汚染土壌の浄化方法及び浄化システム
【課題】工場などの既存構造物直下あるいはその周辺部において遮水壁を設けることができないような場所でも容易に施工することができ、揮発性有機塩素化合物、ダイオキシン、ＰＣＢ類等で汚染された土壌や地下水を、バイオスティミュレーション法によって効率的に浄化する方法及び浄化システムを提供する。
【解決手段】汚染土壌の存在領域を確認する工程と、該汚染土壌の存在領域周辺に対して金属系還元剤１８を注入し、該金属系還元剤により前記汚染土壌の周囲を区画する工程と、該区画された領域内にバイオスティミュレーション用薬剤４６を注入し、バイオスティミュレーションにより汚染土壌の浄化を実施する工程と、を有することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【解決手段】汚染土壌の存在領域を確認する工程と、該汚染土壌の存在領域周辺に対して金属系還元剤１８を注入し、該金属系還元剤により前記汚染土壌の周囲を区画する工程と、該区画された領域内にバイオスティミュレーション用薬剤４６を注入し、バイオスティミュレーションにより汚染土壌の浄化を実施する工程と、を有することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に工場などの既存構造物直下やその周囲の汚染土壌をバイオスティミュレーション法によって効率的に浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤の透水性の低下や地盤強化を目的として、地中に薬剤を注入する場合がある。例えば、地盤改良用の薬剤として、水ガラスを始めとした止水材を、注入管を通して地盤中に注入する工法がある。
【０００３】
また、近年、環境汚染問題の解決策として、工場などから流出したトリクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物（ＶＯＣ）、ダイオキシン、ＰＣＢ類等で汚染された土壌や地下水を浄化するため、これらの汚染物質を除去し、土壌を修復するための種々の試みがなされている。
【０００４】
例えば、上記のような揮発性有機化合物等で汚染された土壌を浄化する方法として、汚染物質を鉄微粒子で還元することで無害の物質に変化させる方法が知られている。具体的には、汚染土壌に注入管を設け、鉄微粒子を主成分とするスラリーを供給する方法（特許文献１参照）、ボーリングにより穿孔した孔に圧縮空気とともに鉄粉を吹き込む方法（特許文献２参照）などが提案されている。
このように鉄微粒子や鉄粉を汚染領域に注入する方法は、汚染物質を原位置で処理することができ、注入した鉄微粒子等は周囲の環境に対する悪影響が少ないなどの利点がある。しかし、汚染部に鉄微粒子等を注入したときに汚染物質が周囲に拡散し易い、あるいは透水性の高い地盤の場合、１つの注入孔による浄化範囲が狭く、施工費が高いという問題がある。
【０００５】
また、汚染領域をシートパイル（鋼矢板）で囲って汚染水の流出を防いだ上、鉄粉が充填された鋼杭を汚染領域に打ち込む方法（特許文献３参照）、地中にＨ形の鋼矢板を打ち込んで地下壁を設け、矢板の間の空間に鉄粉等を付与する方法（特許文献４参照）なども提案されている。しかし、汚染領域に遮水壁等を設けるとなると、施工費が一層上昇するというだけでなく、地中に配管などがある場合に施工ができないという問題もある。
【０００６】
一方、汚染された土壌中に生息する微生物（分解菌）に有用な薬剤を注入し、その分解菌を活性化させることにより土壌の浄化の促進を図る、バイオスティミュレーションと呼ばれる工法がある（特許文献５参照）。
図８は、バイオスティミュレーション法の概要を示している。工場等の構造物５０から流出した揮発性有機化合物等の汚染物質５８は、構造物直下及び周辺部の土壌に拡散する。汚染された土壌は掘削して除去することができるが、汚染物質５８の一部は地下水とともに周囲に拡散してしまう。そこで、汚染領域にボーリング孔５４を設け、薬液タンク５２からポリ乳酸エステル等のバイオスティミュレーション用薬剤をボーリング孔５４に注入するとともに、下流側では揚水井戸５６から地下水を汲み上げる。
【０００７】
バイオスティミュレーションによりＶＯＣの分解を行う場合、ボーリング孔５４から汚染領域に供給された薬剤は地下水によって土粒子間に浸透し、土中の好気性微生物によって分解され、土壌内が嫌気性雰囲気となる。これにより嫌気性微生物が活性化し、嫌気性微生物の働きによってＶＯＣの脱塩素化が促進される。例えばテトラクロロエチレン（ＰＣＥ）の場合、図９に示したように、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）、ジクロロエチレン（ＤＣＥ）、エチレンへと順次脱塩素化され、最終的には水、二酸化炭素等の無害な物質に分解される。
【０００８】
バイオスティミュレーション法は、上記のようにボーリング孔５４から供給した薬液を地下水によって汚染領域に浸透させ、既存の分解菌を活性化させて浄化を行うため、掘削する面積が小さく、環境への悪影響も少ないという利点がある。
しかしながら、バイオスティミュレーション用の薬剤は基本的に水に可溶で流失し易く、浄化対象外の土壌中にも拡散してしまうことや、溶存酸素や硝酸イオンに消費され易いという問題がある。また、汚染物質が存在する川上から薬液を浸透させるが、汚染領域全体の浄化に時間を要し、有害な塩化ビニルなどの中間代謝物が蓄積し易いことや、逆に地下水流により周辺に中間代謝物が拡散し易いといった問題もある。さらに、水が溜まっている層（飽和層）には薬剤が浸透するものの、水が溜まっていない層（不飽和層）には薬剤が行き渡らず、浄化効果が十分得られないといった問題もある。
【０００９】
浄化対象外の土壌中への薬剤の拡散を防止し、汚染箇所に薬剤を効率的に供給する方法として、汚染箇所の周囲に鋼矢板等を埋め込んで遮水壁を設ける方法が考えられる。しかしながら、施工費用が大幅に上昇するほか、特に工場などの周囲で地中に配管が設けられている場所では、鋼矢板を埋め込むことができない場合がある。さらに、鋼矢板を埋め込む際、鋼板とともに汚染物質が深部まで拡散するおそれもある。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１１３９７６号公報
【特許文献２】特開２００２−２００４７８号公報
【特許文献３】特開２００５−１６１１２４号公報
【特許文献４】特開２００２−７９２３３号公報
【特許文献５】特開２０００−７９０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のような問題点に鑑み、本発明は、工場などの既存構造物直下あるいはその周辺部において遮水壁を設けることができないような場所でも容易に施工することができ、揮発性有機塩素化合物、ダイオキシン、ＰＣＢ類等で汚染された土壌や地下水を、バイオスティミュレーション法によって効率的に浄化する方法及び浄化システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、汚染土壌の存在領域を確認する工程と、該汚染土壌の存在領域周辺に対して金属系還元剤を注入し、該金属系還元剤により前記汚染土壌の周囲を区画する工程と、該区画された領域内にバイオスティミュレーション用薬剤を注入し、バイオスティミュレーションにより汚染土壌の浄化を実施する工程と、を有することを特徴とする汚染土壌の浄化方法が提供される。
【００１３】
本発明は、前記汚染土壌が、揮発性有機塩素化合物、硝酸性窒素、ＰＣＢ、及びダイオキシン類の少なくともいずれか一種を含有する土壌である場合に好適に適用することができる。
【００１４】
より具体的には、前記揮発性有機塩素化合物が、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１−ジクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエチレン、１，３−ジクロロプロペン、ジクロロメタン、テトラクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、及びトリクロロエチレンからなる群より選択される一種以上である場合、本発明は特に有効となる。
