土壌・地下水汚染対策の推移と事例

同和鉱業株式会社

金龍 之緒

1.はじめに

土壌・地下水汚染対策を実施しているが、対策完了に至っていない場合が多い。敷地境界での地下水対策が主流であることに起因する。今後は地下水汚染を誘引している浸透源(汚染源)の土壌対策が必要である。今年施行された土壌汚染対策法がその契機となる。

 

2.土壌・地下水汚染調査の経緯

昭和56年に米国シリコンバレーで揮発性有機化合物による地下水汚染問題が発生した。日本でも同様な問題が懸念され、昭和57から、環境庁による地下水汚染実体調査等が開始され、全国各地で地下水汚染が判明した(表1)。この状況を受け、地下水質保全対策のために、平成元年には水質汚濁防止法を改正し、有害物質を含む地下浸透水の浸透禁止、自治体による地下水質の常時監視等の未然防止対策が整備されるとともに、平成5年には規制対象項目を10物質から、揮発性有機化合物を中心に23物質に拡充し、一層の地下水汚染防止対策が図られた。

平成元年頃からは、地下水汚染を誘引している土壌汚染が顕在化し(表2)、平成3年には重金属等の、平成6年には揮発性有機化合物の土壌環境基準が制定された。また、この制定以降、環境管理システム(ISO14001)認定取得機運とあいまって、土壌汚染の事例数が高水準で推移している。このような土壌汚染状況では、人の健康に影響を及ぼすことが懸念されるため、平成15年2月に土壌汚染対策法が施行された。

ある工場では、トリクロロエチレン(TCE)を昭和50〜60年の10年間に300トン使用していた。昭和50年代に使用していたものが地下浸透し、昭和60年代以降に地下水下流域で顕在化する場合が多い(図1)。地下水流速は一般的な砂質層だと20m/年、砂礫層だと200m/年程度である。10年間に200m〜2km流下して、周辺飲用井戸で検出されている。工場管理では地下浸透の状況が予想しにくく、また行政指導も昭和60年代以降であったこともあり、TCEがかなり地下浸透した状況となった。TCEの浸透原因は、油類で汚れた床をTCEで洗浄したり、ピット・排水溝の亀裂から漏洩したり、廃液置場・焼却炉等での保管不備による場合が多い。ドラム缶等容器に詰めて地下埋設していたものから漏洩した事例もある。地下浸透の原因が工場操業管理上の問題である場合が多いため、当初は、自ら公にすることは少なかった。工場周辺での地下水汚染が判明し、行政指導を受けるにケースが多くなるに従って、自主的に工場内を調査し、公表する場合が多くなった。平成9年に発効されたISO14001の導入、平成10年の通産省の日本電子機械工業会に対するTCE汚染調査の要請により、工場による土壌・地下水汚染に係る自主調査が加速されることとなった。

土壌・地下水調査の方法は、環境庁(平成6年)の土壌・地下水汚染に係る調査・対策指針に沿った土壌ガス調査、表層土壌調査、ボーリング調査による場合が多い。

 

3.土壌・地下水汚染対策の経緯

地下水汚染の顕在化が、当初、工場の自主調査よりも、水質汚濁防止法に基づく、都道府県知事による、地下水水質汚濁の常時監視によることが多かった。つまり、工場周辺の飲用井戸の水質を測定し、地下水環境基準を超える場合は、さらに、工場周辺で汚染源を特定する水質調査がさらに追加され、汚染源とみなされる工場への行政指導が行われた。

特定(有害物質の)地下浸透水が浸透している場合は、浸透している特定施設の構造もしくは使用方法の改善命令が出せるが、既に使用施設が停止している場合が多かった。また、人への健康に係る被害を未然に防止するため、地下水汚染が認められれば、都道府県知事は地下水の浄化措置命令を出すことができるが、発令されたことがない。通常は、行政により、工場に対しては浄化対策の指導が、工場周辺に対しては井戸水飲用停止の指導が行われた。

