汚染土壌の改良方法および処理剤
【課題】土壌中に含まれる汚染物質を吸着・固定化させるために用いられる化合物は２次凝集体であり、２次凝集体の内側の吸着サイトを有効に利用していないため、化合物を多く必要とするという問題があった。
【解決手段】ｐＨが７．５以上の汚染土壌に、アルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを溶解させた土壌中汚染物質の処理剤を添加し、土壌中で汚染物質吸着化合物を生成させることにより、凝集が起こる前に汚染物質吸着化合物の吸着サイトに土壌中の汚染物質を吸着させることで、処理剤の必要量を減らすことができる。
【解決手段】ｐＨが７．５以上の汚染土壌に、アルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを溶解させた土壌中汚染物質の処理剤を添加し、土壌中で汚染物質吸着化合物を生成させることにより、凝集が起こる前に汚染物質吸着化合物の吸着サイトに土壌中の汚染物質を吸着させることで、処理剤の必要量を減らすことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌に含有される汚染物質を効率よく吸着する汚染土壌の改良方法および土壌中汚染物質の処理剤に関し、特に、ｐＨが７．５以上の汚染土壌に処理剤を添加して、土壌中で汚染物質吸着化合物を形成することで効率的に汚染物質を吸着する汚染土壌の改良方法および土壌中汚染物質の処理剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フッ素やヒ素等の汚染物質を含有した媒体（土壌、灰等）の処理方法としては、汚染した土壌を掘削・除去したり、汚染土壌に吸着剤等を添加、混合して固定化・不溶化する等の各種方法がある。
【０００３】
例えば、特許文献１では、フッ素および硼素を吸着固定化するために、汚染土壌を掘り返し、ハイドロタルサイト様化合物を粒子として土壌と混合させ、元の状態に埋め戻す方法、或いは、ハイドロタルサイト様化合物の水性懸濁液を、汚染土壌中にポンプで圧入する方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、鉛、ヒ素、六価クロム等の不溶化剤として、酸化マグネシウムと珪酸アルカリ金属塩を含有する不溶化剤が開示されており、特許文献３では、フッ素の処理剤および処理方法として、カルシウム化合物およびアルミニウム化合物からなる処理剤および、処理剤をフッ素含有汚染土壌に注入する処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３２１８８７号公報
【特許文献２】特開２００７−３０２８８５号公報
【特許文献３】特開２００３−２３６５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜３の技術においては、土壌中汚染物質の処理剤として用いられた化合物は、全てある程度の大きさを持つ結晶の２次凝集体であり、２次凝集体の内側にある吸着サイトを用いていないことから処理剤の能力を有効に活用できておらず、処理剤の投入量を多くしなければならないという問題があった。
【０００７】
本発明者は、特許文献１〜３に開示された技術によると、土壌中汚染物質の処理剤として使用される化合物は、汚染物質と接触する土壌中では数十ミクロンの粒子径を有する２次凝集体であることを見出した。このような２次凝集体では、土壌中の汚染物質と接触して汚染物質を吸着するのは２次凝集体の表面部分に存在する吸着サイトのみであり、２次凝集体の内側に存在する吸着サイトは汚染物質の吸着・固定化にうまく寄与できていない。ここで２次凝集体とは、粒子径が数十ミクロン程度を有する凝集体をいい、１次凝集体とは、粒子径が数ミクロン程度を有する凝集体をいい、１次凝集体を構成する数十ナノ程度の粒子を微結晶と呼ぶ。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ｐＨが７．５以上の汚染土壌に処理剤を添加し、汚染土壌中で汚染物質吸着化合物を形成することで、２次凝集体に凝集する前に汚染物質吸着化合物を汚染物質に接触させ、汚染物質吸着化合物の吸着サイトを有効に利用することで、効率的に汚染物質を吸着することができる処理剤および汚染土壌の改良方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の土壌中汚染物質の処理剤は、ｐＨ７．５以上の土壌に添加して土壌中の汚染物質を吸着する処理剤であって、アルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有する溶液であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２記載の土壌中汚染物質の処理剤は、請求項１において、さらにケイ素イオンを含有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３記載の土壌中汚染物質の処理剤は、請求項１または２において、アルミニウムイオンとマグネシウムイオンを、モル比で１：２から１：８の割合で含有する水溶液であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４記載の汚染土壌の改良方法は、ｐＨ７．５以上の土壌または、ｐＨ７．５以上に調整した土壌に、アルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有する処理液を添加し、混合することで、土壌中にアルミニウムおよびマグネシウムを主成分とする結晶を生成させることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項５記載の汚染土壌の改良方法は、請求項４において、処理液中にさらにケイ素イオンを含有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項６記載の汚染土壌の改良方法は、請求項４または５において、土壌のｐＨが８以上１２以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ｐＨ７．５以上の汚染土壌またはｐＨ７．５以上に調整した汚染土壌にアルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有する土壌中汚染物質の処理剤を添加して混合することで、汚染土壌中でアルミニウムおよびマグネシウムを主成分とする汚染物質吸着化合物を生成させる。このため、汚染物質吸着化合物を微結晶または１次凝集体の状態で汚染土壌中の汚染物質と接触させることができるため、汚染物質吸着化合物の吸着サイトを有効に利用することができ、少量の汚染物質吸着化合物で効率よく土壌中の汚染物質を吸着することができる。その結果、土壌中汚染物質の処理剤の添加量を少なくすることができる。また、汚染土壌に土壌中汚染物質の処理剤を溶液の状態で添加することができるため、汚染土壌中に満遍なく汚染物質吸着化合物をゆきわたらせることが容易となる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の土壌中汚染物質の処理剤および該処理剤を用いた汚染土壌の改良方法について詳細に説明する。
本発明の土壌中汚染物質の処理剤は、アルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有する溶液であることを特徴とする。この溶液は、ｐＨが７．５以上の土壌に添加されると土壌中で反応が起こり、土壌中で汚染物質吸着化合物が生成する。土壌中に溶液の状態で添加することができるため、土壌中に汚染物質吸着化合物を満遍なくゆきわたらせることが容易である。