【００１５】
前記バイオスティミュレーションにより汚染土壌の浄化を実施する工程の後、前記金属系還元剤の少なくとも一部を除去する工程を有することもできる。
【００１６】
前記汚染土壌の存在領域を確認する工程は、ボーリング調査により現地土壌を採取し、採取した土壌中の汚染物質を分析する工程を含むことが好ましい。
【００１７】
また、前記金属系還元剤により汚染土壌の周囲を区画する工程が、前記汚染土壌の存在領域周辺に所定の間隔で金属系還元剤を注入することにより、汚染土壌の存在領域を周辺の非汚染土壌領域から区画する工程であることが好ましい。
【００１８】
前記金属系還元剤を注入することにより、該金属系還元剤の注入領域における透水性を、金属系還元剤の非注入領域に比較し、１／１０以下に低下させることが好ましい。
【００１９】
前記バイオスティミュレーション用薬剤は、ポリ乳酸エステル、高脂肪酸エステル、炭素数４以下の有機酸、ビタミン類、不活性酵母、及び乳酸エステルの少なくともいずれか一種を主成分とする微生物分解促進剤を好適に使用することができる。
【００２０】
また、本発明では、汚染土壌を浄化するためのシステムであって、少なくとも、前記汚染土壌の存在領域周辺に対して金属系還元剤を注入することにより形成した囲いと、前記汚染土壌の存在領域内にバイオスティミュレーション用薬剤を注入するための孔を有することを特徴とする汚染土壌の浄化システムも提供される。
【００２１】
この場合、前記汚染土壌の存在領域内に揚水井戸をさらに有することが好ましい。
【００２２】
また、前記金属系還元剤が、鉄微粒子を含むものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、汚染土壌の存在領域周辺に金属系還元剤を注入して汚染土壌の周囲を区画した上でバイオスティミュレーションによる土壌の浄化を実施する。このような方法であれば、地中の配管などにより遮水壁を設けることができないような場所でも容易に施工することができ、また、金属系還元剤とバイオスティミュレーション用薬剤の相乗効果によって汚染物質を極めて効率的に分解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明による汚染土壌の浄化方法を詳細に説明する。
本発明者らは、ＶＯＣ等による汚染土壌に対するバイオスティミュレーション法の適用にあたり、施工が容易であり、しかも汚染領域に薬剤をより効率的に供給することができる方法を見出すべく、鋭意研究を行った。そして、地中に金属系還元剤を注入すると、注入領域において透水係数が顕著に低下することを知見した。
【００２５】
図１０は、鉄微粒子の注入試験における透水係数の変化を示している。この図に見られるように、透水係数は、鉄微粒子を注入した直後、注入前の１００分の１程度に低下している。
【００２６】
このような注入試験の結果などから、本発明者らは、金属系還元剤を汚染領域の周囲に注入して透水性を抑制した上で、汚染領域にバイオスティミュレーション用の薬剤を注入すれば、薬剤が浄化対象外の領域に流出することが抑制されるとともに、地下の水位が上昇して不飽和層にも薬剤が十分浸透し、また、汚染物質の一部がバイオスティミュレーションによって分解されずに拡散しても周囲の金属系還元剤によって確実に分解することができる、といった相乗効果が得られ、バイオスティミュレーションによる浄化能力を格段に向上させることができることを見出し、本発明の完成に至った。
【００２７】
図１は、本発明による汚染土壌の浄化方法の一例を示すフローチャートである。
まず、汚染土壌の存在領域を確認する（図１の工程（Ａ））。汚染土壌の試料を採取する方法としては、土壌の掘削など公知の方法を任意に適用することができる。例えば、ボーリング調査により現地土壌を採取し、採取した土壌中の汚染物質を分析することが好ましい。具体的には、図２に示したように、工場等の既存構造物１２の直下あるいはその周囲の土壌１０において、浄化対象の汚染物質１４が存在していると予想される箇所にボーリング孔１６を設け、汚染土壌を採取する。ドリルなどによる掘削と、所定の深さにおける土壌サンプリングが可能であれば、いずれの装置を適用することができ、例えばジオプローブ（Ｇｅｏｐｒｏｂｅ Ｓｙｓｔｅｍ社製）を用いることができる。
【００２８】
土壌汚染の調査のやり方については土壌汚染対策法に基づく調査を実施する。例えば、調査精度に応じて、１ｍ、５ｍ、１０ｍ、３０ｍなど所定の間隔で試料を採取し、そこに含まれる汚染物質を分析することで汚染物質の種類や汚染領域をより正確に特定することができる。
【００２９】
また、汚染土壌の存在を確認する際、汚染領域に分解菌が存在していることも確認することが好ましい。前記したように、バイオスティミュレーション法は、土着の分解菌を活性化させることで浄化を促進させる方法であるため、汚染物質を分解する能力のある微生物（分解菌）がその場所に存在している必要がある。例えば、ＶＯＣを分解する微生物として、デハロコッコイデス菌が知られている。このような分解菌は土壌中に高い確率で存在しているが、対象となる汚染物質の分解菌が存在していない可能性もあるので、試料を採取した際、汚染物質の存在を確認するほか、それを分解する微生物の存在も確認することが好ましい。
【００３０】
汚染土壌の存在領域を確認した後、汚染土壌の存在領域周辺に対して金属系還元剤を注入し、該金属系還元剤により前記汚染土壌の周囲を区画する（図１の工程（Ｂ））。
例えば、図３に示されるように、汚染土壌の存在領域周辺に所定の間隔で金属系還元剤１８を注入することで、該金属系還元剤の注入領域により、汚染土壌の存在領域を周辺の非汚染土壌領域から区画する。このように区画すれば施工が容易であり、また、後述するバイオスティミュレーション用薬剤を注入するための薬剤注入孔を多数設ける必要がなく、施工費を低く抑えることができる。なお、汚染領域が広大である場合は、例えば碁盤の目のように細かく区画し、それぞれの区画においてバイオスティミュレーション用薬剤を注入すれば、より短期間での浄化を図ることもできる。
【００３１】
注入する金属系還元剤１８としては、例えば鉄、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、コバルト、ニッケル等、還元作用をもつ金属微粒子を好適に使用することができ、特にコストの面から鉄微粒子が好ましい。粒径は特に限定されないが、例えば、０．０５〜１．０μｍの鉄微粒子であれば、還元作用が高く、特に好適である。具体的には、ナノスケールα−Ｆｅ・Ｆｅ３Ｏ４複合粒子（例えば、戸田工業株式会社製、ＲＮＩＰ（商品名））、金属系還元剤含有スラリー（例えば、東洋インキ製造株式会社製、ＣＩスラリー（商品名））などを用いることができる。なお、特にダイオキシン、ＰＣＢなどの有機塩素化合物を分解させる必要がある場合には、希金属を含有した還元作用の高い金属系還元剤を注入してもよい。
【００３２】
金属系還元剤１８の注入量は、金属系還元剤の種類、汚染領域の広さ、汚染の程度等によるが、金属系還元剤の非注入領域に比較し、１／１０以下に低下させることが好ましい。金属系還元剤１８の注入領域における透水性を、汚染物質で汚染されている領域の１０分の１以下に低下させれば、汚染領域内の水位を確実に上昇させることができ、バイオスティミュレーション用薬剤を不飽和層にも十分浸透させることができる。具体的には、例えば金属系還元剤として鉄微粒子を用いる場合、地山１ｍ３あたり０．５〜２０ｋｇの鉄微粒子を注入することが好ましい。
【００３３】
