土壌の浄化方法
【課題】汚染土壌の飛散・侵食を抑制しながら、ファイトレメディエーションによって汚染土壌を浄化することができる土壌の浄化方法を提供する。
【解決手段】汚染土壌で植物を生育させ、重金属などの汚染物質を該植物に吸収させる土壌の浄化方法において、土壌飛散・侵食防止剤を土壌に添加することを特徴とする土壌の浄化方法。土壌飛散・侵食防止剤を水に溶解又は分散させて散水してもよい。散水する水に植物の種子を混合して散水してもよい。
【解決手段】汚染土壌で植物を生育させ、重金属などの汚染物質を該植物に吸収させる土壌の浄化方法において、土壌飛散・侵食防止剤を土壌に添加することを特徴とする土壌の浄化方法。土壌飛散・侵食防止剤を水に溶解又は分散させて散水してもよい。散水する水に植物の種子を混合して散水してもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌中の重金属等の汚染物質を植物に吸収させ、該植物体内に蓄積させることにより、重金属等によって汚染された土壌を効率的に浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
重金属で汚染された土壌を浄化する技術として、重金属を吸収する能力を有する植物を生育させ、該植物体内に重金属を蓄積させるファイトレメディエーションが広く知られている（例えば特許文献１，２）。なお、特許文献１では、生育特性が異なる２種以上の植物を植栽することを提案している。特許文献２では、重金属吸収用植物を植栽する土壌に、アルギン酸塩などの重金属吸収促進剤を散布又は混和することを提案している。
【０００３】
土壌の飛散（発塵）を防止する方法として、散水を行うことは周知である（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７６８０１
【特許文献２】特開２０１１−３６７４４
【特許文献３】特開２００５−７６３１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ファイトレメディエーションによる土壌からの重金属等の汚染物質の吸収には長期間を要するため、ファイトレメディエーション実施中に汚染土壌が飛散・侵食する（すなわち、土壌の飛散や侵食が生じる）おそれがある。本発明は、汚染土壌の飛散・侵食を抑制しながら、ファイトレメディエーションによって汚染土壌を浄化することができる土壌の浄化方法を提供することを目的とする。
【０００６】
ところで、土壌に飛散・侵食防止のために散水した場合、土壌の汚染物質によっては、散水によって汚染物質が土壌深部にまで拡散したり、地下水汚染をひき起こしたりするおそれがある。本発明は、その一態様において、散水による汚染物質の拡散を防止することができる、土壌の浄化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の土壌の浄化方法は、汚染土壌で植物を生育させ、汚染物質を該植物に吸収させる土壌の浄化方法において、土壌飛散・侵食防止剤を土壌に添加することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明では、前記土壌飛散・侵食防止剤を水に溶解又は分散させて散水してもよい。この場合、散水する水に植物の種子を混合して散水してもよい。
【０００９】
上記の土壌飛散・侵食防止剤は高分子系土壌飛散・侵食防止剤であることが好ましい。
【００１０】
本発明では、土壌にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の土壌の浄化方法によると、ファイトレメディエーションによる土壌の浄化方法において、土壌飛散・侵食防止剤を土壌に添加するので、汚染土壌の飛散・侵食を抑制しつつ、植物によって土壌中の重金属等の汚染物質を吸収して土壌を浄化することができる。
【００１２】
土壌飛散・侵食防止剤と植物の種子とを水に混合して散水することにより、作業効率が向上する。また、発芽するまでの期間における種子の飛散・侵食を抑制することができる。
【００１３】
本発明において、土壌にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加してもよい。例えば、散水する水にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加するか、又は土壌表面部にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を存在させて散水を行ってもよい。このアルカリ及び水ガラスは、汚染物質を土壌粒子に吸着ないし固定する作用を奏するので、汚染物質が土壌深部に拡散することが防止される。なお、水ガラスの場合、その粘性によって汚染物質の拡散を防止する効果も期待できる。土壌表層部に汚染物質を留めた状態で植物を生育させることにより、ファイトレメディエーションによる浄化作用を高めることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、土壌が重金属などの汚染物質特に放射性セシウムで汚染されている場合に適用するのに好適であり、特に汚染物質が汚染源から飛散してきた場合のように土壌表面部に集中して存在する場合に適用するのに好適である。なお、放射性セシウム以外の重金属、例えばカドミウム、鉛、亜鉛、クロム、銅、水銀、砒素、セレン等によって汚染された土壌に対しても本発明を適用することができる。
