JPH0639055A - 汚染された土壌及び地下水を塩化カルシウムを利用して現場で復元する方法 - Google Patents
汚染された土壌及び地下水を塩化カルシウムを利用して現場で復元する方法Info
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- JPH0639055A JPH0639055A JP5112127A JP11212793A JPH0639055A JP H0639055 A JPH0639055 A JP H0639055A JP 5112127 A JP5112127 A JP 5112127A JP 11212793 A JP11212793 A JP 11212793A JP H0639055 A JPH0639055 A JP H0639055A
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- A62D3/30—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 炭酸塩を含有する地層または海底層に存在す
る可溶性重金属汚染物質を、塩化カルシウム水溶液を利
用して安定化することにより重金属汚染物質が地下水に
よって再び流動化させられるのを防ぐ方法を提供する。 【構成】 炭酸塩を含有する層に安定化量のカルシウム
・イオンを含有する塩化カルシウム水溶液を導入するス
テップを含む。汚染物質及び炭酸塩がカルシウム・イオ
ンと反応して層中の流体にほとんど溶解しない共沈物を
形成することにより地下水による重金属汚染物質の再流
動化を抑止する。
る可溶性重金属汚染物質を、塩化カルシウム水溶液を利
用して安定化することにより重金属汚染物質が地下水に
よって再び流動化させられるのを防ぐ方法を提供する。 【構成】 炭酸塩を含有する層に安定化量のカルシウム
・イオンを含有する塩化カルシウム水溶液を導入するス
テップを含む。汚染物質及び炭酸塩がカルシウム・イオ
ンと反応して層中の流体にほとんど溶解しない共沈物を
形成することにより地下水による重金属汚染物質の再流
動化を抑止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は塩化カルシウムを利用し
て汚染した土壌及び地下水を現場で復元する方法に係わ
り、詳しくは炭酸塩を含有する地層または海底層に存在
する可溶性の重金属汚染物質を、塩化カルシウム水溶液
を利用して安定化することにより重金属汚染物質が地下
水によって再び流動化させられるのを防ぐ方法に係わ
る。
て汚染した土壌及び地下水を現場で復元する方法に係わ
り、詳しくは炭酸塩を含有する地層または海底層に存在
する可溶性の重金属汚染物質を、塩化カルシウム水溶液
を利用して安定化することにより重金属汚染物質が地下
水によって再び流動化させられるのを防ぐ方法に係わ
る。
【０００２】
【従来の技術】偶発的なこぼれ、漏れ、ずさんな採鉱方
法や廃棄物処理が原因で世界中の給水系や地層中の重金
属レベルが上昇し、危機意識が高まっている。程度の差
はあっても重金属の多くはあらゆる生命体にとって有毒
であり、水生の動植物に有害な影響を及ぼす恐れがあ
る。人間の場合、有毒重金属による中毒は重度の神経系
障害を惹起し、死を招く恐れがある。
法や廃棄物処理が原因で世界中の給水系や地層中の重金
属レベルが上昇し、危機意識が高まっている。程度の差
はあっても重金属の多くはあらゆる生命体にとって有毒
であり、水生の動植物に有害な影響を及ぼす恐れがあ
る。人間の場合、有毒重金属による中毒は重度の神経系
障害を惹起し、死を招く恐れがある。
【０００３】そこで、地層や海底層から重金属を除去す
る種々の方法が提案されている。例えば、汚染された水
や土壌を除去してから別の場所で処理することは可能で
ある。しかし、この方法は多大の時間を経費を要するだ
けでなく、このような危険物質の運搬に伴なう別の危険
がある。また、処理すべき汚染領域を残らず除去するこ
とはコストの点から考えても実現不能かまたは非実用的
である。即ち、このような処理を行っても大量の汚染が
残る。
る種々の方法が提案されている。例えば、汚染された水
や土壌を除去してから別の場所で処理することは可能で
ある。しかし、この方法は多大の時間を経費を要するだ
けでなく、このような危険物質の運搬に伴なう別の危険
がある。また、処理すべき汚染領域を残らず除去するこ
とはコストの点から考えても実現不能かまたは非実用的
である。即ち、このような処理を行っても大量の汚染が
残る。
【０００４】地下水や土壌中の重金属を可溶化法によっ
て流動させ、除去し、次いでこの汚染流を地上に汲み上
げて処理する方法も提案されているが、この方法も多大
の時間と経費を要する場合が多い。しかもこのアプロー
チは汚染をさらに広げる恐れがある。
て流動させ、除去し、次いでこの汚染流を地上に汲み上
げて処理する方法も提案されているが、この方法も多大
の時間と経費を要する場合が多い。しかもこのアプロー
チは汚染をさらに広げる恐れがある。