【００１７】
土壌中に添加された土壌中汚染物質の処理剤は土壌中で反応し、土壌中で汚染物質吸着化合物の微結晶が生成する。各微結晶の周囲には汚染物質が存在しているため、微結晶の表面に存在する吸着サイトにて汚染土壌中の汚染物質を吸着することができる。土壌の外で合成された汚染物質吸着化合物は土壌中の汚染物質に接触する際には２次凝集体であり、汚染物質の吸着は２次凝集体の表面部分でしか起こらない。そのため、２次凝集体の内側にある吸着サイトは汚染物質の吸着には用いられず、汚染物質吸着化合物を有効的に活用しているとはいえない。それに対し、本発明の土壌中汚染物質の処理剤から生成した汚染物質吸着化合物は凝集する前もしくは１次凝集体の状態で土壌中の汚染物質と接触することが可能である。そのため、汚染物質吸着化合物の吸着サイトを有効的に利用することができ、効率的な吸着ができる。また、必要な土壌中汚染物質の処理剤の量を削減することができる。ここで吸着サイトとは、汚染物質吸着化合物において汚染物質を吸着することができる機能を有する箇所のことを言う。
【００１８】
本発明の土壌中汚染物質の処理剤から土壌中で生成する汚染物質吸着化合物は、アルミニウムおよびマグネシウムを主成分とする無機化合物である。生成する無機化合物としては、ハイドロタルサイト様化合物（Ｍｇ6Ａｌ2(ＯＨ)16ＣＯ3・４Ｈ2Ｏ、Ｍｇ4.5Ａｌ2(ＯＨ)13ＣＯ3・3.5Ｈ2Ｏ等）、Ｍｇ0.7Ａｌ0.3Ｏ1.15等が想定される。
【００１９】
ここでハイドロタルサイト様化合物とは、Ｍｇ6Ａｌ2(ＯＨ)16ＣＯ3・ｎＨ2Ｏで表される天然鉱物であるハイドロタルサイトに類似な構造を有する化合物であり、層状構造をもつ。この層間に陰イオンを取り込む性質を有している。
【００２０】
上記のアルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有する土壌中汚染物質の処理剤から生成する汚染物質吸着化合物は、陰イオンである汚染物質を吸着することができるが、カドミウムのような正イオンである汚染物質を吸着することはできない。そのため、本発明の土壌中汚染物質の処理剤にはケイ素イオンをさらに含有していることが望ましい。
【００２１】
ケイ素イオンを含む本発明の土壌中汚染物質の処理剤から土壌中で生成する汚染物質吸着化合物としては、Ａｌ2Ｏ3・９ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏ、Ａｌ6Ｏ13Ｓｉ2、Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2等が想定される。
【００２２】
土壌中汚染物質の処理剤は、アルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有する溶液であるが、水溶液であることが望ましい。土壌に添加する際に更なる汚染物質とならないためである。水溶液中にアルミニウムイオンを含有させるために用いられる薬品としては、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、硝酸アルミニウムまたは硫酸アルミニウムアンモニウム等を用いることができる。
【００２３】
また、水溶液中にマグネシウムイオンを含有させるために用いられる薬品としては、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウムまたは炭酸マグネシウム等を用いることができる。ここで、土壌中にハイドロタルサイト様化合物を生成させる場合は、炭酸マグネシウムを用いることが望ましい。また別途、炭酸ナトリウム等を水溶液に添加して炭酸イオンを含有させてもよい。
【００２４】
また、水溶液中にアルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有させるためには、前記のようにそれぞれの薬品を用いる他に、所定の組成比を有する化合物（鉱物）を溶かして処理液としてもよい。特にハイドロタルサイト様化合物、Ｍｇ0.7Ａｌ0.3Ｏ1.15は酸性の水溶液に溶解させることが可能である。
【００２５】
水溶液中に含有されるアルミニウムイオンとマグネシウムイオンのモル比は、１：２から１：８であることが望ましい。水溶液中のアルミニウムイオンに対するマグネシウムイオンのモル比が２倍未満であると、アルミニウムおよびマグネシウムを主成分とする汚染物質吸着化合物がほとんど生成しない。また、モル比が８倍超の場合は、汚染物質吸着化合物の生成に関与するマグネシウムイオンの率が低くなり、無駄が生じるため、水溶液中に含有されるアルミニウムイオンとマグネシウムイオンのモル比は、１：２から１：８であることが望ましく、１：２から１：４であることがさらに望ましい。
【００２６】
さらに、水溶液中にケイ素イオンを含有させる場合に用いられる薬品としては、珪酸ナトリウム、珪酸マグネシウムまたは珪酸カリウム等を用いることができる。
【００２７】
水溶液中にケイ素イオンを含有させる場合は、水溶液中のケイ素イオンとアルミニウムイオンとのモル比が０．４：１から６：１であることが望ましい。
【００２８】
アルミニウムおよびマグネシウムを主成分とする汚染物質吸着化合物を土壌中で生成させるために必要な土壌中のｐＨの条件を調べたのが表１である。土壌中での化合物生成の反応性を確認することが難しかったため、水溶液中での反応性で評価した。２００重量部のイオン交換水に硫酸アルミニウム（Ａｌ2(ＳＯ4)3・１６Ｈ2Ｏ）を１１．９重量部、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）を３２．６重量部溶解させた水溶液に塩酸および水酸化ナトリウムを適宜添加してｐＨを調整した。ｐＨを調整した後、水溶液を１時間保持して水溶液中での結晶の析出状態を目視にて観察した。×は水溶液中に結晶が析出せずに透明のままであったもの、○は結晶が析出して白濁したもの、△は結晶が析出したが量が少なく、少し白くなった程度であったものを示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１より、ｐＨが７以下では反応が全く進まないことがわかる。また、ｐＨ＝７．５では結晶は生成しているが生成している量が少なく、収率が悪くなっていることがわかる。以上の結果より、土壌中汚染物質の処理剤を添加する土壌のｐＨは７．５以上であることが望ましい。ｐＨが７．５未満であると土壌中で汚染物質吸着化合物の生成が行われないためである。また、ｐＨが１２超の場合は、結晶の生成は起こるが、その生成速度が速すぎる可能性ある。このような場合は、土壌中で微結晶および１次凝集体の状態である時間が短すぎ、汚染物質を有効的に吸着することができない。また、含有成分の水酸化アルミニウムが両性化合物であるため、アルミニウムが再溶解するため、結晶化する際のマグネシウムとアルミニウムの比率が変わる場合がある。そのため、汚染物質吸着化合物の土壌中での汚染物質の吸着効率の点から、土壌中のｐＨは８以上１２以下であることがさらに望ましい。
【００３１】
土壌中汚染物質の処理剤を添加する土壌のｐＨが７．５以上である場合は問題ないが、ｐＨが７．５未満である場合は土壌中で汚染物質吸着化合物が効率よく生成しないため問題となる。その場合は、土壌に薬剤を添加してｐＨを調整することが望ましい。土壌のｐＨ調整剤としては、ドロマイト（ＣａＭｇ(ＣＯ3)2）、消石灰（Ｃａ(ＯＨ)2）、炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、水酸化ナトリウム、石灰石（ＣａＣＯ3）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ4）、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム等を用いることができる。