【００１５】
また、本発明は、重金属以外の、植物によって吸収される汚染物質で汚染された土壌の浄化にも適用できる。このような重金属以外の汚染物質としては、トリクロロエチレンやテトラクロロエチレン等の有機塩素化合物、ベンゼン、トルエン等の油類、その他ふっ素、ほう素、シアン化合物などが例示される。
【００１６】
本発明が適用される土壌は、農地、山林、原野、宅地、グラウンド、校舎用地、工場用地などのいずれでもよい。また、地盤やヤード等に堆積した、汚泥、スラッジなども本発明方法の処理対象となる。
【００１７】
本発明の方法に用いられる植物としては、重金属などの汚染物質を吸収・蓄積するものであれば特に限定されないが、具体的には、アブラナ科、アオイ科、マメ科、アカザ科、ナス科、キク科、ヒユ科、イネ科等の植物が挙げられる。
【００１８】
上記植物として好ましくはカラシナ、ナタネ、野沢菜等のアブラナ科；オクラ、トロロアオイ、ケナフ等のアオイ科；クロタラリア、セスバニア等のマメ科；飼料用ビート、テンサイ等のアカザ科；タバコ等のナス科；ヒマワリ、ベニバナ等のキク科；アマランサス等のヒユ科；又はソルゴー、イタリアンライグラス、サトウキビ、イネ、ムギ等のイネ科に属する植物が挙げられ、より好ましくは、カラシナ、野沢菜、ケナフ、オクラ、飼料用ビート、タバコ、アマランサス、ヒマワリ、ソルゴー又はクロタラリアが挙げられる。また植物として、ポプラ等を用いてもよい。
【００１９】
対象となる土壌に植物を生育させる方法としては、直接播種し生育させる方法、苗床による苗、育苗箱による苗、セル苗、ポット苗、プラグ苗、ペーパーポット苗あるいは栄養繁殖した植物体等の別途生育させた植物を対象となる土壌に移植し栽培する方法等が挙げられる。これらは植物種及び汚染媒体の状態に応じて、任意の方法をとることができる。
【００２０】
植物の種子を直接播種する場合は、浄化対象面積１０アール当たり１００粒から５００００粒の種子を播くことが適当である。
【００２１】
本発明では、土壌に土壌飛散・侵食防止剤を添加して土壌の飛散・侵食を防止する。土壌飛散・侵食防止剤としては、高分子系飛散防止剤が好適である。高分子系飛散防止剤としては、ＳＢＲラテックス等の合成ゴムラテックスや、天然ゴムラテックス、酢酸ビニル系エマルジョン、アクリル酸エステル系エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル系共重合体エマルジョン、ポリビニルアルコールなどを用いることができるが、これに限定されない。この中では、安価で入手しやすいポリビニルアルコールを単独で用いるか、または他の高分子系飛散防止剤の１種又は２種以上と混合して用いることが好ましい。
【００２２】
土壌飛散・侵食防止剤は水に分散させるか、又は溶解させて散水することにより土壌に添加されることが好ましい。この散水する土壌飛散・侵食防止剤含有水の好適な濃度は、土壌飛散・侵食防止剤の種類に応じて適宜選定するのが好ましい。土壌飛散・侵食防止剤の土壌への添加量は、土壌１ｍ２当り４０ｇ〜１０ｋｇ特に４０〜８０ｇ程度が好適であるが、これに限定されない。
【００２３】
本発明では、この散水を行った後、植物を播種又は植栽してもよく、播種又は植栽後に上記散水を行ってもよい。また、散水する土壌飛散・侵食防止剤含有水に植物の種子を含有させておき、散水によって併せて播種を行うようにしてもよい。このようにすれば、散水と播種の合計の作業回数を減少させることができる。また、種子に土壌飛散・侵食防止剤が付着することにより、種子の飛散が防止される効果も得られる。
【００２４】
土壌飛散・侵食防止剤含有水の散水は１回だけ行うだけでも効果的であるが、必要に応じ１〜６月に１回程度の頻度で定期的に行ってもよい。
【００２５】
本発明では、この散水する水にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加し、土壌にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加し、土壌にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加してもよい。なお、土壌表面にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を存在させておき、散水することにより土壌にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加するようにしてもよい。このように土壌にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加することにより、汚染物質が土壌粒子に吸着ないし固定される作用が奏され、汚染物質が土壌深部に拡散することが防止される。水ガラスの場合、粘度の増加による汚染物質の拡散防止効果も期待できる。