【０００５】重金属含有土壌を種々の沈澱法によって現
場で処理できることも示唆されている。例えば、Kaczur
等の米国特許第４，３５４，９４２号には、硫黄化合物
を利用して陸上域や水底域から可溶水銀を現場で取り除
く方法が開示されている。しかし、硫黄化合物の使用は
それ自体安全及び健康上の問題を起こす恐れがある。
場で処理できることも示唆されている。例えば、Kaczur
等の米国特許第４，３５４，９４２号には、硫黄化合物
を利用して陸上域や水底域から可溶水銀を現場で取り除
く方法が開示されている。しかし、硫黄化合物の使用は
それ自体安全及び健康上の問題を起こす恐れがある。
【０００６】地下水／または土壌中の重金属の処理に種
々のカルシウム含有組成物を利用することも公知であ
る。しかし、これらの方法のいずれを採用するにしても
それぞれに重要な問題点がある。例えば、Stanforthの
米国特許第４，９５０，４０９号には、有害廃棄物を含
有する土壌を石灰の形の炭酸カルシウムを利用して処理
する方法が開示されている。Stanforthの方法では土壌
を無害な状態にするために土壌を石灰と十分に混合しな
ければならない。従って、Stanforthの方法は特に上記
混合が困難な地中で利用されるのを意図したものではな
い。また、地中に石灰を添加する場合、溶液を添加する
とたちまち詰まりが生じ、汚染域全体の処理が不可能に
なる。
々のカルシウム含有組成物を利用することも公知であ
る。しかし、これらの方法のいずれを採用するにしても
それぞれに重要な問題点がある。例えば、Stanforthの
米国特許第４，９５０，４０９号には、有害廃棄物を含
有する土壌を石灰の形の炭酸カルシウムを利用して処理
する方法が開示されている。Stanforthの方法では土壌
を無害な状態にするために土壌を石灰と十分に混合しな
ければならない。従って、Stanforthの方法は特に上記
混合が困難な地中で利用されるのを意図したものではな
い。また、地中に石灰を添加する場合、溶液を添加する
とたちまち詰まりが生じ、汚染域全体の処理が不可能に
なる。
【０００７】McLarenらの米国特許第４，９８１，３９
４号には、土壌、流送土砂、床岩などのようなアルカリ
性物質中に密封手段として炭酸塩硬結や方解石沈殿を発
生させる方法が開示されている。この方法では、石灰微
粉を含む塩化カルシウムの固形粒子を固形ごみ埋立て処
理場の表面にすき込んでから、これを溶液で濡らす。こ
れらの成分が反応し合って炭酸カルシウムの結晶を発生
させ、この結晶が土壌粒子を結合させ、隙間を埋めて多
孔性及び透過性を低下させる。この方法を採用すると、
処理すべき領域の流路が著しく詰まり、汚染域全体を処
理することを困難にする。しかも、この方法は汚染物が
それ以上移動するのを防止するだけで汚染物をより完全
に安定化するものではない。
４号には、土壌、流送土砂、床岩などのようなアルカリ
性物質中に密封手段として炭酸塩硬結や方解石沈殿を発
生させる方法が開示されている。この方法では、石灰微
粉を含む塩化カルシウムの固形粒子を固形ごみ埋立て処
理場の表面にすき込んでから、これを溶液で濡らす。こ
れらの成分が反応し合って炭酸カルシウムの結晶を発生
させ、この結晶が土壌粒子を結合させ、隙間を埋めて多
孔性及び透過性を低下させる。この方法を採用すると、
処理すべき領域の流路が著しく詰まり、汚染域全体を処
理することを困難にする。しかも、この方法は汚染物が
それ以上移動するのを防止するだけで汚染物をより完全
に安定化するものではない。
【０００８】Strom 等の米国特許第４，４１８，９６１
号にはウラン採掘が行なわれた深い地層に存在する可溶
性重金属汚染物を現場で直接処理する方法が開示されて
いる。Strom 等は炭酸カルシウムを含有する採掘場に少
量のＣＯ2を含む処理液を添加して重金属イオンと共に
カルシウムを沈殿させることにより重金属汚染物質を安
定化する方法を教示している。Strom 等はまた、もし汚
染域が炭酸カルシウムを含有していないか、またはＣＯ
2との反応が汚染物質を許容レベルまで低下させるに不
十分なら、塩化カルシウムの水溶液を注入することによ
って復元が可能であることを開示している。
号にはウラン採掘が行なわれた深い地層に存在する可溶
性重金属汚染物を現場で直接処理する方法が開示されて
いる。Strom 等は炭酸カルシウムを含有する採掘場に少
量のＣＯ2を含む処理液を添加して重金属イオンと共に
カルシウムを沈殿させることにより重金属汚染物質を安
定化する方法を教示している。Strom 等はまた、もし汚
染域が炭酸カルシウムを含有していないか、またはＣＯ
2との反応が汚染物質を許容レベルまで低下させるに不
十分なら、塩化カルシウムの水溶液を注入することによ
って復元が可能であることを開示している。
【０００９】Strom の方法は金属陰イオンの除去に限ら
れる。しかもこの方法ではカルシウム・イオンの添加量
が比較的微量であるカルシウム／重金属沈殿物の溶解度
積によって決定される濃度に制限される。従って、この
方法は汚染物質レベルを環境的に許容できるレベルまで
