汚染土壌の改良方法
【課題】
汚染物質を含む土壌を現場で掘り起こした後に特定組成物と混合させて埋め戻し、該組成物との間で固化作用を促すことで汚染物質の漏洩を防止することができ、土地の価値の低減を防ぐと共に一般の土壌と同様広い範囲での使用が可能となる土壌に改良する方法を提案する。
【解決手段】
本発明汚染土壌の改良方法は、平均粒子径１０ｍｍ以下の山砂１００重量部と、平均粒子径５ｍｍ以下の炭５〜１５重量部と,ポルトランドセメント６０〜６５重量部、パーライト４〜１０重量部および若干のノニオン系界面活性剤とを混合して成る組成混合物と、掘り起こした重金属、薬品、ＶＯＣのうち少なくともいずれか一つを含む土壌とを、１：０．８〜１．２の割合で混合撹拌し、該組成混合物と汚染物質を含んだ土壌と必要に応じて水とを撹拌混合したものを掘り起こした現場又はその付近に埋め戻し、該汚染土壌を該組成混合物で囲繞した状態で固化させることを特徴とする。
汚染物質を含む土壌を現場で掘り起こした後に特定組成物と混合させて埋め戻し、該組成物との間で固化作用を促すことで汚染物質の漏洩を防止することができ、土地の価値の低減を防ぐと共に一般の土壌と同様広い範囲での使用が可能となる土壌に改良する方法を提案する。
【解決手段】
本発明汚染土壌の改良方法は、平均粒子径１０ｍｍ以下の山砂１００重量部と、平均粒子径５ｍｍ以下の炭５〜１５重量部と,ポルトランドセメント６０〜６５重量部、パーライト４〜１０重量部および若干のノニオン系界面活性剤とを混合して成る組成混合物と、掘り起こした重金属、薬品、ＶＯＣのうち少なくともいずれか一つを含む土壌とを、１：０．８〜１．２の割合で混合撹拌し、該組成混合物と汚染物質を含んだ土壌と必要に応じて水とを撹拌混合したものを掘り起こした現場又はその付近に埋め戻し、該汚染土壌を該組成混合物で囲繞した状態で固化させることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染土壌の土壌改良技術の技術に関し、更に詳細には、重金属等の汚染物質を含む土壌を現場で掘り起こし、該土壌を特定組成物と混合させた後に埋め戻し、該組成物との間で固化作用を促すことで汚染物質の漏洩を防止し、当該現場を一般の土壌と同様の使用が可能な土壌に改良する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明で汚染物質とは、重金属類、揮発性有機化合物（VOC）、農薬を含む薬品等のことをいい、当該汚染物質を含む土壌の処理は世界的に深刻な環境問題となっており、我が国においても、土壌汚染が判明した土地の件数が平成８年度から飛躍的に増加し、現在、約３２万箇所の土地で土壌汚染が発生していると推定されている。
【０００３】
環境省発表の「平成１５年度土壌汚染調査・対策事例及び対応状況に関する調査結果の概要」によると、平成１６年３月３１日までに都道府県等が把握した土壌汚染調査結果では、総事例４，８１２件中、超過事例が１，４５８件と全体の３０％にも及んでおり、我が国の深刻な土壌汚染の現状が明らかになっている。判明した土壌汚染原因の内訳は、超過事例のうち、重金属等超過事例が６０％、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）超過事例が２８％、複合汚染超過事例が１２％となっており、重金属等が汚染原因となっている割合が非常に高い。また重金属等の汚染原因物質は砒素、鉛、六価クロムの順になっている。このような背景の中、我が国では平成１５年に土壌汚染対策法が施行され、直接摂取によるリスク、地下水等の摂取によるリスクの回避に重点をおいた対策が示され、土壌汚染対策法の厳しい環境基準に対応できるような、抜本的な対策技術の確立が求められている
【０００４】
これに対し従来、重金属等の有害物で汚染された土壌を処理するための技術として、置き換え法，土壌洗浄，遮蔽，有害物の不溶化処理が提案されているが、これら従来の方法では、その処理によっても土地の価値が低下してしまい、又、利用方法にあっても限定的なものに制限されてしまうことが避けられない。
例えば、住宅、駐車場、植樹等を行うのに、置き換え法，土壌洗浄では、汚染土壌を置き換え又は洗浄するのに莫大な費用を要し、遮蔽等では汚染物質を囲い込まねばならず、囲い込んだ土地には汚染物質があるので使用に制限がある。
【０００５】
又、これらの技術の中で、有害物の不溶化処理においては、セメント系の不溶化剤を用いることが一般的に行われており、例えばセメントと不溶化剤を用いる方法（特許文献１）が知られているが、上記方法では、カルシウムイオンの供給によって汚染物を不溶化しようとするものであるので、対象物がカウシウムイオンと反応する重金属に限定されてしまい広い範囲での汚染物質の処理は不可能である。