【００２６】
汚染物質が土壌表層部に留まるようになると、植物が汚染物質を吸収し易くなり、土壌の浄化効率が向上する。なお、土壌が酸性の場合、アルカリ及び水ガラスの少なくとも１種の添加により土壌が中和され、植物の生育に適したｐＨになる効果も得られる。
【００２７】
土壌や散水する水のｐＨが過度に高くなると、植物や種子への影響が懸念されるので、アルカリ及び水ガラスの少なくとも１種は散水する水のｐＨが１１以下例えば９．５〜１０．５程度となるか、又は土壌のｐＨが９以下例えば７．５〜８．５程度となる使用量とされることが好ましい。
【００２８】
散水用のアルカリ及び／又は水ガラス含有水を調製した場合、中性の水とは異なることを示すために染料で赤色や青色などに着色してもよい。
【００２９】
本発明では、土壌飛散・侵食防止剤や、必要に応じさらにアルカリ及び／又は水ガラスを砂などの固体状材料と混合しておき、この混合物を汚染土壌の表面部に散布したり、汚染土壌表面部をこの混合物で覆った後、植栽や播種を行ってもよい。この混合物に、肥料のほか、吸水性高分子やおが屑等の保水性材料を添加してもよい。この混合物にファイトレメディエーション用の種子を混ぜておいてもよい。
【００３０】
植物が成長した後、植物を収穫し、収穫した植物を必要に応じ軽量化及び／又は減容化し、焼却、保管、埋設等の処理を行う。植物を収穫した跡地の土壌中の汚染物質濃度が十分に低いときには、その土地を再利用することができる。土壌中の汚染物質濃度が規定値よりも高いときには、再度ファイトレメディエーションや、その他の方法による土壌浄化処理を行う。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌中の重金属等の汚染物質を植物に吸収させ、該植物体内に蓄積させることにより、重金属等によって汚染された土壌を効率的に浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
重金属で汚染された土壌を浄化する技術として、重金属を吸収する能力を有する植物を生育させ、該植物体内に重金属を蓄積させるファイトレメディエーションが広く知られている（例えば特許文献１，２）。なお、特許文献１では、生育特性が異なる２種以上の植物を植栽することを提案している。特許文献２では、重金属吸収用植物を植栽する土壌に、アルギン酸塩などの重金属吸収促進剤を散布又は混和することを提案している。
【０００３】
土壌の飛散（発塵）を防止する方法として、散水を行うことは周知である（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７６８０１
【特許文献２】特開２０１１−３６７４４
【特許文献３】特開２００５−７６３１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ファイトレメディエーションによる土壌からの重金属等の汚染物質の吸収には長期間を要するため、ファイトレメディエーション実施中に汚染土壌が飛散・侵食する（すなわち、土壌の飛散や侵食が生じる）おそれがある。本発明は、汚染土壌の飛散・侵食を抑制しながら、ファイトレメディエーションによって汚染土壌を浄化することができる土壌の浄化方法を提供することを目的とする。
【０００６】
ところで、土壌に飛散・侵食防止のために散水した場合、土壌の汚染物質によっては、散水によって汚染物質が土壌深部にまで拡散したり、地下水汚染をひき起こしたりするおそれがある。本発明は、その一態様において、散水による汚染物質の拡散を防止することができる、土壌の浄化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の土壌の浄化方法は、汚染土壌で植物を生育させ、汚染物質を該植物に吸収させる土壌の浄化方法において、土壌飛散・侵食防止剤を土壌に添加することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明では、前記土壌飛散・侵食防止剤を水に溶解又は分散させて散水してもよい。この場合、散水する水に植物の種子を混合して散水してもよい。
【０００９】
上記の土壌飛散・侵食防止剤は高分子系土壌飛散・侵食防止剤であることが好ましい。
【００１０】
本発明では、土壌にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の土壌の浄化方法によると、ファイトレメディエーションによる土壌の浄化方法において、土壌飛散・侵食防止剤を土壌に添加するので、汚染土壌の飛散・侵食を抑制しつつ、植物によって土壌中の重金属等の汚染物質を吸収して土壌を浄化することができる。
【００１２】
土壌飛散・侵食防止剤と植物の種子とを水に混合して散水することにより、作業効率が向上する。また、発芽するまでの期間における種子の飛散・侵食を抑制することができる。
【００１３】