【００３２】
本発明の土壌中汚染物質の処理剤は、土壌に水溶液として添加される。溶液として添加されるため、そのままでも土壌中の各部にゆきわたらせることは可能ではあるが、より確実に土壌中にゆきわたらせるためには、土壌と処理液を混合させることが望ましい。
【００３３】
本発明の土壌中汚染物質の処理剤が土壌に添加されると、土壌中汚染物質の処理剤に含有されるアルミニウムイオン、マグネシウムイオン等が反応をし、汚染物質吸着化合物の微結晶が生成する。汚染物質吸着化合物の微結晶は非常に粒子径が小さいため、非常に大きな比表面積を有している。この広い表面上に存在する吸着サイトに、周囲の土壌中に存在する汚染物質が吸着される。
【００３４】
土壌中の汚染物質吸着化合物の微結晶は、周囲の微結晶と凝集して１次凝集体を形成する。１次凝集体の外部に面している微結晶の吸着サイトのうち、まだ汚染物質を吸着していない吸着サイトは、さらに周囲の土壌中の汚染物質を吸着する。
【００３５】
本発明の土壌中汚染物質の処理剤は、水溶液の状態で土壌に添加される。水溶液中のアルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンの濃度は、土壌に含まれる汚染物質の濃度、或いは土壌より溶出してくる汚染物質の濃度に比して決められる。一般的に土壌中の汚染物質の濃度は低い為、土壌に添加されるアルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンの濃度も低くなる。土壌中での各箇所でのマグネシウムおよびアルミニウム元素濃度はそれほど高くない。それゆえ、凝集が起こったとしても１次凝集体までしか進まないと推定される。土壌中の汚染物質の濃度が高く、添加した土壌中汚染物質の処理剤中の各イオン濃度が高い場合には、１次凝集体はさらに土壌中で凝集して市販の吸着剤のような２次凝集体となると推定する。しかしながら、以上説明したように、本発明の土壌中汚染物質の処理剤では、土壌中で汚染物質吸着化合物が生成し、凝集していくので、汚染物質吸着化合物の微結晶が凝集する前に土壌中の汚染物質と接触することが可能となり、小さな粒子径で非常に大きな比表面積を有している間にその汚染物質吸着化合物の吸着サイトを効率よく利用することができるため、汚染物質吸着化合物を有効に活用することができる。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
［汚染土壌］
まず土壌として以下の２種類の土壌を用意した。土壌中の成分の重量比は蛍光Ｘ線にて分析したもの、ｐＨは環境省告示第４６号溶出試験で溶出させた溶液の濾過後の液をｐＨメータにて測定したものである。
・モデル土壌１：
ｐＨ＝１１．１
成分(重量比)：ＳｉＯ2＝６０％、Ａｌ2Ｏ3＝２２％、Ｆｅ2Ｏ3＝５％、その他＝１３％
・モデル土壌２
ｐＨ＝５．７
成分(重量比)：ＳｉＯ2＝５９％、Ａｌ2Ｏ3＝２７％、Ｆｅ2Ｏ3＝２％、その他＝１２％
【００３７】
［汚染溶液の作成］
下記の試薬を使用して各１０００ｍｇ／Ｌの濃度となる溶液を作成し、土壌に添加する汚染溶液とした。
ヒ素：ヒ酸水素二ナトリウム七水和物
セレン：酸化セレン（ＩＶ）・硝酸（0.5ｍｏｌ／Ｌ）溶液
フッ素：フッ化ナトリウム
ホウ素：メタホウ酸
カドミウム：カドミウム・硝酸（0.1ｍｏｌ／Ｌ）溶液
【００３８】
［汚染土壌の作成］
作成した各汚染溶液を、各１ｋｇのモデル土壌１およびモデル土壌２に各１００ｍｇ添加した。その後均質になるよう混合し、１４日間開放系にて放置して自然乾燥させ、汚染土壌１および汚染土壌２を作成した。
【００３９】
［土壌からの汚染物質の溶出量測定］
汚染物質がどの程度溶出するかについて、環境省告示第４６号に準じて溶出試験をおこなった。試験方法を以下に示す。
（１）汚染土壌５０ｇに対して蒸留水４５０ｍｌを添加する。
（２）６時間揺動処理する。
（３）汚染物質が溶出した溶出液中の各汚染物質の濃度を測定する。ヒ素、セレン、ホウ素およびカドミウムについては、ＩＣＰ（高周波誘導プラズマ）発光分析にて、フッ素はイオンメータにて濃度を測定する。
【００４０】
［比較例１、２；ブランク］
汚染土壌１および汚染土壌２からの汚染物質の溶出量を測定した。結果を表２に示す。表２に、土壌汚染対策法に規定されている溶出量基準値を併記する。
【００４１】
【表２】
【００４２】
［実施例１］
塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）３．２６重量部、硫酸アルミニウム（Ａｌ2(ＳＯ4)3・１６Ｈ2Ｏ）１．１９重量部を０．１Ｎ−塩酸にてｐＨ５に調整した２０重量部のイオン交換水に溶解させて土壌中汚染物質の処理剤１を作成した。作成した土壌中汚染物質の処理剤１中のアルミニウムイオンとマグネシウムイオンとのモル比は、１：２．３であった。作成した土壌中汚染物質の処理剤１の２４．４５重量部を汚染土壌１の１００重量部に添加し、均質になるよう混合した。
【００４３】
［実施例２］
塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2・６Ｈ２Ｏ）３．２７重量部、硫酸アルミニウム（Ａｌ2(ＳＯ4)3・１６Ｈ2Ｏ）０．９１重量部および炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）０．２９重量部を０．１Ｎ−塩酸にてｐＨ５に調整した２０重量部のイオン交換水に溶解させて土壌中汚染物質の処理剤２を作成した。作成した土壌中汚染物質の処理剤２中のアルミニウムイオンとマグネシウムイオンとのモル比は、１：３であった。作成した土壌中汚染物質の処理剤２の２４．４７重量部を汚染土壌１の１００重量部に添加し、均質になるよう混合した。
【００４４】
［実施例３］
汚染土壌２の１００重量部に対し、０．５重量部の水酸化マグネシウムおよび１重量部のドロマイトを添加して汚染土壌３を作成した。汚染土壌３の溶出液のｐＨは１０．２であった。作成した汚染土壌３の１０１．５重量部に実施例１の土壌中汚染物質の処理剤１を２４．４５重量部添加し、均質になるよう混合した。
【００４５】
［実施例４］
実施例１の土壌中汚染物質の処理剤１の代わりに、０．１Ｎの塩酸でｐＨを２から３に調整した蒸留水１０重量部に対し、１重量部のＭｇ0.7Ａｌ0.3Ｏ1.15の組成を有する化合物（キョワード２０００、協和化学工業社製；アルミニウムとマグネシウムの組成比が土壌中汚染物質の処理剤１中の各イオンのモル比と同じ）を添加し、溶解させた土壌中汚染物質の処理剤３を使用した。作成した土壌中汚染物質の処理剤３の１１重量部を汚染土壌１の１００重量部に添加し、均質になるよう混合した。
【００４６】
［実施例５］
実施例２の土壌中汚染物質の処理剤２の代わりに、０．１Ｎの塩酸でｐＨを２から３に調整した蒸留水１０重量部に対し、１．６２重量部のＭｇ6Ａｌ2(ＯＨ)16ＣＯ3・４Ｈ2Ｏの組成を有する化合物（キョワード５００、協和化学工業社製；アルミニウムとマグネシウムの組成比が土壌中汚染物質の処理剤２中の各イオンのモル比と同じ）を添加し、溶解させた土壌中汚染物質の処理剤４を使用した。作成した土壌中汚染物質の処理剤４の１１．６２重量部を汚染土壌１の１００重量部に添加し、均質になるよう混合した。
【００４７】
［実施例６］
０．５２重量部の硫酸アルミニウムと１．７重量部の珪酸ナトリウム（Ｎａ2ＳｉＯ3）を０．１Ｎ−塩酸にてｐＨ５に調整した１０重量部のイオン交換水に溶解させて土壌中汚染物質の処理剤５を作成した。作成した土壌中汚染物質の処理剤５中のアルミニウムイオンとケイ素イオンのモル比は１：４．５であった。実施例１と同じ２４．４５重量部の土壌中汚染物質の処理剤１に加えて１２．２２重量部の土壌中汚染物質の処理剤５を１００重量部の汚染土壌１に添加し、均質になるよう混合した。