【特許文献１】特開２００４−３１３８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、汚染物質を含む土壌を現場で掘り起こした後に特定組成物と混合させて埋め戻し、該組成物との間で固化作用を促すことで汚染物質の漏洩を防止することができ、土地の価値の低減を防ぐと共に一般の土壌と同様広い範囲での使用が可能となる土壌に改良する方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の汚染土壌の改良方法は、平均粒子径１０ｍｍ以下の山砂１００重量部と、平均粒子径５ｍｍ以下の炭５〜１５重量部と,ポルトランドセメント６０〜６５重量部、パーライト４〜１０重量部および若干のノニオン系界面活性剤とを混合して成る組成混合物と、掘り起こした重金属、薬品、ＶＯＣのうち少なくともいずれか一つを含む土壌とを、１：０．８〜１．２の割合で混合撹拌し、該組成混合物と汚染物質を含んだ土壌と必要に応じて水とを撹拌混合したものを埋め戻し、該汚染土壌を該組成混合物で囲繞した状態で固化させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の汚染土壌の改良方法は、組成混合物に無機系顔料を含ませたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に用いられる組成混合物は、そこに汚染物質を含んだ土壌が混入されると、分散されたポルトランドセメント等が水と反応を起こし、汚染物質を含んだ土壌の周囲をポルトランドセメントが囲繞した状態のままに固化されるので、汚染物質の漏洩、拡散を防止することができる。このとき、重金属、農薬等の薬品は土壌に溶解し易く、その重金属、農薬等を含んだ土壌がポルトランドセメントによって囲繞、固化されるので、そこからの漏洩、拡散が防止され、一方、ＶＯＣは土壌に溶解され難い性状を有するが、混合された炭の多孔質部分に吸着され、その炭をポルトランドセメントが囲繞するので同様に漏洩、拡散が抑制される。
上記汚染物質を含む土壌は、多分に過剰の水分を含んでドロドロ状態となることが多いが、その際にはパーライトが余分な水分を吸水し、固化反応に必要な最低限の水分量を調整することが出来る。
上記組成混合物に含まれるノニオン系界面活性剤によって、ポルトランドセメントの分散は均一且つ良好になされるので、山砂、土壌等の囲繞は効率的で可及的に薄い層で可能となり、固化反応後には、各粒子との間に間隙（空孔）を形成する。この結果、固化後の土壌をポーラスな状態とすることができ、通水性と通気性を維持し、植生等に優れた土壌とすることができる。
又、山砂は一種の骨材として機能し、固化後の土壌に一定の強度を付与することができ、土壌の上に建築物等を建てる際の基礎としての強度を保持する。
更に、土壌に無機系顔料を配合すれば、処理前の土壌と処理後の土壌とを無機顔料の色によって視覚的に判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態を、図１〜３及び表１〜表３に基づいて説明する。
本発明は、重金属、薬品、ＶＯＣ等の汚染物質を含む土壌を対象とし、透水性、汚染物質の吸着性、化学反応性を保有する無機組成物として組成混合物を形成するが、その構成材料としては山砂、炭、無機系顔料およびポルトランドセメントを用い、添加剤としてノニオン系界面活性剤を混合して組成混合物を成している。
以下、汚染土壌と組成混合物の各構成材料の特徴について説明する。
【００１１】
本発明で対象とする汚染土壌は、工場跡地、農地、住宅地等の土壌でその中に汚染物質を含む土壌をいい、汚染物質とは重金属、農薬等の薬品、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）等をいう。重金属とは、カドミウム、シアン、鉛、六価クロム、ヒ素、水銀、セレン、フッ素、ホウ素等をいい、農薬には、シマジン、チラウム、チオペンカルフ、有機リン、PCBが含まれ、ＶＯＣには、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエチレン、ベンゼン等が含まれる。
土壌は鉱物粒子等を骨格とし、その隙間に水、空気等を含み、粒子の大きさは約直径１０ｍｍ以下の異なる径の粒子が混在するが、この土壌との関係にあって、上記重金属、農薬等の薬品は水に溶け難い一方で土に吸着され易く、一方、ＶＯＣは水に溶けや易く、土壌には吸着され難い性状がある。
【００１２】
山砂は、主として花崗岩等が風化して出来た土で、山で採取できる砂であり、火山灰等の粘土質を除いた骨材である。岩石を破砕して分粒し組骨材相当の砕石も含まれる。その粒度は、１０ｍｍ以下のふるい目で主に２ｍｍ以下のものが用いられ採用した。
該山砂は、上記土壌と混合された際の硬化後にポーラス構造とすると共に、骨材として機能させるものである。
【００１３】
