種子プラグおよび汚染土壌の浄化方法
【課題】重金属類で汚染された土地に播いた種子の発芽率および生育率を高めることができ、ひいては汚染土壌を効率的かつ安定的に浄化することが可能な種子プラグを提供し、併せて汚染土壌の浄化方法を提供する。
【解決手段】肥料あるいは少量の栄養塩を含む種子育成対象土壌６５〜９７パーセントに対し、蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料を３〜３５パーセントの範囲で水を加えて混合した後、これを乾燥させて製造された培地で植物の種子を包被し、作製してなる種子プラグを作製する。また種子プラグ作製工程と、重金属類で汚染された土壌の土地に種子プラグを植栽し、植物を育成させる育成工程と、育成工程で育成された植物の根、葉、茎、および花を収穫し、乾燥させた後に焼却することにより、植物が吸収した重金属類を回収する回収工程と、を備える。
【解決手段】肥料あるいは少量の栄養塩を含む種子育成対象土壌６５〜９７パーセントに対し、蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料を３〜３５パーセントの範囲で水を加えて混合した後、これを乾燥させて製造された培地で植物の種子を包被し、作製してなる種子プラグを作製する。また種子プラグ作製工程と、重金属類で汚染された土壌の土地に種子プラグを植栽し、植物を育成させる育成工程と、育成工程で育成された植物の根、葉、茎、および花を収穫し、乾燥させた後に焼却することにより、植物が吸収した重金属類を回収する回収工程と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属類で汚染された土壌について、重金属類を吸収可能な植物を当該土壌で育成し、浄化を図ることを可能とする種子プラグおよび該種子プラグを用いて行う汚染土壌の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
事業所跡地や鉱山、あるいはその下方流域にある土地において、最近当該土地の土壌がカドミウム等の重金属で汚染されている等の環境問題が発生し、当該土地の所有者はもちろん、周辺住民に対しても不安を与える社会問題が危惧されている。
【０００３】
こうした汚染土壌を改良し、土壌を浄化する手法として、最近はファイトレメディエーション（Ｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ）の技術が注目されている。この技術は、カドミウム等の重金属で汚染された土地に対して、重金属を吸収可能な植物を植えて育成し、ある程度育成された状態で当該植物を収穫して土壌中に含有される重金属を回収することを内容としている。
【０００４】
ファイトレメディエーションに係る技術は、汚染土壌を掘り返して蒸気等で重金属を回収する、または薬品等を土壌に散布する等の浄化方法に比し、コストがかからずまた浄化に伴う二次汚染を生じない等の利点を有すため、実用化に向けての研究が行われている。このような研究は、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９９２０９号
【特許文献２】特開２００２−５４０９４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１や特許文献２に開示されたファイトレメディエーションによる汚染土壌の浄化方法では、重金属を吸収可能とする植物の種を重金属で汚染された土地に直接播くこととし、所要の期間生育させた後、これを収穫することしか開示されておらず、その汚染土壌での植物の生育性や効率的な重金属の回収の実効性について不明瞭な点が存在した。これらの点について、出願人が実験を行った結果、重金属を吸収可能とする植物の種を重金属で汚染された土地に直接播いた場合、汚染されていない土地に直接播く場合と比して、発芽率が低く、発芽したとしても生育率が低くなることが分かった。
【０００７】
これに対して出願人は、ファインピート（商標）と種子を所定の混合比で混ぜた後、これを軽量で可溶性の薬用カプセルに封入し、小さい穴の開いたシートの穴部にそのカプセルを縦に挿し込み、糊付けして固定した種子シートを作製した。また、薬用カプセルをシートに横に挿し込んだ種子シートも作製した。
【０００８】