金属系還元剤１８を汚染土壌の存在領域周辺に注入する方法は、公知の方法を適用することができる。基本的には、土壌を掘削して金属系還元剤１８を注入すればよく、例えば、二重管ストレーナ工法（単相式、複相式）、二重管ダブルパッカー工法、単管ロッド注入工法等によって容易に注入することができる。また、これらの工法であれば、短い間隔で金属系還元剤の注入を行うことができ、区画する形状に柔軟に対応することができる。また、深度によって止水用の薬剤（水ガラスやセメント系固化剤）を適用することができる。例えば、帯水層の深度には金属系還元剤を、その上下の層には水ガラスを適用することができる。
【００３４】
図４は、二重管ダブルパッカー工法により金属系還元剤（鉄微粒子）を注入する手順を示している。まず、泥水２２掘りと同時にケーシング２０建てこみを行なう（図４Ａ）。削孔作業終了後、ケーシング２０内にホース２４を挿入し、ホース２４とケーシング２０の間の空隙に固化材を注入する（図４Ｂ）。固化材が硬化する前に注入用外管２８を挿入し（図４Ｃ）、ケーシング２０を引き抜く（図４Ｄ）。固化材が硬化した後、注入用内管３０を挿入する（図４Ｅ）。そして、パッカー付吐出口３２の位置を上方に移動させながら、スラリー状の金属系還元剤を繰り返し注入する（図４Ｆ）。このような工法によれば、土壌１０内に鉄微粒子を容易に注入することができる。
【００３５】
汚染領域周辺部への金属系還元剤１８の注入間隔（ピッチ）は、汚染領域の広さ等を考慮して適宜設定すればよいが、注入ピッチが広過ぎると金属系還元剤１８による透水係数（透水速度）を低下させる効果が十分得られないおそれがある。例えば、１〜２ｍピッチで金属系還元剤１８を注入すれば、土中の金属系還元剤１８の密度が高く、透水性を十分低下させることができる。なお、金属系還元剤によって汚染土壌の周囲を区画する際、必ずしも隙間無く囲む必要はなく、例えば地中にインフラ用配管が設けられている場合にはその箇所への金属系還元剤の注入を避け、水ガラス等を適用してもよい。また一部分はシートパイルのような遮水壁で囲むことも可能である。
【００３６】
金属系還元剤１８により汚染土壌の周囲を区画した後、区画された領域内にバイオスティミュレーション用薬剤を注入し、バイオスティミュレーションにより汚染土壌の浄化を実施する（図１の工程（Ｃ））。
例えば、図５に示したように、金属系還元剤１８によって区画した領域内に、バイオスティミュレーション用薬剤を注入するための注入孔３４と揚水井戸３６を配置する。薬剤注入孔３４と揚水井戸３６の数、位置等は特に限定されないが、薬剤注入孔３４と揚水井戸３６との間に汚染領域が位置するように配置すれば、薬剤を汚染領域に確実に供給することができる。
【００３７】
図６は、上記のような手順で構築される本発明に係る汚染土壌の浄化システムにより、汚染物質が浄化される状況を概略的に示している。この浄化システム４８は、汚染土壌の存在領域周辺に対して金属系還元剤１８を注入することにより形成した囲いと、汚染土壌の存在領域内においてバイオスティミュレーション用薬剤を注入するための孔３４と揚水井戸３６を備えている。
地中には、飽和層４２と不飽和層４４のほか、水がほとんど透過しない層（難透水層）４０が存在する。薬剤注入孔３４からバイオスティミュレーション用薬剤４６を水と一緒に注入するとともに、揚水井戸３６から地下水を汲み揚げる。なお、薬剤注入孔３４と揚水井戸３６を連結させて薬剤と地下水を循環させてもよい。この時、地下浸透の観点から揚水してきた地下水は処理後にリチャージする必要がある。地下水の処理法式としては曝気処理と活性炭吸着を組合せた方式が一般的ではあるが、例えば特開２００５−５８８９３号公報に記載されているような脱気処理方式、すなわち汲み上げた地下水を減圧下で脱気し、必要に応じて嫌気性微生物を活性化させる薬剤を添加して地下に戻すことが望ましい。
薬剤４６の注入と地下水の汲み上げにより、薬剤４６は飽和層４２に広がるが、金属系還元剤１８が注入された部分で透水が抑制されるため、薬剤４６は外部への流出が抑制される。また、金属系還元剤１８による透水性の低下により、金属系還元剤１８で区画された領域内では地下水位３８が上昇し、不飽和層４４において汚染物質１４が存在する部分にも薬剤４６を行き渡らせることができる。
【００３８】
また、金属系還元剤１８の注入により、嫌気性微生物の増殖や活性を阻害するような物質（溶存酸素、硝酸イオン、硫酸イオン等）の外部からの流入も妨げられるため、薬剤４６による作用が長期間にわたって持続する点でも有利となる。なお、金属系還元剤１８の注入領域において透水性が低下する結果、金属系還元剤１８で囲まれた汚染領域ではバイオスティミュレーションによる中間代謝物が蓄積し易くなるが、薬剤４６の流出が抑制され、作用時間も長く稼げるため、汚染物質のほとんどを汚染領域内で分解させることができる。
すなわち、汚染領域内の飽和層４２と不飽和層４４の両方において薬剤４６が十分浸透するとともに、薬剤４６の作用を長時間維持することができる。従って、汚染領域内において分解菌の活性化を大いに促進させることができ、バイオスティミュレーションによる浄化を極めて効率よく発揮させることができる。
【００３９】
使用するバイオスティミュレーション用薬剤４６は、対象となる汚染物質の種類等によるが、例えば、汚染物質が揮発性有機塩素化合物、硝酸性窒素、ダイオキシン、ＰＣＢ等の場合は、ポリ乳酸エステル、高脂肪酸エステル、炭素数４以下の有機酸、ビタミン類、不活性酵母及び乳酸エステルの少なくともいずれか一種を主成分とする微生物分解促進剤を好適に用いることができる。あるいは、他の公知の嫌気性バイオスティミュレーション用薬剤を用いても良い。
より具体的には、水素徐放剤（例えば、商品名：ＨＲＣ、リジェネシス社製）、固体水素供給体（例えば、商品名：アムテクリーン、松下エコシステムズ株式会社製）、水溶性微生物分解促進剤（例えば、商品名：ＥＤＣ、エコサイクル株式会社製）を好適に使用することができる。
【００４０】
上記のような薬剤を用いれば、嫌気性微生物の分解作用を好適に活性化させることができ、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１−ジクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエチレン、１，３−ジクロロプロペン、ジクロロメタン、テトラクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、トリクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物のほか、硝酸性窒素、ダイオキシン、ＰＣＢなどの有機塩素化合物の分解をはかることができる。
【００４１】
バイオスティミュレーション用薬剤の注入量は、使用する薬剤の種類、汚染領域の広さ、汚染の程度等によるが、地山１ｍ３あたり０．１〜５ｋｇの薬剤を注入し、地下水中のＴＯＣ濃度が２０ｍｇ／Ｌ以上となるようにすることが好ましい。
なお、バイオスティミュレーション用薬剤を地中に注入すると、通常は酸性側に傾き、汚染領域の周囲に注入されている金属系還元剤１８は、その種類によっては酸性中で浄化能力が低下するものがある。また、土壌内の酸性度が強くなると、バイオスティミュレーション法において汚染物質を分解する微生物の能力が低下するおそれもある。そこで、バイオスティミュレーション用薬剤を注入する際、必要に応じ、ナトリウム塩、カルシウム塩等の中和剤を添加あるいは追加してもよい。
【００４２】
また、例えば、高濃度の揮発性有機塩素化合物、硝酸性窒素、あるいは難分解性のダイオキシン、ＰＣＢ等が存在する場合、汚染物質の一部はバイオスティミュレーション法によっては十分分解されないまま地中で徐々に拡散していくことも考えられる。しかし、本発明では、汚染領域の周囲に金属系還元剤１８が注入されているので、汚染物質の一部がバイオスティミュレーション法によって分解されなくても、周囲に注入されている金属系還元剤１８によって分解を促進することができる。
【００４３】
