塩害土壌の改良方法
【課題】土壌中の塩化物イオンを、迅速に、かつ、確実に、除去できる塩害土壌の改良方法の提供
【解決手段】塩害土壌の含水比を１００％以上に保ち、網状の陰極と網状の陽極をそれぞれ塩害土壌の下面と上面に配置し、直流電流を通電することにより、塩害土壌を改良する塩害土壌の改良方法。直流電流を通電する際に、含水比を１００％以上に保った土壌を攪拌してから、直流電流を通電してもよい。土壌の下面に陰極を配置し、上面に陽極を配置して直流電流を通電し、上面の上澄み液を入れ替えてもよい。
【解決手段】塩害土壌の含水比を１００％以上に保ち、網状の陰極と網状の陽極をそれぞれ塩害土壌の下面と上面に配置し、直流電流を通電することにより、塩害土壌を改良する塩害土壌の改良方法。直流電流を通電する際に、含水比を１００％以上に保った土壌を攪拌してから、直流電流を通電してもよい。土壌の下面に陰極を配置し、上面に陽極を配置して直流電流を通電し、上面の上澄み液を入れ替えてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩害土壌の改良方法に関する。主に、海水で浸食された田畑の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１１年３月１１日、東北地方を大地震と津波がおそい、甚大な被害が出た。殊に、東北地方はわが国で有数の米や野菜の生産地であり、津波により田畑が海水に浸食され、大きな問題となっている。海水に含まれる塩化物イオンが稲の発育を阻害するためと考えられる。
【０００３】
海水で浸食された田畑の再生方法としては、田畑を真水で洗う方法が知られている（非特許文献１）。しかしながら、この方法では、田畑を再生するのに、３年から５年もかかる上、その都度、攪拌作業を繰り返して行う必要があり、大きな労力を要し、コストも嵩む方法であった。
【０００４】
海水で浸食された田畑の再生に膨大な時間がかかる理由は定かではないが、田畑の土が塩化物イオンを強固に吸着するため、水洗いしただけでは拭い去れないためと考えられる。
【０００５】
海水に浸食された田畑に石灰等をまく方法も検討されているが、塩化物イオンの移動を助長するに過ぎず、抜本的な対策ではなかった。
【０００６】
塩化物イオンを固定化する物質を散布する方法も考えられるが、田畑から塩化物イオンが除去されるわけではなく、一時的な不溶化に過ぎない。この場合にも、再び塩化物イオンが再溶出する可能性があり、抜本的な対策とはならない。
【０００７】
そのため、もっと迅速に、確実に、田畑を再生できる方法が求められている。
【０００８】
塩類土壌の除塩方法として、適宜の高さと適宜の長さを持つ電極壁を地中に適宜の間隔で並列させて複数形成し、そして向かい合う電極壁の一方をアノード、他方をカソードとしてそれぞれに所定の電圧を印加し、これにより両電極壁間に生じる電場で土壌中の塩類のイオンを各々の極性に応じた電極壁側に移動させて集積させ、この集積した塩類のイオンを除去する方法が記載されている（特許文献１、２）。
【０００９】
しかし、含水状態も管理することにより、通電による除塩のばらつきが少なくなり、除塩されない部分が生じにくいことについて、記載がない。
【００１０】
本発明者らは、前記の課題に鑑み、海水で浸食された田畑を、ある一定の含水率に保ち、直流電流により通電することで塩化物イオンを迅速に除去できるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】http://www.agri.pref.hokkaido.jp/center/kenkyuseika/gaiyosho/h03gaiyo/1990061.htm
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平５−３３６８４２号公報
【特許文献２】特開平９−１７６６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、迅速に、確実に、塩害土壌を改良する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、塩害土壌の含水比を１００％以上に保ち、網状の陰極と網状の陽極をそれぞれ塩害土壌の下面と上面に配置し、直流電流を通電することにより、塩害土壌を改良する塩害土壌の改良方法であり、直流電流を通電する際に、含水比を１００％以上に保った土壌を攪拌してから、直流電流を通電することを特徴とする該塩害土壌の改良方法であり、塩害土壌の下面に陰極を配置し、上面に陽極を配置して直流電流を通電し、上面の上澄み液を入れ替えることを特徴とする該塩害土壌の改良方法であり、０．５アンペア以上で通電することを特徴とする該塩害土壌の改良方法であり、積算の通電期間が１〜２８日であることを特徴とする該塩害土壌の改良方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の塩害土壌の改良方法を採用することにより、土壌中の塩化物イオン、例えば、海水由来の塩化物イオンを、迅速に、かつ、確実に、除去できる等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。ここでは、塩害土壌の改良方法として、海水で浸食された田畑の再生方法を例示する。