カプセルを縦に挿し込んだ場合、カプセル内の種子がシートより下にある場合、シートの下で発芽してしまい、結果として芽がシートを押し上げるような状態になり、芽がシート上に出にくい場合がみられた。一方、カプセルを横に挿し込んだ場合、大雨を想定して潅水したとき、カプセルが流出してしまう場合もあり、さらに初期の発根において根がシートを貫通しづらい状況にあった。
【０００９】
そこで本発明は、重金属類で汚染された土地に播いた種子の発芽率および生育率を高めることができ、ひいては汚染土壌を効率的かつ安定的に浄化することが可能な種子プラグおよび該種子プラグを用いた汚染土壌の浄化方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、肥料あるいは少量の栄養塩を含む種子育成対象土壌６５〜９７パーセントに対し、蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コーンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料（以下、単に原料という）を３〜３５パーセントの範囲で水を加えて混合した後、これを乾燥させて製造された培地で植物の種子を包被し、作製してなる種子プラグとしたものである。
【００１１】
また本発明の種子プラグは、種子の重量に対し、１０〜１００倍の重量の範囲で植物の種子を包被し、作製するようにしたものである。
【００１２】
また本発明は、植物の種子を包被する培地の略中心に位置させ、作製するようにしたものである。
【００１３】
また本発明は、肥料あるいは少量の栄養塩を含む種子育成対象土壌６５〜９７パーセントに対し、上記原料を３〜３５パーセントの範囲で水を加えて混合した後、これを乾燥させて製造された培地で植物の種子を包被することによって種子プラグを作製する種子プラグ作製工程と、重金属類で汚染された土壌の土地に前記種子プラグを植栽し、前記植物を育成させる育成工程と、前記育成工程で育成された前記植物の根、葉、茎、および花を収穫し、乾燥させた後に焼却することにより、前記植物が吸収した前記重金属類を回収する回収工程と、を備えることを特徴とする汚染土壌の浄化方法としたものである。
【００１４】
前記汚染土壌の浄化方法において前記土地は、前記種子プラグを植栽する部分に開口を備えた、透水性のシートに覆われていることが好ましい。
【００１５】
前記汚染土壌の浄化方法において前記シートは、前記重金属類を溶出させるキレート剤や前記重金属類を吸着させる吸着剤を含んでいることが好ましい。
【００１６】
前記汚染土壌の浄化方法において、前記回収工程において回収する前記重金属類は、鉛、カドミウム、ほう素、クロム、銅、亜鉛、マンガン、ニッケル、セシウム、ストロンチウムを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、重金属類で汚染された土地に播いた種子の発芽率および生育率を高めることができ、ひいては汚染土壌を効率的かつ安定的に浄化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る汚染土壌の浄化方法にしたがって、汚染土壌に実施形態に係る種子プラグを植えるところを概念的に示した断面図である。
【図２】各原料を３、５、８、１０、１６．７、２０、２５、３０、３５パーセントの配合割合で作製したヒマワリの種子プラグを培養土で栽培した時の発芽生育率を示す表である。
【図３】緑化用ソバをプランターで栽培した時、原料として蒟蒻粉を用い作製した蒟蒻プラグの有効性の比較試験結果を示すグラフである。
【図４】蒟蒻プラグの有効性の検討に使用した２つの土壌（高濃度汚染地Ａ、低濃度汚染地Ａ）の重金属類の溶出量を示す表である。
【図５】図４に示す高濃度汚染地Ａおよび低濃度汚染地Ａに対してライムギの種子を直播した場合と蒟蒻プラグに封入した状態で種子を播いた場合の生育状態を比較する表である。
【図６】高濃度汚染地Ｂにおいてレメディアパールを栽培した時の直播と蒟蒻プラグの鉛、ほう素およびクロムの最大吸収量を比較するグラフである。
【図７】高濃度汚染地Ｃ、ＤおよびＥにおいて順にヒマワリ、レメディアパールおよびボリジを栽培した時の直播と蒟蒻プラグの平均乾燥重量を比較するグラフである。
【図８】高濃度汚染地Ｃ、ＤおよびＥにおいて順にヒマワリ、レメディアパールおよびボリジを栽培した時の直播と蒟蒻プラグの平均草丈を比較するグラフである。
【図９】低濃度汚染地Ｂおよび高濃度汚染地Ｆにおいて種子プラグの比較栽培試験で用いられた種子プラグの原料、種子育成対象土壌および添加肥料の配合割合を示す表である。