下げるのに時間がかかり、非能率的であり、しかも極め
て効果が乏しい。その結果、Strom の復元方法で処理さ
れた地層中の地下水は処理後数週間で極めて高レベルの
重金属汚染物によって再び汚染される可能性がある。
れる。しかもこの方法ではカルシウム・イオンの添加量
が比較的微量であるカルシウム／重金属沈殿物の溶解度
積によって決定される濃度に制限される。従って、この
方法は汚染物質レベルを環境的に許容できるレベルまで
下げるのに時間がかかり、非能率的であり、しかも極め
て効果が乏しい。その結果、Strom の復元方法で処理さ
れた地層中の地下水は処理後数週間で極めて高レベルの
重金属汚染物によって再び汚染される可能性がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は地下水
が再汚染される可能性を極力抑え、作業員に安全上及び
健康上の問題を課することなく、且つ環境に有害な影響
を及ぼすことなく利用できる、炭酸塩を含有する地層ま
たは海底層中の可溶性重金属汚染物質を現場で安定化さ
せる方法を提供することにある。
が再汚染される可能性を極力抑え、作業員に安全上及び
健康上の問題を課することなく、且つ環境に有害な影響
を及ぼすことなく利用できる、炭酸塩を含有する地層ま
たは海底層中の可溶性重金属汚染物質を現場で安定化さ
せる方法を提供することにある。
【００１１】本発明の他の目的は迅速に、能率的に、且
つ極めて有効に汚染物質レベルを環境的に許容可能なレ
ベルまで低下させる、可溶性重金属汚染物質を現場で安
定化する方法を提供することにある。
つ極めて有効に汚染物質レベルを環境的に許容可能なレ
ベルまで低下させる、可溶性重金属汚染物質を現場で安
定化する方法を提供することにある。
【００１２】上記目的に鑑み、本発明は地層または海底
層に存在する可溶性重金属汚染物質を現場で安定化する
方法において、炭酸塩を含有する層に塩化カルシウム水
溶液を導入するステップを含み、前記溶液が安定化に必
要な量のカルシウム・イオンを含有し、汚染物質及び炭
酸塩がカルシウム・イオンと反応して層中の流体にほと
んど溶解しない共沈物を形成することにより地下水によ
る前記重金属汚染物質の再流動化を抑止することを特徴
とする上記方法を提供する。
層に存在する可溶性重金属汚染物質を現場で安定化する
方法において、炭酸塩を含有する層に塩化カルシウム水
溶液を導入するステップを含み、前記溶液が安定化に必
要な量のカルシウム・イオンを含有し、汚染物質及び炭
酸塩がカルシウム・イオンと反応して層中の流体にほと
んど溶解しない共沈物を形成することにより地下水によ
る前記重金属汚染物質の再流動化を抑止することを特徴
とする上記方法を提供する。
【００１３】本発明の方法の実施に際しては、所要の高
濃度のカルシウム・イオンを有する溶液として塩化カル
シウムを層に導入する。本発明の好ましい実施例では、
好ましくは炭酸塩イオンの形で炭酸塩を含む層に溶液を
導入する。極めて可溶性の形で大量のカルシウムを導入
するから、カルシウム及び炭酸塩の濃度は層中の重金属
イオンの濃度をはるかに超えるのが普通である。従っ
て、注入するや否やカルシウム・イオンが炭酸塩イオン
及び金属イオンと容易に共沈し、金属イオンをトラップ
してこれを安定化する。即ち、共沈反応は重金属イオン
に対する捕集剤として作用する。
濃度のカルシウム・イオンを有する溶液として塩化カル
シウムを層に導入する。本発明の好ましい実施例では、
好ましくは炭酸塩イオンの形で炭酸塩を含む層に溶液を
導入する。極めて可溶性の形で大量のカルシウムを導入
するから、カルシウム及び炭酸塩の濃度は層中の重金属
イオンの濃度をはるかに超えるのが普通である。従っ
て、注入するや否やカルシウム・イオンが炭酸塩イオン
及び金属イオンと容易に共沈し、金属イオンをトラップ
してこれを安定化する。即ち、共沈反応は重金属イオン
に対する捕集剤として作用する。
【００１４】従って、本発明の方法は極めて迅速且つ有
効に重金属の陰イオン及び陽イオンを安定化し、その量
を環境的に許容可能なレベルに減少させる。本発明の方
法はまた、流路が早期に詰まるという不都合を回避し、
全汚染域に亘って制御下に沈殿反応を進行させて容易に
処理することができる。
効に重金属の陰イオン及び陽イオンを安定化し、その量
を環境的に許容可能なレベルに減少させる。本発明の方
法はまた、流路が早期に詰まるという不都合を回避し、
全汚染域に亘って制御下に沈殿反応を進行させて容易に
処理することができる。
【００１５】本発明の方法は降雨または地下水によって
地層から溶出または浸出され、公共または私的の給水系
に流入して環境に重大な影響を及ぼす恐れのある多様な
可溶性重金属を安定させるのに有効である。本発明の方
法は地下水から重金属汚染物質を除去し、これを土壌中
に安定させるのに特に有効である。しかも、いったん復
元された（即ち、処理された）土壌に新しい地下水が接
触しても重金属汚染物が再び流動化することはない。
地層から溶出または浸出され、公共または私的の給水系
に流入して環境に重大な影響を及ぼす恐れのある多様な