ポルトランドセメントは、水の存在下で汚染土壌及び山砂の各粒子を結合して一体的に固化し、汚染土壌及び山砂の表面を実質的に囲繞して、多数の空隙を形成しているが、ポルトランドセメントは骨材間の接合力を大きく保持できる一方で、それ自体が団子状、塊状になり易く、空間を埋め易いので、使用量は可及的に少量でかつ汚染物質を封鎖できる厚みの量とする。
【００１４】
組成混合物の次の組成である炭は、多孔質の性状を備え、その多孔質部分にVOC等の汚染物質を吸着することができ、且つ比表面積が大きいので、少量でも多くのＶＯＣを吸着でき、該組成混合物の内部に多くの汚染物質を担持する働きをなす。
【００１５】
界面活性剤はノニオン系が使用される。その性状は山砂及び土壌の濡れ性を高め、該山砂及び土壌の表面にポルトランドセメントを均一に分散させ、水の表面において均一に分散されると、水分と反応して適度な強度が現れるが、ポルトランドセメントが山砂及び土壌の表面において不均一であると、団子状や塊状となり、強度が強くなり過ぎる部分と脆い部分が発生してしまい、不適である。しかし、該ノニオン系界面活性剤によって、ポルトランドセメントの分散は均一且つ良好になされるので、山砂、土壌等の囲繞は効率的で可及的に薄い層で可能となり、固化反応後には、各粒子との間に間隙（空孔）を形成する。
該ノニオン系界面活性剤としては、ノニルフェニルエーテル系重合体で炭素数６〜７のものを利用する事が出来る。
【００１６】
パーライトは、黒曜石を砂状に砕き、１０００℃で燃成加工した独立気泡の発泡体で、無機質超軽量礫状骨材である。この多孔質性は十分に吸水させても完全には水飽和することが無く、常に空気が相当量含まれている材料である。
上記汚染物質を含む土壌は、多分に過剰の水分を含んでドロドロ状態となることが多く、その際にはパーライトが余分な水分を吸水し、固化反応に必要な最低限の水分量を調整することが出来る。
【００１７】
以上に記述した各材料の特徴を踏まえ、本発明汚染土壌の改良方法を説明する。
先ず、透水性、吸着性及び汚染物質溶出の防止を保有した組成混合物の配合例を示すと表１の如くとなる。
【表１】
【００１８】
上記配合に基づいて組成混合物を得るには、山砂とポルトランドセメントを一定量計量し、撹拌機で攪拌しながら界面活性剤を滴下する。その後、炭及び無機系顔料及びパーライトを添加し山砂、ポルトランドセメント、炭、無機系顔料、パーライト、ノニオン系界面活性剤のサラサラ状態の組成混合物を形成する。
【００１９】
より詳細には、平均粒子径１０ｍｍ以下の山砂１００重量部と、平均粒子径５ｍｍ以下の炭５〜１５重量部と,ポルトランドセメント６０〜６５重量部、無機系顔料５〜６重量部、パーライト４〜１０重量部および若干のノニオン系界面活性剤とを混合して成る組成混合物を形成する。
山砂１００重量部に対し、ポルトランドセメント６０〜６５重量部としたのは、６０部以下では固化後の強度が弱く、又山砂、土壌を十分に囲繞することできなくなり、６５部以上では固化後の空隙が少なくなるからである。
平均粒子径５ｍｍ以下の炭を５〜１５重量部としたのは、５部以下では吸着量が少なく、１５部以上では固化後の強度が弱くなるからである。
パーライトを４〜１０重量部としたのは、４部以下では吸水量が少なく、１０部以上では炭と同様固化後の強度が弱くなるからである
無機系顔料を５〜６重量部としたのは、着色量としてこれで十分だからである。
【００２０】
次いで、図２に示す如く、汚染物質を含む土壌を有する恐れのある現場にあって、該現場で、重金属、薬品、ＶＯＣ等の汚染物質を含む土壌を掘り起こす。掘り起こし手段は、限定されないが、バックフォー等の重機を用いるのが一般的である。
そして、該掘り起こした土壌と、上記組成混合物とを、１：０．８〜１．２の割合で大型のミキサー等で混合撹拌する。ここで、汚染土壌と組成混合物との混合比を１：０．８〜１：１．２の割合としたのは、汚染の度合いによって、汚染が重い場合には、土壌の割合を少なくして１：０．８程度とし、逆に汚染の度合いが軽い場合には土壌の割合を多くして１：１．２程度とし、且つ、この１：０．８〜１：１．２の範囲であるなら、山砂との関係で固化後にポーラスな間隙を形成できると共に強度を維持することができるからである。
上記混合の際、必要に応じて水を添加し、次いで、上記組成混合物と汚染土壌及び必要に応じて水を撹拌混合したものを、該現場又はその現場付近において、固化前の未だ混合によるモルタル状態にあるうちに埋め戻しする。つまり、固化前の可動性のあるうちに、掘り起こした現場又はその付近に混合物を埋め戻すことで、その地形、形態にあった形状での埋め戻しを可能とする。
斯くして埋め戻しすると、８〜１０時間程度で固化が始まり、約２〜５日程度で該汚染物質を含んだ土壌を該組成混合物で囲繞した状態で固化が完了する。
【００２１】
固化が完了した後には、そこを住宅、駐車場等に利用し、又、その上に盛土等して木々を植樹し庭、公園等に利用する。
【００２２】
次に、本発明汚染土壌の改良方法に伴う作用効果について、以下に説明する。