【００４８】
［実施例７］
塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）３．２７重量部、硫酸アルミニウム（Ａｌ2(ＳＯ4)3・１６Ｈ2Ｏ）０．９１重量部を０．１Ｎ−塩酸にてｐＨ５に調整した２０重量部のイオン交換水に溶解させて土壌中汚染物質の処理剤６を作成した。作成した土壌中汚染物質の処理剤６中のアルミニウムイオンとマグネシウムイオンとのモル比は、１：３であった。作成した土壌中汚染物質の処理剤６の２４．１８重量部を汚染土壌１の１００重量部に添加し、均質になるよう混合した。
【００４９】
［比較例３］
Ｍｇ0.7Ａｌ0.3Ｏ1.15の組成を有する化合物（キョワード２０００、協和化学工業社製）１重量部を１００重量部の汚染土壌１に添加し、均質になるよう混合した。添加したＭｇ0.7Ａｌ0.3Ｏ1.15の組成を有する化合物の粒子径は４５ミクロンであった。
【００５０】
［比較例４］
Ｍｇ6Ａｌ2(ＯＨ)16ＣＯ3・４Ｈ2Ｏの組成を有する化合物（キョワード５００、協和化学工業社製）１．６２重量部を１００重量部の汚染土壌１に添加し、均質になるよう混合した。添加したＭｇ6Ａｌ2(ＯＨ)16ＣＯ3・４Ｈ2Ｏの組成を有する化合物の粒子径は３７ミクロンであった。
【００５１】
［比較例５］
土壌中汚染物質の処理剤１（実施例１と同じもの）の２４．４５重量部を、ｐＨの調整をしていない汚染土壌２の１００重量部に添加し、均質になるように混合した。
【００５２】
［比較例６］
Ｍｇ0.7Ａｌ0.3Ｏ1.15の組成を有する化合物（キョワード２０００、協和化学工業社製）１重量部とＡｌ2Ｏ3・９ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏの組成を有する化合物（キョワード７００、協和化学工業社製）１重量部を１００重量部の汚染土壌１に添加し、均質になるよう混合した。
【００５３】
［実施例１〜７および比較例３〜６の溶出量測定］
各実施例および比較例にて作成した土壌の溶出測定を行った。土壌に対して土壌中汚染物質の処理剤または２次凝集体の化合物を添加後、１日経過した後に溶出試験を実施した。各汚染物質の溶出量の測定は環境省告示第４６号に準じて行った。測定結果を表３に示す。土壌中で陰イオンとして存在すると考えられる汚染物質（ヒ素、セレン、フッ素およびホウ素）の溶出量が汚染対策法に規定されている基準量以下となった場合を○、土壌中で陽イオンとして存在すると考えられる汚染物質（カドミウム）の溶出量も基準量以下となった場合を◎で示す。
【００５４】
【表３】
【００５５】
実施例１の土壌中汚染物質の処理剤１は、比較例３で添加したＭｇ0.7Ａｌ0.3Ｏ1.15の組成を有する化合物（キョワード２０００、協和化学工業社製）と同じ添加量となる様に、実施例２の土壌中汚染物質の処理剤２は、比較例４で添加したＭｇ6Ａｌ2(ＯＨ)16ＣＯ3・４Ｈ2Ｏの組成を有する化合物（キョワード５００、協和化学工業社製）と同じ添加量となる様に、各イオンの濃度が設定されている。また、実施例１と実施例２および比較例３と比較例４とは、マグネシウムの添加量が同じになるように、各イオン濃度が設定されている。表３の結果より、２次凝集体として添加した比較例３および４では各汚染物質の溶出量は土壌汚染対策法の基準を満たさなかったのに対し、各イオンを含有する溶液として添加した実施例１および２では、陰イオンとして土壌中に存在していると考えられる汚染物質の溶出量を基準値以下とすることができた。このことから、本発明の土壌中汚染物質の処理剤は、一般に用いられている２次凝集体の吸着剤に対して、各化合物の吸着サイトを有効に活用することができ、そのため少ない添加量で汚染物質を効率よく吸着・固定化できることがわかった。また、土壌中汚染物質の処理剤中に炭酸イオンを添加した場合の実施例２の方がフッ素とホウ素の吸着能が高いが、これは炭酸イオンを添加した場合にはハイドロタルサイト様化合物が生成したためと推測される。
【００５６】
実施例３の結果より、もともと酸性の土壌であるモデル土壌２であっても、土壌のｐＨを調整してアルカリ性とすることにより、本発明の土壌中汚染物質の処理剤は土壌中で反応が進行し、汚染物質吸着化合物を生成させることができることがわかった。実施例１と同じ添加量であるにもかかわらず、フッ素イオンとホウ素イオンの吸着能が高いのは、土壌のｐＨを調整する際に添加したドロマイトの中に炭酸イオンが含まれていたため、土壌中でより吸着能の高いハイドロタルサイト様化合物が形成されたものと推測される。
【００５７】
実施例４および実施例５の結果より、本発明の土壌中汚染物質の処理剤は、含有する各イオンを薬品で（イオンとして）水溶液に添加しなくても、目的とする組成を有する化合物（鉱物）を溶解させることでも同様な効果を有するものにできることがわかった。
【００５８】
実施例６より、実施例１の土壌中汚染物質の処理剤１にケイ素イオンをさらに溶解させることにより、陰イオンとして土壌中に存在していると考えられる汚染物質以外に、陽イオンとして土壌中に存在していると考えられる汚染物質も吸着・固定化できることがわかった。これは、陰イオンの吸着に適したアルミニウムおよびマグネシウムを主成分とする汚染物質吸着化合物のほかに、アルミニウムおよびケイ素を主成分とする汚染物質吸着化合物が土壌中で生成したためと推測される。
【００５９】
実施例７より、土壌中汚染物質の処理剤中のアルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンのモル比を変更しても、汚染物質吸着化合物の生成は可能であり、汚染物質吸着化合物による汚染物質の吸着および固定化の能力は維持できることがわかった。
【００６０】
比較例５より、土壌のｐＨが酸性の場合、本発明の土壌中汚染物質の処理剤を汚染土壌に添加しても、汚染物質の吸着・固定化が起こらないことがわかる。これは、酸性域では汚染物質吸着化合物の生成が起こらなかったためと推測される。また、比較例６の結果を実施例６の結果と比較することにより、アルミニウムおよびマグネシウムを主成分とする汚染物質吸着化合物の場合と同様に、アルミニウムおよびケイ素を主成分とする汚染物質吸着化合物も、２次凝集体として添加するよりも、本発明の土壌中汚染物質の処理剤として添加した場合の方が汚染物質の吸着・固定化の性能が優れていることがわかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌に含有される汚染物質を効率よく吸着する汚染土壌の改良方法および土壌中汚染物質の処理剤に関し、特に、ｐＨが７．５以上の汚染土壌に処理剤を添加して、土壌中で汚染物質吸着化合物を形成することで効率的に汚染物質を吸着する汚染土壌の改良方法および土壌中汚染物質の処理剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、フッ素やヒ素等の汚染物質を含有した媒体（土壌、灰等）の処理方法としては、汚染した土壌を掘削・除去したり、汚染土壌に吸着剤等を添加、混合して固定化・不溶化する等の各種方法がある。
【０００３】
