JP2008194547A - 汚染土壌の浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 汚染の原位置で、浄化が可能で、不用な土壌の運搬、掘り返しを行うことなく瞬時に汚染物質を浄化する。
【解決手段】 雷管付き爆薬・火薬(ダイナマイト、含水爆薬、黒色火薬など)を、汚染土壌中に埋め、雷管に専用の発火器で通電することにより、雷管を起爆し、雷管により爆薬・火薬を爆発させ、爆薬・火薬が爆発して生じる高温・高圧ガスにより、汚染土壌中の汚染物質を分解・蒸発させる方法と、急速な燃焼剤（破砕剤）を入れた筐体に火工式点火具を挿入し、これを汚染土壌中に埋め、火工式点火具に専用の発火器で通電することにより、火工式点火具を発火させて筐体毎破砕剤を燃焼させ、高温・高圧ガスを発生させ、汚染土壌中の汚染物質を分解及び／又は蒸発させる方法とがある。
【選択図】なし

Description

本発明は、燃焼性組成物の高温燃焼生成ガスを利用して汚染土壌を浄化する方法に関する。

昨今、油や揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）などによって汚染された土壌を浄化処理することが求められている。特に、ガソリンスタンドの跡地や工場跡地の土壌には、汚染物質である油成分が浸透し土壌中に何らかの形態で存在している可能性が高く、また近年は大型機械類などの不法投棄が後を絶たず、不法投棄が行われた土壌に大量の油成分が浸透している場合がある。

これらを除去するため、従来から真空抽出法が利用されている。真空抽出法には、地表面から土壌中の汚染領域まで井戸を掘り、その井戸に吸引管を挿入し、地表面に設置した真空ポンプで土壌中の汚染物を吸引除去するものなどがある。
また、化学的な汚染土壌の浄化方法としては、特開２００２−２９２３６１号公報がある。この方法は、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレンなどの有機塩素系化合物やガソリンなどの比較的低い温度で気化する揮発性汚染物質で汚染された地盤中に、生石灰杭を多数埋め込み、汚染物質で汚染された土壌を生石灰杭と土中水との発熱反応により汚染物質を気化して気密空間に回収することにより、汚染土壌を浄化する方法である。気密空間は、埋め込まれた生石灰杭の地表を気密シートで密封敷設することによって形成されている。

また、特許第３７３２７８３号公報には、生石灰を硫黄（Ｓ）分を含む汚染物質で汚染された土壌に混ぜ、それを回収して、炉で加熱することにより、汚染物質中の硫黄分を無害な石膏（硫酸カルシウム：ＣａＳＯ₄）に変え、無害化した土壌を元の場所に戻す方法
が記載されている。
また、特開２００５−４６６９９号公報には、微生物活動による有害物質の分解又は改質を利用する生物学的浄化方法であるバイオレメデーションが記載されている。バイオレメデーションは、汚染土壌を一旦掘り出し、微生物又は微生物群を汚染土壌に投与し、浄化した後、掘り出した元の場所へ埋め戻すものであり、ここでは特にシアン化合物による汚染土壌の処方が記載されている。
特開２００５−４６６９９号公報 特開２００２−２９２３６１号公報 特許第３７３２７８３号公報

しかし、従来技術による汚染土壌の浄化方法は、掘削のための大型重機、さらにはポンプなどの大型機器類を必要とし、それらの設置場所も広範囲を要することとなる。土壌が汚染された領域がこれらの設置を許容できる条件であればよいが、都市部或いは山間部ではそのような場所の確保が困難である。特に、山間部などは、設置場所を確保するために、樹木の伐採が必要であり、処理後は山林を回復させないと、土砂災害等の虞もあることから、処理に掛かるコストは膨大となる。

また、汚染物質が流出するようなものを山間部に不法投棄する例が後を絶たないが、このような不法投棄を行うような場所に、大型重機や設備を持ち込んで土壌の浄化を実施することは非常に困難である。
また、生石灰杭により汚染土壌を浄化する方法は、汚染土壌中に多数打込んだ石灰杭の石灰と水との反応熱で石灰杭の周囲中に含まれる沸点の低い汚染物質（トリクロロエチレン、ガソリンなど）を揮発させ、それを回収するものであるが、この方法は、多数の杭を打ち込み、かつ回収装置を取り付ける必要がある。
また、生石灰を汚染土壌に混ぜて回収して加熱する方法は、汚染土壌中の硫黄（Ｓ)分の無害化のための技術であり、かつ加熱炉を必要としている。