【図１０】低濃度汚染地Ｂにおいて各原料の種子プラグでヒマワリの栽培試験を行った時の各原料の種子プラグの平均乾燥重量を示すグラフである。
【図１１】低濃度汚染地Ｂにおいて各原料の種子プラグでヒマワリの栽培試験を行った時の各原料の種子プラグの平均草丈を示すグラフである。
【図１２】高濃度汚染地Ｆにおいて各原料の種子プラグでダイズの栽培試験を行った時の各原料の種子プラグの平均乾燥重量を示すグラフである。
【図１３】高濃度汚染地Ｆにおいて各原料の種子プラグでダイズの栽培試験を行った時の各原料の種子プラグの平均草丈を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る種子プラグおよび汚染土壌の浄化方法について図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る種子プラグおよび汚染土壌の浄化方法にしたがって、汚染土壌２０に種子プラグ１０を植えるところを概念的に示した断面図である。
【００２０】
種子プラグ１０は、蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料を含む培地１２で植物の種子１１を包被することによって作製する（種子プラグ作製工程）。
培地１２は、植物の種類に対応した厚さ、および所定の育苗状態に対応した厚さで種子を包被する。培地１２をこのような厚さにすることによって、育苗中の種子、根、および茎を、所定の期間、重金属類を含んだ土壌２０に触れにくくするとともに、ある育成状態になった後は土壌２０内に根を延ばすことができる。したがって、発芽から所定の期間においては、土壌２０に触れにくいために発芽率および生育率を高めることができ、かつ、育苗後は、土壌中の重金属類を吸収するため所望の回収率を実現することができる。
【００２１】
種子プラグ１０を作製する植物は、種子植物であって、鉛、カドミウム、ほう素、クロム、銅、亜鉛、マンガン、ニッケルその他の重金属類を吸収可能な品種であり、例えば、マリーゴールド、特にレメディアパール（品種登録番号第２０１９７号）が好ましい。
【００２２】
種子プラグ１０を作製する際に製造される培地１２は、肥料あるいは少量の栄養塩を含む種子育成対象土壌からなる用土に対して例えば蒟蒻粉などで構成される原料を混合して構成される。種子育成対象土壌としての用土は、例えば、ファインピート、ピートモスなど肥料やある程度の栄養塩を含んだものを用いることとしてもよく、また鹿沼土、腐葉土（腐植土）、多木ペースト、培養土、珪藻土、黒ボク土、森林土、赤玉土およびこれらの複合土に対して肥料および少量の栄養塩を添加することとしても良い。
【００２３】
添加する肥料としては、有機質肥料（牛糞，鶏糞，骨粉，魚粉，油粕，魚粕，
醗酵有機物炭，およびこれらの複合肥料）の他、液肥（有機質，化成，およびこれらの複合肥料）、単肥（窒素，リン酸，カリウム，マグネシウム，およびこれらの複合肥料）などの有機化成肥料を用いることとしてもよい。さらに、こうした肥料に加え、少量の土壌改良剤（堆肥，バーミキュライト，パーライト，石灰，ケイ酸，およびこれらの複合剤）を添加してもよい。さらに添加する栄養塩としては、微量のマグネシウム，ナトリウムなどの他、活力剤（微量化学物質含有）などがあり、さらにハイポネックス（商標）など市販のものを用いても良い。
【００２４】
培地１２は、上記のように肥料あるいは少量の栄養塩を含む種子育成対象土壌からなる用土６５〜９７パーセントに対し、蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料３〜３５パーセントの範囲で水を加えて混合した後、これを乾燥させて製造する。用土に対する原料の混合は、例えば、用土と栄養塩を含む水に原料を添加して作製した液（以下単に、原液という）を混合した後、これらを練り合わせて乾燥させてもよい。
【００２５】
このようにして製造され、ある程度乾燥させた状態にある培地１２で植物の種子を包被し、種子プラグ１０を対応した形状に整形する。例えば、培地１２に穴を開けて乾燥させた後に、この穴に種子を封入することにより、種子プラグ１０の作製が行うことが可能となる。種子プラグ１０において、植物の種子は包被する培地１２の略中心に位置させ、作製することが好ましい。また種子プラグ１０において、種子の重量に対し、１０〜１００倍の重量の範囲の培地１２で植物の種子を包被し、作製することが好ましい。