例えば、特許文献１では、フッ素および硼素を吸着固定化するために、汚染土壌を掘り返し、ハイドロタルサイト様化合物を粒子として土壌と混合させ、元の状態に埋め戻す方法、或いは、ハイドロタルサイト様化合物の水性懸濁液を、汚染土壌中にポンプで圧入する方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、鉛、ヒ素、六価クロム等の不溶化剤として、酸化マグネシウムと珪酸アルカリ金属塩を含有する不溶化剤が開示されており、特許文献３では、フッ素の処理剤および処理方法として、カルシウム化合物およびアルミニウム化合物からなる処理剤および、処理剤をフッ素含有汚染土壌に注入する処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３２１８８７号公報
【特許文献２】特開２００７−３０２８８５号公報
【特許文献３】特開２００３−２３６５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜３の技術においては、土壌中汚染物質の処理剤として用いられた化合物は、全てある程度の大きさを持つ結晶の２次凝集体であり、２次凝集体の内側にある吸着サイトを用いていないことから処理剤の能力を有効に活用できておらず、処理剤の投入量を多くしなければならないという問題があった。
【０００７】
本発明者は、特許文献１〜３に開示された技術によると、土壌中汚染物質の処理剤として使用される化合物は、汚染物質と接触する土壌中では数十ミクロンの粒子径を有する２次凝集体であることを見出した。このような２次凝集体では、土壌中の汚染物質と接触して汚染物質を吸着するのは２次凝集体の表面部分に存在する吸着サイトのみであり、２次凝集体の内側に存在する吸着サイトは汚染物質の吸着・固定化にうまく寄与できていない。ここで２次凝集体とは、粒子径が数十ミクロン程度を有する凝集体をいい、１次凝集体とは、粒子径が数ミクロン程度を有する凝集体をいい、１次凝集体を構成する数十ナノ程度の粒子を微結晶と呼ぶ。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ｐＨが７．５以上の汚染土壌に処理剤を添加し、汚染土壌中で汚染物質吸着化合物を形成することで、２次凝集体に凝集する前に汚染物質吸着化合物を汚染物質に接触させ、汚染物質吸着化合物の吸着サイトを有効に利用することで、効率的に汚染物質を吸着することができる処理剤および汚染土壌の改良方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の土壌中汚染物質の処理剤は、ｐＨ７．５以上の土壌に添加して土壌中の汚染物質を吸着する処理剤であって、アルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有する溶液であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２記載の土壌中汚染物質の処理剤は、請求項１において、さらにケイ素イオンを含有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３記載の土壌中汚染物質の処理剤は、請求項１または２において、アルミニウムイオンとマグネシウムイオンを、モル比で１：２から１：８の割合で含有する水溶液であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４記載の汚染土壌の改良方法は、ｐＨ７．５以上の土壌または、ｐＨ７．５以上に調整した土壌に、アルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有する処理液を添加し、混合することで、土壌中にアルミニウムおよびマグネシウムを主成分とする結晶を生成させることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項５記載の汚染土壌の改良方法は、請求項４において、処理液中にさらにケイ素イオンを含有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項６記載の汚染土壌の改良方法は、請求項４または５において、土壌のｐＨが８以上１２以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ｐＨ７．５以上の汚染土壌またはｐＨ７．５以上に調整した汚染土壌にアルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有する土壌中汚染物質の処理剤を添加して混合することで、汚染土壌中でアルミニウムおよびマグネシウムを主成分とする汚染物質吸着化合物を生成させる。このため、汚染物質吸着化合物を微結晶または１次凝集体の状態で汚染土壌中の汚染物質と接触させることができるため、汚染物質吸着化合物の吸着サイトを有効に利用することができ、少量の汚染物質吸着化合物で効率よく土壌中の汚染物質を吸着することができる。その結果、土壌中汚染物質の処理剤の添加量を少なくすることができる。また、汚染土壌に土壌中汚染物質の処理剤を溶液の状態で添加することができるため、汚染土壌中に満遍なく汚染物質吸着化合物をゆきわたらせることが容易となる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の土壌中汚染物質の処理剤および該処理剤を用いた汚染土壌の改良方法について詳細に説明する。
本発明の土壌中汚染物質の処理剤は、アルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有する溶液であることを特徴とする。この溶液は、ｐＨが７．５以上の土壌に添加されると土壌中で反応が起こり、土壌中で汚染物質吸着化合物が生成する。土壌中に溶液の状態で添加することができるため、土壌中に汚染物質吸着化合物を満遍なくゆきわたらせることが容易である。
【００１７】
土壌中に添加された土壌中汚染物質の処理剤は土壌中で反応し、土壌中で汚染物質吸着化合物の微結晶が生成する。各微結晶の周囲には汚染物質が存在しているため、微結晶の表面に存在する吸着サイトにて汚染土壌中の汚染物質を吸着することができる。土壌の外で合成された汚染物質吸着化合物は土壌中の汚染物質に接触する際には２次凝集体であり、汚染物質の吸着は２次凝集体の表面部分でしか起こらない。そのため、２次凝集体の内側にある吸着サイトは汚染物質の吸着には用いられず、汚染物質吸着化合物を有効的に活用しているとはいえない。それに対し、本発明の土壌中汚染物質の処理剤から生成した汚染物質吸着化合物は凝集する前もしくは１次凝集体の状態で土壌中の汚染物質と接触することが可能である。そのため、汚染物質吸着化合物の吸着サイトを有効的に利用することができ、効率的な吸着ができる。また、必要な土壌中汚染物質の処理剤の量を削減することができる。ここで吸着サイトとは、汚染物質吸着化合物において汚染物質を吸着することができる機能を有する箇所のことを言う。
【００１８】
本発明の土壌中汚染物質の処理剤から土壌中で生成する汚染物質吸着化合物は、アルミニウムおよびマグネシウムを主成分とする無機化合物である。生成する無機化合物としては、ハイドロタルサイト様化合物（Ｍｇ6Ａｌ2(ＯＨ)16ＣＯ3・４Ｈ2Ｏ、Ｍｇ4.5Ａｌ2(ＯＨ)13ＣＯ3・3.5Ｈ2Ｏ等）、Ｍｇ0.7Ａｌ0.3Ｏ1.15等が想定される。
【００１９】
ここでハイドロタルサイト様化合物とは、Ｍｇ6Ａｌ2(ＯＨ)16ＣＯ3・ｎＨ2Ｏで表される天然鉱物であるハイドロタルサイトに類似な構造を有する化合物であり、層状構造をもつ。この層間に陰イオンを取り込む性質を有している。
【００２０】
上記のアルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有する土壌中汚染物質の処理剤から生成する汚染物質吸着化合物は、陰イオンである汚染物質を吸着することができるが、カドミウムのような正イオンである汚染物質を吸着することはできない。そのため、本発明の土壌中汚染物質の処理剤にはケイ素イオンをさらに含有していることが望ましい。
【００２１】