すなわち、本発明では、汚染領域の周囲に金属系還元剤１８を注入することで、透水性が抑制され、汚染領域内でのバイオスティミュレーション法による浄化作用を格段に向上させるだけでなく、汚染物質の一部が分解されずに拡散しても、周囲に注入されている金属系還元剤１８によって分解が促進されることとなる。このような方法によれば、汚染土壌を掘削して除去することが困難である場所や、配管などにより遮水壁を設けることができないような場所であっても、容易に施工することができ、しかも、金属系還元剤とバイオスティミュレーション用薬剤との相乗効果によって、原位置において汚染物質、特に揮発性有機塩素化合物、硝酸性窒素、ＰＣＢ、ダイオキシン類を、短期間で、効率的に、かつ確実に分解して汚染土壌を浄化することができる。
【００４４】
一定期間、上記のようにしてバイオスティミュレーションにより汚染土壌の浄化を実施した後、例えば図７に示されるように、金属系還元剤１８の少なくとも一部を除去してもよい（図１の工程（Ｄ））。
汚染物質の分解の程度を確認するには、土壌の濃度を直接測定する方法と地下水濃度から間接的に測定する方法がある。
土壌の濃度を直接測定する場合、まず、浄化を行った土壌１０においてボーリングを行い、工程（Ａ）と同様に土壌を採取する。採取した土壌を用いて溶出試験あるいは抽出を行い、汚染物質の濃度をＧＣ−ＭＳ等で計測する。そして、溶出量が基準値以下であるかどうかによって汚染物質の分解の程度を確認することができる。
【００４５】
地下水中の濃度から間接的に測定する場合は、汚染領域の周辺部においてモニタリング用の井戸を予め設けておき、井戸の地下水中の汚染物質の濃度を定期的に測定する。そして、例えば、地下水中の汚染物質の濃度が環境基準値以下の状態が２年以上続いた場合には汚染物質の分解が完了したものと判断することができる。
なお、上記のように土壌の濃度を直接測定する方法と、地下水濃度から間接的に測定する方法の両方を行えば、汚染物質が分解され、浄化が達成したことをより確実に判断することができる。
【００４６】
そして、汚染土壌の浄化が完了した後、金属系還元剤１８が周囲の環境に悪影響を与えないようであればそのまま放置してもよいが、環境への影響等を考慮し、必要に応じて金属系還元剤１８の一部あるいは全部を除去してもよい。金属系還元剤１８を除去する方法は特に限定されず、金属系還元剤１８が注入されている部分を掘削した後、清浄な土壌で埋め戻せばよい。
【００４７】
以上、本発明について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態では、工場等の既存構造物の直下又はその周辺における汚染土壌を浄化する場合について説明したが、浄化を行う場所は限定されず、例えば、ＶＯＣなどの汚染物質が扱われていた工場や倉庫等の建屋の跡地、廃棄物処理場などにも本発明を好適に適用することができる。
特に、地下の配管などによって遮水壁を設けることができないような場所でも、本発明を適用することができ、しかも、金属系還元剤の注入によって遮水壁を設けた場合と同等に地下水位を上昇させることができるため、バイオスティミュレーション法により極めて効果的に汚染土壌を浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による汚染土壌の浄化方法の工程の一例を示すフローチャートである。
【図２】汚染土壌の存在領域を確認する方法を示す概略図である。
【図３】汚染領域の周囲に金属系還元剤を注入した状態を示す概略図である。
【図４】二重管ダブルパッカー工法により金属系還元剤（鉄微粒子）を注入する手順を示す図である。
【図５】バイオスティミュレーション用薬剤を注入するための注入孔と揚水井戸の配置の一例を示す概略図である。
【図６】本発明に係る汚染土壌の浄化システムの一例を示す概略図である。
【図７】浄化後、金属系還元剤の一部を引き抜いた状態を示す概略図である。
【図８】従来のバイオスティミュレーション法により汚染土壌の浄化を行う方法の一例を示す概略図である。
【図９】バイオスティミュレーション法による脱塩素化の流れを示す図である。
【図１０】金属系還元剤（鉄微粒子）の注入前後の透水係数を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 土壌
１２ 既存構造物（工場等）
１４ 汚染物質
１６ ボーリング孔
１８ 金属系還元剤
３４ 薬剤注入孔
３６ 揚水井戸
４６ バイオスティミュレーション用薬剤
４８ 汚染土壌の浄化システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に工場などの既存構造物直下やその周囲の汚染土壌をバイオスティミュレーション法によって効率的に浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤の透水性の低下や地盤強化を目的として、地中に薬剤を注入する場合がある。例えば、地盤改良用の薬剤として、水ガラスを始めとした止水材を、注入管を通して地盤中に注入する工法がある。
【０００３】
また、近年、環境汚染問題の解決策として、工場などから流出したトリクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物（ＶＯＣ）、ダイオキシン、ＰＣＢ類等で汚染された土壌や地下水を浄化するため、これらの汚染物質を除去し、土壌を修復するための種々の試みがなされている。
【０００４】
例えば、上記のような揮発性有機化合物等で汚染された土壌を浄化する方法として、汚染物質を鉄微粒子で還元することで無害の物質に変化させる方法が知られている。具体的には、汚染土壌に注入管を設け、鉄微粒子を主成分とするスラリーを供給する方法（特許文献１参照）、ボーリングにより穿孔した孔に圧縮空気とともに鉄粉を吹き込む方法（特許文献２参照）などが提案されている。
このように鉄微粒子や鉄粉を汚染領域に注入する方法は、汚染物質を原位置で処理することができ、注入した鉄微粒子等は周囲の環境に対する悪影響が少ないなどの利点がある。しかし、汚染部に鉄微粒子等を注入したときに汚染物質が周囲に拡散し易い、あるいは透水性の高い地盤の場合、１つの注入孔による浄化範囲が狭く、施工費が高いという問題がある。
【０００５】
また、汚染領域をシートパイル（鋼矢板）で囲って汚染水の流出を防いだ上、鉄粉が充填された鋼杭を汚染領域に打ち込む方法（特許文献３参照）、地中にＨ形の鋼矢板を打ち込んで地下壁を設け、矢板の間の空間に鉄粉等を付与する方法（特許文献４参照）なども提案されている。しかし、汚染領域に遮水壁等を設けるとなると、施工費が一層上昇するというだけでなく、地中に配管などがある場合に施工ができないという問題もある。
【０００６】
一方、汚染された土壌中に生息する微生物（分解菌）に有用な薬剤を注入し、その分解菌を活性化させることにより土壌の浄化の促進を図る、バイオスティミュレーションと呼ばれる工法がある（特許文献５参照）。
図８は、バイオスティミュレーション法の概要を示している。工場等の構造物５０から流出した揮発性有機化合物等の汚染物質５８は、構造物直下及び周辺部の土壌に拡散する。汚染された土壌は掘削して除去することができるが、汚染物質５８の一部は地下水とともに周囲に拡散してしまう。そこで、汚染領域にボーリング孔５４を設け、薬液タンク５２からポリ乳酸エステル等のバイオスティミュレーション用薬剤をボーリング孔５４に注入するとともに、下流側では揚水井戸５６から地下水を汲み上げる。
【０００７】
バイオスティミュレーションによりＶＯＣの分解を行う場合、ボーリング孔５４から汚染領域に供給された薬剤は地下水によって土粒子間に浸透し、土中の好気性微生物によって分解され、土壌内が嫌気性雰囲気となる。これにより嫌気性微生物が活性化し、嫌気性微生物の働きによってＶＯＣの脱塩素化が促進される。例えばテトラクロロエチレン（ＰＣＥ）の場合、図９に示したように、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）、ジクロロエチレン（ＤＣＥ）、エチレンへと順次脱塩素化され、最終的には水、二酸化炭素等の無害な物質に分解される。
【０００８】