本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、汚染の原位置で、簡易的に、かつ装置の設置に時間を要さず、また広い場所も必要とせずに、短期間で汚染土壌を浄化する方法を提供することにある。

汚染土壌を浄化する方法には、多種多様な技術が存在するが、原位置での処理が可能で、かつ迅速な処理能力を持つ浄化法は存在していない。一方、岩石などを破砕するトンネル工事などでは、爆薬の爆発によって発生する衝撃波や高温・高圧ガスを利用して岩石の破壊を行っている。すなわち、爆薬は、例えば含水爆薬であれば、主成分である硝酸アンモニウム及び有機化合物が爆発することにより、窒素ガス、二酸化炭素、水蒸気などが高温・高圧で発生することがよく知られ、そのエネルギーをトンネル工事、土木工事などに利用している。

本発明者らは、この爆薬によって発生する高温・高圧ガスが、土壌中で汚染物質の分解・蒸発の作用を持つことを見出した。
例えば、破砕剤として酸化第二銅（ＣｕＯ）３８．５ｗｔ％、アルミニウム粉（Ａｌ）１１．５ｗｔ％、カリウム明礬（ＫＡｌ（ＳＯ₄）₂・１２Ｈ₂Ｏ）５０．０ｗｔ％の混合物を使用した場合について説明する。
破砕剤は、燃焼すると酸化第二銅とアルミニウムが次のテルミット反応を生じる。
３ＣｕＯ＋２Ａｌ→Ａｌ₂Ｏ₃＋３Ｃｕ＋ΔＨ（熱）
ＫＡｌ（ＳＯ₄）₂・１２Ｈ₂Ｏ＋△Ｈ→ＫＡｌ（ＳＯ₄）₂＋１２Ｈ₂Ｏ↑（水蒸気ガス）
酸化第二銅３モルとアルミニウム２モルとが反応し、１モルのアルミナと３モルの銅とが生じる。このとき、多量の熱の発生を伴う。テルミット反応に生じる温度は、２５００〜３０００℃近辺になることが一般的に知られており、この温度ではあらゆる有機化合物は分解してしまう。

カリウム明礬（ＫＡｌ（ＳＯ₄）₂・１２Ｈ₂Ｏ）は、１分子中に１２モルの結晶水を持っている。酸化第二銅とアルミニウムとの反応で生じた熱により、分子中の結晶水を水蒸気として放出する。
以上述べた反応により、破砕剤が多量の高温・高圧ガスを発生することになる。この高温・高圧ガスが、土壌中の有機物で構成された汚染物質を分解する。
テルミット反応は、酸化第二銅とアルミニウムに限られるものではなく、酸化第二銅とマグネシウムや酸化鉄と珪素など金属酸化物と金属粉の組合せでも生じるが、爆発に準じた早い燃焼反応が生じ、かつ安全に取り扱うことができるのは、酸化第二銅とアルミニウムとの組合せである。マグネシウム粉は、破砕剤製造時の取り扱い危険性が大きく、破砕剤を製造するには危険である。また、酸化鉄と珪素、酸化鉄とアルミニウムの組合せでは反応速度が遅く、汚染物質中に高温のガスを拡散させても、必要な範囲に拡散する前に冷却されてしまうので、効果がなくなってしまう。

ところで、汚染地域が山間地などの民家のない場所であれば、雷管付き爆薬・火薬（ダイナマイト、含水爆薬、黒色火薬など）での汚染土壌の浄化も安全上容易であるが、法律の規制には従う必要がある。爆薬・火薬を使用して、汚染土壌を取り去る方法は、爆薬・火薬の使用が火薬類取締法に規制されており、爆薬・火薬の使用は事前に官公庁への届け出を行い許可を得る必要がある。爆薬・火薬の保管は、火薬庫で行い、爆薬・火薬の加工は、火薬類製造所で行うなどが法律で義務づけられている。すなわち、爆薬・火薬を使用したい場所で、使用したいときに使用したいサイズに加工して使用することは、火薬類から公共安全性を確保するための各種法的規制により困難である。
民家に近い市街地、集落、村落の近傍に汚染地域が確認された場合、爆薬・火薬で処理を行うことは、安全確保の上では膨大な労力が必要となる。
また、汚染土壌が地表近傍で発生している場合、爆薬（ダイナマイト、含水爆薬など）を使用すると、爆発の威力が大き過ぎる。汚染土壌の浄化以外に、処理土壌の飛散、処理された周囲に未処理の汚染土壌が飛散したり、大きな音が発生したりするなどの問題が発生する。しかしながら、汚染土壌の浄化作業は、民家の近くで汚染が確認された場合にこそ、浄化処理作業が緊急に必要となってくる。