本発明は、例えば、住宅、駐車場、植樹等の建設、利用が予定される箇所であって、そこが過去に工場、クリーニング店、コインランドリー等稼働により重金属、薬品、ＶＯＣ等の汚染物質を含む恐れのある土壌である場合を対象とする。
当該現場にあって、先ず、上記汚染の恐れのある土壌を掘り起こし、それを上記組成混合物と混合撹拌すると、分散されたポルトランドセメント等と水とが反応を起こし、汚染物質を含んだ土壌をポルトランドセメントが全周域に渡って囲繞した状態のままに固化され、汚染物質の漏洩、拡散を防止する。
このとき、重金属、農薬等の薬品は、土壌に溶解し易い性状なので、その重金属、農薬等を含んだ土壌がポルトランドセメントによって囲繞、固化され、そこからの漏洩、拡散を防止する。しかし一方で、ＶＯＣは土壌に溶解され難い性状を有し、そのままでは漏洩等の恐れがあるが、混合された炭の存在によって、その多孔質部分に吸着され、その炭をポルトランドセメントが囲繞するので同様に漏洩、拡散が抑制される。
又、上記現場における汚染物質を含む土壌は、過剰の水分を含んでドロドロ状態となっている場合が少なくない。斯かる場合には、パーライトが作用し、該パーライトが余分な水分を吸水し、土壌と組成混合物とが埋め戻り等に適したモルタル状態とし、且つ、その後の固化反応に必要な最低限の水分量に調整することが出来る。
上記の通りノニオン系界面活性剤によって、ポルトランドセメントの分散が均一且つ良好になされると、山砂、土壌等の囲繞は効率的で可及的に薄い層で可能となり、固化反応後には、各粒子との間に間隙（空孔）が形成される。即ち、ノニオン系界面活性剤によって十分に分散されたポルトランドセメントは、山砂、土壌等を十分に囲繞し、固化した後にその周囲に土壌をポーラスな状態とすることができる。その結果、通水性と通気性を維持することができ、例えば、そこに植樹をする際等に植生に優れた土壌とすることができる。
又、山砂は一種の骨材として機能するので、固化後の土壌に一定の強度を付与することができ、例えば、土壌の上に住宅、その他の建築物等を建てる際に、その基礎としての強度を保持する。
又、土壌に無機系顔料を配合すれば、処理前の土壌と処理後の土壌とを無機顔料の色によって視覚的に判別することができ、処理前の土壌と処理後の土壌を混同する等の弊を避けることができる。
【実施例】
【００２３】
この発明の実施例を、上記実施の形態に基づいて製作した。その実施状況を以下に説明する。
上記の形態に基づいて汚染物質吸着土壌改良組成混合物を製造するに当たり、次の配合で実施した。
組成混合物は、山砂６００ｋｇ、炭４０ｋｇ、ポルトランドセメント３４５ｋｇ、無機系顔料（ベンガラ）６ｋｇ、パーライト２０ｋｇ及びノニオン系界面活性剤（ノニルフェニルエーテル系重合体）を３ｋｇ混合した。
上記配合によって製造された粒状混合物は、図１に混合状態を示し、図２および図３に汚染土壌の改良方法として断面で示す。図２は汚染土壌と該粒状混合物の混合している状態図を示し、汚染土壌を掘削した。第２段階で現地により大型ミキサー等で組成混合物と重量比１対１で混合した。第３段階で混合した組成混合物を流し込み用ホースで掘り起こした穴に埋め戻した。
【００２４】
上記実施例に基づいて製作したこの発明の試料を、汚染土壌と組成混合物を重量比１対１で混合し、環境基準環境庁告示第４６号に基づき溶出試験を行なった。測定方法および その結果を以下に説明する。
台湾原土の汚染土壌と組成混合物を重量比１対１で混合したもの、１０ｃｍ×１０ｃｍの型枠の中に上記混合物を詰め込み、散水をして組成混合物と水を反応させ固化をさせた後に、２ｍｍ以下に破砕し純水に浸し、６時間振動させてろ過し、環境庁告示第４６号に基づく溶出試験方法にて溶出試験を行なった。実際の機関については財団法人栃木県環境技術協会にて検査を行なった。
【００２５】
【表２】
上表は、処理前の溶出試験結果である。
【００２６】
【表３】
上表は、処理後の溶出試験結果である。
【００２７】
上表に示される如く、処理前に0.53m/lの銅の溶出が処理後には0.02mg/lに、0.04mg/lの亜鉛の溶出が0.02mg/lに軽減され、本発明による処理が有効であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、工場跡地、住宅、駐車場等で重金属等の汚染物質を含む土壌の有効活用に広く利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、混合する対象物と該組成混合物の混合状況を示す模式図である。
【図２】図２は、汚染土壌の掘削状況を示す模式図である。
