１．石炭中の微量金属

　石油ショック後の石油火力発電所の新設制限、原子力事故による原子力発電所の新設困難などから、最近は天然ガス火力発電所や石炭火力発電所が新設されている。天然ガスには金属は含まれていないが、表１に示すように、石油や石炭には、さまざまな金属類が含まれている。太古の植物が化石化したものが石炭であり、太古の藻類が化石化したものが石油・天然ガスとされる。

　とくに石炭は、太古の大森林を供給源として植物が枯死・堆積して形成されたもので、植物中の無機元素や堆積湿原などに運び込まれた鉱物分が、石炭の起源なので、無機元素の種類や量も多い。そして、石炭中の炭素、水素、酸素、窒素以外の無機元素は５０種類に及び１ｐｐｍ〜０．１％含む微量元素は約４０種類もあり、ウランなど放射性元素を含む場合もある。神鋼神戸発電?報告の表２でも、石炭中には硫黄分・窒素分・灰分以外に、フッ素（Ｆ）・塩素（Ｃｌ）の非金属類、水銀（Hg)、ヒ素（Ａｓ）、クロム（Ｃｒ）、カドミウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐｄ）、ベリリウム(Be)、マンガン(Mn）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属類、ウラン（Ｕ）・トリウム（Ｔｈ）の放射性金属を含んでいることがわかる。

２．石炭燃焼に伴う微量金属の飛散

　石炭を燃焼させると、図１に示すように、揮発しやすい性質を持つ水銀・フッ素・塩素は、ガス状になり煙突から飛散する。ヒ素、アンチモン、セレン、鉛、亜鉛、銅なども高温で揮発するが、電気集塵機や湿式排煙脱硫装置で冷却されるとフライアッシュ（飛灰）に凝縮し捕集されるが、煙突に抜けていくフライアッシュ（ぱいじん）もある。フライアッシュの生成機構を図２に示すが、フライアッシュ中の重金属濃度は高くなる。

　電力中央研究所によれば、日本の石炭火力発電所のフライアッシュ（飛灰）中の重金属濃度は、ヒ素１０〜４０ｐｐｍ、アンチモン３〜８ｐｐｍ、鉛４０〜７０ｐｐｍ、亜鉛８０〜１４０ｐｐｍ、銅５０〜９０ｐｐｍなどであった。また、フライアッシュ（ばいじん）中の重金属濃度は、水銀４〜５ｐｐｍ、ヒ素８０〜１００ｐｐｍ　アンチモン７〜１２ｐｐｍ、セレン３２０〜３５５ｐｐｍ、亜鉛１７０〜８２４ｐｐｍ、鉛９０〜１５５ｐｐｍ、銅１２０〜１６０ｐｐｍなどと高濃度であった。

　鈴木らが予測した表３によれば、フッ素、塩素、ホウ素、ニッケル、マンガン、水銀、亜鉛などの排出量が多く、有毒なフッ化水素で排出されるフッ素と水銀の影響を警告する。　神鋼神戸発電?報告の表４でも、発電所排ガス中の微量物質排出量は、塩素９７４kg／年、フッ素９１８kg／年、水銀２０ｋｇ／年、クロム１５．２ｋｇ／年、マンガン１４．２ｋｇ／年、ニッケル１３．２ｋｇ／年、鉛７．６ｋｇ／年などが多い。塩素は有毒な塩化木素（塩酸）で排出され、有毒なフッ化水素で排出されるフッ素とともに、影響が危惧される。水銀濃度は、公設大気質調査によると、平成１３年度２．０（０．３１〜３．９）ｎｇ／?が平成１４年度２．４（１．２〜１４）nｇ／?へと上昇している。７０万ｋＷが２基となれば、水銀の排出量は２倍となるので、水銀にも注意する必要がある。

　クロム・マンガン・ニッケルは、図１に示したように、揮発しにくい金属だが、図３に示すように、灰粒子として排出されたものと考えられる。鉛は高温で揮発して排出したものと考えられる。表２に示したように、石炭中には塩素やフッ素が多く含まれているため、ダイオキシン類の生成も報告され、ダイオキシン類もわずかながら排出されている。その他、放射性金属のウランやトリウムなどもわずかながら排出されている。

　アメリカＥＰＡによれば、１９８４年時点で都市ごみ焼却炉からの年間水銀排出量約４０トンに対して、それ以外の排出源が約６０トンあり、その大部分は石炭類や鉄鉱石からの排出が占めると報告している。表５に示すように、アメリカ以外にカナダ、ドイツ、メキシコなどの水銀俳出量が大きいが、石炭火力発電への依存度による影響が非常に大きいという。

　最近、大阪ガスや東京ガスの石炭から都市ガスを製造していた工場跡地で、水銀、鉛、ヒ素、シアンなどによる土壌・地下水汚染が発見されているが、これらは石炭に含まれていたためと考えられている。

３．石炭灰や汚泥の処理・処分

　石炭灰には、炉底に落下したボトムアッシュ（燃え殻）と電気集塵機捕集のフライアッシュ（飛灰）がある。神鋼神戸発電所では、ボトムアッシュ約１．４万ｔ／年とフライアッシュ約１２万ｔ／年が発生し、全量セメント原料としている。セメント工場では、ロータリーキルン炉などで高温処理するので、セメント工場のフライアッシュ（ばいじん）として煙突から排出され、セメント工場の重金属汚染源となったり、重金属含有セメントとしてコンクリートとなる。しかし、コンクリートは人工石灰石であり、数十年で風化・劣化するので、コンクリート中の重金属は、環境中に拡散し環境を汚染することになる。

　湿式排煙脱硫装置で発生する汚泥（石膏）約２，５００ｔ／年は、脱水後、埋立処分しているが、汚泥には高濃度の重金属を含んでおり、処分場周辺の土壌・地下水・海水汚染をもたらすおそれがある。

４．参考文献

１）畑明郎『土壌・地下水汚染ー広がる重金属汚染』有斐閣、２００１年。

２）日本土壌肥料学会編『土壌の有害金属汚染』博友社、１９９１年。

３）横山・朝倉・関（電力中央研究所）「石炭火力発電所排煙中微量物質の挙動調査」『狛江研究所レポート』?Ｔ８８０８７，１９８９年。

４）鈴木・野田・二平「今日の巨大石炭火力発電所計画とアセスメントの諸問題」『日本の科学者』Ｖｏｌ．２８，Ｎo．４，１９９３年。

５）木村龍男（資源環境技術総合研究所）「石炭中の微量元素ーその地球化学と環境問題」『応用石炭組織学会論文集』Ｎo.１５、１９９６年。

６）高岡・武田「燃焼発生源からの水銀の排出」『環境衛生工学研究』Ｖｏｌ．１５，Ｎo.３，２００１年

７）神鋼神戸発電?『神鋼神戸発電所事後調査報告書（平成１４年度）［概要書］』２００３年７月。