可溶性重金属を安定させるのに有効である。本発明の方
法は地下水から重金属汚染物質を除去し、これを土壌中
に安定させるのに特に有効である。しかも、いったん復
元された（即ち、処理された）土壌に新しい地下水が接
触しても重金属汚染物が再び流動化することはない。
【００１６】本発明の方法の他の実施例は天然の炭酸塩
または炭酸塩イオン供給源を含まない地層に適用するこ
とができる。この実施例では塩化カルシウム水溶液と共
に炭酸ガスを地層に導入することによって炭酸塩イオン
を形成する。その結果、地層中で同じ共沈反応が起こ
る。即ち、カルシウム・イオンが炭酸塩及び重金属イオ
ンと共沈して金属イオンをトラップし、層中の流体に溶
解しない共沈物を形成する。
または炭酸塩イオン供給源を含まない地層に適用するこ
とができる。この実施例では塩化カルシウム水溶液と共
に炭酸ガスを地層に導入することによって炭酸塩イオン
を形成する。その結果、地層中で同じ共沈反応が起こ
る。即ち、カルシウム・イオンが炭酸塩及び重金属イオ
ンと共沈して金属イオンをトラップし、層中の流体に溶
解しない共沈物を形成する。
【００１７】本発明の方法では、可溶性重金属で汚染さ
れた炭酸塩含有地層または海底層へ塩化カルシウム水溶
液を導入する。可溶性重金属汚染物質をカルシウム・イ
オン及び炭酸塩イオンと共沈させる。こうして形成され
た共沈物は層中の流体にほとんど不溶性である。不溶性
であるから、共沈物は溶液から土壌に着床することによ
り溶液から重金属を実質的に除去する。さらに、共沈反
応は重金属汚染物を実質的に安定化する。即ち、地下水
による以後の再流動、溶出及び浸出を抑制する。
れた炭酸塩含有地層または海底層へ塩化カルシウム水溶
液を導入する。可溶性重金属汚染物質をカルシウム・イ
オン及び炭酸塩イオンと共沈させる。こうして形成され
た共沈物は層中の流体にほとんど不溶性である。不溶性
であるから、共沈物は溶液から土壌に着床することによ
り溶液から重金属を実質的に除去する。さらに、共沈反
応は重金属汚染物を実質的に安定化する。即ち、地下水
による以後の再流動、溶出及び浸出を抑制する。
【００１８】本発明の説明に使用される“共沈”という
語は以下に述べるような化学現象を意味する。即ち、陽
イオン性沈殿物前駆物質、陰イオン性沈殿物前駆物質及
び１つまたは２つ以上の共沈前駆物質を含有する水溶液
中で陰イオン性及び陽イオン性沈殿前駆物質が化学反応
して水溶液から沈殿物粒子として沈殿し、沈殿物粒子が
形成されるに従って、共沈前駆物質が沈殿物の表面に吸
着されることによって及び／または沈殿物内部に吸蔵さ
れることによって水溶液から除去される。ここに使用す
る語“吸蔵”は沈殿物壁内に物理的に封入されることに
よって及び／または沈殿物構造内で化学的に結合するこ
とによって外来イオンをトラップすることを意味する。
語は以下に述べるような化学現象を意味する。即ち、陽
イオン性沈殿物前駆物質、陰イオン性沈殿物前駆物質及
び１つまたは２つ以上の共沈前駆物質を含有する水溶液
中で陰イオン性及び陽イオン性沈殿前駆物質が化学反応
して水溶液から沈殿物粒子として沈殿し、沈殿物粒子が
形成されるに従って、共沈前駆物質が沈殿物の表面に吸
着されることによって及び／または沈殿物内部に吸蔵さ
れることによって水溶液から除去される。ここに使用す
る語“吸蔵”は沈殿物壁内に物理的に封入されることに
よって及び／または沈殿物構造内で化学的に結合するこ
とによって外来イオンをトラップすることを意味する。
【００１９】本発明の方法では、陽イオン性沈殿物前駆
物質（カルシウム・イオン）が陰イオン性沈殿物前駆物
質（炭酸塩イオン）と反応して溶液から沈殿する。沈殿
物が形成するに従って共沈前駆物質（重金属イオン）が
沈殿物と共に沈殿して溶液から除去される。
物質（カルシウム・イオン）が陰イオン性沈殿物前駆物
質（炭酸塩イオン）と反応して溶液から沈殿する。沈殿
物が形成するに従って共沈前駆物質（重金属イオン）が
沈殿物と共に沈殿して溶液から除去される。
【００２０】本発明の方法を利用すればほとんどいかな
る地層または海底層からでも可溶性重金属を除去するこ
とができる。従って、本発明の方法は地層、または地上
に存在する水層だけでなく地下数百フィートの水層にも
利用できる。さらに、互いに近い位置にある、または好
ましくは隣接する地層と水層を同時に処理することがで
きる。
る地層または海底層からでも可溶性重金属を除去するこ
とができる。従って、本発明の方法は地層、または地上
に存在する水層だけでなく地下数百フィートの水層にも
利用できる。さらに、互いに近い位置にある、または好
ましくは隣接する地層と水層を同時に処理することがで
きる。
【００２１】本発明の方法は土壌を現場で浸出処理して
ウランを回収したあとの地層及び海底層を復元するのに
特に有用である。ただし、本発明の方法は許容できない
ほど高いレベルの可溶性重金属汚染物質を含有している
いかなる層にも応用できる。可溶性重金属汚染物質とは
イオン性重金属、溶解重金属及びその他の水溶性重金属
である。イオン性重金属または溶解重金属を含有する重