【００１７】
本発明では、田畑を含水比１００％以上に保ち、直流電流により通電することを特徴とする。ここで、含水比とは、水の質量を固体（土壌）の質量で除して、固体（土壌）に含まれる水分の割合を示したものである。含水比はＪＩＳ Ａ １２０３：２００９により算出する。
【００１８】
含水比は１００％以上が好ましく、１５０％以上がより好ましく、２００％以上が最も好ましい。含水比が１００％未満では、効率良く除塩することが難しい。即ち、除塩に長い時間を必要とする。含水比は５００％以下が好ましく、３００％以下がより好ましい。
【００１９】
田畑に直流電流を通電する際、電極として、網状の陰極と網状の陽極を用いる。網状の陰極と網状の陽極を塩害土壌の下面と上面にそれぞれ配置する。田畑に直流電流を通電する際、田畑の下面（いわゆる底面）に陰極を配置し、上面に陽極を配置して通電することが好ましい。陰極と陽極は、上下面に向かい合うように配置することが好ましい。陰極は田畑を１０〜３０ｃｍ地中に深く掘り下げた底面に配置するのが好ましく、１５〜２５ｃｍ地中に深く掘り下げた底面に配置するのがより好ましい。
【００２０】
上面に配置する陽極は、田畑上面に配置しても良いが、上澄み液に浮かばせておくことが好ましい。これは、含水比を１００％以上に保つと、必然的に上澄み液が田畑上面に発生するためである。
【００２１】
陰極や陽極は、メッシュ状又はラス状といった網状の電極を適用することで、面と面で通電することができ、効率良く除塩を行うことができる。ラスとは、土木・建築における木摺として用いられる金網の１種である。網の格子のサイズについて、効率が良い除塩の観点から、１辺の長さは５０ｃｍ以下が好ましく、３０ｃｍ以下がより好ましい。網の格子のサイズについて、１辺の長さは１ｃｍ以上が好ましく、５ｃｍ以上がより好ましい。
【００２２】
田畑の底面に陰極を配置し、上面に陽極を配置して通電することにより、土に含まれた塩化物イオンが上面の上澄み液に移動して濃縮される。そこで、上澄み液を入れ替えることにより、効率良く除塩ができる。
【００２３】
直流電流を通電する際の電流は、特に限定されるものではないが、短期間で除塩を完了する観点から、０．５アンペア以上が好ましく、１アンペア以上がより好ましい。ただし、安全性を重視する場合には、低い電流値で長い時間をかけて通電することもできる。直流電流を通電する際の電流は、１０アンペア以下が好ましく、５アンペア以下がより好ましい。
【００２４】
通電期間は、塩化物イオン濃度や田畑の面積にも影響されるため、一義的に定まるものではないが、通常、積算で１〜２８日が好ましく、３〜１４日がより好ましい。積算の通電期間が１日未満では、十分な除塩効果が得られない場合があり、２８日を越えて通電しても更なる効果の増進が期待できず、安全面の確保が困難な場合がある。
【００２５】
本発明の海水で浸食された田畑の再生方法を行う際、夏季を中心として気温が高い時期に行うことが、効率良い除塩の観点から好ましい。具体的には、平均気温が１０℃以上の時期に行うことが望ましい。
【００２６】
本発明の塩害土壌の改良方法は、海水で浸食された田畑の再生方法に制限するものではない。しかし、本発明の塩害土壌の改良方法は、海水で浸食された田畑の再生方法に適用することが好ましい。
【００２７】
以下、実施例、比較例を挙げてさらに詳細に内容を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００２８】
実験例１
２７℃で実験した。海水で浸食された1ｍ３の田圃を再生した。田圃の底面を掘り下げ、格子サイズが１０ｃｍのラスを地中深さ２０ｃｍの位置に設置した。ラスを設置後、底面を原状に埋め戻した。含水比が２００％となるように真水を加え、田圃を攪拌した。攪拌後の田圃の土に含まれる塩化物イオンの量は３４５０ｇ／ｍ３であった。上澄み液にラスを浸して設置し、底面のラスを陰極とし、上面のラスを陽極として直流電流を通電した。通電中は真水を田圃の端から１０Ｌ／ｍ２・ｈｒの割合で上澄み液に加え、その反対側から、ポンプで揚水させて排水させ、上澄み液が連続的に入れ替わるようにした。電流を１アンペアとし、通電期間を表１に示すように変化させ、通電後の田圃の土の塩化物イオン含有量を測定した。土のサンプリングは深さ１５ｃｍの位置から採取した。比較のために、通電を行わなかった場合の結果も併記した。結果を表１に示す。
【００２９】
（測定方法）
塩化物イオン含有量：ＪＩＳ Ａ １１４４により測定した。試料濾液はＪＩＳ Ａ １１４４附属書Ａより採取した。
【００３０】
【表１】
【００３１】
表１より、通電することにより、めざましく効率よく除塩できることがわかる。通電期間が長くなる程、除塩できることもわかる。
【００３２】
実験例２