そこで、本発明では、コスト、法的規制、安全性を考慮し、爆薬・火薬を使用できる場所では、爆薬・火薬の爆発による汚染土壌物質の処理を行い、法的規制、安全性を考慮すべき場所では、火薬ではない燃焼組成物の燃焼によるガスと熱とによって瞬時に汚染土壌中の汚染物質を処理することとした。
すなわち、本発明には、雷管付き爆薬・火薬(ダイナマイト、含水爆薬、黒色火薬など)を、汚染土壌中に埋め、雷管に専用の発火器で通電することにより、雷管を起爆し、雷管により爆薬・火薬を爆発させ、爆薬・火薬が爆発して生じる高温・高圧ガスにより、汚染土壌中の汚染物質を分解・蒸発させる方法と、急速な燃焼剤（破砕剤）を入れた筐体に火工式点火具を挿入し、これを汚染土壌中に埋め、火工式点火具に専用の発火器で通電することにより、火工式点火具を発火させて筐体毎破砕剤を燃焼させ、高温・高圧ガスを発生させ、汚染土壌中の汚染物質を分解及び／又は蒸発させる方法とがある。

そこで、請求項１に係る発明は、汚染土壌領域に爆発・燃焼組成物を充填し、爆発・燃焼によって発生した大量の高温ガスによって汚染土壌中の汚染物質を分解及び／又は蒸発することを特徴とする。
請求項２係る発明は、請求項１記載の汚染土壌の浄化方法において、汚染物質は脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、多環・直鎖炭化水素又はそれらを含む油類、フェノール類、又は揮発性有機化合物、有機塩素化合物であり、それらの単独又は複合汚染物であることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１記載の汚染土壌の浄化方法において、爆発・燃焼組成物は、火工式点火具を備えた筐体に填薬されていることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１記載の汚染土壌の浄化方法において、汚染土壌領域に孔を穿孔し、その孔に前記爆発・燃焼組成物を填薬した筐体を挿入して前記爆発・燃焼組成物を燃焼させることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項３記載の汚染土壌の浄化方法において、爆発・燃焼性物質及び火工式点火具の点火薬は、非火薬組成物又は火薬組成物であることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項３記載の汚染土壌の浄化方法において、爆発・燃焼組成物を填薬する筐体は、紙製又は耐性を付与した紙製又は樹脂製であることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項１、請求項４又は請求項５記載の汚染土壌の浄化方法において、爆発・燃焼によって発生した大量の高温ガスは、爆発・燃焼組成物を構成する酸化第二銅とアルミニウムとによるテルミット反応で生じる２５００〜３０００℃近傍の温度によってカリウム明礬の結晶水を水蒸気として放出することによって生成されることを特徴とする。
請求項８に係る発明は、請求項１、請求項４又は請求項５記載の汚染土壌の浄化方法において、爆発・燃焼によって発生した大量の高温ガスは、爆発・燃焼組成物を構成する雷管付き爆薬又は火薬の爆発によって生成されることを特徴とする。