金属含有物質は本発明の方法によって処理するのが好ま
しい。
ウランを回収したあとの地層及び海底層を復元するのに
特に有用である。ただし、本発明の方法は許容できない
ほど高いレベルの可溶性重金属汚染物質を含有している
いかなる層にも応用できる。可溶性重金属汚染物質とは
イオン性重金属、溶解重金属及びその他の水溶性重金属
である。イオン性重金属または溶解重金属を含有する重
金属含有物質は本発明の方法によって処理するのが好ま
しい。
【００２２】ウランだけでなく、砒素、セシウム、銅、
コバルト、鉛、鉄、ストロンチウム、ラジウム、銀、カ
ドミウム、水銀、クロム、バリウム、亜鉛、トリウム、
及びこれらの混合物などのような重金属の除去にも本発
明は特に有用である。
コバルト、鉛、鉄、ストロンチウム、ラジウム、銀、カ
ドミウム、水銀、クロム、バリウム、亜鉛、トリウム、
及びこれらの混合物などのような重金属の除去にも本発
明は特に有用である。
【００２３】炭酸塩を含有する物質は多くの土壌に共通
の成分であり、本発明の方法を実施する際には、処理す
べき地層または海底層が炭酸塩または炭酸塩含有物質を
天然に含有していることが望ましい。炭酸塩は塩または
鉱物の形態を取る固体として層中に存在することができ
るが、溶解してイオンの形で存在することが好ましい。
の成分であり、本発明の方法を実施する際には、処理す
べき地層または海底層が炭酸塩または炭酸塩含有物質を
天然に含有していることが望ましい。炭酸塩は塩または
鉱物の形態を取る固体として層中に存在することができ
るが、溶解してイオンの形で存在することが好ましい。
【００２４】本発明の実施に際しては、安定化量のカル
シウムを含有する塩化カルシウム水溶液を炭酸塩含有層
へ導入する。なお、“安定化量のカルシウム・イオン”
とは層中の重金属汚染物質のレベルを少なくとも約１０
００ｐｐｍ、好ましくは少なくとも約１００ｐｐｍ、さ
らに好ましくは約５乃至１０ｐｐｍ、もっと好ましくは
少なくとも約１ｐｐｍまで低下させるのに十分なカルシ
ウム・イオンを含有する溶液を層に添加したことを意味
する。
シウムを含有する塩化カルシウム水溶液を炭酸塩含有層
へ導入する。なお、“安定化量のカルシウム・イオン”
とは層中の重金属汚染物質のレベルを少なくとも約１０
００ｐｐｍ、好ましくは少なくとも約１００ｐｐｍ、さ
らに好ましくは約５乃至１０ｐｐｍ、もっと好ましくは
少なくとも約１ｐｐｍまで低下させるのに十分なカルシ
ウム・イオンを含有する溶液を層に添加したことを意味
する。
【００２５】このレベルの重金属安定化を達成するため
には、本発明の実施にあたって必要な高濃度のカルシウ
ム・イオンを有する水溶液として塩化カルシウムを層に
導入することが好ましい。例えば、本発明の方法を実施
するに際しては、少なくとも約０．１乃至約２０ｇｍ／
ｌの塩化カルシウムを含む塩化カルシウム水溶液を層に
導入すればよい。好ましくは、水溶液が約０．１乃至約
１５ｇｍ／ｌ、さらに好ましくは約１乃至約５ｇｍ／
ｌ、もっと好ましくは約２乃至３ｇｍ／ｌのＣａＣｌ2
を含有すべきである。ここに使用する語“水溶液”は溶
媒が水、場合によっては水混和性液体である溶液を意味
する。
には、本発明の実施にあたって必要な高濃度のカルシウ
ム・イオンを有する水溶液として塩化カルシウムを層に
導入することが好ましい。例えば、本発明の方法を実施
するに際しては、少なくとも約０．１乃至約２０ｇｍ／
ｌの塩化カルシウムを含む塩化カルシウム水溶液を層に
導入すればよい。好ましくは、水溶液が約０．１乃至約
１５ｇｍ／ｌ、さらに好ましくは約１乃至約５ｇｍ／
ｌ、もっと好ましくは約２乃至３ｇｍ／ｌのＣａＣｌ2
を含有すべきである。ここに使用する語“水溶液”は溶
媒が水、場合によっては水混和性液体である溶液を意味
する。
【００２６】従って、本発明の好ましい一実施例の実施
に当たっては、天然の炭酸塩を含有する層へ高可溶性の
形の大量のカルシウムを導入する。層中のカルシウム及
び炭酸塩の濃度は重金属汚染物質の濃度よりもはるかに
高いのが普通である。従って、カルシウム・イオンは炭
酸塩と容易に反応して溶液から溶解物を沈殿させる。沈
殿物が形成するのに伴ない、多量の重金属イオンが炭酸
カルシウム沈殿物が共沈し、溶液から除かれる。
に当たっては、天然の炭酸塩を含有する層へ高可溶性の
形の大量のカルシウムを導入する。層中のカルシウム及
び炭酸塩の濃度は重金属汚染物質の濃度よりもはるかに
高いのが普通である。従って、カルシウム・イオンは炭
酸塩と容易に反応して溶液から溶解物を沈殿させる。沈
殿物が形成するのに伴ない、多量の重金属イオンが炭酸
カルシウム沈殿物が共沈し、溶液から除かれる。
【００２７】天然の炭酸塩を含有していないか、含有し
ていてもその量が不十分な層では、本発明の実施に当た
って可溶性炭酸塩を層に添加する必要がある。そのため
には層へ炭酸ガスを導入すればよい。ＣＯ2とＣａＣｌ2
溶液は同時に導入できる。或いはＣａＣｌ2溶液及びＣ
Ｏ2を逐次導入してもよく、好ましくは最初に塩化カル
シウム溶液を層へ導入する。
ていてもその量が不十分な層では、本発明の実施に当た