通電期間を７日とし、電流を表２に示すように変化したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００３３】
【表２】
【００３４】
表２より、電流値が高い程、効率良く除塩できることがわかる。
【００３５】
実験例３
通電期間を７日とし、電流を１アンペアとし、土の含水比を表３に示すように変化したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に併記する。
【００３６】
【表３】
【００３７】
表３より、土の含水比を１００％以上に保つことにより、効率よく除塩できることがわかる。含水比が高くなる程、効率よく除塩できることもわかる。
【００３８】
実験例４
通電期間を７日とし、底面の設置した陰極のラスの深さを表４に示すように変化したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に併記する。
【００３９】
【表４】
【００４０】
表４より、底面の陰極の設置深さが１０ｃｍ以上であれば、効率よく除塩できることがわかる。陰極の設置深さは２０ｃｍ程度が効率よく除塩できることもわかる。
【００４１】
実験例５
通電期間を７日とし、底面に設置した陰極のラスの格子サイズを表５に示すように変化したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表５に併記する。
【００４２】
【表５】
【００４３】
表５より、底面の陰極のラスの格子サイズが５０ｃｍ以下であれば効率よく除塩できることがわかる。格子サイズが小さい程、効率よく除塩できることもわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の塩害土壌の改良方法を適用することにより、例えば、迅速に、かつ、確実に、塩害土壌を除塩できる等の効果を奏する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩害土壌の改良方法に関する。主に、海水で浸食された田畑の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１１年３月１１日、東北地方を大地震と津波がおそい、甚大な被害が出た。殊に、東北地方はわが国で有数の米や野菜の生産地であり、津波により田畑が海水に浸食され、大きな問題となっている。海水に含まれる塩化物イオンが稲の発育を阻害するためと考えられる。
【０００３】
海水で浸食された田畑の再生方法としては、田畑を真水で洗う方法が知られている（非特許文献１）。しかしながら、この方法では、田畑を再生するのに、３年から５年もかかる上、その都度、攪拌作業を繰り返して行う必要があり、大きな労力を要し、コストも嵩む方法であった。
【０００４】
海水で浸食された田畑の再生に膨大な時間がかかる理由は定かではないが、田畑の土が塩化物イオンを強固に吸着するため、水洗いしただけでは拭い去れないためと考えられる。
【０００５】
海水に浸食された田畑に石灰等をまく方法も検討されているが、塩化物イオンの移動を助長するに過ぎず、抜本的な対策ではなかった。
【０００６】
塩化物イオンを固定化する物質を散布する方法も考えられるが、田畑から塩化物イオンが除去されるわけではなく、一時的な不溶化に過ぎない。この場合にも、再び塩化物イオンが再溶出する可能性があり、抜本的な対策とはならない。
【０００７】
そのため、もっと迅速に、確実に、田畑を再生できる方法が求められている。
【０００８】
塩類土壌の除塩方法として、適宜の高さと適宜の長さを持つ電極壁を地中に適宜の間隔で並列させて複数形成し、そして向かい合う電極壁の一方をアノード、他方をカソードとしてそれぞれに所定の電圧を印加し、これにより両電極壁間に生じる電場で土壌中の塩類のイオンを各々の極性に応じた電極壁側に移動させて集積させ、この集積した塩類のイオンを除去する方法が記載されている（特許文献１、２）。
【０００９】
しかし、含水状態も管理することにより、通電による除塩のばらつきが少なくなり、除塩されない部分が生じにくいことについて、記載がない。
【００１０】
本発明者らは、前記の課題に鑑み、海水で浸食された田畑を、ある一定の含水率に保ち、直流電流により通電することで塩化物イオンを迅速に除去できるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】http://www.agri.pref.hokkaido.jp/center/kenkyuseika/gaiyosho/h03gaiyo/1990061.htm
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平５−３３６８４２号公報