本発明によれば、汚染土壌中に燃焼によって大量のガスと熱を発生させる燃焼性物質を装填し、燃焼により発生した高温ガスを汚染土壌に与えることによって、原位置で、簡易的に、かつ装置の設置に時間を要さず、また広い場所も必要とせずに、短期間で汚染土壌を浄化することが可能となる。
また、本発明によれば、汚染領域の土壌の堅さ、水分の量などに無関係に浄化の作業を施工できる。すなわち、汚染物質が、汚泥の形状で滞留した沢、沼などでの施工も簡単に実施することが可能である。
また、本発明において、高温の燃焼ガスで有機物質を分解処理するので、有機物質の種類を選択しない。すなわち、汚染物質が現在社会的に問題化している揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）や有機塩素化合物であっても処理が可能である。
従って、平成１５年２月に施行された汚染土壌対策法において定められている、揮発性有機化合物（ＶＯＣｓ）による汚染源の除去に極めて有効な方法である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る汚染土壌の浄化方法の一実施形態に使用した実験装置を示す。
本実施形態に使用した実験装置は、縦２４ｃｍ、横２４ｃｍ、高さ３５ｃｍ、缶厚０．５ｃｍのペール缶１２に、赤玉土２を高さ３０ｃｍで装填し、赤玉土２の硬度が５〜１０ｋｇ／ｃｍ²になるようにプレスして通常の土壌の雰囲気を模擬し、ここにφ７０〜１５０ｍｍの円柱状の穴２ａを作製し、そこに汚染物質としてｎ−ヘキサデカン（Ｃ₁₆Ｈ₃₄）（以下、単にヘキサデカンと称する）を用いた濃度既知の汚染土壌３を装填し赤玉土２と同様の硬度に調整し、汚染土壌３の中に形成した装填孔４に、火工式点火具８及び破砕剤７の入った薬包１を装填し、再び汚染土壌３を５０ｍｍ入れ、合計１００ｍｍの高さとし、さらに、赤玉土２でその上を１００ｍｍ覆い、周囲の赤玉土２と同じ高さに調整することによって構成されている。薬包１には火工式点火具８に電流を流して発火させるための白金線付き脚線５が取り付けてある。

本実施形態では、破砕剤７として酸化第二銅３８．５ｗｔ％、カリウム明礬５０．０ｗｔ％、アルミニウム１１．５ｗｔ％を使用した。
図２は、破砕剤７を入れた筐体６及び火工式点火具８の概要を示す。破砕剤７を２〜５ｇを秤量し、防水性能を備えた底付き段ボール製筐体６に入れた。段ボール製の縁部１０付き蓋９の中心部に設けた穴９ａに火工式点火具８の白金線付き脚線５を通し、火工式点火具８を蓋９に取り付けた。火工式点火具８を取り付けた蓋９の縁部１０内に破砕剤７を入れた筐体６を差し込む。筐体６を蓋９の縁部１０の奥まで差し込んだら蓋９の縁部１０と筐体６を粘着テープ１１で結合する。

図３は、火工式点火具８を示す。厚み約０．３ｍｍ、長さ３５ｍｍ、外径７．２ｍｍのアルミニウム製管体１８の内部の上部側には、カプセル２３に覆われた保護キャップ２２が有り、保護キャップ２２の中に点火薬１６が０．２ｇ入っている。アルミニウム製管体１８の内部下側には、着火薬１７が１．１５ｇ入っている。白金線付脚線５は、市販品であり、アルミニウム製管体１８に入る樹脂製の塞栓１５が付いている。塞栓１５の長さは約１４ｍｍである。白金線付き脚線５は樹脂被覆されているが、塞栓１５よりアルミニウム製管体１８側は３．５ｍｍ長で被覆がなく、直径約０．５ｍｍの銅線１９である。この銅線１９に細い白金線２０が溶接された状態で市販されている。

点火薬１６は、酸化銅（ＣｕＯ）９０ｗｔ％とボロン（Ｂ）１０ｗｔ％とを混合したものである。保護キャップ２２の中に点火薬１６を０．２ｇ秤量し、先端の孔約１．５ｍｍを塞ぐために、カプセル２３を被せ白金線付き脚線５と結合する。着火薬１７は、酸化銅（ＣｕＯ）８１ｗｔ％とアルミニウム（Ａｌ）１６ｗｔ％とボロン（Ｂ）３ｗｔ％とを外割８ｗｔ％のニトロセルロース（ＮＣ）バインダーとして混合造粒した薬剤である。アルミニウム製管体１８に着火薬１７を１．１５ｇ秤量して、点火薬１６の組立済み白金線付き脚線５の塞栓１５をアルミニウム製管体１８に入れ、塞栓１５の上部がアルミニウム製管体１８の上部より５ｍｍ程度上部とになるようにする。その後、塞栓１５とアルミニウム製管体１８とをカシメ装置でカシメて結合する。アルミニウム製管体１８と塞栓１５とをカシメると、カシメ溝２１ができ、アルミニウム製管体１８と塞栓１５とが結合する。塞栓１５は樹脂であり、カシメることによりアルミニウム製管体１８内の密閉性が確保される。