ケイ素イオンを含む本発明の土壌中汚染物質の処理剤から土壌中で生成する汚染物質吸着化合物としては、Ａｌ2Ｏ3・９ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏ、Ａｌ6Ｏ13Ｓｉ2、Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2、２Ａｌ2Ｏ3・ＳｉＯ2等が想定される。
【００２２】
土壌中汚染物質の処理剤は、アルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有する溶液であるが、水溶液であることが望ましい。土壌に添加する際に更なる汚染物質とならないためである。水溶液中にアルミニウムイオンを含有させるために用いられる薬品としては、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、硝酸アルミニウムまたは硫酸アルミニウムアンモニウム等を用いることができる。
【００２３】
また、水溶液中にマグネシウムイオンを含有させるために用いられる薬品としては、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウムまたは炭酸マグネシウム等を用いることができる。ここで、土壌中にハイドロタルサイト様化合物を生成させる場合は、炭酸マグネシウムを用いることが望ましい。また別途、炭酸ナトリウム等を水溶液に添加して炭酸イオンを含有させてもよい。
【００２４】
また、水溶液中にアルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有させるためには、前記のようにそれぞれの薬品を用いる他に、所定の組成比を有する化合物（鉱物）を溶かして処理液としてもよい。特にハイドロタルサイト様化合物、Ｍｇ0.7Ａｌ0.3Ｏ1.15は酸性の水溶液に溶解させることが可能である。
【００２５】
水溶液中に含有されるアルミニウムイオンとマグネシウムイオンのモル比は、１：２から１：８であることが望ましい。水溶液中のアルミニウムイオンに対するマグネシウムイオンのモル比が２倍未満であると、アルミニウムおよびマグネシウムを主成分とする汚染物質吸着化合物がほとんど生成しない。また、モル比が８倍超の場合は、汚染物質吸着化合物の生成に関与するマグネシウムイオンの率が低くなり、無駄が生じるため、水溶液中に含有されるアルミニウムイオンとマグネシウムイオンのモル比は、１：２から１：８であることが望ましく、１：２から１：４であることがさらに望ましい。
【００２６】
さらに、水溶液中にケイ素イオンを含有させる場合に用いられる薬品としては、珪酸ナトリウム、珪酸マグネシウムまたは珪酸カリウム等を用いることができる。
【００２７】
水溶液中にケイ素イオンを含有させる場合は、水溶液中のケイ素イオンとアルミニウムイオンとのモル比が０．４：１から６：１であることが望ましい。
【００２８】
アルミニウムおよびマグネシウムを主成分とする汚染物質吸着化合物を土壌中で生成させるために必要な土壌中のｐＨの条件を調べたのが表１である。土壌中での化合物生成の反応性を確認することが難しかったため、水溶液中での反応性で評価した。２００重量部のイオン交換水に硫酸アルミニウム（Ａｌ2(ＳＯ4)3・１６Ｈ2Ｏ）を１１．９重量部、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）を３２．６重量部溶解させた水溶液に塩酸および水酸化ナトリウムを適宜添加してｐＨを調整した。ｐＨを調整した後、水溶液を１時間保持して水溶液中での結晶の析出状態を目視にて観察した。×は水溶液中に結晶が析出せずに透明のままであったもの、○は結晶が析出して白濁したもの、△は結晶が析出したが量が少なく、少し白くなった程度であったものを示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
表１より、ｐＨが７以下では反応が全く進まないことがわかる。また、ｐＨ＝７．５では結晶は生成しているが生成している量が少なく、収率が悪くなっていることがわかる。以上の結果より、土壌中汚染物質の処理剤を添加する土壌のｐＨは７．５以上であることが望ましい。ｐＨが７．５未満であると土壌中で汚染物質吸着化合物の生成が行われないためである。また、ｐＨが１２超の場合は、結晶の生成は起こるが、その生成速度が速すぎる可能性ある。このような場合は、土壌中で微結晶および１次凝集体の状態である時間が短すぎ、汚染物質を有効的に吸着することができない。また、含有成分の水酸化アルミニウムが両性化合物であるため、アルミニウムが再溶解するため、結晶化する際のマグネシウムとアルミニウムの比率が変わる場合がある。そのため、汚染物質吸着化合物の土壌中での汚染物質の吸着効率の点から、土壌中のｐＨは８以上１２以下であることがさらに望ましい。
【００３１】
土壌中汚染物質の処理剤を添加する土壌のｐＨが７．５以上である場合は問題ないが、ｐＨが７．５未満である場合は土壌中で汚染物質吸着化合物が効率よく生成しないため問題となる。その場合は、土壌に薬剤を添加してｐＨを調整することが望ましい。土壌のｐＨ調整剤としては、ドロマイト（ＣａＭｇ(ＣＯ3)2）、消石灰（Ｃａ(ＯＨ)2）、炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、水酸化ナトリウム、石灰石（ＣａＣＯ3）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ4）、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム等を用いることができる。
【００３２】
本発明の土壌中汚染物質の処理剤は、土壌に水溶液として添加される。溶液として添加されるため、そのままでも土壌中の各部にゆきわたらせることは可能ではあるが、より確実に土壌中にゆきわたらせるためには、土壌と処理液を混合させることが望ましい。
【００３３】
本発明の土壌中汚染物質の処理剤が土壌に添加されると、土壌中汚染物質の処理剤に含有されるアルミニウムイオン、マグネシウムイオン等が反応をし、汚染物質吸着化合物の微結晶が生成する。汚染物質吸着化合物の微結晶は非常に粒子径が小さいため、非常に大きな比表面積を有している。この広い表面上に存在する吸着サイトに、周囲の土壌中に存在する汚染物質が吸着される。
【００３４】
土壌中の汚染物質吸着化合物の微結晶は、周囲の微結晶と凝集して１次凝集体を形成する。１次凝集体の外部に面している微結晶の吸着サイトのうち、まだ汚染物質を吸着していない吸着サイトは、さらに周囲の土壌中の汚染物質を吸着する。
【００３５】
本発明の土壌中汚染物質の処理剤は、水溶液の状態で土壌に添加される。水溶液中のアルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンの濃度は、土壌に含まれる汚染物質の濃度、或いは土壌より溶出してくる汚染物質の濃度に比して決められる。一般的に土壌中の汚染物質の濃度は低い為、土壌に添加されるアルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンの濃度も低くなる。土壌中での各箇所でのマグネシウムおよびアルミニウム元素濃度はそれほど高くない。それゆえ、凝集が起こったとしても１次凝集体までしか進まないと推定される。土壌中の汚染物質の濃度が高く、添加した土壌中汚染物質の処理剤中の各イオン濃度が高い場合には、１次凝集体はさらに土壌中で凝集して市販の吸着剤のような２次凝集体となると推定する。しかしながら、以上説明したように、本発明の土壌中汚染物質の処理剤では、土壌中で汚染物質吸着化合物が生成し、凝集していくので、汚染物質吸着化合物の微結晶が凝集する前に土壌中の汚染物質と接触することが可能となり、小さな粒子径で非常に大きな比表面積を有している間にその汚染物質吸着化合物の吸着サイトを効率よく利用することができるため、汚染物質吸着化合物を有効に活用することができる。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