【特許文献２】特開平９−１７６６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、迅速に、確実に、塩害土壌を改良する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、塩害土壌の含水比を１００％以上に保ち、網状の陰極と網状の陽極をそれぞれ塩害土壌の下面と上面に配置し、直流電流を通電することにより、塩害土壌を改良する塩害土壌の改良方法であり、直流電流を通電する際に、含水比を１００％以上に保った土壌を攪拌してから、直流電流を通電することを特徴とする該塩害土壌の改良方法であり、塩害土壌の下面に陰極を配置し、上面に陽極を配置して直流電流を通電し、上面の上澄み液を入れ替えることを特徴とする該塩害土壌の改良方法であり、０．５アンペア以上で通電することを特徴とする該塩害土壌の改良方法であり、積算の通電期間が１〜２８日であることを特徴とする該塩害土壌の改良方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の塩害土壌の改良方法を採用することにより、土壌中の塩化物イオン、例えば、海水由来の塩化物イオンを、迅速に、かつ、確実に、除去できる等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。ここでは、塩害土壌の改良方法として、海水で浸食された田畑の再生方法を例示する。
【００１７】
本発明では、田畑を含水比１００％以上に保ち、直流電流により通電することを特徴とする。ここで、含水比とは、水の質量を固体（土壌）の質量で除して、固体（土壌）に含まれる水分の割合を示したものである。含水比はＪＩＳ Ａ １２０３：２００９により算出する。
【００１８】
含水比は１００％以上が好ましく、１５０％以上がより好ましく、２００％以上が最も好ましい。含水比が１００％未満では、効率良く除塩することが難しい。即ち、除塩に長い時間を必要とする。含水比は５００％以下が好ましく、３００％以下がより好ましい。
【００１９】
田畑に直流電流を通電する際、電極として、網状の陰極と網状の陽極を用いる。網状の陰極と網状の陽極を塩害土壌の下面と上面にそれぞれ配置する。田畑に直流電流を通電する際、田畑の下面（いわゆる底面）に陰極を配置し、上面に陽極を配置して通電することが好ましい。陰極と陽極は、上下面に向かい合うように配置することが好ましい。陰極は田畑を１０〜３０ｃｍ地中に深く掘り下げた底面に配置するのが好ましく、１５〜２５ｃｍ地中に深く掘り下げた底面に配置するのがより好ましい。
【００２０】
上面に配置する陽極は、田畑上面に配置しても良いが、上澄み液に浮かばせておくことが好ましい。これは、含水比を１００％以上に保つと、必然的に上澄み液が田畑上面に発生するためである。
【００２１】
陰極や陽極は、メッシュ状又はラス状といった網状の電極を適用することで、面と面で通電することができ、効率良く除塩を行うことができる。ラスとは、土木・建築における木摺として用いられる金網の１種である。網の格子のサイズについて、効率が良い除塩の観点から、１辺の長さは５０ｃｍ以下が好ましく、３０ｃｍ以下がより好ましい。網の格子のサイズについて、１辺の長さは１ｃｍ以上が好ましく、５ｃｍ以上がより好ましい。
【００２２】
田畑の底面に陰極を配置し、上面に陽極を配置して通電することにより、土に含まれた塩化物イオンが上面の上澄み液に移動して濃縮される。そこで、上澄み液を入れ替えることにより、効率良く除塩ができる。
【００２３】
直流電流を通電する際の電流は、特に限定されるものではないが、短期間で除塩を完了する観点から、０．５アンペア以上が好ましく、１アンペア以上がより好ましい。ただし、安全性を重視する場合には、低い電流値で長い時間をかけて通電することもできる。直流電流を通電する際の電流は、１０アンペア以下が好ましく、５アンペア以下がより好ましい。
【００２４】
通電期間は、塩化物イオン濃度や田畑の面積にも影響されるため、一義的に定まるものではないが、通常、積算で１〜２８日が好ましく、３〜１４日がより好ましい。積算の通電期間が１日未満では、十分な除塩効果が得られない場合があり、２８日を越えて通電しても更なる効果の増進が期待できず、安全面の確保が困難な場合がある。
【００２５】
本発明の海水で浸食された田畑の再生方法を行う際、夏季を中心として気温が高い時期に行うことが、効率良い除塩の観点から好ましい。具体的には、平均気温が１０℃以上の時期に行うことが望ましい。
【００２６】
本発明の塩害土壌の改良方法は、海水で浸食された田畑の再生方法に制限するものではない。しかし、本発明の塩害土壌の改良方法は、海水で浸食された田畑の再生方法に適用することが好ましい。
【００２７】
以下、実施例、比較例を挙げてさらに詳細に内容を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００２８】
実験例１
２７℃で実験した。海水で浸食された1ｍ３の田圃を再生した。田圃の底面を掘り下げ、格子サイズが１０ｃｍのラスを地中深さ２０ｃｍの位置に設置した。ラスを設置後、底面を原状に埋め戻した。含水比が２００％となるように真水を加え、田圃を攪拌した。攪拌後の田圃の土に含まれる塩化物イオンの量は３４５０ｇ／ｍ３であった。上澄み液にラスを浸して設置し、底面のラスを陰極とし、上面のラスを陽極として直流電流を通電した。通電中は真水を田圃の端から１０Ｌ／ｍ２・ｈｒの割合で上澄み液に加え、その反対側から、ポンプで揚水させて排水させ、上澄み液が連続的に入れ替わるようにした。電流を１アンペアとし、通電期間を表１に示すように変化させ、通電後の田圃の土の塩化物イオン含有量を測定した。土のサンプリングは深さ１５ｃｍの位置から採取した。比較のために、通電を行わなかった場合の結果も併記した。結果を表１に示す。