って可溶性炭酸塩を層に添加する必要がある。そのため
には層へ炭酸ガスを導入すればよい。ＣＯ2とＣａＣｌ2
溶液は同時に導入できる。或いはＣａＣｌ2溶液及びＣ
Ｏ2を逐次導入してもよく、好ましくは最初に塩化カル
シウム溶液を層へ導入する。
【００２８】共沈反応は極めて迅速である。典型例では
層へ溶液を導入してから約１５分間以内に約９０重量％
以上の、通常は約９９重力％以上の重金属が共沈する。
この１５分間が過ぎると、残りの安定化された重金属が
共沈物粒子に吸着または吸蔵され続ける。共沈反応は約
６０分間後にほぼ完了するのが普通である。一般に、層
中の炭酸塩の量を増大させるか、または土壌のｐＨを増
大させると、沈殿反応速度が高められる。
層へ溶液を導入してから約１５分間以内に約９０重量％
以上の、通常は約９９重力％以上の重金属が共沈する。
この１５分間が過ぎると、残りの安定化された重金属が
共沈物粒子に吸着または吸蔵され続ける。共沈反応は約
６０分間後にほぼ完了するのが普通である。一般に、層
中の炭酸塩の量を増大させるか、または土壌のｐＨを増
大させると、沈殿反応速度が高められる。
【００２９】ｐＨが約４以上ならいかなる地層または海
底層でも本発明の方法で処理できるが、処理すべき層の
ｐＨは約５以上であることが好ましく、約６乃至約９で
あればさらに好ましい。土壌のｐＨがこれより高いと重
金属と水酸化カルシウムとの共沈物が形成され易い。
底層でも本発明の方法で処理できるが、処理すべき層の
ｐＨは約５以上であることが好ましく、約６乃至約９で
あればさらに好ましい。土壌のｐＨがこれより高いと重
金属と水酸化カルシウムとの共沈物が形成され易い。
【００３０】一般にこのような水酸化カルシウム共沈物
は形成が急速なため層中に詰まりを生ずるので好ましく
ない。
は形成が急速なため層中に詰まりを生ずるので好ましく
ない。
【００３１】本発明は地層や水層にＣａＣｌ2溶液及び
ＣＯ2を導入するための適当な手段さえあれば実施でき
る。例えば、適当な配置パターンの複数の井戸によって
画定される注入システムを利用することができ、注入井
の配置パターンは例えば中心の井戸を、これを中心にほ
ぼ対称に設置した４つの注入井で囲む従来の５スポット
・パターンでもよい。このほか、ラインドライブ、ジグ
ザグ・ラインドライブ、４スポット、７スポットなどの
配置パターンでもよい。
ＣＯ2を導入するための適当な手段さえあれば実施でき
る。例えば、適当な配置パターンの複数の井戸によって
画定される注入システムを利用することができ、注入井
の配置パターンは例えば中心の井戸を、これを中心にほ
ぼ対称に設置した４つの注入井で囲む従来の５スポット
・パターンでもよい。このほか、ラインドライブ、ジグ
ザグ・ラインドライブ、４スポット、７スポットなどの
配置パターンでもよい。
【００３２】本発明の復元方法では、少なくとも１細孔
容積（one pore volume）の塩化カルシウム溶液を層に
注入（必要に応じて同時にまたは遅れて炭酸ガスを注
入）し、溶液の反応を待ち、一定時間が経過したところ
で清浄な水を注入し、汚染域を通過したのち回収する。
回収された溶液中に重金属が存在するかどうかを分析し
て層中の可溶性汚染物レベルをモニターする。必要に応
じてさらに塩化カルシウムを層に注入する。
容積（one pore volume）の塩化カルシウム溶液を層に
注入（必要に応じて同時にまたは遅れて炭酸ガスを注
入）し、溶液の反応を待ち、一定時間が経過したところ
で清浄な水を注入し、汚染域を通過したのち回収する。
回収された溶液中に重金属が存在するかどうかを分析し
て層中の可溶性汚染物レベルをモニターする。必要に応
じてさらに塩化カルシウムを層に注入する。
【００３３】汚染物質のレベルが環境的に許容できるレ
ベルに達したかどうかは原子吸収スペクトルや発光スペ
クトルなど適当な分析方法で確認すればよい。
ベルに達したかどうかは原子吸収スペクトルや発光スペ
クトルなど適当な分析方法で確認すればよい。
【００３４】本発明の方法を実施することにより、汚染
レベルを環境的に許容できる値、例えば、約１０ｐｐｍ
以下、好ましくは約５ｐｐｍ以下、さらに好ましくは約
１ｐｐｍ以下まで低下させることができる。
レベルを環境的に許容できる値、例えば、約１０ｐｐｍ
以下、好ましくは約５ｐｐｍ以下、さらに好ましくは約
１ｐｐｍ以下まで低下させることができる。
【００３５】回収溶液中の汚染レベルが許容レベルに達
したら塩化カルシウムの導入を止めてもよいが、処理し
た領域における汚染物質をほぼ完全に安定化するために
は環境的に許容できる汚染レベルに達した後でもさらに
本発明の方法を継続するのが好ましい。例えば、塩化カ
ルシウム水溶液をさらに少なくとも１細孔容積だけ追加
注入して反応させる。これにより、処理後長時間に亘っ
て環境的に許容できる汚染物質レベルを維持することが
できる。例えば、このような方法を採用することによっ
て復元処理後６カ月に亘って環境的に許容可能な汚染レ
ベルを維持することができた。
したら塩化カルシウムの導入を止めてもよいが、処理し