［汚染土壌］
まず土壌として以下の２種類の土壌を用意した。土壌中の成分の重量比は蛍光Ｘ線にて分析したもの、ｐＨは環境省告示第４６号溶出試験で溶出させた溶液の濾過後の液をｐＨメータにて測定したものである。
・モデル土壌１：
ｐＨ＝１１．１
成分(重量比)：ＳｉＯ2＝６０％、Ａｌ2Ｏ3＝２２％、Ｆｅ2Ｏ3＝５％、その他＝１３％
・モデル土壌２
ｐＨ＝５．７
成分(重量比)：ＳｉＯ2＝５９％、Ａｌ2Ｏ3＝２７％、Ｆｅ2Ｏ3＝２％、その他＝１２％
【００３７】
［汚染溶液の作成］
下記の試薬を使用して各１０００ｍｇ／Ｌの濃度となる溶液を作成し、土壌に添加する汚染溶液とした。
ヒ素：ヒ酸水素二ナトリウム七水和物
セレン：酸化セレン（ＩＶ）・硝酸（0.5ｍｏｌ／Ｌ）溶液
フッ素：フッ化ナトリウム
ホウ素：メタホウ酸
カドミウム：カドミウム・硝酸（0.1ｍｏｌ／Ｌ）溶液
【００３８】
［汚染土壌の作成］
作成した各汚染溶液を、各１ｋｇのモデル土壌１およびモデル土壌２に各１００ｍｇ添加した。その後均質になるよう混合し、１４日間開放系にて放置して自然乾燥させ、汚染土壌１および汚染土壌２を作成した。
【００３９】
［土壌からの汚染物質の溶出量測定］
汚染物質がどの程度溶出するかについて、環境省告示第４６号に準じて溶出試験をおこなった。試験方法を以下に示す。
（１）汚染土壌５０ｇに対して蒸留水４５０ｍｌを添加する。
（２）６時間揺動処理する。
（３）汚染物質が溶出した溶出液中の各汚染物質の濃度を測定する。ヒ素、セレン、ホウ素およびカドミウムについては、ＩＣＰ（高周波誘導プラズマ）発光分析にて、フッ素はイオンメータにて濃度を測定する。
【００４０】
［比較例１、２；ブランク］
汚染土壌１および汚染土壌２からの汚染物質の溶出量を測定した。結果を表２に示す。表２に、土壌汚染対策法に規定されている溶出量基準値を併記する。
【００４１】
【表２】
【００４２】
［実施例１］
塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）３．２６重量部、硫酸アルミニウム（Ａｌ2(ＳＯ4)3・１６Ｈ2Ｏ）１．１９重量部を０．１Ｎ−塩酸にてｐＨ５に調整した２０重量部のイオン交換水に溶解させて土壌中汚染物質の処理剤１を作成した。作成した土壌中汚染物質の処理剤１中のアルミニウムイオンとマグネシウムイオンとのモル比は、１：２．３であった。作成した土壌中汚染物質の処理剤１の２４．４５重量部を汚染土壌１の１００重量部に添加し、均質になるよう混合した。
【００４３】
［実施例２］
塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2・６Ｈ２Ｏ）３．２７重量部、硫酸アルミニウム（Ａｌ2(ＳＯ4)3・１６Ｈ2Ｏ）０．９１重量部および炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）０．２９重量部を０．１Ｎ−塩酸にてｐＨ５に調整した２０重量部のイオン交換水に溶解させて土壌中汚染物質の処理剤２を作成した。作成した土壌中汚染物質の処理剤２中のアルミニウムイオンとマグネシウムイオンとのモル比は、１：３であった。作成した土壌中汚染物質の処理剤２の２４．４７重量部を汚染土壌１の１００重量部に添加し、均質になるよう混合した。
【００４４】
［実施例３］
汚染土壌２の１００重量部に対し、０．５重量部の水酸化マグネシウムおよび１重量部のドロマイトを添加して汚染土壌３を作成した。汚染土壌３の溶出液のｐＨは１０．２であった。作成した汚染土壌３の１０１．５重量部に実施例１の土壌中汚染物質の処理剤１を２４．４５重量部添加し、均質になるよう混合した。
【００４５】
［実施例４］
実施例１の土壌中汚染物質の処理剤１の代わりに、０．１Ｎの塩酸でｐＨを２から３に調整した蒸留水１０重量部に対し、１重量部のＭｇ0.7Ａｌ0.3Ｏ1.15の組成を有する化合物（キョワード２０００、協和化学工業社製；アルミニウムとマグネシウムの組成比が土壌中汚染物質の処理剤１中の各イオンのモル比と同じ）を添加し、溶解させた土壌中汚染物質の処理剤３を使用した。作成した土壌中汚染物質の処理剤３の１１重量部を汚染土壌１の１００重量部に添加し、均質になるよう混合した。
【００４６】
［実施例５］
実施例２の土壌中汚染物質の処理剤２の代わりに、０．１Ｎの塩酸でｐＨを２から３に調整した蒸留水１０重量部に対し、１．６２重量部のＭｇ6Ａｌ2(ＯＨ)16ＣＯ3・４Ｈ2Ｏの組成を有する化合物（キョワード５００、協和化学工業社製；アルミニウムとマグネシウムの組成比が土壌中汚染物質の処理剤２中の各イオンのモル比と同じ）を添加し、溶解させた土壌中汚染物質の処理剤４を使用した。作成した土壌中汚染物質の処理剤４の１１．６２重量部を汚染土壌１の１００重量部に添加し、均質になるよう混合した。
【００４７】
［実施例６］
０．５２重量部の硫酸アルミニウムと１．７重量部の珪酸ナトリウム（Ｎａ2ＳｉＯ3）を０．１Ｎ−塩酸にてｐＨ５に調整した１０重量部のイオン交換水に溶解させて土壌中汚染物質の処理剤５を作成した。作成した土壌中汚染物質の処理剤５中のアルミニウムイオンとケイ素イオンのモル比は１：４．５であった。実施例１と同じ２４．４５重量部の土壌中汚染物質の処理剤１に加えて１２．２２重量部の土壌中汚染物質の処理剤５を１００重量部の汚染土壌１に添加し、均質になるよう混合した。
【００４８】
［実施例７］
塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）３．２７重量部、硫酸アルミニウム（Ａｌ2(ＳＯ4)3・１６Ｈ2Ｏ）０．９１重量部を０．１Ｎ−塩酸にてｐＨ５に調整した２０重量部のイオン交換水に溶解させて土壌中汚染物質の処理剤６を作成した。作成した土壌中汚染物質の処理剤６中のアルミニウムイオンとマグネシウムイオンとのモル比は、１：３であった。作成した土壌中汚染物質の処理剤６の２４．１８重量部を汚染土壌１の１００重量部に添加し、均質になるよう混合した。
【００４９】
［比較例３］
Ｍｇ0.7Ａｌ0.3Ｏ1.15の組成を有する化合物（キョワード２０００、協和化学工業社製）１重量部を１００重量部の汚染土壌１に添加し、均質になるよう混合した。添加したＭｇ0.7Ａｌ0.3Ｏ1.15の組成を有する化合物の粒子径は４５ミクロンであった。
【００５０】
［比較例４］
Ｍｇ6Ａｌ2(ＯＨ)16ＣＯ3・４Ｈ2Ｏの組成を有する化合物（キョワード５００、協和化学工業社製）１．６２重量部を１００重量部の汚染土壌１に添加し、均質になるよう混合した。添加したＭｇ6Ａｌ2(ＯＨ)16ＣＯ3・４Ｈ2Ｏの組成を有する化合物の粒子径は３７ミクロンであった。
【００５１】
［比較例５］
土壌中汚染物質の処理剤１（実施例１と同じもの）の２４．４５重量部を、ｐＨの調整をしていない汚染土壌２の１００重量部に添加し、均質になるように混合した。
【００５２】
［比較例６］
Ｍｇ0.7Ａｌ0.3Ｏ1.15の組成を有する化合物（キョワード２０００、協和化学工業社製）１重量部とＡｌ2Ｏ3・９ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏの組成を有する化合物（キョワード７００、協和化学工業社製）１重量部を１００重量部の汚染土壌１に添加し、均質になるよう混合した。
【００５３】
［実施例１〜７および比較例３〜６の溶出量測定］