【００２６】
次に、上記のようにして作製された種子プラグ１０を、重金属類で汚染された土壌２０の土地に植栽し、育成する（育成工程）。
土壌２０はシート３０に覆われている。このシート３０は、重金属類を溶出させるキレート剤や重金属類を吸着させる吸着剤を含んでいることが好ましい。また、このシート３０は、植物の根を這わすことが出来る材質のものが好ましい。このようなシート３０で土壌２０を覆っているため、土壌２０の土および土壌２０に含まれる重金属類が雨、風その他の気候条件によって外へ飛散、拡散することを防止でき、これにより土壌２０に含まれる重金属類を植物によってより多く吸収することができる。
【００２７】
ここで、回収可能な重金属類としては、少なくとも、鉛、カドミウム、ほう素、クロム、銅、亜鉛、マンガン、ニッケル、セシウム、ストロンチウムを含む。
【００２８】
また、シート３０は、土壌２０において種子プラグ１０を植える位置（植栽位置）２１に対応した位置に開口３１を備える。種子プラグ１０は、開口３１を通して土壌２０内の所定の位置２１に埋められる。
【００２９】
植物が吸収した重金属類の回収は、育成工程で育成された植物の根、葉、茎、および花を収穫し、乾燥させた後に焼却することにより行う（回収工程）。
回収工程においては、植物内で確保されている状態を保ちつつ、植物の容量を減少させるため、これを乾燥した後に焼却される。この焼却物を回収することにより、植物が吸収した鉛、カドミウム、ほう素、クロム、銅、亜鉛、マンガン、ニッケルその他の重金属類を回収する。
【００３０】
（実施例）
以下、本実施形態の実施例について説明する。
（１）種子プラグの作製例と効果
蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料を用い、以下の通り培地を作製した。
ここでは、肥料あるいは少量の栄養塩を含む種子育成対象土壌として扱いやすい５ｍｍメッシュの篩を通過させたファインピートを用いることとした。
【００３１】
（ａ）ハイポネックスを水で２０００倍に希釈した水溶液３００ミリリットルに原料１．８〜２１ｇを添加し、常温で撹拌し出来るだけ全ての原料を溶解させる。その後、弱火で撹拌しながら加熱し、原料を完全に溶かしたものを原液とする。
（ｂ）ファインピート３９〜５８．２ｇに、（ａ）で作製した原液を流し込む。これにより、液肥による栄養分も添加されることになる。つづいて、ファインピートと原液を十分に練り合わせ、培地を作製する。この時、培地の状態は、水分過多の糊状よりも粘土状になっていることが好ましい。
（ｃ）２００個のプラグの型を備えたプラグトレイの各型に培地を充填し、プラグをそれぞれ形成する。
（ｄ）（ｃ）の各プラグ中の培地に種子を入れるための穴をそれぞれ開けて、乾燥器に入れ、７０℃で２日間１次乾燥、さらに８０℃で１日間２次乾燥させる。ここで、培地が湿っていると、種子を封入後、植物は直ちに発芽過程に進行するので、完全に水分を飛ばし培地を乾燥させることで、この発芽過程を止めることが好ましい。乾燥後、プラグの穴に種子を入れて、５ｍｍメッシュの篩を通過させたファインピートを種子の上にかぶせ澱粉糊を塗布するか、あるいは、上記のファインピートと澱粉糊を混合させたものを塗布して、種子プラグが完成する。また種子は、作製する種子プラグの略中心に位置させることが好ましい。
【００３２】
このように作製した種子プラグを培養土に挿入し、ヒマワリを栽培したところ、植栽後１０日以内で発芽し、その後３０日経っても図２に示すように平均発芽生育率は６０パーセント以上であった。したがって、種子プラグを作成するに当たり、原料３〜３５パーセントに対し、種子育成対象土壌６５〜９７パーセントの範囲とするのが好適である。
【００３３】
（２）次に、緑化用ソバの草丈を比較することによって栄養塩入り蒟蒻プラグの有効性を検討した。ここで蒟蒻プラグは、原料のうち蒟蒻粉を用土に対し混合して構成される種子プラグであり、以下そうした表現を用いることとする。図３は、蒟蒻プラグの有効性の比較試験結果を示すグラフである。
検討対象は、実汚染土壌に種子を直播した場合（図３の「直播」）、実汚染土壌に培土を被せてから種子を直播した場合（図３の「培土＋直播」）、実汚染土壌に蒟蒻プラグを用いた場合（図３の「プラグ」）、および、実汚染土壌に栄養塩入り蒟蒻プラグを用いた場合（図３の「栄養塩入りプラグ」）の４つのパターンである。各パターンにおいて、２０粒の種子又は１５個のプラグを各々プランターに播種した。実汚染土壌として、鉛溶出量が０．０８５ｍｇ／リットルである現場の土壌を用い、栄養塩入りのプラグにはハイポネックス（ハイポネックスジャパン製）を２０００倍に希釈してプラグ作製時に添加している。