た領域における汚染物質をほぼ完全に安定化するために
は環境的に許容できる汚染レベルに達した後でもさらに
本発明の方法を継続するのが好ましい。例えば、塩化カ
ルシウム水溶液をさらに少なくとも１細孔容積だけ追加
注入して反応させる。これにより、処理後長時間に亘っ
て環境的に許容できる汚染物質レベルを維持することが
できる。例えば、このような方法を採用することによっ
て復元処理後６カ月に亘って環境的に許容可能な汚染レ
ベルを維持することができた。
【００３６】本発明の方法の他の実施例では、汚染域を
透過した溶液を回収し、回収溶液を浄水処理して重金属
汚染物質を除去し、浄化された溶液に再び塩化カルシウ
ム溶液を混入し、炭酸塩含有層へ再注入する。
透過した溶液を回収し、回収溶液を浄水処理して重金属
汚染物質を除去し、浄化された溶液に再び塩化カルシウ
ム溶液を混入し、炭酸塩含有層へ再注入する。
【００３７】以下に述べるのは本発明の具体的な実施例
である。
である。
【００３８】
【実施例】ウラン採掘場において行なわれた実験規模の
テストに基づいて本発明の有効性を立証した。このテス
トでは４箇所に２スポット井戸を設置した。井戸を設置
した場所は重炭酸アンモニウムを利用して採掘が行なわ
れていた場所であったから、それぞれの２スポット井戸
はアンモニウム及びウランで汚染された地下水及び土壌
を含んでいた。
テストに基づいて本発明の有効性を立証した。このテス
トでは４箇所に２スポット井戸を設置した。井戸を設置
した場所は重炭酸アンモニウムを利用して採掘が行なわ
れていた場所であったから、それぞれの２スポット井戸
はアンモニウム及びウランで汚染された地下水及び土壌
を含んでいた。
【００３９】２箇所の２スポット井戸では硫化水素を利
用して地下のウラン汚染量を低下させた。可溶性ウラン
を例えばＵ（＋４）のような不可溶状態に還元すること
によってウラン・イオンを安定化する上で硫化水素が有
効であることはすでに報告されていた。
用して地下のウラン汚染量を低下させた。可溶性ウラン
を例えばＵ（＋４）のような不可溶状態に還元すること
によってウラン・イオンを安定化する上で硫化水素が有
効であることはすでに報告されていた。
【００４０】他の２箇所の２スポット井戸では本発明の
方法に従って塩化カルシウムを使用することによりウラ
ン量を許容レベルに低下させた。一方の井戸へ塩化カル
シウム溶液を注入し、他方の井戸でこれを回収した。
方法に従って塩化カルシウムを使用することによりウラ
ン量を許容レベルに低下させた。一方の井戸へ塩化カル
シウム溶液を注入し、他方の井戸でこれを回収した。
【００４１】テストの結果を表１に要約する。
【００４２】
【表１】 上記結果から明らかなように、硫化水素はウラン汚染を
初期において１４−１８ｐｐｍから５ｐｐｍまで低下さ
せたものの、このウラン・レベルのまま安定することは
なく、処理から６カ月後にはウラン・レベルが１１ｐｐ
ｍに増大した。即ち、安定しないままの可溶性ウラン汚
染物質が土壌中に残存し、これらのイオンが地下水を再
汚染し続けた。
初期において１４−１８ｐｐｍから５ｐｐｍまで低下さ
せたものの、このウラン・レベルのまま安定することは
なく、処理から６カ月後にはウラン・レベルが１１ｐｐ
ｍに増大した。即ち、安定しないままの可溶性ウラン汚
染物質が土壌中に残存し、これらのイオンが地下水を再
汚染し続けた。
【００４３】これに対して、本発明の方法に従って塩化
カルシウム処理された２スポット井戸では復元処理の期
間中、ウラン・レベルが硫化水素法よりも低いレベル
（即ち、＜２−３ｐｐｍ）に達し、このレベルが処理後
少なくとも６カ月に亘って維持された。このように塩化
カルシウム注入は初期段階で地下水中のウラン・レベル
を低下させただけでなく、ウランが土壌から地下水へと
流動化させるのを阻止した。
カルシウム処理された２スポット井戸では復元処理の期
間中、ウラン・レベルが硫化水素法よりも低いレベル
（即ち、＜２−３ｐｐｍ）に達し、このレベルが処理後
少なくとも６カ月に亘って維持された。このように塩化
カルシウム注入は初期段階で地下水中のウラン・レベル
を低下させただけでなく、ウランが土壌から地下水へと
流動化させるのを阻止した。
【００４４】現場で復元する本発明の方法は例えば放射
性廃棄物や化学廃棄物の埋立て地など種々の汚染場所に
利用でき、従来の現場処理方法に比較してコストの面で
も技術的な面でも優れている。
性廃棄物や化学廃棄物の埋立て地など種々の汚染場所に
利用でき、従来の現場処理方法に比較してコストの面で
も技術的な面でも優れている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カーミン エム マンキュソ アメリカ合衆国 サウスカロライナ州 ア イケン スイート ガム レーン 156 (72)発明者 ハーバート アンドリュウ バーグマン アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 マリ スビル フォックスウッド ドライブ 3583
Claims (13)