【図３】図３は、汚染土壌と該組成混合物の埋め戻し状況を示す模式図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染土壌の土壌改良技術の技術に関し、更に詳細には、重金属等の汚染物質を含む土壌を現場で掘り起こし、該土壌を特定組成物と混合させた後に埋め戻し、該組成物との間で固化作用を促すことで汚染物質の漏洩を防止し、当該現場を一般の土壌と同様の使用が可能な土壌に改良する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明で汚染物質とは、重金属類、揮発性有機化合物（VOC）、農薬を含む薬品等のことをいい、当該汚染物質を含む土壌の処理は世界的に深刻な環境問題となっており、我が国においても、土壌汚染が判明した土地の件数が平成８年度から飛躍的に増加し、現在、約３２万箇所の土地で土壌汚染が発生していると推定されている。
【０００３】
環境省発表の「平成１５年度土壌汚染調査・対策事例及び対応状況に関する調査結果の概要」によると、平成１６年３月３１日までに都道府県等が把握した土壌汚染調査結果では、総事例４，８１２件中、超過事例が１，４５８件と全体の３０％にも及んでおり、我が国の深刻な土壌汚染の現状が明らかになっている。判明した土壌汚染原因の内訳は、超過事例のうち、重金属等超過事例が６０％、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）超過事例が２８％、複合汚染超過事例が１２％となっており、重金属等が汚染原因となっている割合が非常に高い。また重金属等の汚染原因物質は砒素、鉛、六価クロムの順になっている。このような背景の中、我が国では平成１５年に土壌汚染対策法が施行され、直接摂取によるリスク、地下水等の摂取によるリスクの回避に重点をおいた対策が示され、土壌汚染対策法の厳しい環境基準に対応できるような、抜本的な対策技術の確立が求められている
【０００４】
これに対し従来、重金属等の有害物で汚染された土壌を処理するための技術として、置き換え法，土壌洗浄，遮蔽，有害物の不溶化処理が提案されているが、これら従来の方法では、その処理によっても土地の価値が低下してしまい、又、利用方法にあっても限定的なものに制限されてしまうことが避けられない。
例えば、住宅、駐車場、植樹等を行うのに、置き換え法，土壌洗浄では、汚染土壌を置き換え又は洗浄するのに莫大な費用を要し、遮蔽等では汚染物質を囲い込まねばならず、囲い込んだ土地には汚染物質があるので使用に制限がある。
【０００５】
又、これらの技術の中で、有害物の不溶化処理においては、セメント系の不溶化剤を用いることが一般的に行われており、例えばセメントと不溶化剤を用いる方法（特許文献１）が知られているが、上記方法では、カルシウムイオンの供給によって汚染物を不溶化しようとするものであるので、対象物がカウシウムイオンと反応する重金属に限定されてしまい広い範囲での汚染物質の処理は不可能である。
【特許文献１】特開２００４−３１３８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、汚染物質を含む土壌を現場で掘り起こした後に特定組成物と混合させて埋め戻し、該組成物との間で固化作用を促すことで汚染物質の漏洩を防止することができ、土地の価値の低減を防ぐと共に一般の土壌と同様広い範囲での使用が可能となる土壌に改良する方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の汚染土壌の改良方法は、平均粒子径１０ｍｍ以下の山砂１００重量部と、平均粒子径５ｍｍ以下の炭５〜１５重量部と,ポルトランドセメント６０〜６５重量部、パーライト４〜１０重量部および若干のノニオン系界面活性剤とを混合して成る組成混合物と、掘り起こした重金属、薬品、ＶＯＣのうち少なくともいずれか一つを含む土壌とを、１：０．８〜１．２の割合で混合撹拌し、該組成混合物と汚染物質を含んだ土壌と必要に応じて水とを撹拌混合したものを埋め戻し、該汚染土壌を該組成混合物で囲繞した状態で固化させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の汚染土壌の改良方法は、組成混合物に無機系顔料を含ませたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に用いられる組成混合物は、そこに汚染物質を含んだ土壌が混入されると、分散されたポルトランドセメント等が水と反応を起こし、汚染物質を含んだ土壌の周囲をポルトランドセメントが囲繞した状態のままに固化されるので、汚染物質の漏洩、拡散を防止することができる。このとき、重金属、農薬等の薬品は土壌に溶解し易く、その重金属、農薬等を含んだ土壌がポルトランドセメントによって囲繞、固化されるので、そこからの漏洩、拡散が防止され、一方、ＶＯＣは土壌に溶解され難い性状を有するが、混合された炭の多孔質部分に吸着され、その炭をポルトランドセメントが囲繞するので同様に漏洩、拡散が抑制される。
上記汚染物質を含む土壌は、多分に過剰の水分を含んでドロドロ状態となることが多いが、その際にはパーライトが余分な水分を吸水し、固化反応に必要な最低限の水分量を調整することが出来る。