図３において、各パターンの棒グラフは、左側が播種から１ヶ月後の平均草丈を、右側が２ヶ月後の平均草丈（単位ｃｍ）を、それぞれ示している。
【００３４】
図３に示すように、２ヵ月栽培した後の緑化用ソバの草丈は以下のようになった。
（ａ）直播の場合：最大３３ｃｍ、平均２０ｃｍ
（ｂ）培土＋直播：最大２９ｃｍ、平均２１ｃｍ
（ｃ）プラグの場合：最大２７ｃｍ、平均１８ｃｍ
（ｄ）栄養塩入りプラグを用いた場合：最大４１ｃｍ、平均２４ｃｍ
【００３５】
このように、栄養塩入りプラグを用いた場合は、ほかのいずれの場合より生長状態が良かった。また、直播の場合と栄養塩入りプラグを用いた場合において生長が良かった上位各１０株について有意差検定を行ったところ、草丈において差は有意であった（ｐ＜０．０５）ことから、栄養塩入りプラグの有効性が示唆された。
【００３６】
（３）つづいて、重金属汚染土壌における植物の生長に係る種子プラグの有効性について検討した。ここでは、上記と同様に原料として蒟蒻粉を用いた種子プラグ（以下、同様に蒟蒻プラグという）を作製し、実際の汚染地で用いた。
図４は、蒟蒻プラグの有効性の検討に使用した２つの土壌への重金属類の溶出量を示す表である。図５は、図４に示す土壌に対して種子を直播した場合と蒟蒻粉が１６．７パーセント含有された蒟蒻プラグに封入した状態で種子を播いた場合の生育状態を比較する表である。図４において、溶出量は、土壌１リットルあたりに溶出した重金属類の重量であり、その単位はｍｇ／リットルである。また、図５において、平均湿重量とは土壌から採取し、付着した土壌を洗浄した直後の状態の植物の重量であり、平均乾燥重量とは土壌から採取し、付着した土壌を洗浄後、乾燥器に入れ７０℃で２日以上連続乾燥させた後、室温で１〜２時間放冷させた状態の植物の重量である。
【００３７】
図４、図５に示すように、２つの土壌として、重金属類の溶出量が多い「高濃度汚染地Ａ」と、重金属類の溶出量が少ない「低濃度汚染地Ａ」とを用意し、この２つの土壌にライムギを植栽して生育状況を比較した。また、図５に示す直播は筋状に相当量の種を播いており、蒟蒻プラグは約８０プラグ/２m2（1粒/1プラグ）播いている。
【００３８】
図５に示すように、低濃度汚染地Ａについては、直播および蒟蒻プラグにおいて、生育株数は同一である。しかし、直播では相当量の種子が筋状に播かれていることを勘案すると、蒟蒻プラグの方が発芽生育率については優位であることが示唆される。また、平均草丈、平均湿重量および平均乾燥重量に有意差は認められなかった。
一方、高濃度汚染地については、直播の生育株数が１２であるのに対して、蒟蒻プラグの生育株数は２０であった。
また、平均湿重量、平均乾燥重量ともに、直播よりも蒟蒻プラグを用いた場合の方が重量は大きくなっている。
【００３９】
（４）さらに、別の高濃度汚染地Ｂにおいて、同様にレメディアパールが吸収する重金属として鉛、ほう素およびクロムについて、直播と蒟蒻粉が１０パーセント含有された蒟蒻プラグでそれらの最大吸収量を比較したところ、図６に示す通り、いずれの重金属も蒟蒻プラグの方が鉛は約７倍、ほう素は約６倍およびクロムは約１８倍も直播より多く吸収していることが分かる。なお、高濃度汚染地Ｂにおける鉛、ほう素およびクロムの溶出量は、順に０．１３、０．０１８および０．００５ｍｇ／リットルである。
【００４０】
（５）次に、高濃度汚染地Ｃにヒマワリ、高濃度汚染地Ｄにレメディアパール、高濃度汚染地Ｅにボリジという組み合わせで、それぞれの種子を封入した蒟蒻粉が１０パーセント含有された蒟蒻プラグを播種し、直播の場合を対照にして、植物の生長について比較した。なお、高濃度汚染地Ｃ、ＤおよびＥにおける鉛の溶出量は、順に０．０６３、０．１３および０．０９１ｍｇ／リットルである。図７においてヒマワリ、レメディアパールおよびボリジの平均乾燥重量を、図８において平均草丈を直播と蒟蒻プラグとで比較したところ、蒟蒻プラグの方が良く生長した。このことから、高濃度汚染地における多様な品種の植物の生長に対しても、蒟蒻プラグが有効であることが示唆された。
【００４１】
以上のように、蒟蒻プラグを用いることにより、重金属類で高濃度に汚染された土壌においても確実に植物を生長させることができ、これにより土壌中に溶出した重金属類をより多く吸収しやすくなっている。
