IV 地盤環境の保全技術に関する研究
研究期間：平成13年度～17年度
プロジェクトリーダー：材料地盤研究グループ長 河野広隆
研究担当グループ：材料地盤研究グループ（新材料、土質、地質）
1. 研究の必要性
最近の社会資本整備においては、有害化学物質などによる環境リスクへの対応がこれまで以上に強く求められるようになってきている。このため、建設事業が環境汚染の原因者となるおそれのある建設資材中の汚染物質による地盤環境への影響評価と対策に関する研究や、建設事業が原因者でない遭遇型の地盤汚染への現実的な対処方法に関する研究が必要である。
2. 研究の範囲と達成目標
本重点プロジェクト研究では、汚染物質の環境特性および地盤中での移動特性を解明して地盤、地下水の調査・モニタリング計画手法を開発すること、安全で経済的な恒久対策を確立するまでの現実的な対策技術として、汚染物質の暫定的な安定化手法、封じ込め手法を開発することを研究の範囲とし、以下の達成目標を設定した。
(1) 建設資材および廃棄物中の汚染物質の環境特性および地盤中での移動特性の解明
(2) 地盤、地下水の調査・モニタリング計画手法の開発
(3) 汚染物質の暫定的な安定化手法、封じ込め手法の開発
3. 個別課題の構成
本重点プロジェクト研究では、上記の目標を達成するため、以下に示す研究課題を設定した。
(1) 建設資材の環境安全性に関する研究（平成14～17年度）
(2) 特殊な岩盤および岩石による環境汚染の評価手法の開発（平成14～17年度）
(3) 地盤中ダイオキシンの簡易分析手法の開発（平成12～14年度）
(4) 建設分野におけるダイオキシン類汚染土壌対策技術の開発（平成12～14年度）
(5) 建設事業における地盤汚染の挙動予測・影響評価・制御技術の開発（平成14～17年度）
このうち、平成16年度は(1)、(2)、(5)の3課題を実施している。
4. 研究の成果
本重点プロジェクト研究の個別課題の成果は、以下の個別論文に示すとおりである。なお、「2．研究の範囲と達成目標」に示した達成目標に関して、平成16年度に実施した研究と今後の課題について要約すると以下のとおりである。
(1) 建設資材および廃棄物中の汚染物質の環境特性および地盤中での移動特性の解明
「建設資材の環境安全性に関する研究（1）」では、建設工事における地盤改良などに使用する建設資材の環境安全性を明らかにするとともに、建設資材の環境安全性データベースを作成することを目標としている。平成16年度は、新たに2種類の地盤材料からの環境ホルモンの溶出挙動を調べた。また、最近注目されているターシャルオクチルフェノールの溶出特性と土壌への吸着特性を、15年度までに試験対象とした地盤材料（防水シート、ジオグリッド、ジオテキスタイル、発泡スチロール）についても併せて実施した。さらに、土壌に吸着した環境ホルモンの脱離に関する実験を行った。
溶出実験の結果、土木用シートCG40とCG80からは、フタル酸ジ-ｎ-ブチルが振とうしたほうが溶出が多かった。環境ホルモンの最大溶出量は24時間振とうでほぼ確認できることが明らかとなった。ターシャルオクチルフェノールは、いずれの地盤材料からもほとんど溶出はなかった。
吸着実験の結果、桐生土と関東ロームは、フタル酸類の吸着率は大きいが、フェノール類の吸着率は小さい。特にノニルフェノールの吸着率が最も小さかった。関東ロームはノニルフェノールをほとんど吸着しなかった。荒木田土と黒ボク土は、5種類のすべての環境ホルモンに大きな吸着率を示した。
脱離実験の結果、これら桐生土、荒木田土、関東ローム、黒ボク土4はノニルフェノール、ビスフェノールA、ターシャルオクチルフェノール、フタル酸ジ-2-エチルヘキシル、フタル酸ジ-ｎ-ブチルの5種類の環境ホルモンをひとたび吸着すると容易に脱離しないことが確認された。
今後、地盤環境の安全性を確保するため、地盤材料から溶出した環境ホルモンの土壌による吸着・脱離実験をさらに検討する必要がある。