上記組成混合物に含まれるノニオン系界面活性剤によって、ポルトランドセメントの分散は均一且つ良好になされるので、山砂、土壌等の囲繞は効率的で可及的に薄い層で可能となり、固化反応後には、各粒子との間に間隙（空孔）を形成する。この結果、固化後の土壌をポーラスな状態とすることができ、通水性と通気性を維持し、植生等に優れた土壌とすることができる。
又、山砂は一種の骨材として機能し、固化後の土壌に一定の強度を付与することができ、土壌の上に建築物等を建てる際の基礎としての強度を保持する。
更に、土壌に無機系顔料を配合すれば、処理前の土壌と処理後の土壌とを無機顔料の色によって視覚的に判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態を、図１〜３及び表１〜表３に基づいて説明する。
本発明は、重金属、薬品、ＶＯＣ等の汚染物質を含む土壌を対象とし、透水性、汚染物質の吸着性、化学反応性を保有する無機組成物として組成混合物を形成するが、その構成材料としては山砂、炭、無機系顔料およびポルトランドセメントを用い、添加剤としてノニオン系界面活性剤を混合して組成混合物を成している。
以下、汚染土壌と組成混合物の各構成材料の特徴について説明する。
【００１１】
本発明で対象とする汚染土壌は、工場跡地、農地、住宅地等の土壌でその中に汚染物質を含む土壌をいい、汚染物質とは重金属、農薬等の薬品、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）等をいう。重金属とは、カドミウム、シアン、鉛、六価クロム、ヒ素、水銀、セレン、フッ素、ホウ素等をいい、農薬には、シマジン、チラウム、チオペンカルフ、有機リン、PCBが含まれ、ＶＯＣには、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエチレン、ベンゼン等が含まれる。
土壌は鉱物粒子等を骨格とし、その隙間に水、空気等を含み、粒子の大きさは約直径１０ｍｍ以下の異なる径の粒子が混在するが、この土壌との関係にあって、上記重金属、農薬等の薬品は水に溶け難い一方で土に吸着され易く、一方、ＶＯＣは水に溶けや易く、土壌には吸着され難い性状がある。
【００１２】
山砂は、主として花崗岩等が風化して出来た土で、山で採取できる砂であり、火山灰等の粘土質を除いた骨材である。岩石を破砕して分粒し組骨材相当の砕石も含まれる。その粒度は、１０ｍｍ以下のふるい目で主に２ｍｍ以下のものが用いられ採用した。
該山砂は、上記土壌と混合された際の硬化後にポーラス構造とすると共に、骨材として機能させるものである。
【００１３】
ポルトランドセメントは、水の存在下で汚染土壌及び山砂の各粒子を結合して一体的に固化し、汚染土壌及び山砂の表面を実質的に囲繞して、多数の空隙を形成しているが、ポルトランドセメントは骨材間の接合力を大きく保持できる一方で、それ自体が団子状、塊状になり易く、空間を埋め易いので、使用量は可及的に少量でかつ汚染物質を封鎖できる厚みの量とする。
【００１４】
組成混合物の次の組成である炭は、多孔質の性状を備え、その多孔質部分にVOC等の汚染物質を吸着することができ、且つ比表面積が大きいので、少量でも多くのＶＯＣを吸着でき、該組成混合物の内部に多くの汚染物質を担持する働きをなす。
【００１５】
界面活性剤はノニオン系が使用される。その性状は山砂及び土壌の濡れ性を高め、該山砂及び土壌の表面にポルトランドセメントを均一に分散させ、水の表面において均一に分散されると、水分と反応して適度な強度が現れるが、ポルトランドセメントが山砂及び土壌の表面において不均一であると、団子状や塊状となり、強度が強くなり過ぎる部分と脆い部分が発生してしまい、不適である。しかし、該ノニオン系界面活性剤によって、ポルトランドセメントの分散は均一且つ良好になされるので、山砂、土壌等の囲繞は効率的で可及的に薄い層で可能となり、固化反応後には、各粒子との間に間隙（空孔）を形成する。
該ノニオン系界面活性剤としては、ノニルフェニルエーテル系重合体で炭素数６〜７のものを利用する事が出来る。
【００１６】
パーライトは、黒曜石を砂状に砕き、１０００℃で燃成加工した独立気泡の発泡体で、無機質超軽量礫状骨材である。この多孔質性は十分に吸水させても完全には水飽和することが無く、常に空気が相当量含まれている材料である。
上記汚染物質を含む土壌は、多分に過剰の水分を含んでドロドロ状態となることが多く、その際にはパーライトが余分な水分を吸水し、固化反応に必要な最低限の水分量を調整することが出来る。
【００１７】
以上に記述した各材料の特徴を踏まえ、本発明汚染土壌の改良方法を説明する。
先ず、透水性、吸着性及び汚染物質溶出の防止を保有した組成混合物の配合例を示すと表１の如くとなる。
【表１】
【００１８】