- 【請求項１】 地層または海底層に存在する可溶性重金
属汚染物質を現場で安定化する方法において、 炭酸塩含有層に塩化カルシウム水溶液を導入するステッ
プを含み、前記溶液が安定化量のカルシウム・イオンを
含有し、汚染物質及び炭酸塩がカルシウム・イオンと反
応して層中の流体にほとんど溶解しない共沈物を形成す
ることにより地下水による重金属汚染物質の再流動化を
抑止することを特徴とする上記方法。 - 【請求項２】 ａ）層中の流体に存在する汚染物質のレ
ベルをモニターし； ｂ）層中の流体中の汚染物質の濃度が環境的に許容でき
るレベルに達した後も塩化カルシウムの導入を続ける ステップをも特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記汚染物質が陰イオン、陽イオンまた
はその混合物であることを特徴とする請求項１に記載の
方法。 - 【請求項４】 汚染物質がウラン、セシウム、銅、砒
素、コバルト、鉛、鉄、ストロンチウム、ラジウム、
銀、カドミウム、水銀、クロム、バリウム、亜鉛、トリ
ウム及びこれらの混合物から成るグループから選択され
ることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記塩化カルシウム水溶液が少なくとも
約０．１ｇｍ／ｌ乃至約１５ｇｍ／ｌの塩化カルシウム
を含有することを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 ウランを回収するため土壌を現場で浸出
処理した後に適用されることを特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項７】 前記炭酸塩含有地層または海底層に注入
することによって塩化カルシウム溶液を導入することを
特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 溶液のｐＨが約５以上であることを特徴
とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 ａ）前記共沈反応が起こった後前記層か
ら前記注入溶液を回収し； ｂ）前記溶液を精製し； ｃ）前記精製溶液を塩化カルシウムで再濃縮し； ｄ）炭酸塩含有地層または海底層へ前記溶液を再注入す
る ステップをも特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記層へ炭酸ガスを導入するステップ
を含み、前記汚染物質がカルシウム・イオン及び炭酸塩
と反応して層中の流体に実質的に溶解しない共沈物を形
成することにより重金属汚染物質が地下水によって再び
流動化されるのを抑止することをも特徴とする請求項１
に記載の方法。 - 【請求項１１】 層中の流体の汚染物質濃度が環境的に
許容できるレベルに達した後も炭酸ガス導入を継続する
ステップをも特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記炭酸ガスを注入によって前記層に
導入することを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１３】 ステップ（ａ）及び（ｂ）を逐次的を
実施し、ステップ（ａ）を先に実施することを特徴とす
る請求項１０に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/870,439 US5275739A (en) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | In-situ restoration of contaminated soils and groundwater using calcium chloride |
| US870439 | 1992-04-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0639055A true JPH0639055A (ja) | 1994-02-15 |
Family
ID=25355373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5112127A Withdrawn JPH0639055A (ja) | 1992-04-16 | 1993-04-14 | 汚染された土壌及び地下水を塩化カルシウムを利用して現場で復元する方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5275739A (ja) |
| JP (1) | JPH0639055A (ja) |
| CA (1) | CA2094091A1 (ja) |
| DE (1) | DE4312341A1 (ja) |
| ES (1) | ES2055669B1 (ja) |
| IT (1) | IT1263349B (ja) |
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