【００４２】
（６）さらに、原料として蒟蒻粉のほか、寒天粉、片栗粉、葛粉、コーンスターチ、白玉粉を用いた種子プラグを作製し、各々の原料の種子プラグに関して植物の生長を比較した。ここでは、低濃度汚染地Ｂではヒマワリ、高濃度汚染地Ｆではダイズの種子を用いており、プラグの原料や肥料の配合割合について図９に示す。なお、低濃度実汚染地Ｂにおける、鉛の溶出量は０．００１ｍｇ／リットル未満、高濃度汚染地Ｆにおける、鉛の溶出量は０．０９８ｍｇ／リットルである。
低濃度汚染地Ｂでは、図１０においてヒマワリの平均乾燥重量を、図１１において平均草丈をみると、いずれの種子プラグも蒟蒻プラグと同等かそれ以上の生長が認められる。
また、高濃度汚染地Ｆでも低濃度汚染地Ｂと同様に栽培したところ、図１２においてダイズの平均乾燥重量を、図１３において平均草丈をみると、いずれの種子プラグも蒟蒻プラグと同等かそれ以上の生長が認められる。
【００４３】
このように、種子プラグは原料として、蒟蒻粉以外に寒天粉、片栗粉、葛粉、コーンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体を用いることも可能である。
【００４４】
（７）次に、植栽の自動化のためのチェーンポットへの応用について検討する。
播種や種苗移植時における人件費等の経費や時間を節約するために、機械化できることが好ましい。機械化においては、既に市販されているもので入手し易い資材や機材を利用することが初期投資の観点からも好ましい。ここでは、日本甜菜製糖株式会社製の２６４穴のチェーンポットと、日本甜菜製糖株式会社製の移植機を利用した。このチェーンポットは、現在３種類市販され、植物の種類や使用用途によって使い分けることが出来る。
【００４５】
植物による重金属類の吸収量は、チェーンポットで植えるよりも、種子プラグを一つずつ手で植えた方が多くなることが出願人の実験により確認されている。
一方、チェーンポットに播種した植物は発芽の前後に係わらずに移植できる。このため、種子プラグを一つずつ手で植えるときに問題となっていた時間的手間暇やそれに伴う人件費の問題は、チェーンポットを用いれば平地面において相当程度解決できる。
【００４６】
以下にチェーンポットの作製例および使用例を示す。
（ａ）ハイポネックスを水で２０００倍に希釈した水溶液３００ミリリットルに対し、蒟蒻粉に代表される原料１．８〜２１ｇを添加し、常温で撹拌し出来るだけ全ての原料を溶解させる。その後、弱火で撹拌しながら加熱し、原料を完全に溶かしたものを原液とする。
（ｂ）５ｍｍメッシュの篩を通過させたファインピート３９〜５８．２ｇに、（ａ）で作製した原液を流し込む。これにより、液肥による栄養分も添加されることになる。つづいて、ファインピートと原液を十分に練り合わせ、培地を作製する。この時、培地の状態は、水分過多の糊状よりも粘土状になっていることが好ましい。
（ｃ）チェーンポットに培地を充填する。
（ｄ）チェーンポットの培地に種子を入れるための穴をそれぞれ開けて、乾燥器に入れ、７０℃で２日間１次乾燥、さらに８０℃で１日間２次乾燥させる。乾燥後、プラグの穴に種子を入れ、５ｍｍメッシュの篩を通過させたファインピートを種子の上にかぶせ澱粉糊を塗布するか、あるいは、上記のファインピートと澱粉糊を混合させたものを塗布して、チェーンポットが完成する。
（ｅ）完成したチェーンポットを移植機にセットし、土壌に移植する。
【００４７】
（８）次に、重金属類の飛散防止のためのシートへの対応について説明する。
（ｉ）重金属類による汚染は、汚染域以外に拡散させることは絶対に許されない。人為的な場合を除けば、この拡散には地中において水と一緒に溶け出す場合と空中に飛散する場合が考えられる。地中において溶け出す場合は、今まで述べたようにファイトレメディエーションによって除去していけばよい。
【００４８】
一方、空中へ飛散する場合の対処として、従来は覆土や盛土などが考えられたが、改正土壌汚染対策法においてはシート等で覆うことも採用され、ここではそれが一番経済的である考えられる。まず、汚染土の飛散防止と同時に植物が生育できることを目的としたシートを選定し、次に、植物の生育状況として、シートから根が貫通する具合を確認した。
【００４９】