火工式点火具８は、市販のコンデンサー式発破器（ニッサン発破器ＤＸ型ＤＸ−５０−Ｄ、日本油脂株式会社製）を使って電流を流すことにより、白金線２０が電線爆発を起こす。この電線爆発で生じる高温の白金線２０の破片が点火薬１６の中に入ることにより、点火薬１６が燃焼し、着火薬１７が伝火燃焼する。着火薬１７は、ボロン（Ｂ）が酸化剤（ＢａＣｒＯ₄）により酸化され、二酸化ボロン（Ｂ₂Ｏ₃）となる。このとき多量の熱（ΔＨ）が発生する。発生した熱（ΔＨ）は、アルミニウム製管体１８を溶かし、破砕剤７を点火する。
２Ｂ＋３ＢａＣｒＯ₄→Ｂ₂Ｏ₃＋３ＢａＯ＋３ＣｒＯ₂＋ΔＨ↑
試験に使用した汚染土壌３は、赤玉土２（密度１．２５ｇ／ｍｌ）１ｌにヘキサデカン（Ｃ₁₆Ｈ₃₄：密度０．７７３ｇ／ｍｌ）１７〜８３ｍｌを均一になるように手で混ぜて作成した。
ヘキサデカンは沸点が約２８６℃であり、この温度を超える環境下では蒸発する。また、急激な温度上昇雰囲気環境下になった場合は分解を起こし、かつ破砕剤の燃焼ガスに含まれる酸素との反応により燃焼も生じると考えられる。

次に、本実施形態の作用を説明する。
汚染土壌３の中心付近に設置した薬包１に、所定の電流を通電し、薬包１に設置された火工式点火具８を発火し、破砕剤７に伝火し破砕剤７を瞬時に燃焼させた。破砕剤７の燃焼により１０００℃以上の高温ガスが発生し、同時に汚染土壌３に対して高圧力が与えられ、汚染土壌３の汚染物質は、急激な高温・高圧ガスにより分解、気化し土壌中の汚染物質濃度が低下した。
図４に示すように、処理後、薬包１のあった部分には生成孔１３ができ、生成孔１３の周囲と赤玉土２の間に汚染土壌３が張り付いている。また、生成孔１３には多数のクラック１４ができている。クラック１４の周囲に張り付いた処理された汚染土壌３を回収して、処理量の測定を行った。

汚染土壌３中の浄化処理後の汚染物質の濃度をソックスレー抽出法と重量法により定量分析した。ソックスレー抽出法については、例えばＪＩＳ Ｋ ０１０２に準じて実施した。一般的なソックスレー抽出器は、最下部のフラスコに溶媒（ヘキサン）を入れ、中間部に円筒ろ紙に入れた固体の試料を入れ、上部に焼結ガラス冷却管が付いた装置である。フラスコを加熱すると溶媒は蒸発し、最上部の冷却管で凝結する。この溶媒は、滴下する際に固体試料に滴り落ち、目的成分を少量溶かしこんだ後、フラスコに戻る。通常の場合、目的成分は溶媒より沸点が高いため、このサイクルを繰り返すことで、フラスコ内には徐々に目的成分が濃縮される。還流する溶媒は、目的成分を含まないので飽和することはなく、比較的少量の溶媒で効率よく抽出を行うことができる。実際には、汚染土壌３を１０ｇ円筒ろ紙に採取し、抽出にはｎ−ヘキサン１００ｍｌを加え、３時間のソックスレー抽出を行った。その後、濃縮をロータリーエバポレータを用いて実施し、さらに６０℃に設定した乾燥機で１５分間乾燥し、電子天秤によって重量測定を行い、目的物質の定量測定を行った。その結果、初期の汚染濃度に比べ、破砕剤７により処理された土壌の汚染濃度は初期濃度から３０〜７０％低減し、破砕剤７の発火燃焼と同時の極短時間で汚染濃度が低減することが確認された。

破砕剤７の代わりに爆薬やダイナマイトの使用も可能であるが、本実施形態の場合、施行の状態により汚染土壌３が単に撒き散らされるだけの場合もあり、常に良好な結果になるとはいえない。従って、破砕剤７のように密閉状態でも爆速が低く比較的穏やかな燃焼が行われる薬剤がより好ましい。
このように、本発明によれば、掘削のための大型重機、さらにはポンプ等の大型機器類を必要とせず、それらの設置場所も必要とせず、燃焼によって発生した高温ガスを汚染土壌に与えることによって、汚染の原位置で、浄化が可能で、不用な土壌の運搬、掘り返しが必要なく、施行する上で最低限の土壌掘削のみを行えば瞬時に浄化ができる。
かつ、装置の設置に時間を要さず、迅速な浄化が可能であり、従来法のように長期間の施工例や立ち入り禁止等の措置が不用となる。簡易に、かつ装置の設置に時間を要さず、また広い場所も必要とせずに、短期間で汚染土壌を浄化することが可能となる。