工場が実施した浄化対策は、汚染地下水に対しては地下水揚水法(図2、図3)が、浸透源では土壌ガス吸引法(図4)が、一般的に採用されている方法である。しかし、土壌ガス吸引法は浸透源の不飽和帯に限定した対処方法である。浸透源に対しては飽和帯も含めて、鋼矢板による封じ込め、掘削除去等の対策もあるが、稼動中の工場である場合が多く、実際に適用している場合が少ない。

一方、地下水揚水法は、汚染地下水に対する対策方法であるため、浸透源付近より、敷地境界で実施される場合が多い。これは、地下水汚染判明の契機が、行政による工場周辺飲用井戸調査による場合が多く、行政からは直ちに、周辺地下水環境に影響を及ぼさない対策を求められることが多いからである。このような経緯から、敷地境界揚水井戸は汚染地下水拡散防止という意味で、バリヤ井戸(鈴木喜計ほか,1995)と称し、設置された(図2)

バリヤ井戸を設けることにより、敷地外に汚染地下水を拡散させないという一定の効果は得られたが、一方、敷地内では、汚染源からのバリヤ井戸に向かう地下水流速が加速し、汚染源から地下水汚染が拡散する反作用も生じた。場合によっては、バリヤ井戸が適切でないところに設置しているため、汚染地下水が、敷地境界に一層拡散している事例も認められる(図2)。バリヤ井戸により地下水汚染拡散防止の効果を得るためには、地下水の流向、流速、揚水量、汚染物質の拡散状況等を総合的に検討し、その揚水井戸の設置位置を決定する必要がある。

バリヤ井戸は本来、汚染地下水の拡散防止が目的であり、その目的を達成すには、汚染源の位置で揚水するのが最も効果的である。それが、敷地外に汚染地下水を拡散させないという目的が優先となったため、対策は実施したが、汚染源から定常的に汚染地下水が供給され、対策後数年たっても地下水環境基準を下回らないあるいは、高濃度で定常状態となる事例が多い(図5)。また、バリヤ井戸は揚水に至る経緯から、応急対策であったものが、地下水汚染の浄化対策方法になっていった事例もある。揚水井戸と揚水量が順次増加する場合である。揚水量が増加しても地下水浄化にあまり寄与していない場合が多い。

地下水揚水法を本来の最も効果的な目的に用いる時期である。複数ある敷地境界のバリヤ井戸を汚染地下水流下中心に集約したり、敷地境界から汚染源に近い位置へ変更したり、他の浄化対策と併用することにより、地下水浄化が加速される(図6)

 

4.土壌汚染対策法

土壌・地下水汚染は、水質汚濁防止法上の契機から明らかになる場合が多かったため、特に、汚染地下水対策に重点の置かれることが多かった。しかし、土壌汚染が顕在化するに従って、地下水汚染を引き起こす土壌汚染がクローズアップされるようになってきた。

土壌汚染とは土壌含有量あるいは土壌溶出量基準を超える場合を言う。土壌汚染は浸透源を中心に存在する。使用設備、ピット、排水溝、埋設物等、改質土が浸透源となっている場合が多い。揮発性有機化合物の場合は、浸透源から離れて土壌汚染が認められる場合がある。

汚染土壌から地下水に定常的に汚染物質が供給されるため、地下水が移流するとともに、汚染物質がその地下水の乗って拡散する。土壌から供給が続くかぎり地下水はきれいにならない。汚染土壌を浄化すれば、供給源がなくなるので、地下水汚染も浄化されることとなる。効果的な土壌汚染対策は地下水汚浄化を加速する。

