上、処理すべき回収表土の集積場を小型化することもできる。また、回収する表土はゲル化され、フィルム状に固化しているため、除染作業時、運搬時などにおいて粉塵が発生せず、作業者が放射性物質を吸引したり、周辺に飛散したりするのを防ぐことができる。さらに、本発明による除染剤は主成分が天然植物由来のアルギン酸であることから、処理後の残留物は容易に生物分解され、環境への負担が少ない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】 本発明に係る除染方法および除染剤の一実施形態を示す正断面図であって、被除染土壌表層の表面に除染剤を塗布または散布した図である。
【図２】 本発明に係る除染方法および除染剤の一実施形態を示す正断面図であって、被除染土壌表層を吸着内包してゲル化した除染剤を示す図である。
【図３】 本発明に係る除染方法および除染剤の一実施形態を示す正断面図であって、土壌から被除染土壌表層を吸着内包してゲル化した除染剤を除去した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、実施例により本発明を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。
【００１８】
第一実施例として、
アルギン酸ナトリウム水溶液からなる除染剤（Ａ）と、塩化カルシウム水溶液からなる除染剤（Ｂ）を用意する。
【００１９】
次に、除染剤（Ａ）を任意の手段、例えばブラシまたはローラー、シャワーあるいは噴霧によって被汚染土壌表層面に塗布または散布する。続いて除染剤（Ｂ）を任意の手段、例えばブラシ、ローラー、シャワーあるいは噴霧によって、図１のように被除染土壌表層面に塗布する。この時、除染剤（Ａ）と除染剤（Ｂ）を塗布する順序および回数に特に制限は無い。
【００２０】
除染剤（Ａ）と除染剤（Ｂ）が接触混合することにより、除染剤中のアルギン酸分子とカルシウムイオンによるイオン架橋反応が起こりゲル化する。この際、図２のように、除染剤が土壌表層をゲル中に包含するので、放射性物質等の汚染物質も土壌と共に固化する。
【００２１】
所定の時間が経過し十分にゲル化が進行すると、図３に示すようにゲル化した除染剤と共に固化した表土を地面から剥離、除去することができるようになる。
【００２２】
第二実施例として、
アルギン酸ナトリウムと硫酸カルシウム、およびゲル化時間調整剤としてピロリン酸ナトリウム、グルコノデルタラクトンを含む除染剤（Ｃ）を用意し、これを溶解して水溶液とする。
【００２３】
除染剤（Ｃ）の溶液を任意の手段、例えばブラシ、ローラー、シャワーあるいは噴霧によって、被除染土壌表面に塗布または散布する。
【００２４】
除染剤（Ｃ）に含まれるアルギン酸ナトリウムとカルシウム塩は、ゲル化時間調整剤の働きにより、表土に浸透した後にイオン化し、架橋反応によりゲル化する。この際、図２のように除染剤が土壌表層をゲル中に包含するので、放射性物質等の汚染物質は土壌と共に固化する。
【００２５】
所定の時間が経過し十分にゲル化が進行すると、図３に示すようにゲル化した除染剤と共に固化した表土を地面から剥離、除去することができるようになる。
【００２６】
本実施例においては、いずれの実施例においても土壌表層を表面から５ｍｍ程度剥離することができた。非特許文献（第３４回原子力委員会資料第１号 ２０１１年 １５頁）によると、放射性物質汚染土壌の表層から５ｍｍを除去すると、線量率が３分の１に下がるという結果が示されており、本実施例は十分な除染効果があることが推察される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルギン酸の一価金属塩と、アルギン酸塩以外の多価金属塩とを主な成分とする除染剤を、被除染土壌表層面に塗布または散布し、形成されるアルギン酸ゲルによって土壌表層を固化する工程と、固化した被除染土壌表層を地面から剥離除去する除去工程とを有することを特徴とする除染方法。
【請求項２】
請求項１記載の固化工程において、アルギン酸の一価金属塩を主な成分とする除染剤（Ａ）と、アルギン酸塩以外の多価金属塩を主な成分とする除染剤（Ｂ）とに分け、被除染土壌表層面に対してＡ，Ｂを連続して散布または塗布し、ゲル化させることを特徴とする請求項１記載の除染方法。
【請求項３】
請求項１〜２記載の除染剤であって、アルギン酸の一価金属塩が、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、またはアルギン酸アンモニウムの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の除染剤。
【請求項４】
請求項１〜３記載の除染剤であって、アルギン酸塩以外の多価金属塩が、カルシウム、亜鉛、銅、バリウム、鉄、アルミニウム、ニッケル及びマンガンからなる化合物の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の除染剤。
【請求項１】
アルギン酸の一価金属塩と、アルギン酸塩以外の多価金属塩とを主な成分とする除染剤を、被除染土壌表層面に塗布または散布し、形成されるアルギン酸ゲルによって土壌表層を固化する工程と、固化した被除染土壌表層を地面から剥離除去する除去工程とを有することを特徴とする除染方法。
【請求項２】
請求項１記載の固化工程において、アルギン酸の一価金属塩を主な成分とする除染剤（Ａ）と、アルギン酸塩以外の多価金属塩を主な成分とする除染剤（Ｂ）とに分け、被除染土壌表層面に対してＡ，Ｂを連続して散布または塗布し、ゲル化させることを特徴とする請求項１記載の除染方法。
【請求項３】
請求項１〜２記載の除染剤であって、アルギン酸の一価金属塩が、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、またはアルギン酸アンモニウムの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の除染剤。
【請求項４】
請求項１〜３記載の除染剤であって、アルギン酸塩以外の多価金属塩が、カルシウム、亜鉛、銅、バリウム、鉄、アルミニウム、ニッケル及びマンガンからなる化合物の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の除染剤。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−９６９８３（Ｐ２０１３−９６９８３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５３２３５（Ｐ２０１１−２５３２３５）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（３０００６８０３０）株式会社キミカ (3)
【出願人】（５０６０６６０９８）株式会社バイノス (8)
【上記１名の代理人】
【識別番号】３０００６８０３０
【氏名又は名称】株式会社キミカ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（３０００６８０３０）株式会社キミカ (3)
【出願人】（５０６０６６０９８）株式会社バイノス (8)
【上記１名の代理人】
【識別番号】３０００６８０３０
【氏名又は名称】株式会社キミカ
【Ｆターム（参考）】
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