バイオスティミュレーション法は、上記のようにボーリング孔５４から供給した薬液を地下水によって汚染領域に浸透させ、既存の分解菌を活性化させて浄化を行うため、掘削する面積が小さく、環境への悪影響も少ないという利点がある。
しかしながら、バイオスティミュレーション用の薬剤は基本的に水に可溶で流失し易く、浄化対象外の土壌中にも拡散してしまうことや、溶存酸素や硝酸イオンに消費され易いという問題がある。また、汚染物質が存在する川上から薬液を浸透させるが、汚染領域全体の浄化に時間を要し、有害な塩化ビニルなどの中間代謝物が蓄積し易いことや、逆に地下水流により周辺に中間代謝物が拡散し易いといった問題もある。さらに、水が溜まっている層（飽和層）には薬剤が浸透するものの、水が溜まっていない層（不飽和層）には薬剤が行き渡らず、浄化効果が十分得られないといった問題もある。
【０００９】
浄化対象外の土壌中への薬剤の拡散を防止し、汚染箇所に薬剤を効率的に供給する方法として、汚染箇所の周囲に鋼矢板等を埋め込んで遮水壁を設ける方法が考えられる。しかしながら、施工費用が大幅に上昇するほか、特に工場などの周囲で地中に配管が設けられている場所では、鋼矢板を埋め込むことができない場合がある。さらに、鋼矢板を埋め込む際、鋼板とともに汚染物質が深部まで拡散するおそれもある。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１１３９７６号公報
【特許文献２】特開２００２−２００４７８号公報
【特許文献３】特開２００５−１６１１２４号公報
【特許文献４】特開２００２−７９２３３号公報
【特許文献５】特開２０００−７９０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のような問題点に鑑み、本発明は、工場などの既存構造物直下あるいはその周辺部において遮水壁を設けることができないような場所でも容易に施工することができ、揮発性有機塩素化合物、ダイオキシン、ＰＣＢ類等で汚染された土壌や地下水を、バイオスティミュレーション法によって効率的に浄化する方法及び浄化システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、汚染土壌の存在領域を確認する工程と、該汚染土壌の存在領域周辺に対して金属系還元剤を注入し、該金属系還元剤により前記汚染土壌の周囲を区画する工程と、該区画された領域内にバイオスティミュレーション用薬剤を注入し、バイオスティミュレーションにより汚染土壌の浄化を実施する工程と、を有することを特徴とする汚染土壌の浄化方法が提供される。
【００１３】
本発明は、前記汚染土壌が、揮発性有機塩素化合物、硝酸性窒素、ＰＣＢ、及びダイオキシン類の少なくともいずれか一種を含有する土壌である場合に好適に適用することができる。
【００１４】
より具体的には、前記揮発性有機塩素化合物が、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１−ジクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエチレン、１，３−ジクロロプロペン、ジクロロメタン、テトラクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、及びトリクロロエチレンからなる群より選択される一種以上である場合、本発明は特に有効となる。
【００１５】
前記バイオスティミュレーションにより汚染土壌の浄化を実施する工程の後、前記金属系還元剤の少なくとも一部を除去する工程を有することもできる。
【００１６】
前記汚染土壌の存在領域を確認する工程は、ボーリング調査により現地土壌を採取し、採取した土壌中の汚染物質を分析する工程を含むことが好ましい。
【００１７】
また、前記金属系還元剤により汚染土壌の周囲を区画する工程が、前記汚染土壌の存在領域周辺に所定の間隔で金属系還元剤を注入することにより、汚染土壌の存在領域を周辺の非汚染土壌領域から区画する工程であることが好ましい。
【００１８】
前記金属系還元剤を注入することにより、該金属系還元剤の注入領域における透水性を、金属系還元剤の非注入領域に比較し、１／１０以下に低下させることが好ましい。
【００１９】
前記バイオスティミュレーション用薬剤は、ポリ乳酸エステル、高脂肪酸エステル、炭素数４以下の有機酸、ビタミン類、不活性酵母、及び乳酸エステルの少なくともいずれか一種を主成分とする微生物分解促進剤を好適に使用することができる。
【００２０】
また、本発明では、汚染土壌を浄化するためのシステムであって、少なくとも、前記汚染土壌の存在領域周辺に対して金属系還元剤を注入することにより形成した囲いと、前記汚染土壌の存在領域内にバイオスティミュレーション用薬剤を注入するための孔を有することを特徴とする汚染土壌の浄化システムも提供される。
【００２１】
この場合、前記汚染土壌の存在領域内に揚水井戸をさらに有することが好ましい。
【００２２】
また、前記金属系還元剤が、鉄微粒子を含むものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、汚染土壌の存在領域周辺に金属系還元剤を注入して汚染土壌の周囲を区画した上でバイオスティミュレーションによる土壌の浄化を実施する。このような方法であれば、地中の配管などにより遮水壁を設けることができないような場所でも容易に施工することができ、また、金属系還元剤とバイオスティミュレーション用薬剤の相乗効果によって汚染物質を極めて効率的に分解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明による汚染土壌の浄化方法を詳細に説明する。
本発明者らは、ＶＯＣ等による汚染土壌に対するバイオスティミュレーション法の適用にあたり、施工が容易であり、しかも汚染領域に薬剤をより効率的に供給することができる方法を見出すべく、鋭意研究を行った。そして、地中に金属系還元剤を注入すると、注入領域において透水係数が顕著に低下することを知見した。
【００２５】
図１０は、鉄微粒子の注入試験における透水係数の変化を示している。この図に見られるように、透水係数は、鉄微粒子を注入した直後、注入前の１００分の１程度に低下している。
【００２６】
このような注入試験の結果などから、本発明者らは、金属系還元剤を汚染領域の周囲に注入して透水性を抑制した上で、汚染領域にバイオスティミュレーション用の薬剤を注入すれば、薬剤が浄化対象外の領域に流出することが抑制されるとともに、地下の水位が上昇して不飽和層にも薬剤が十分浸透し、また、汚染物質の一部がバイオスティミュレーションによって分解されずに拡散しても周囲の金属系還元剤によって確実に分解することができる、といった相乗効果が得られ、バイオスティミュレーションによる浄化能力を格段に向上させることができることを見出し、本発明の完成に至った。
【００２７】
図１は、本発明による汚染土壌の浄化方法の一例を示すフローチャートである。
まず、汚染土壌の存在領域を確認する（図１の工程（Ａ））。汚染土壌の試料を採取する方法としては、土壌の掘削など公知の方法を任意に適用することができる。例えば、ボーリング調査により現地土壌を採取し、採取した土壌中の汚染物質を分析することが好ましい。具体的には、図２に示したように、工場等の既存構造物１２の直下あるいはその周囲の土壌１０において、浄化対象の汚染物質１４が存在していると予想される箇所にボーリング孔１６を設け、汚染土壌を採取する。ドリルなどによる掘削と、所定の深さにおける土壌サンプリングが可能であれば、いずれの装置を適用することができ、例えばジオプローブ（Ｇｅｏｐｒｏｂｅ Ｓｙｓｔｅｍ社製）を用いることができる。
【００２８】
土壌汚染の調査のやり方については土壌汚染対策法に基づく調査を実施する。例えば、調査精度に応じて、１ｍ、５ｍ、１０ｍ、３０ｍなど所定の間隔で試料を採取し、そこに含まれる汚染物質を分析することで汚染物質の種類や汚染領域をより正確に特定することができる。
【００２９】