ここでは、白崎クリーンナップ社製のすくすくシートを使用した。このシートは水や空気を良く通すとともに、根が貫通可能である。さらに、ランナー性の根を有する植物、例えばシバザクラやタマリュウ、であれば、根はシートの有無に関係なく生長できる。したがって、このシートは、汚染土壌飛散防止と同時に、植物を栽培できる唯一のシートと考えられる。また、その性能は国土交通省ＮＥＴＩＳ（ＫＫ−０２００２２）に登録されている。このシートは、土埃の透過性は少ないため、飛散防止に非常に効果があることが確認された。
【００５０】
ここでは、土埃の飛散防止に有効であると確認したすくすくシートに、チェーンポットの作製例と同様に作製した蒟蒻培地を塗り、その培地に根が細い緑化用ソバを播種栽培して、シートからの根の貫通状況を確認した。その結果、緑化用ソバの根の貫通が確認された。ここでは緑化用ソバを用いたが、さらに太い堅固な根をもつ植物であれば、根はさらに貫通し易い。
【００５１】
（ｉｉ）上記（ｉ）の根の貫通試験では、シートに蒟蒻培地を塗布し、そこに種子を封入した種子シートを用いた。しかし、上述のように、種子を封入しただけの状態では種子は発芽過程に進んでしまうため、この対策として種子封入前に乾燥させ、水分を除去した後、種子を封入したシートを作製するとよい。このシートを実汚染土壌の上に置き、傾斜地を模してトレイを斜めにして均等に水をやり栽培を始めたところ、問題なく発芽生長が確認された。
なお、大雨を想定して大量に水を一ヶ所にかけ続けた場合、培地の一部が崩れてしまう場合もあるので、注意は必要である。また、表面だけ乾燥した生乾きの状態だと培地を保持できずボロボロと崩れてしまってロール状に出来ず、さらに水分を含む分重いため持ち運びに不便であった。逆に十分に乾燥させたところ、変形し、大幅に縮み上がってしまった。
【００５２】
（ｉｉｉ）このような重量と乾燥の欠点を克服するため、上述のように、ファインピートと種子を軽量で可溶性な薬用カプセルに封入し、小さい穴の開いたシートの穴部にそのカプセルを縦に挿し込み、糊付けして固定した種子シートを作製した。同様にシートにカプセルを横置きにした場合も確認した。しかし、縦挿しの場合、カプセル内の種子がシートより下にある場合、シートの下で発芽してしまい、結果として芽がシートを押し上げるような状態になり、芽がシート上に出にくい場合がみられた。また、横置きの場合、大雨を想定した潅水において、カプセルは流出してしまう場合もあり、さらに初期の発根において根がシートを貫通しづらい状況にあった。
【００５３】
（ｉｖ）以上のことを踏まえ、蒟蒻プラグをシートに挿入・糊付けした種子シートを作製し、約１ヵ月間栽培した。この蒟蒻プラグはシートにしっかり固定できており、脱落の可能性は低く、発芽率１００％であって発芽状況も良好であった。さらに、本シートにゼオライトなど重金属吸着剤やキレート剤などの重金属溶出剤を混入させることにより、土壌からの重金属類の回収は、植物による吸収に加えて、シートによる吸着回収も可能となるため、回収効率の向上を図ることができる。
この種子シートの利点は以下の通りである。
（ａ）軽量化や運搬の容易さ、低価格の設定が可能となる。
（ｂ）プラグ内の種子を変えることで品種を限定しない。
（ｃ）シートにより汚染土の飛散や流出を防止し、土壌形状を保持する。
（ｄ）傾斜地への移植を容易にし、種子の流出を防止する。
【００５４】
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上の結果から、蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料を含む培地で植物の種子を包被することによって種子プラグを作製し、この種子プラグを重金属類で汚染された土壌の土地に植栽して植物を育成させた後に、育成された植物の根、葉、茎、および花を収穫し、乾燥させた後に焼却することにより、植物を用いて汚染土壌中に拡散している重金属類を回収することが可能となる。蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料を含む培地で種子を包被することにより、汚染土壌中であっても発芽率を向上させることができ、かつ、生育過程において種子プラグから土壌内へ根が伸びることにより、土壌中の重金属類を確実に吸収することができる。したがって、この浄化方法を用いることにより、重金属類に汚染された土壌を従来よりも効率よく、かつ二次的汚染もなく浄化することが可能である。また、土壌のみならず、重金属類に汚染された水や地下水の浄化にも利用できると考えられる。
【符号の説明】
【００５６】
１０ 種子プラグ