平成15年2月に施工された土壌汚染対策法は、この土壌に関して、土壌の汚染状況の把握、及びその汚染による人の健康被害の防止に関する措置を定め、土壌汚染対策の実施を図り、国民の健康の保護を目的としたものである。土壌汚染対策には、新たな土壌汚染発生を未然に防止することもあるが、水質汚濁防止法による汚染水の地下浸透禁止、及び産業廃棄物処理法による廃棄物の土壌環境からの隔離により実施されているので、この法律には含まれていない。

先に述べたように土壌汚染は汚染源(浸透源)を中心に周辺に広がっている。揮発性有機化合物の場合、土壌ガス調査で浸透源の状況を調査しているが、対策に結びつく調査精度に達していない場合が多い。汚染源対策より敷地境界の地下水対策が優先されたからだ。

この地下水対策で5年以上経過している工場も少なくない。汚染源対策という新たな問題にも取り組まなければ、ならなくなった。

地下水対策で少なくない対策費と期間を費やした。さらにまた、土壌汚染のため、いつまで、対策がかかるのか、そのために、どれくらい費用がかかるのか、いままで何をやってきたのか、これからどうするのか、そのような当事者の声が多く聞かれる。

稼動中の工場であれば、汚染源は生産ライン床下にある場合が多い。土壌汚染があるから直ぐ対策という訳にはいかない問題もある。

土壌汚染対策法では、調査の契機を水質汚濁防止法上の有害物質使用特定施設の廃止時(調査義務:法第3条調査)、あるいは土壌汚染により健康被害が生ずるおそれがあると都道府県知事が認めるとき(調査命令:法第4条調査)としており、工場操業を考慮したものとなっている。

土壌汚染による健康被害とは、土壌を直接摂取することあるいは、汚染地下水を経由して生じる影響のことである。それぞれに対して、土壌含有量基準、土壌溶出量基準・地下水基準が規定されている。

工場周辺地下水の常時監視で地下水環境基準を超過しても、行政指導はあるが、水質汚濁防止法上の浄化措置命令が発令されたことはなかった。今後は、健康被害を生じさせる(飲用に利用されている等の状況の)地下水汚染の原因である蓋然性の高い土壌汚染の土地は、都道府県知事による調査命令が発令されることになる。すでに、鳥取県、東京都、大阪府などでは調査命令が発令されている。土壌汚染地区を指定区域として、汚染の除去等の措置命令も東京都で始めて発令された。行政の土壌汚染に対する積極的な姿勢がうかがえる。

ただし、周辺地下水の汚染から、その原因となる土壌汚染の土地を絞り込み、その土地の所有者に対して調査命令がでることになるが、因果関係がかならずしも明瞭でない段階で調査命令がでて、土地所有者、地域住民、学識経験者、マスコミを巻き込んで問題が複雑化している事例もある。調査命令が出て周辺地下水汚染との因果関係が認められない場合は、土地所有者の都道府県知事に対する損害賠償にも発展する可能性をはらんでいる。汚染地下水を誘引した汚染土壌の立証は蓋然性の高いものにする責務がある。

 

5.土壌汚染対策法による調査

土壌調査の方法は前述したように、調査の契機により、第3条調査(調査義務)、第4条(調査命令)があるが、自主調査を阻むものではない。むしろ、調査義務が発生あるいは調査命令が発令される前に、自主調査を実施する場合が多くなることが予想される。社会的反響、土地流動化阻害等も懸念されるからである。

調査・対策の流れは、土壌汚染状況調査→詳細調査→対策計画策定→汚染の除去等の措置となる。

 土壌汚染状況調査は、資料等調査、土壌ガス測定あるいは表層土壌試料採取・試験、調査結果の評価・報告からなる。土地利用履歴、操業履歴等の資料等調査から、土壌汚染の「おそれ区分」をしてから試料採取等と行うこととなる。おそれ区分は、土壌汚染が存在するおそれがない、少ない、あるの3種類に分類される。おそれがない区画は調査を行わない。おそれが少ないところは、30m格子単位で、おそれがある場合は10m格子単位で調査を行う。