また、汚染土壌の存在を確認する際、汚染領域に分解菌が存在していることも確認することが好ましい。前記したように、バイオスティミュレーション法は、土着の分解菌を活性化させることで浄化を促進させる方法であるため、汚染物質を分解する能力のある微生物（分解菌）がその場所に存在している必要がある。例えば、ＶＯＣを分解する微生物として、デハロコッコイデス菌が知られている。このような分解菌は土壌中に高い確率で存在しているが、対象となる汚染物質の分解菌が存在していない可能性もあるので、試料を採取した際、汚染物質の存在を確認するほか、それを分解する微生物の存在も確認することが好ましい。
【００３０】
汚染土壌の存在領域を確認した後、汚染土壌の存在領域周辺に対して金属系還元剤を注入し、該金属系還元剤により前記汚染土壌の周囲を区画する（図１の工程（Ｂ））。
例えば、図３に示されるように、汚染土壌の存在領域周辺に所定の間隔で金属系還元剤１８を注入することで、該金属系還元剤の注入領域により、汚染土壌の存在領域を周辺の非汚染土壌領域から区画する。このように区画すれば施工が容易であり、また、後述するバイオスティミュレーション用薬剤を注入するための薬剤注入孔を多数設ける必要がなく、施工費を低く抑えることができる。なお、汚染領域が広大である場合は、例えば碁盤の目のように細かく区画し、それぞれの区画においてバイオスティミュレーション用薬剤を注入すれば、より短期間での浄化を図ることもできる。
【００３１】
注入する金属系還元剤１８としては、例えば鉄、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、コバルト、ニッケル等、還元作用をもつ金属微粒子を好適に使用することができ、特にコストの面から鉄微粒子が好ましい。粒径は特に限定されないが、例えば、０．０５〜１．０μｍの鉄微粒子であれば、還元作用が高く、特に好適である。具体的には、ナノスケールα−Ｆｅ・Ｆｅ３Ｏ４複合粒子（例えば、戸田工業株式会社製、ＲＮＩＰ（商品名））、金属系還元剤含有スラリー（例えば、東洋インキ製造株式会社製、ＣＩスラリー（商品名））などを用いることができる。なお、特にダイオキシン、ＰＣＢなどの有機塩素化合物を分解させる必要がある場合には、希金属を含有した還元作用の高い金属系還元剤を注入してもよい。
【００３２】
金属系還元剤１８の注入量は、金属系還元剤の種類、汚染領域の広さ、汚染の程度等によるが、金属系還元剤の非注入領域に比較し、１／１０以下に低下させることが好ましい。金属系還元剤１８の注入領域における透水性を、汚染物質で汚染されている領域の１０分の１以下に低下させれば、汚染領域内の水位を確実に上昇させることができ、バイオスティミュレーション用薬剤を不飽和層にも十分浸透させることができる。具体的には、例えば金属系還元剤として鉄微粒子を用いる場合、地山１ｍ３あたり０．５〜２０ｋｇの鉄微粒子を注入することが好ましい。
【００３３】
金属系還元剤１８を汚染土壌の存在領域周辺に注入する方法は、公知の方法を適用することができる。基本的には、土壌を掘削して金属系還元剤１８を注入すればよく、例えば、二重管ストレーナ工法（単相式、複相式）、二重管ダブルパッカー工法、単管ロッド注入工法等によって容易に注入することができる。また、これらの工法であれば、短い間隔で金属系還元剤の注入を行うことができ、区画する形状に柔軟に対応することができる。また、深度によって止水用の薬剤（水ガラスやセメント系固化剤）を適用することができる。例えば、帯水層の深度には金属系還元剤を、その上下の層には水ガラスを適用することができる。
【００３４】
図４は、二重管ダブルパッカー工法により金属系還元剤（鉄微粒子）を注入する手順を示している。まず、泥水２２掘りと同時にケーシング２０建てこみを行なう（図４Ａ）。削孔作業終了後、ケーシング２０内にホース２４を挿入し、ホース２４とケーシング２０の間の空隙に固化材を注入する（図４Ｂ）。固化材が硬化する前に注入用外管２８を挿入し（図４Ｃ）、ケーシング２０を引き抜く（図４Ｄ）。固化材が硬化した後、注入用内管３０を挿入する（図４Ｅ）。そして、パッカー付吐出口３２の位置を上方に移動させながら、スラリー状の金属系還元剤を繰り返し注入する（図４Ｆ）。このような工法によれば、土壌１０内に鉄微粒子を容易に注入することができる。
【００３５】
汚染領域周辺部への金属系還元剤１８の注入間隔（ピッチ）は、汚染領域の広さ等を考慮して適宜設定すればよいが、注入ピッチが広過ぎると金属系還元剤１８による透水係数（透水速度）を低下させる効果が十分得られないおそれがある。例えば、１〜２ｍピッチで金属系還元剤１８を注入すれば、土中の金属系還元剤１８の密度が高く、透水性を十分低下させることができる。なお、金属系還元剤によって汚染土壌の周囲を区画する際、必ずしも隙間無く囲む必要はなく、例えば地中にインフラ用配管が設けられている場合にはその箇所への金属系還元剤の注入を避け、水ガラス等を適用してもよい。また一部分はシートパイルのような遮水壁で囲むことも可能である。
【００３６】
金属系還元剤１８により汚染土壌の周囲を区画した後、区画された領域内にバイオスティミュレーション用薬剤を注入し、バイオスティミュレーションにより汚染土壌の浄化を実施する（図１の工程（Ｃ））。
例えば、図５に示したように、金属系還元剤１８によって区画した領域内に、バイオスティミュレーション用薬剤を注入するための注入孔３４と揚水井戸３６を配置する。薬剤注入孔３４と揚水井戸３６の数、位置等は特に限定されないが、薬剤注入孔３４と揚水井戸３６との間に汚染領域が位置するように配置すれば、薬剤を汚染領域に確実に供給することができる。
【００３７】
図６は、上記のような手順で構築される本発明に係る汚染土壌の浄化システムにより、汚染物質が浄化される状況を概略的に示している。この浄化システム４８は、汚染土壌の存在領域周辺に対して金属系還元剤１８を注入することにより形成した囲いと、汚染土壌の存在領域内においてバイオスティミュレーション用薬剤を注入するための孔３４と揚水井戸３６を備えている。
地中には、飽和層４２と不飽和層４４のほか、水がほとんど透過しない層（難透水層）４０が存在する。薬剤注入孔３４からバイオスティミュレーション用薬剤４６を水と一緒に注入するとともに、揚水井戸３６から地下水を汲み揚げる。なお、薬剤注入孔３４と揚水井戸３６を連結させて薬剤と地下水を循環させてもよい。この時、地下浸透の観点から揚水してきた地下水は処理後にリチャージする必要がある。地下水の処理法式としては曝気処理と活性炭吸着を組合せた方式が一般的ではあるが、例えば特開２００５−５８８９３号公報に記載されているような脱気処理方式、すなわち汲み上げた地下水を減圧下で脱気し、必要に応じて嫌気性微生物を活性化させる薬剤を添加して地下に戻すことが望ましい。
薬剤４６の注入と地下水の汲み上げにより、薬剤４６は飽和層４２に広がるが、金属系還元剤１８が注入された部分で透水が抑制されるため、薬剤４６は外部への流出が抑制される。また、金属系還元剤１８による透水性の低下により、金属系還元剤１８で区画された領域内では地下水位３８が上昇し、不飽和層４４において汚染物質１４が存在する部分にも薬剤４６を行き渡らせることができる。
【００３８】
また、金属系還元剤１８の注入により、嫌気性微生物の増殖や活性を阻害するような物質（溶存酸素、硝酸イオン、硫酸イオン等）の外部からの流入も妨げられるため、薬剤４６による作用が長期間にわたって持続する点でも有利となる。なお、金属系還元剤１８の注入領域において透水性が低下する結果、金属系還元剤１８で囲まれた汚染領域ではバイオスティミュレーションによる中間代謝物が蓄積し易くなるが、薬剤４６の流出が抑制され、作用時間も長く稼げるため、汚染物質のほとんどを汚染領域内で分解させることができる。
すなわち、汚染領域内の飽和層４２と不飽和層４４の両方において薬剤４６が十分浸透するとともに、薬剤４６の作用を長時間維持することができる。従って、汚染領域内において分解菌の活性化を大いに促進させることができ、バイオスティミュレーションによる浄化を極めて効率よく発揮させることができる。
【００３９】