本発明において、土壌にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加してもよい。例えば、散水する水にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加するか、又は土壌表面部にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を存在させて散水を行ってもよい。このアルカリ及び水ガラスは、汚染物質を土壌粒子に吸着ないし固定する作用を奏するので、汚染物質が土壌深部に拡散することが防止される。なお、水ガラスの場合、その粘性によって汚染物質の拡散を防止する効果も期待できる。土壌表層部に汚染物質を留めた状態で植物を生育させることにより、ファイトレメディエーションによる浄化作用を高めることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、土壌が重金属などの汚染物質特に放射性セシウムで汚染されている場合に適用するのに好適であり、特に汚染物質が汚染源から飛散してきた場合のように土壌表面部に集中して存在する場合に適用するのに好適である。なお、放射性セシウム以外の重金属、例えばカドミウム、鉛、亜鉛、クロム、銅、水銀、砒素、セレン等によって汚染された土壌に対しても本発明を適用することができる。
【００１５】
また、本発明は、重金属以外の、植物によって吸収される汚染物質で汚染された土壌の浄化にも適用できる。このような重金属以外の汚染物質としては、トリクロロエチレンやテトラクロロエチレン等の有機塩素化合物、ベンゼン、トルエン等の油類、その他ふっ素、ほう素、シアン化合物などが例示される。
【００１６】
本発明が適用される土壌は、農地、山林、原野、宅地、グラウンド、校舎用地、工場用地などのいずれでもよい。また、地盤やヤード等に堆積した、汚泥、スラッジなども本発明方法の処理対象となる。
【００１７】
本発明の方法に用いられる植物としては、重金属などの汚染物質を吸収・蓄積するものであれば特に限定されないが、具体的には、アブラナ科、アオイ科、マメ科、アカザ科、ナス科、キク科、ヒユ科、イネ科等の植物が挙げられる。
【００１８】
上記植物として好ましくはカラシナ、ナタネ、野沢菜等のアブラナ科；オクラ、トロロアオイ、ケナフ等のアオイ科；クロタラリア、セスバニア等のマメ科；飼料用ビート、テンサイ等のアカザ科；タバコ等のナス科；ヒマワリ、ベニバナ等のキク科；アマランサス等のヒユ科；又はソルゴー、イタリアンライグラス、サトウキビ、イネ、ムギ等のイネ科に属する植物が挙げられ、より好ましくは、カラシナ、野沢菜、ケナフ、オクラ、飼料用ビート、タバコ、アマランサス、ヒマワリ、ソルゴー又はクロタラリアが挙げられる。また植物として、ポプラ等を用いてもよい。
【００１９】
対象となる土壌に植物を生育させる方法としては、直接播種し生育させる方法、苗床による苗、育苗箱による苗、セル苗、ポット苗、プラグ苗、ペーパーポット苗あるいは栄養繁殖した植物体等の別途生育させた植物を対象となる土壌に移植し栽培する方法等が挙げられる。これらは植物種及び汚染媒体の状態に応じて、任意の方法をとることができる。
【００２０】
植物の種子を直接播種する場合は、浄化対象面積１０アール当たり１００粒から５００００粒の種子を播くことが適当である。
【００２１】
本発明では、土壌に土壌飛散・侵食防止剤を添加して土壌の飛散・侵食を防止する。土壌飛散・侵食防止剤としては、高分子系飛散防止剤が好適である。高分子系飛散防止剤としては、ＳＢＲラテックス等の合成ゴムラテックスや、天然ゴムラテックス、酢酸ビニル系エマルジョン、アクリル酸エステル系エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル系共重合体エマルジョン、ポリビニルアルコールなどを用いることができるが、これに限定されない。この中では、安価で入手しやすいポリビニルアルコールを単独で用いるか、または他の高分子系飛散防止剤の１種又は２種以上と混合して用いることが好ましい。
【００２２】
土壌飛散・侵食防止剤は水に分散させるか、又は溶解させて散水することにより土壌に添加されることが好ましい。この散水する土壌飛散・侵食防止剤含有水の好適な濃度は、土壌飛散・侵食防止剤の種類に応じて適宜選定するのが好ましい。土壌飛散・侵食防止剤の土壌への添加量は、土壌１ｍ２当り４０ｇ〜１０ｋｇ特に４０〜８０ｇ程度が好適であるが、これに限定されない。
【００２３】
本発明では、この散水を行った後、植物を播種又は植栽してもよく、播種又は植栽後に上記散水を行ってもよい。また、散水する土壌飛散・侵食防止剤含有水に植物の種子を含有させておき、散水によって併せて播種を行うようにしてもよい。このようにすれば、散水と播種の合計の作業回数を減少させることができる。また、種子に土壌飛散・侵食防止剤が付着することにより、種子の飛散が防止される効果も得られる。
【００２４】
土壌飛散・侵食防止剤含有水の散水は１回だけ行うだけでも効果的であるが、必要に応じ１〜６月に１回程度の頻度で定期的に行ってもよい。
【００２５】