 対象物質が揮発性有機化合物の場合は、上記格子単位で土壌ガス調査を実施する。重金属、農薬等は、30m格子では複数地点均等混合法で、10m格子では1地点で土壌試料を採取し、土壌含有量試験、土壌溶出量試験をおこなうこととなる。

 土壌ガス調査でガスを検出した場合は、相対的高濃度部を抽出し、その箇所に対して、ボーリング調査で深度方向の土壌試料を採取し、土壌溶出量試験を実施する。

 重金属等が表層土壌で基準を超過した場合も、最も高濃度な箇所に対し、ボーリング調査で深度方向の土壌試料を採取し、土壌溶出量試験を実施する。地下水汚染により調査命令が行われた場合は、ボーリングによる地下水調査を実施する必要がある。ボーリング深度はもっとも浅い帯水層までが法の対象深度である。

 このように、土壌汚染状況調査は表層汚染部の平面範囲を確定することに主眼が置かれている。深度方向の調査は詳細調査で行われることとなる。この詳細調査では、措置計画策定のために必要なデータも取得される。

 

6.土壌汚染対策法による措置(対策)

 措置(土壌汚染対策)は、土壌汚染のリスク形態から次のように区分されている。土壌含有量基準に適合しない重金属等の土壌汚染は、直接摂取によるリスクがあるので、これを低減するため、暴露管理(水質測定、立入禁止措置)、暴露経路遮断(舗装、盛土あるいは土壌入換え措置)、土壌汚染の除去(掘削除去、原位置浄化措置)の措置がとられる。

土壌溶出量基準に適合しない汚染土壌は、地下水等の摂取によるリスクがあるので、暴露管理(水質測定)、暴露経路の遮断(原位置封じ込め・遮水工封じ込め・遮断工封じ込め、あるいは原位置不溶化措置)、土壌汚染の除去(掘削除去、原位置浄化措置)の措置がとられる。ただし、土壌汚染の指定区域解除には、土壌汚染の除去が要件となる。土壌汚染の除去(土壌浄化)が土壌汚染リスクをなくす方法となる。それ以外の措置はリスクが残るので、管理が必要となる。

 土壌汚染の除去(土壌浄化)のうち、掘削除去には、「掘削して場外で処理」、「掘削して場内で処理」がある。場外で処理するには、環境大臣の定める処分方法で処理される必要がある。処理先としては、汚染土壌浄化施設、セメント工場等原材料としての使用施設、廃棄物最終処分場の3箇所が規定されている。

 土壌浄化方法には、熱処理、洗浄処理、化学処理、生物処理、抽出処理等がある(白鳥寿一,2003)。熱処理は熱脱着・揮発(水銀、揮発性有機化合汚物)、分解(揮発性有機化合物)、安定化(六価クロム等)がある。場外処理される場合が多いが、現地にキルンを建設する、あるいはモバイル型のものを設置するケースもある。

洗浄処理は分級、比重選鉱、浮遊選鉱など鉱山選鉱技術を応用して、汚染物質を多く含む土壌を分離する技術である。重金属類だけでなく、農薬類や油分に適用できる場合もある。場外処理の方法と場内処理の方法がある。

化学処理は、汚染土壌に薬剤を添加し、化学的に揮発性有機化合物等の分解を行う方法で、還元処理、酸化処理、触媒処理等がある。還元処理では鉄粉を土壌の混合する方法が一般的である(図7)。酸化処理は帯水層中に過マンガン酸カリウム溶液を注入する方法、過酸化水素水溶液と硫酸鉄溶液を注入する方法に実績がある。アルカリ触媒を用いてPCBを分解する技術も知られている。原位置による還元処理が主流である。還元処理では掘削して場内パイルで処理のケースもある。また、鉄粉を混合した透過性反応壁(PRB)を帯水層中に設置し、地下水を通過させながら、TCE等を分解する地下水浄化方法も、最近取り入れられている(図8)