【００２９】
（測定方法）
塩化物イオン含有量：ＪＩＳ Ａ １１４４により測定した。試料濾液はＪＩＳ Ａ １１４４附属書Ａより採取した。
【００３０】
【表１】
【００３１】
表１より、通電することにより、めざましく効率よく除塩できることがわかる。通電期間が長くなる程、除塩できることもわかる。
【００３２】
実験例２
通電期間を７日とし、電流を表２に示すように変化したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表２に併記する。
【００３３】
【表２】
【００３４】
表２より、電流値が高い程、効率良く除塩できることがわかる。
【００３５】
実験例３
通電期間を７日とし、電流を１アンペアとし、土の含水比を表３に示すように変化したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表３に併記する。
【００３６】
【表３】
【００３７】
表３より、土の含水比を１００％以上に保つことにより、効率よく除塩できることがわかる。含水比が高くなる程、効率よく除塩できることもわかる。
【００３８】
実験例４
通電期間を７日とし、底面の設置した陰極のラスの深さを表４に示すように変化したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表４に併記する。
【００３９】
【表４】
【００４０】
表４より、底面の陰極の設置深さが１０ｃｍ以上であれば、効率よく除塩できることがわかる。陰極の設置深さは２０ｃｍ程度が効率よく除塩できることもわかる。
【００４１】
実験例５
通電期間を７日とし、底面に設置した陰極のラスの格子サイズを表５に示すように変化したこと以外は実験例１と同様に行った。結果を表５に併記する。
【００４２】
【表５】
【００４３】
表５より、底面の陰極のラスの格子サイズが５０ｃｍ以下であれば効率よく除塩できることがわかる。格子サイズが小さい程、効率よく除塩できることもわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の塩害土壌の改良方法を適用することにより、例えば、迅速に、かつ、確実に、塩害土壌を除塩できる等の効果を奏する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩害土壌の含水比を１００％以上に保ち、網状の陰極と網状の陽極をそれぞれ塩害土壌の下面と上面に配置し、直流電流を通電することにより、塩害土壌を改良する塩害土壌の改良方法。
【請求項２】
直流電流を通電する際に、含水比を１００％以上に保った土壌を攪拌してから、直流電流を通電することを特徴とする請求項１に記載の塩害土壌の改良方法。
【請求項３】
塩害土壌の下面に陰極を配置し、上面に陽極を配置して直流電流を通電し、上面の上澄み液を入れ替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の塩害土壌の改良方法。
【請求項４】
０．５アンペア以上で通電することを特徴とする請求項１〜３に記載の塩害土壌の改良方法。
【請求項５】
積算の通電期間が１〜２８日であることを特徴とする請求項１〜４に記載の塩害土壌の改良方法。
【請求項１】
塩害土壌の含水比を１００％以上に保ち、網状の陰極と網状の陽極をそれぞれ塩害土壌の下面と上面に配置し、直流電流を通電することにより、塩害土壌を改良する塩害土壌の改良方法。
【請求項２】
直流電流を通電する際に、含水比を１００％以上に保った土壌を攪拌してから、直流電流を通電することを特徴とする請求項１に記載の塩害土壌の改良方法。
【請求項３】
塩害土壌の下面に陰極を配置し、上面に陽極を配置して直流電流を通電し、上面の上澄み液を入れ替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の塩害土壌の改良方法。
【請求項４】
０．５アンペア以上で通電することを特徴とする請求項１〜３に記載の塩害土壌の改良方法。
【請求項５】
積算の通電期間が１〜２８日であることを特徴とする請求項１〜４に記載の塩害土壌の改良方法。
【公開番号】特開２０１３−７６０３５（Ｐ２０１３−７６０３５Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１８０８７（Ｐ２０１１−２１８０８７）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【Ｆターム（参考）】
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