上記配合に基づいて組成混合物を得るには、山砂とポルトランドセメントを一定量計量し、撹拌機で攪拌しながら界面活性剤を滴下する。その後、炭及び無機系顔料及びパーライトを添加し山砂、ポルトランドセメント、炭、無機系顔料、パーライト、ノニオン系界面活性剤のサラサラ状態の組成混合物を形成する。
【００１９】
より詳細には、平均粒子径１０ｍｍ以下の山砂１００重量部と、平均粒子径５ｍｍ以下の炭５〜１５重量部と,ポルトランドセメント６０〜６５重量部、無機系顔料５〜６重量部、パーライト４〜１０重量部および若干のノニオン系界面活性剤とを混合して成る組成混合物を形成する。
山砂１００重量部に対し、ポルトランドセメント６０〜６５重量部としたのは、６０部以下では固化後の強度が弱く、又山砂、土壌を十分に囲繞することできなくなり、６５部以上では固化後の空隙が少なくなるからである。
平均粒子径５ｍｍ以下の炭を５〜１５重量部としたのは、５部以下では吸着量が少なく、１５部以上では固化後の強度が弱くなるからである。
パーライトを４〜１０重量部としたのは、４部以下では吸水量が少なく、１０部以上では炭と同様固化後の強度が弱くなるからである
無機系顔料を５〜６重量部としたのは、着色量としてこれで十分だからである。
【００２０】
次いで、図２に示す如く、汚染物質を含む土壌を有する恐れのある現場にあって、該現場で、重金属、薬品、ＶＯＣ等の汚染物質を含む土壌を掘り起こす。掘り起こし手段は、限定されないが、バックフォー等の重機を用いるのが一般的である。
そして、該掘り起こした土壌と、上記組成混合物とを、１：０．８〜１．２の割合で大型のミキサー等で混合撹拌する。ここで、汚染土壌と組成混合物との混合比を１：０．８〜１：１．２の割合としたのは、汚染の度合いによって、汚染が重い場合には、土壌の割合を少なくして１：０．８程度とし、逆に汚染の度合いが軽い場合には土壌の割合を多くして１：１．２程度とし、且つ、この１：０．８〜１：１．２の範囲であるなら、山砂との関係で固化後にポーラスな間隙を形成できると共に強度を維持することができるからである。
上記混合の際、必要に応じて水を添加し、次いで、上記組成混合物と汚染土壌及び必要に応じて水を撹拌混合したものを、該現場又はその現場付近において、固化前の未だ混合によるモルタル状態にあるうちに埋め戻しする。つまり、固化前の可動性のあるうちに、掘り起こした現場又はその付近に混合物を埋め戻すことで、その地形、形態にあった形状での埋め戻しを可能とする。
斯くして埋め戻しすると、８〜１０時間程度で固化が始まり、約２〜５日程度で該汚染物質を含んだ土壌を該組成混合物で囲繞した状態で固化が完了する。
【００２１】
固化が完了した後には、そこを住宅、駐車場等に利用し、又、その上に盛土等して木々を植樹し庭、公園等に利用する。
【００２２】
次に、本発明汚染土壌の改良方法に伴う作用効果について、以下に説明する。
本発明は、例えば、住宅、駐車場、植樹等の建設、利用が予定される箇所であって、そこが過去に工場、クリーニング店、コインランドリー等稼働により重金属、薬品、ＶＯＣ等の汚染物質を含む恐れのある土壌である場合を対象とする。
当該現場にあって、先ず、上記汚染の恐れのある土壌を掘り起こし、それを上記組成混合物と混合撹拌すると、分散されたポルトランドセメント等と水とが反応を起こし、汚染物質を含んだ土壌をポルトランドセメントが全周域に渡って囲繞した状態のままに固化され、汚染物質の漏洩、拡散を防止する。
このとき、重金属、農薬等の薬品は、土壌に溶解し易い性状なので、その重金属、農薬等を含んだ土壌がポルトランドセメントによって囲繞、固化され、そこからの漏洩、拡散を防止する。しかし一方で、ＶＯＣは土壌に溶解され難い性状を有し、そのままでは漏洩等の恐れがあるが、混合された炭の存在によって、その多孔質部分に吸着され、その炭をポルトランドセメントが囲繞するので同様に漏洩、拡散が抑制される。
又、上記現場における汚染物質を含む土壌は、過剰の水分を含んでドロドロ状態となっている場合が少なくない。斯かる場合には、パーライトが作用し、該パーライトが余分な水分を吸水し、土壌と組成混合物とが埋め戻り等に適したモルタル状態とし、且つ、その後の固化反応に必要な最低限の水分量に調整することが出来る。
上記の通りノニオン系界面活性剤によって、ポルトランドセメントの分散が均一且つ良好になされると、山砂、土壌等の囲繞は効率的で可及的に薄い層で可能となり、固化反応後には、各粒子との間に間隙（空孔）が形成される。即ち、ノニオン系界面活性剤によって十分に分散されたポルトランドセメントは、山砂、土壌等を十分に囲繞し、固化した後にその周囲に土壌をポーラスな状態とすることができる。その結果、通水性と通気性を維持することができ、例えば、そこに植樹をする際等に植生に優れた土壌とすることができる。
又、山砂は一種の骨材として機能するので、固化後の土壌に一定の強度を付与することができ、例えば、土壌の上に住宅、その他の建築物等を建てる際に、その基礎としての強度を保持する。