本発明では、この散水する水にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加し、土壌にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加し、土壌にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加してもよい。なお、土壌表面にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を存在させておき、散水することにより土壌にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加するようにしてもよい。このように土壌にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加することにより、汚染物質が土壌粒子に吸着ないし固定される作用が奏され、汚染物質が土壌深部に拡散することが防止される。水ガラスの場合、粘度の増加による汚染物質の拡散防止効果も期待できる。
【００２６】
汚染物質が土壌表層部に留まるようになると、植物が汚染物質を吸収し易くなり、土壌の浄化効率が向上する。なお、土壌が酸性の場合、アルカリ及び水ガラスの少なくとも１種の添加により土壌が中和され、植物の生育に適したｐＨになる効果も得られる。
【００２７】
土壌や散水する水のｐＨが過度に高くなると、植物や種子への影響が懸念されるので、アルカリ及び水ガラスの少なくとも１種は散水する水のｐＨが１１以下例えば９．５〜１０．５程度となるか、又は土壌のｐＨが９以下例えば７．５〜８．５程度となる使用量とされることが好ましい。
【００２８】
散水用のアルカリ及び／又は水ガラス含有水を調製した場合、中性の水とは異なることを示すために染料で赤色や青色などに着色してもよい。
【００２９】
本発明では、土壌飛散・侵食防止剤や、必要に応じさらにアルカリ及び／又は水ガラスを砂などの固体状材料と混合しておき、この混合物を汚染土壌の表面部に散布したり、汚染土壌表面部をこの混合物で覆った後、植栽や播種を行ってもよい。この混合物に、肥料のほか、吸水性高分子やおが屑等の保水性材料を添加してもよい。この混合物にファイトレメディエーション用の種子を混ぜておいてもよい。
【００３０】
植物が成長した後、植物を収穫し、収穫した植物を必要に応じ軽量化及び／又は減容化し、焼却、保管、埋設等の処理を行う。植物を収穫した跡地の土壌中の汚染物質濃度が十分に低いときには、その土地を再利用することができる。土壌中の汚染物質濃度が規定値よりも高いときには、再度ファイトレメディエーションや、その他の方法による土壌浄化処理を行う。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染土壌で植物を生育させ、汚染物質を該植物に吸収させる土壌の浄化方法において、土壌飛散・侵食防止剤を土壌に添加することを特徴とする土壌の浄化方法。
【請求項２】
請求項１において、前記土壌飛散・侵食防止剤を水に溶解又は分散させて散水する方法であって、散水する水に植物の種子を混合して散水することを特徴とする土壌の浄化方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、土壌飛散・侵食防止剤は高分子系土壌飛散・侵食防止剤であることを特徴とする土壌の浄化方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、土壌にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加することを特徴とする土壌の浄化方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記汚染物質が重金属であることを特徴とする土壌の浄化方法。
【請求項１】
汚染土壌で植物を生育させ、汚染物質を該植物に吸収させる土壌の浄化方法において、土壌飛散・侵食防止剤を土壌に添加することを特徴とする土壌の浄化方法。
【請求項２】
請求項１において、前記土壌飛散・侵食防止剤を水に溶解又は分散させて散水する方法であって、散水する水に植物の種子を混合して散水することを特徴とする土壌の浄化方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、土壌飛散・侵食防止剤は高分子系土壌飛散・侵食防止剤であることを特徴とする土壌の浄化方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、土壌にアルカリ及び水ガラスの少なくとも１種を添加することを特徴とする土壌の浄化方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記汚染物質が重金属であることを特徴とする土壌の浄化方法。
【公開番号】特開２０１３−２２５６１（Ｐ２０１３−２２５６１Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２２７６（Ｐ２０１１−１６２２７６）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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