各実施例および比較例にて作成した土壌の溶出測定を行った。土壌に対して土壌中汚染物質の処理剤または２次凝集体の化合物を添加後、１日経過した後に溶出試験を実施した。各汚染物質の溶出量の測定は環境省告示第４６号に準じて行った。測定結果を表３に示す。土壌中で陰イオンとして存在すると考えられる汚染物質（ヒ素、セレン、フッ素およびホウ素）の溶出量が汚染対策法に規定されている基準量以下となった場合を○、土壌中で陽イオンとして存在すると考えられる汚染物質（カドミウム）の溶出量も基準量以下となった場合を◎で示す。
【００５４】
【表３】
【００５５】
実施例１の土壌中汚染物質の処理剤１は、比較例３で添加したＭｇ0.7Ａｌ0.3Ｏ1.15の組成を有する化合物（キョワード２０００、協和化学工業社製）と同じ添加量となる様に、実施例２の土壌中汚染物質の処理剤２は、比較例４で添加したＭｇ6Ａｌ2(ＯＨ)16ＣＯ3・４Ｈ2Ｏの組成を有する化合物（キョワード５００、協和化学工業社製）と同じ添加量となる様に、各イオンの濃度が設定されている。また、実施例１と実施例２および比較例３と比較例４とは、マグネシウムの添加量が同じになるように、各イオン濃度が設定されている。表３の結果より、２次凝集体として添加した比較例３および４では各汚染物質の溶出量は土壌汚染対策法の基準を満たさなかったのに対し、各イオンを含有する溶液として添加した実施例１および２では、陰イオンとして土壌中に存在していると考えられる汚染物質の溶出量を基準値以下とすることができた。このことから、本発明の土壌中汚染物質の処理剤は、一般に用いられている２次凝集体の吸着剤に対して、各化合物の吸着サイトを有効に活用することができ、そのため少ない添加量で汚染物質を効率よく吸着・固定化できることがわかった。また、土壌中汚染物質の処理剤中に炭酸イオンを添加した場合の実施例２の方がフッ素とホウ素の吸着能が高いが、これは炭酸イオンを添加した場合にはハイドロタルサイト様化合物が生成したためと推測される。
【００５６】
実施例３の結果より、もともと酸性の土壌であるモデル土壌２であっても、土壌のｐＨを調整してアルカリ性とすることにより、本発明の土壌中汚染物質の処理剤は土壌中で反応が進行し、汚染物質吸着化合物を生成させることができることがわかった。実施例１と同じ添加量であるにもかかわらず、フッ素イオンとホウ素イオンの吸着能が高いのは、土壌のｐＨを調整する際に添加したドロマイトの中に炭酸イオンが含まれていたため、土壌中でより吸着能の高いハイドロタルサイト様化合物が形成されたものと推測される。
【００５７】
実施例４および実施例５の結果より、本発明の土壌中汚染物質の処理剤は、含有する各イオンを薬品で（イオンとして）水溶液に添加しなくても、目的とする組成を有する化合物（鉱物）を溶解させることでも同様な効果を有するものにできることがわかった。
【００５８】
実施例６より、実施例１の土壌中汚染物質の処理剤１にケイ素イオンをさらに溶解させることにより、陰イオンとして土壌中に存在していると考えられる汚染物質以外に、陽イオンとして土壌中に存在していると考えられる汚染物質も吸着・固定化できることがわかった。これは、陰イオンの吸着に適したアルミニウムおよびマグネシウムを主成分とする汚染物質吸着化合物のほかに、アルミニウムおよびケイ素を主成分とする汚染物質吸着化合物が土壌中で生成したためと推測される。
【００５９】
実施例７より、土壌中汚染物質の処理剤中のアルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンのモル比を変更しても、汚染物質吸着化合物の生成は可能であり、汚染物質吸着化合物による汚染物質の吸着および固定化の能力は維持できることがわかった。
【００６０】
比較例５より、土壌のｐＨが酸性の場合、本発明の土壌中汚染物質の処理剤を汚染土壌に添加しても、汚染物質の吸着・固定化が起こらないことがわかる。これは、酸性域では汚染物質吸着化合物の生成が起こらなかったためと推測される。また、比較例６の結果を実施例６の結果と比較することにより、アルミニウムおよびマグネシウムを主成分とする汚染物質吸着化合物の場合と同様に、アルミニウムおよびケイ素を主成分とする汚染物質吸着化合物も、２次凝集体として添加するよりも、本発明の土壌中汚染物質の処理剤として添加した場合の方が汚染物質の吸着・固定化の性能が優れていることがわかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐＨ７．５以上の土壌に添加して土壌中の汚染物質を吸着する処理剤であって、アルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有する溶液であることを特徴とする土壌中汚染物質の処理剤。
【請求項２】
さらにケイ素イオンを含有することを特徴とする請求項１記載の土壌中汚染物質の処理剤。
【請求項３】
前記アルミニウムイオンと前記マグネシウムイオンを、モル比で１：２から１：８の割合で含有する水溶液であることを特徴とする請求項１または２記載の土壌中汚染物質の処理剤。
【請求項４】
ｐＨ７．５以上の土壌または、ｐＨ７．５以上に調整した土壌に、アルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有する処理液を添加し、混合することで、土壌中にアルミニウムおよびマグネシウムを主成分とする結晶を生成させることを特徴とする、汚染土壌中の汚染土壌の改良方法。
【請求項５】
前記処理液中にさらにケイ素イオンを含有することを特徴とする請求項４記載の汚染土壌中の汚染土壌の改良方法。
【請求項６】
前記土壌のｐＨが８以上１２以下であることを特徴とする請求項４または５に記載の汚染土壌中の汚染土壌の改良方法。
【請求項１】
ｐＨ７．５以上の土壌に添加して土壌中の汚染物質を吸着する処理剤であって、アルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有する溶液であることを特徴とする土壌中汚染物質の処理剤。
【請求項２】
さらにケイ素イオンを含有することを特徴とする請求項１記載の土壌中汚染物質の処理剤。
【請求項３】
前記アルミニウムイオンと前記マグネシウムイオンを、モル比で１：２から１：８の割合で含有する水溶液であることを特徴とする請求項１または２記載の土壌中汚染物質の処理剤。
【請求項４】
ｐＨ７．５以上の土壌または、ｐＨ７．５以上に調整した土壌に、アルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンを含有する処理液を添加し、混合することで、土壌中にアルミニウムおよびマグネシウムを主成分とする結晶を生成させることを特徴とする、汚染土壌中の汚染土壌の改良方法。
【請求項５】
前記処理液中にさらにケイ素イオンを含有することを特徴とする請求項４記載の汚染土壌中の汚染土壌の改良方法。
【請求項６】
前記土壌のｐＨが８以上１２以下であることを特徴とする請求項４または５に記載の汚染土壌中の汚染土壌の改良方法。
【公開番号】特開２０１１−２３１２３８（Ｐ２０１１−２３１２３８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０３５７８（Ｐ２０１０−１０３５７８）
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（０００００４００８）日本板硝子株式会社 (853)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（０００００４００８）日本板硝子株式会社 (853)
【Ｆターム（参考）】
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