なお、上記実施形態では、破砕剤７を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、爆発による急激な温度上昇と高温・高圧ガスの発生を伴う燃焼性組成物であれば特に限定するものではない。
また、上記実施形態においては、汚染土壌として、一般的な土壌について説明したが、本発明はこれに限らず、粘土質土壌、砂質・礫質土壌、泥質や地下水近傍の軟質土壌などにも当然に適用できる。また、汚染土壌の状態としては、これらの汚染土壌において汚染だまりとして汚染物質が存在する場合にでも当然に適用できる。

以下、本発明を実施例によりさらに説明する。
図１に示す実験装置を用いて破砕剤７を火工式点火具８で発火燃焼させ、汚染土壌３中の汚染物質をソックスレー抽出法と重量法により定量分析した。
試験Ｎｏ．１は、汚染土壌３中のヘキサデカンの濃度を１．７ｖｏｌ％、汚染土壌３の径を１０５ｍｍ、破砕剤７の薬量を２ｇとして実験したところ、実験後の汚染土壌３中のヘキサデカンの量は試験前の濃度１．７ｖｏｌ％が０．７１ｖｏｌ％となっており、試験前の濃度を１００％とすると、試験後は４２％に低下していた。すなわち、５８％のヘキサデカンが処理されたことを確認した。

試験Ｎｏ．２は、汚染土壌３中のヘキサデカンの濃度を１．７ｖｏｌ％、汚染土壌３の径を１５０ｍｍ、破砕剤７の薬量を２ｇとして実験したところ、実験後の汚染土壌３中のヘキサデカンの量は試験前の濃度１．７ｖｏｌ％が０．４２ｖｏｌ％となっており、試験前の濃度を１００％とすると、試験後は２５％に低下していた。すなわち、７５％のヘキサデカンが処理されたことを確認した。
試験Ｎｏ．３は、汚染土壌３中のヘキサデカンの濃度を１．７ｖｏｌ％、汚染土壌３の径を７０ｍｍ、破砕剤７の薬量を２ｇとして実験したところ、実験後の汚染土壌３中のヘキサデカンの量は試験前の濃度１．７ｖｏｌ％が０．６１ｖｏｌ％となっており、試験前の濃度を１００％とすると、試験後は３６％に低下していた。すなわち、６４％のヘキサデカンが処理されたことを確認した。

試験Ｎｏ．４は、汚染土壌３中のヘキサデカンの濃度を１．７ｖｏｌ％、汚染土壌３の径を１０５ｍｍ、破砕剤７の薬量を５ｇとして実験したところ、実験後の汚染土壌３中のヘキサデカンの量は試験前の濃度１．７ｖｏｌ％が０．６８ｖｏｌ％となっており、試験前の濃度を１００％とすると、試験後は４０％に低下していた。すなわち、６０％のヘキサデカンが処理されたことを確認した。
試験Ｎｏ．５は、汚染土壌３中のヘキサデカンの濃度を８．３ｖｏｌ％、汚染土壌３の径を１０５ｍｍ、破砕剤７の薬量を２ｇとして実験したところ、実験後の汚染土壌３中のヘキサデカンの量は試験前の濃度８．３ｖｏｌ％が３．８ｖｏｌ％となっており、試験前の濃度を１００％とすると、試験後は４６％に低下していた。すなわち、５４％のヘキサデカンが処理されたことを確認した。
試験Ｎｏ．６は、汚染土壌３中のヘキサデカンの濃度を８．３ｖｏｌ％、汚染土壌３の径を１０５ｍｍ、破砕剤７の薬量を５ｇとして実験したところ、実験後の汚染土壌３中のヘキサデカンの量は試験前の濃度８．３ｖｏｌ％が４．０ｖｏｌ％となっており、試験前の濃度を１００％とすると、試験後は４８％に低下していた。すなわち、５２％のヘキサデカンが処理されたことを確認した。

その結果、破砕剤７により処理された汚染土壌３の汚染濃度は、初期の汚染濃度に比べ３０〜７０％低減し、破砕剤７の発火燃焼と同時の極短時間で汚染濃度が低減することが確認された。
表１は、実験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の結果を示す。