使用するバイオスティミュレーション用薬剤４６は、対象となる汚染物質の種類等によるが、例えば、汚染物質が揮発性有機塩素化合物、硝酸性窒素、ダイオキシン、ＰＣＢ等の場合は、ポリ乳酸エステル、高脂肪酸エステル、炭素数４以下の有機酸、ビタミン類、不活性酵母及び乳酸エステルの少なくともいずれか一種を主成分とする微生物分解促進剤を好適に用いることができる。あるいは、他の公知の嫌気性バイオスティミュレーション用薬剤を用いても良い。
より具体的には、水素徐放剤（例えば、商品名：ＨＲＣ、リジェネシス社製）、固体水素供給体（例えば、商品名：アムテクリーン、松下エコシステムズ株式会社製）、水溶性微生物分解促進剤（例えば、商品名：ＥＤＣ、エコサイクル株式会社製）を好適に使用することができる。
【００４０】
上記のような薬剤を用いれば、嫌気性微生物の分解作用を好適に活性化させることができ、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１−ジクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエチレン、１，３−ジクロロプロペン、ジクロロメタン、テトラクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、トリクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物のほか、硝酸性窒素、ダイオキシン、ＰＣＢなどの有機塩素化合物の分解をはかることができる。
【００４１】
バイオスティミュレーション用薬剤の注入量は、使用する薬剤の種類、汚染領域の広さ、汚染の程度等によるが、地山１ｍ３あたり０．１〜５ｋｇの薬剤を注入し、地下水中のＴＯＣ濃度が２０ｍｇ／Ｌ以上となるようにすることが好ましい。
なお、バイオスティミュレーション用薬剤を地中に注入すると、通常は酸性側に傾き、汚染領域の周囲に注入されている金属系還元剤１８は、その種類によっては酸性中で浄化能力が低下するものがある。また、土壌内の酸性度が強くなると、バイオスティミュレーション法において汚染物質を分解する微生物の能力が低下するおそれもある。そこで、バイオスティミュレーション用薬剤を注入する際、必要に応じ、ナトリウム塩、カルシウム塩等の中和剤を添加あるいは追加してもよい。
【００４２】
また、例えば、高濃度の揮発性有機塩素化合物、硝酸性窒素、あるいは難分解性のダイオキシン、ＰＣＢ等が存在する場合、汚染物質の一部はバイオスティミュレーション法によっては十分分解されないまま地中で徐々に拡散していくことも考えられる。しかし、本発明では、汚染領域の周囲に金属系還元剤１８が注入されているので、汚染物質の一部がバイオスティミュレーション法によって分解されなくても、周囲に注入されている金属系還元剤１８によって分解を促進することができる。
【００４３】
すなわち、本発明では、汚染領域の周囲に金属系還元剤１８を注入することで、透水性が抑制され、汚染領域内でのバイオスティミュレーション法による浄化作用を格段に向上させるだけでなく、汚染物質の一部が分解されずに拡散しても、周囲に注入されている金属系還元剤１８によって分解が促進されることとなる。このような方法によれば、汚染土壌を掘削して除去することが困難である場所や、配管などにより遮水壁を設けることができないような場所であっても、容易に施工することができ、しかも、金属系還元剤とバイオスティミュレーション用薬剤との相乗効果によって、原位置において汚染物質、特に揮発性有機塩素化合物、硝酸性窒素、ＰＣＢ、ダイオキシン類を、短期間で、効率的に、かつ確実に分解して汚染土壌を浄化することができる。
【００４４】
一定期間、上記のようにしてバイオスティミュレーションにより汚染土壌の浄化を実施した後、例えば図７に示されるように、金属系還元剤１８の少なくとも一部を除去してもよい（図１の工程（Ｄ））。
汚染物質の分解の程度を確認するには、土壌の濃度を直接測定する方法と地下水濃度から間接的に測定する方法がある。
土壌の濃度を直接測定する場合、まず、浄化を行った土壌１０においてボーリングを行い、工程（Ａ）と同様に土壌を採取する。採取した土壌を用いて溶出試験あるいは抽出を行い、汚染物質の濃度をＧＣ−ＭＳ等で計測する。そして、溶出量が基準値以下であるかどうかによって汚染物質の分解の程度を確認することができる。
【００４５】
地下水中の濃度から間接的に測定する場合は、汚染領域の周辺部においてモニタリング用の井戸を予め設けておき、井戸の地下水中の汚染物質の濃度を定期的に測定する。そして、例えば、地下水中の汚染物質の濃度が環境基準値以下の状態が２年以上続いた場合には汚染物質の分解が完了したものと判断することができる。
なお、上記のように土壌の濃度を直接測定する方法と、地下水濃度から間接的に測定する方法の両方を行えば、汚染物質が分解され、浄化が達成したことをより確実に判断することができる。
【００４６】
そして、汚染土壌の浄化が完了した後、金属系還元剤１８が周囲の環境に悪影響を与えないようであればそのまま放置してもよいが、環境への影響等を考慮し、必要に応じて金属系還元剤１８の一部あるいは全部を除去してもよい。金属系還元剤１８を除去する方法は特に限定されず、金属系還元剤１８が注入されている部分を掘削した後、清浄な土壌で埋め戻せばよい。
【００４７】
以上、本発明について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態では、工場等の既存構造物の直下又はその周辺における汚染土壌を浄化する場合について説明したが、浄化を行う場所は限定されず、例えば、ＶＯＣなどの汚染物質が扱われていた工場や倉庫等の建屋の跡地、廃棄物処理場などにも本発明を好適に適用することができる。
特に、地下の配管などによって遮水壁を設けることができないような場所でも、本発明を適用することができ、しかも、金属系還元剤の注入によって遮水壁を設けた場合と同等に地下水位を上昇させることができるため、バイオスティミュレーション法により極めて効果的に汚染土壌を浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による汚染土壌の浄化方法の工程の一例を示すフローチャートである。
【図２】汚染土壌の存在領域を確認する方法を示す概略図である。
【図３】汚染領域の周囲に金属系還元剤を注入した状態を示す概略図である。
【図４】二重管ダブルパッカー工法により金属系還元剤（鉄微粒子）を注入する手順を示す図である。
【図５】バイオスティミュレーション用薬剤を注入するための注入孔と揚水井戸の配置の一例を示す概略図である。
【図６】本発明に係る汚染土壌の浄化システムの一例を示す概略図である。
【図７】浄化後、金属系還元剤の一部を引き抜いた状態を示す概略図である。
【図８】従来のバイオスティミュレーション法により汚染土壌の浄化を行う方法の一例を示す概略図である。
【図９】バイオスティミュレーション法による脱塩素化の流れを示す図である。
【図１０】金属系還元剤（鉄微粒子）の注入前後の透水係数を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０ 土壌
１２ 既存構造物（工場等）
１４ 汚染物質
１６ ボーリング孔
１８ 金属系還元剤
３４ 薬剤注入孔
３６ 揚水井戸
４６ バイオスティミュレーション用薬剤
４８ 汚染土壌の浄化システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染土壌の存在領域を確認する工程と、該汚染土壌の存在領域周辺に対して金属系還元剤を注入し、該金属系還元剤により前記汚染土壌の周囲を区画する工程と、該区画された領域内にバイオスティミュレーション用薬剤を注入し、バイオスティミュレーションにより汚染土壌の浄化を実施する工程と、を有することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【請求項２】