また、「建設資材の環境安全性に関する研究（2）」では、建設工事における発生土やセメント改良土などの土質材料の環境安全性の把握とその際に用いる評価技術を確立することを目標としている。16年度は、15年度に引き続きセメント改良土から溶出する六価クロムに関する検討を行った。その結果、火山灰質粘性土を対象としてセメント改良土を作成した場合、以下の成果が得られた。
(1) OPCとセメント系固化材の溶出頻度は高炉B種セメントや新型固化材と比較して高く、固化材の種類が溶出量に影響がある。しかし、固化材添加量を増加と六価クロムの溶出量の間に、特に相関は得られなかった。
(2) 土のアロフェン含有量と六価クロム溶出量との間には、特に相関が得られなかった。
(3) 材齢28日の六価クロム溶出量は材齢7日の時点から減少する傾向がある。
しかし、施工現場において六価クロム溶出量に増加がみられる場合があったことや、火山灰質粘性土を対象としたセメント改良土の六価クロム溶出頻度及び濃度が他の土質と比較して高いことから、火山灰質粘性土を対象にセメント改良土を新たに施工する場合は、施工前と施工後の六価クロム溶出試験を両方行うこととが適切な環境リスクの管理につながると考えられる。
今後、土質材料の土質材料の環境安全性評価技術を確立するため、現場で使用可能な建設発生土中の重金属類リアルタイム判定手法の開発に取り組んでいきたい。
「特殊な岩盤および岩石による環境汚染の評価手法の開発」では、建設工事における掘削面として露出する岩盤、および掘削ズリ、廃棄岩などの中には重金属等を含み、それらの溶出が周辺環境や生態系、人の健康などに影響を与える可能性が近年問題となっているため、これらの汚染源の地質的要因（岩種ごとの重金属の存在形態、分布形態など）および溶出機構を明らかにすることを目標としている。16年度は，岩盤や掘削ズリからの重金属類の溶出の予測手法に関して，条件を変化させた溶出試験を実施するとともに，溶出特性、溶出量および含有量の判定方法に関する検討を行った。その結果、以下のことが明らかとなった。
(1) 蛍光Ｘ線分析は土壌汚染対策法の含有量基準の簡易判定に適用可能であること
(2) 溶出は，溶媒の種類，酸の種類，溶液のpH，元素の種類によって異なること
(3) 岩石に含まれる硫酸態硫黄，黄鉄鉱態硫黄，カルシウムの量によって，酸性水の発生が予測できること
(4) バッチ試験では黄鉄鉱態硫黄の酸化現象が捉えられないこと
今後は，実用的な岩石の判定方法の提案に向け，溶出試験の条件の検討，簡易試験方法の検討等を進め，これらの判定方法を含めた自然由来の重金属汚染の調査，評価，対策手法についてとりまとめる予定である。
(2) 地盤、地下水の調査・モニタリング計画手法の開発
この達成目標を含む「地盤中ダイオキシンの簡易分析手法の開発」は、平成14年度に終了している。「特殊な岩盤および岩石による環境汚染の評価手法の開発」での検討は、上述の(1)(4)の通りである。
(3) 汚染物質の暫定的な安定化手法、封じ込め手法の開発
建設工事において、建設事業が直接原因者ではないが、各種有害物質（重金属類・揮発性有機化合物等）によって汚染された土壌、地下水に遭遇する場合があり、汚染浄化などの対策を実施することが基本となるが、安全かつ経済的な対策がないのが現状で、安全で経済的な対策が確立されるまで、現実的な対応手法を提案し汚染の拡散を防止し安全に工事を進めることが求められている。「建設事業における地盤汚染の挙動予測・影響評価・制御技術の開発」は、重金属類や揮発性有機化合物等により汚染された地盤に対して、移流分散解析等を用いた影響予測手法や封じ込め等の汚染拡散防止対策技術、地盤汚染のモニタリング技術の開発を行い、これらを中心とした地盤汚染の制御技術の提案を行うことを目的として実施するものである。
16年度は、15年度に作成した「建設工事において遭遇する地盤汚染マニュアル（暫定版）」をより実務的なものとするため、影響予測において大きな影響を及ぼす有害物質の浸漬溶出特性を把握する方法として、タンクリーチング試験に着目し、検討を行った結果、以下の成果が得られた。
・「換算溶出深さ」という概念を導入することにより、スケールや形状によらず溶出領域が、徐々に内部に進行する過程を再現できた。