図１に示す実験装置を用いて、火薬取締法において火薬類の範疇とされる組成物を火工式点火具によって起爆し、汚染土壌３中の汚染物質をソックスレー抽出法と重量法により定量分析した。
試験Ｎｏ．７は、産業用爆薬を用いた場合の代表例として試験を実施した。組成物として硝酸アンモニウムと軽油を主とする硝安油剤爆薬を用いて行った。汚染土壌３中のヘキサデカンの濃度を４．３２ｖｏｌ％、汚染土壌３の径を１０５ｍｍ、硝安油剤爆薬の薬量を２ｇを６号電気雷管とペンスリット０．６ｇにより起爆して実験したところ、実験後の汚染土壌３中のヘキサデカンの量は試験前の濃度４．３２ｖｏｌ％が２．４８ｖｏｌ％となっており試験前の濃度を１００％とすると、試験後は５７．７％に低下していた。すなわち、４２．３％のヘキサデカンが処理されており、硝安油剤爆薬を用いての処理も可能であることが示された。

試験Ｎｏ．８は、爆薬を用いた場合の代表例として試験を実施した。組成物としてシクロ-１,３,５-トリメチレン-２,４,６-トリニトラミン（ＲＤＸ）と可塑剤を主とする爆薬（コンポジションＣ４）を用いて行った。汚染土壌３中のヘキサデカンの濃度を４．３２ｖｏｌ％、汚染土壌３の径を１０５ｍｍ、コンポジションＣ４の薬量を１ｇを６号電気雷管とペンスリット０．６ｇにより起爆して実験したところ、実験後の汚染土壌３中のヘキサデカンの量は試験前の濃度４．３２ｖｏｌ％が２．５１ｖｏｌ％となっており試験前の濃度を１００％とすると、試験後は５８．１％に低下していた。すなわち、４１．９％のヘキサデカンが処理されており、コンポジションＣ４を用いての処理も可能であることが示された。
試験Ｎｏ．９は、火薬を用いた場合の代表例として黒色火薬を用いて試験を実施した。黒色火薬の組成は硝酸カリウム、木炭、イオウの３成分からなる。汚染土壌３中のヘキサデカンの濃度を４．３２ｖｏｌ％、汚染土壌３の径を１０５ｍｍ、黒色火薬の薬量を７ｇとして実験したところ、実験後の汚染土壌３中のヘキサデカンの量は試験前の濃度４．３２ｖｏｌ％が２．４８ｖｏｌ％となっており試験前の濃度を１００％とすると、試験後は５７．４％に低下していた。すなわち、４２．６％のヘキサデカンが処理されており、黒色火薬を用いての処理も可能であることが示された。
この結果、火薬類取締法に定義された火薬類の代表例による処理によっても、汚染土壌３の汚染濃度は、初期の汚染濃度に比べ５０〜６０％に低減し、破砕剤の場合と同様に極短時間で汚染濃度を低減することが可能である。
表２は、実験Ｎｏ．７〜Ｎｏ．９の結果を示す。

図５〜図７に示すように、幅２．０ｍ、奥行き２．０ｍ、高さ１．５ｍのＬ型擁壁３０を４個を準備し、それぞれの背面を利用することによって２ｍ四方のコンクリートの囲いを形成した。この囲いに高さ１．２ｍまで土を入れ総容積が４．８ｍ³となる試験用模擬土壌３１を作製し、破砕剤３２を用いた汚染土壌３３の処理実験を実施した。全体の土には赤土を用い、汚染土壌３２を作製するための土には細粒化した赤玉土を用いた。汚染土壌３３は細粒化した赤玉土をミキサーに入れ、攪拌しながら汚染物質であるヘキサデカンをスプレーにより噴霧し赤玉土と混合した。ヘキサデカンは赤玉土に対して３ｖｏｌ％となるように調整した。噴霧終了後も混合を継続し、ヘキサデカンの分散が均一になっていることを濃度分析により確認した。