又、土壌に無機系顔料を配合すれば、処理前の土壌と処理後の土壌とを無機顔料の色によって視覚的に判別することができ、処理前の土壌と処理後の土壌を混同する等の弊を避けることができる。
【実施例】
【００２３】
この発明の実施例を、上記実施の形態に基づいて製作した。その実施状況を以下に説明する。
上記の形態に基づいて汚染物質吸着土壌改良組成混合物を製造するに当たり、次の配合で実施した。
組成混合物は、山砂６００ｋｇ、炭４０ｋｇ、ポルトランドセメント３４５ｋｇ、無機系顔料（ベンガラ）６ｋｇ、パーライト２０ｋｇ及びノニオン系界面活性剤（ノニルフェニルエーテル系重合体）を３ｋｇ混合した。
上記配合によって製造された粒状混合物は、図１に混合状態を示し、図２および図３に汚染土壌の改良方法として断面で示す。図２は汚染土壌と該粒状混合物の混合している状態図を示し、汚染土壌を掘削した。第２段階で現地により大型ミキサー等で組成混合物と重量比１対１で混合した。第３段階で混合した組成混合物を流し込み用ホースで掘り起こした穴に埋め戻した。
【００２４】
上記実施例に基づいて製作したこの発明の試料を、汚染土壌と組成混合物を重量比１対１で混合し、環境基準環境庁告示第４６号に基づき溶出試験を行なった。測定方法および その結果を以下に説明する。
台湾原土の汚染土壌と組成混合物を重量比１対１で混合したもの、１０ｃｍ×１０ｃｍの型枠の中に上記混合物を詰め込み、散水をして組成混合物と水を反応させ固化をさせた後に、２ｍｍ以下に破砕し純水に浸し、６時間振動させてろ過し、環境庁告示第４６号に基づく溶出試験方法にて溶出試験を行なった。実際の機関については財団法人栃木県環境技術協会にて検査を行なった。
【００２５】
【表２】
上表は、処理前の溶出試験結果である。
【００２６】
【表３】
上表は、処理後の溶出試験結果である。
【００２７】
上表に示される如く、処理前に0.53m/lの銅の溶出が処理後には0.02mg/lに、0.04mg/lの亜鉛の溶出が0.02mg/lに軽減され、本発明による処理が有効であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、工場跡地、住宅、駐車場等で重金属等の汚染物質を含む土壌の有効活用に広く利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、混合する対象物と該組成混合物の混合状況を示す模式図である。
【図２】図２は、汚染土壌の掘削状況を示す模式図である。
【図３】図３は、汚染土壌と該組成混合物の埋め戻し状況を示す模式図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒子径１０ｍｍ以下の山砂１００重量部と、平均粒子径５ｍｍ以下の炭５〜１５重量部と,ポルトランドセメント６０〜６５重量部、パーライト４〜１０重量部および若干のノニオン系界面活性剤とを混合して成る組成混合物と、掘り起こした重金属、薬品、ＶＯＣのうち少なくともいずれか一つを含む土壌とを、１：０．８〜１．２の割合で混合撹拌し、
該組成混合物と汚染物質を含んだ土壌と必要に応じて水とを撹拌混合したものを掘り起こした現場又はその付近に埋め戻し、
該汚染土壌を該組成混合物で囲繞した状態で固化させることを特徴とする汚染土壌の改良方法。
【請求項２】
組成混合物に無機系顔料を含ませた請求項１記載の汚染土壌の改良方法。
【請求項１】
平均粒子径１０ｍｍ以下の山砂１００重量部と、平均粒子径５ｍｍ以下の炭５〜１５重量部と,ポルトランドセメント６０〜６５重量部、パーライト４〜１０重量部および若干のノニオン系界面活性剤とを混合して成る組成混合物と、掘り起こした重金属、薬品、ＶＯＣのうち少なくともいずれか一つを含む土壌とを、１：０．８〜１．２の割合で混合撹拌し、
該組成混合物と汚染物質を含んだ土壌と必要に応じて水とを撹拌混合したものを掘り起こした現場又はその付近に埋め戻し、
該汚染土壌を該組成混合物で囲繞した状態で固化させることを特徴とする汚染土壌の改良方法。
【請求項２】
組成混合物に無機系顔料を含ませた請求項１記載の汚染土壌の改良方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２７９４９２（Ｐ２００９−２７９４９２Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３２２９８（Ｐ２００８−１３２２９８）
【出願日】平成２０年５月２０日（２００８．５．２０）
【出願人】（５９６１８０４２３）日本硝子工業株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２０日（２００８．５．２０）
【出願人】（５９６１８０４２３）日本硝子工業株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
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