・固形体表面に発生源濃度を与える手法として、(1)タンクリーチング試験より浸漬水濃度歴を取得、(2)各時間帯の換算溶出深さを算出、(3)換算溶出深さの増分に相当する溶出質量を算出，(4)溶出質量を周辺地盤の固液比で濃度換算する、という手順を提案した。
今後は、建設現場におけるマニュアルの適用状況や最新の地盤汚染対応技術の動向について検討し、マニュアルの改訂を図る予定である。
なお、「建設分野におけるダイオキシン類汚染土壌対策技術の開発」は、平成14年度で終了している。
個別課題の成果
研究予算：運営交付金（道路整備勘定）
研究期間：平14～平17
担当チーム：材料地盤研究グループ（新材料）
研究担当者：西崎到、守屋進
【要旨】
近年、環境意識の高まりとともに、建設事業における地盤改良などに使用する建設資材の環境安全性を確認し、環境への影響を明らかにすることが求められている。平成16年度は、昨年度実施した防水シート、ジオグリッド、ジオテキスタイル、発泡スチロールなどの地盤材料の環境ホルモン分析結果に基づいて、環境ホルモンを含んでいる地盤材料からの環境ホルモンの溶出挙動および土壌による環境ホルモンの吸着および脱離に関する実験を行った。
キーワード：地盤材料、環境ホルモン、溶出挙動、吸着、脱離
4.2 建設資材の環境安全性に関する研究（2）
研究予算：運営費交付金（道路整備勘定）
研究期間：平14～平17
研究担当チーム：材料地盤研究グループ（土質）
研究担当者：小橋秀俊、森啓年
【要旨】
本研究はセメント改良土等の土質材料から溶出する可能性がある重金属類の環境影響を把握するとともに、土質材料の環境安全性を評価する技術を確立することを目的として実施するものである。16 年度は、15 年度に引き続きセメント改良土から溶出する六価クロムに関する検討を行った。その結果、溶出頻度及び濃度が比較的高い火山灰質粘性土を対象としてセメント改良土を作成した場合、固化材の種類やセメント改良土の材齢は溶出濃度と関係がみられたが、添加量、土壌のアロフェン含有量は特に相関がないことを、実験により確認した。
キーワード：セメント改良土、六価クロム、溶出、火山灰質粘性土
研究予算：運営費交付金（道路整備勘定）
研究期間：平14～平17
研究担当チーム：材料地盤研究グループ（地質）
研究担当者：佐々木靖人，阿南修司，伊藤政美
【要旨】
掘削面として露出する岩盤や掘削ズリなどの岩石中には重金属等を含むものがあり，これらの溶出が周辺環境や生態系，人の健康などに影響を与える可能性が近年問題となっている。このため，道路の計画・調査，施工，管理の各段階で，岩盤や掘削ズリからの重金属類溶出の抑制対策が求められている。
16年度は，岩盤や掘削ズリからの重金属類の溶出の予測手法に関して，条件を変化させた溶出試験を実施するとともに，溶出特性，溶出量および含有量基準の適合性の判定方法に関する検討を行った。
キーワード：掘削ズリ，重金属，溶出試験，蛍光Ｘ線分析，酸性化
4.4 建設事業における地盤汚染の挙動予測・影響評価・制御技術の開発
研究予算：運営費交付金（治水、道路整備勘定）
研究期間：平14～平17
研究担当チーム：材料地盤研究グループ（土質）
研究担当者：小橋秀俊、古本一司、森啓年
【要旨】
建設工事において、重金属等によって汚染された土壌、地下水に遭遇する場合がある。このような場合。浄化など恒久的な対策を実施することが望ましいが、安全かつ経済的な対策が存在しないのが現状であり、汚染の拡散を防止し安全に工事を進めることが可能となる技術の確立が求められている。
本研究は、建設工事において遭遇する地盤汚染に関し、移流分散解析等を用いた影響予測技術や汚染拡散防止技術およびモニタリング技術について検討を行い、これらを元に地盤汚染制御技術の提案を行うこととしている。
16年度は、15年度に作成した「建設工事において遭遇する地盤汚染マニュアル（暫定版）」をより実務的なものとするため、影響予測において大きな影響を及ぼす有害物質の溶出特性に関し、タンクリーチング試験に基づく検討を行い、固形体表面に発生源濃度を与える手法を提案した。
キーワード：土壌汚染、地下水汚染、制御技術