前記汚染土壌が、揮発性有機塩素化合物、硝酸性窒素、ＰＣＢ、及びダイオキシン類の少なくともいずれか一種を含有する土壌であることを特徴とする請求項１に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項３】
前記揮発性有機塩素化合物が、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１−ジクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエチレン、１，３−ジクロロプロペン、ジクロロメタン、テトラクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、及びトリクロロエチレンからなる群より選択される一種以上であることを特徴とする請求項２に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項４】
前記バイオスティミュレーションにより汚染土壌の浄化を実施する工程の後、前記金属系還元剤の少なくとも一部を除去する工程を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項５】
前記汚染土壌の存在領域を確認する工程が、ボーリング調査により現地土壌を採取し、採取した土壌中の汚染物質を分析する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項６】
前記金属系還元剤により汚染土壌の周囲を区画する工程が、前記汚染土壌の存在領域周辺に所定の間隔で金属系還元剤を注入することにより、汚染土壌の存在領域を周辺の非汚染土壌領域から区画する工程であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項７】
前記金属系還元剤を注入することにより、該金属系還元剤の注入領域における透水性を、金属系還元剤の非注入領域に比較し、１／１０以下に低下させることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項８】
前記バイオスティミュレーション用薬剤が、ポリ乳酸エステル、高脂肪酸エステル、炭素数４以下の有機酸、ビタミン類、不活性酵母及び乳酸エステルの少なくともいずれか一種を主成分とする微生物分解促進剤であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項９】
汚染土壌を浄化するためのシステムであって、少なくとも、前記汚染土壌の存在領域周辺に対して金属系還元剤を注入することにより形成した囲いと、前記汚染土壌の存在領域内にバイオスティミュレーション用薬剤を注入するための孔を有することを特徴とする汚染土壌の浄化システム。
【請求項１０】
前記汚染土壌の存在領域内に揚水井戸をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の汚染土壌の浄化システム。
【請求項１１】
前記金属系還元剤が、鉄微粒子を含むものであることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の汚染土壌の浄化システム。
【請求項１】
汚染土壌の存在領域を確認する工程と、該汚染土壌の存在領域周辺に対して金属系還元剤を注入し、該金属系還元剤により前記汚染土壌の周囲を区画する工程と、該区画された領域内にバイオスティミュレーション用薬剤を注入し、バイオスティミュレーションにより汚染土壌の浄化を実施する工程と、を有することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【請求項２】
前記汚染土壌が、揮発性有機塩素化合物、硝酸性窒素、ＰＣＢ、及びダイオキシン類の少なくともいずれか一種を含有する土壌であることを特徴とする請求項１に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項３】
前記揮発性有機塩素化合物が、四塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１−ジクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエチレン、１，３−ジクロロプロペン、ジクロロメタン、テトラクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、及びトリクロロエチレンからなる群より選択される一種以上であることを特徴とする請求項２に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項４】
前記バイオスティミュレーションにより汚染土壌の浄化を実施する工程の後、前記金属系還元剤の少なくとも一部を除去する工程を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項５】
前記汚染土壌の存在領域を確認する工程が、ボーリング調査により現地土壌を採取し、採取した土壌中の汚染物質を分析する工程を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項６】
前記金属系還元剤により汚染土壌の周囲を区画する工程が、前記汚染土壌の存在領域周辺に所定の間隔で金属系還元剤を注入することにより、汚染土壌の存在領域を周辺の非汚染土壌領域から区画する工程であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項７】
前記金属系還元剤を注入することにより、該金属系還元剤の注入領域における透水性を、金属系還元剤の非注入領域に比較し、１／１０以下に低下させることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項８】
前記バイオスティミュレーション用薬剤が、ポリ乳酸エステル、高脂肪酸エステル、炭素数４以下の有機酸、ビタミン類、不活性酵母及び乳酸エステルの少なくともいずれか一種を主成分とする微生物分解促進剤であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項９】
汚染土壌を浄化するためのシステムであって、少なくとも、前記汚染土壌の存在領域周辺に対して金属系還元剤を注入することにより形成した囲いと、前記汚染土壌の存在領域内にバイオスティミュレーション用薬剤を注入するための孔を有することを特徴とする汚染土壌の浄化システム。
【請求項１０】
前記汚染土壌の存在領域内に揚水井戸をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の汚染土壌の浄化システム。
【請求項１１】
前記金属系還元剤が、鉄微粒子を含むものであることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の汚染土壌の浄化システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−１８８４７８（Ｐ２００８−１８８４７８Ａ）
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７３６９８（Ｐ２００６−１７３６９８）
【出願日】平成１８年６月２３日（２００６．６．２３）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【出願人】（０００１５０１１０）株式会社竹中土木 (101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２３日（２００６．６．２３）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【出願人】（０００１５０１１０）株式会社竹中土木 (101)
【Ｆターム（参考）】
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