生物処理(バイオレメディエーション)は汚染土壌に生息する微生物を利用して、生物的に油分、揮発性有機化合物の分解を行う方法である。掘削して場内処理、原位置処理が主流である。最近はファイトレメディエーション(Phytoremediation)と呼ばれ、植物根圏等を利用して汚染物質を濃集あるいは分解する方法も検討されている。

 抽出処理は、土壌ガスあるいは地下水を介して、原位置で汚染物質を除去する方法である。土壌ガスを介するものは土壌ガス吸引法とよばれ、不飽和帯中の揮発性有機化合物の除去に用いられる。飽和帯に対して空気を注入するエアースパージング法と併用する場合もある。エアのかわりに、蒸気や加熱空気を注入する方法(スチームインジェクション、ホットガスインジェクション)も海外では実施されている。地下水揚水法もこの処理方法に該当する。

 

7.土壌・地下水汚染対策の今後

揮発性有機化合物TCEの本格使用から30年、汚染水の地下浸透禁止から15年を経て、ようやく土壌汚染対策法が制定された。地下水汚染対策から、地下水汚染を誘引した土壌汚染へ抜本対策の喚起を意味する。

土壌汚染対策法は、調査対象が限定的で、調査対象項目が水質汚濁防止法上の特定施設で使用していた特定の有害物質であり、対象深度も第一帯水層であり、土壌・地下水汚染の全体像を把握するものではないが、土壌・地下水汚染の状況調査から一歩踏み込んで、原因調査となる意義は大きい。

 土壌汚染対策法以前は、敷地境界から地下水汚染を拡散させない対処療法が主であった、今後は根本治療が多く望まれるであろう。地下水浄化の加速、稼動中設備下の浸透源対策、工場売却を想定した完全浄化等の動きが今も活発である。

 土壌汚染対策法では、汚染の除去等の措置命令を、汚染原因者ではなく、一義的にその土地の所有者に発令することとなる。過去の土地使用履歴(汚染原因)があいまになっても、速やかに対処ができるような措置である。

土地所有者に土壌汚染の責任が発生することにより、企業買収、工場跡地の売買、さらに一般の土地売買にも影響を与えている。銀行、不動産会社、デベロッパーの土地評価の動きが活発である。また、国土交通省などは、土壌汚染対策法の対象とならないが、公共用地として取得する土地に関する調査・対策の指針を策定している。今までは、稼動中の工場や工場跡地での調査・対策が主流となっていたが、対象とする土地、調査・対策の内容等が多様化するであろう。

 ニーズが多様化するに従って、調査者、処理者も高度な技術レベルを要求される。土壌・地下水対策に使える技術が意外と少ない。原理としてはすばらしいけれど、実際の土壌・地下水汚染に適用させると、土壌の不均一性等により、うまくいかない場合が多い。また、単一の浄化手法では全体の浄化が効率的にいかない場合もある。

地質学、水文学、地球化学、農学、土木工学、資源工学等の土壌、地下水、化学物質、処理システムを扱う学問が個々の技術レベルを高めるとともに、実際の土壌・地下水に適用できるように、統合する技術力が必要になってきている。また、周辺住民との対話に向けた、コンサルタント能力、リスクコミュニケーション能力が求められている。

 

文   献

環境庁水質法令研究会(1997):改訂地下水の水質保全.(社)土壌環境センター、100P.

環境省(2002):平成12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.環境省ホームページ.

国土交通省(2003):公共用地取得における土壌汚染への対応に関する基本的考え方.国土交通省ホームページ.

白鳥寿一(2003):汚染土壌の浄化について.119巻.P441-450.資源と素材.

地盤工学会(2002):土壌・地下水汚染の調査・予測・対策.地盤工学会、271P.

鈴木喜計ほか(1995):君津市内箕輪の地質汚染.P10-49.アーバンクボタNo.34.