ヘキサデカンを含有した汚染土壌３３は、Ｌ型擁壁３０によって作られた囲いの中心部に予め準備した４０ｃｍ×４０ｃｍ×１００ｃｍの角柱状の木枠の中に投入され、高さが４０ｃｍとなるところまで汚染土壌３３を圧縮しながら投入した。投入後この木枠を抜き取り、この結果、図６に示すように４．８ｍ³の試験模擬土壌３１の中心部に０.０６４ｍ³の汚染土壌３３が存在するように設置した。ここを初期汚染土壌領域３５とした。
中心部に設置された４０ｃｍ角の汚染土壌３３の中心を狙い（図５）、φ１０ｃｍ、高さ５０ｃｍの装填孔３４を穿孔し、破砕剤３２が汚染土壌３３に中央部に位置するように設置した。破砕剤装填後、装填孔３４からガスが噴出しないように赤土を固めながらを装填孔３４を埋めた。
このとき破砕剤３２は樹脂製の容器に充填され、薬量は３００ｇであった。破砕剤３２が充填された樹脂製の容器に火工式点火具を挿入し通電により破砕剤３２を起爆した。破砕剤３２の発火爆発によって発生した高温ガスとそれに伴う圧力を汚染土壌３３に作用させた。その後起爆の中心点から一定の距離を設定し、その位置でポーリングによるサンプル採取を行い汚染物質の濃度変化および周囲の土への影響を確認した。
表３は実施例３の結果を示している。

表３では、深さ４０ｃｍの位置における汚染土壌３３をサンプリングし濃度分析を実施したところ、起爆ポイントからＹ２方向に１５ｃｍ離れた位置では、試験前に調整したヘキサデカンの濃度３ｖｏｌ％が０．７ｖｏｌ％に減少し、試験前の濃度を１００％とすると、７６．７％の減少となった。また、起爆ポイントからＹ１、Ｙ２方向に２０ｃｍの位置では、０．１４ｖｏｌ％および０．４９ｖｏｌ％と測定され、試験前の濃度を１００％とすると、それぞれ９５．３％、８３．７％の濃度減少が確認された。（図７）
また、初期の設定のおいて汚染土壌３３が設置されていない起爆ポイントから６０ｃｍ離れた場所においてもヘキサデカンが検出され、破砕剤３２の起爆によって生成した高温ガスが土中に微細なクラックを形成していることを裏付けている。

本発明に係る汚染土壌の浄化方法の一実施形態に使用した実験装置の斜視図である。 図１における薬包を示す断面図である。 図２における火工式点火具を示す断面図である。 図１に示す実験装置を用いて破砕剤で汚染土壌を浄化処理した後のペール缶内部を示す断面図である。 実施例３に係る汚染土壌浄化試験方法の一実施形態に使用した試験土壌の平面図である 実施例３に係る汚染土壌浄化試験方法の一実施形態に使用した試験土壌の断面図である 図５および図６に示す試験土壌を用いて破砕剤で汚染土壌を浄化処理した後のサンプリングポイントを示した平面図である。

符号の説明

１ 薬包
２ 赤玉土
２ａ 穴
３、３３ 汚染土壌
４、３４ 装填孔
５ 白金線付き脚線
６ 筐体
７、３２ 破砕剤
８ 火工式点火具
９ 蓋
１０ 縁部
１１ 粘着テープ
１２ ペール缶
１３ 生成孔
１４ クラック
１５ 塞栓
１６ 点火薬
１７ 着火薬
１８ 管体
１９ 銅線
２０ 白金線
２１ カシメ溝
２２ 保護キャップ
２３ カプセル
３０ Ｌ型擁壁
３１ 試験用模擬土壌
３５ 初期汚染土壌領域

Claims (6)

1. 汚染土壌領域に爆発・燃焼組成物を充填し、爆発・燃焼によって発生した大量の高温ガスによって汚染土壌中の汚染物質を分解及び／又は蒸発することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
2. 前記汚染物質は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、多環・直鎖炭化水素又はそれらを含む油類、フェノール類、又は揮発性有機化合物、有機塩素化合物であり、それらの単独又は複合汚染物であることを特徴とする請求項１記載の汚染土壌の浄化方法。
3. 前記爆発・燃焼組成物は、火工式点火具を備えた筐体に填薬されていることを特徴とする請求項１記載の汚染土壌の浄化方法。
4. 前記汚染土壌領域に孔を穿孔し、その孔に前記爆発・燃焼組成物を填薬した筐体を挿入して前記爆発・燃焼組成物を燃焼させることを特徴とする請求項１記載の汚染土壌の浄化方法。
5. 前記爆発・燃焼性物質及び前記火工式点火具の点火薬は、非火薬組成物又は火薬組成物であることを特徴とする請求項３記載の汚染土壌の浄化方法。
6. 前記爆発・燃焼組成物を填薬する筐体は、紙製又は耐性を付与した紙製又は樹脂製であることを特徴とする請求項３記載の汚染土壌の浄化方法。
   
   

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