１１ 種子
１２ 培地
２０ 土壌
２１ 植栽位置
３０ シート
３１ 開口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重金属類で汚染された土壌について、重金属類を吸収可能な植物を当該土壌で育成し、浄化を図ることを可能とする種子プラグおよび該種子プラグを用いて行う汚染土壌の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
事業所跡地や鉱山、あるいはその下方流域にある土地において、最近当該土地の土壌がカドミウム等の重金属で汚染されている等の環境問題が発生し、当該土地の所有者はもちろん、周辺住民に対しても不安を与える社会問題が危惧されている。
【０００３】
こうした汚染土壌を改良し、土壌を浄化する手法として、最近はファイトレメディエーション（Ｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ）の技術が注目されている。この技術は、カドミウム等の重金属で汚染された土地に対して、重金属を吸収可能な植物を植えて育成し、ある程度育成された状態で当該植物を収穫して土壌中に含有される重金属を回収することを内容としている。
【０００４】
ファイトレメディエーションに係る技術は、汚染土壌を掘り返して蒸気等で重金属を回収する、または薬品等を土壌に散布する等の浄化方法に比し、コストがかからずまた浄化に伴う二次汚染を生じない等の利点を有すため、実用化に向けての研究が行われている。このような研究は、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９９２０９号
【特許文献２】特開２００２−５４０９４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１や特許文献２に開示されたファイトレメディエーションによる汚染土壌の浄化方法では、重金属を吸収可能とする植物の種を重金属で汚染された土地に直接播くこととし、所要の期間生育させた後、これを収穫することしか開示されておらず、その汚染土壌での植物の生育性や効率的な重金属の回収の実効性について不明瞭な点が存在した。これらの点について、出願人が実験を行った結果、重金属を吸収可能とする植物の種を重金属で汚染された土地に直接播いた場合、汚染されていない土地に直接播く場合と比して、発芽率が低く、発芽したとしても生育率が低くなることが分かった。
【０００７】
これに対して出願人は、ファインピート（商標）と種子を所定の混合比で混ぜた後、これを軽量で可溶性の薬用カプセルに封入し、小さい穴の開いたシートの穴部にそのカプセルを縦に挿し込み、糊付けして固定した種子シートを作製した。また、薬用カプセルをシートに横に挿し込んだ種子シートも作製した。
【０００８】
カプセルを縦に挿し込んだ場合、カプセル内の種子がシートより下にある場合、シートの下で発芽してしまい、結果として芽がシートを押し上げるような状態になり、芽がシート上に出にくい場合がみられた。一方、カプセルを横に挿し込んだ場合、大雨を想定して潅水したとき、カプセルが流出してしまう場合もあり、さらに初期の発根において根がシートを貫通しづらい状況にあった。
【０００９】
そこで本発明は、重金属類で汚染された土地に播いた種子の発芽率および生育率を高めることができ、ひいては汚染土壌を効率的かつ安定的に浄化することが可能な種子プラグおよび該種子プラグを用いた汚染土壌の浄化方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、肥料あるいは少量の栄養塩を含む種子育成対象土壌６５〜９７パーセントに対し、蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コーンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料（以下、単に原料という）を３〜３５パーセントの範囲で水を加えて混合した後、これを乾燥させて製造された培地で植物の種子を包被し、作製してなる種子プラグとしたものである。
【００１１】
また本発明の種子プラグは、種子の重量に対し、１０〜１００倍の重量の範囲で植物の種子を包被し、作製するようにしたものである。
【００１２】
また本発明は、植物の種子を包被する培地の略中心に位置させ、作製するようにしたものである。
【００１３】
また本発明は、肥料あるいは少量の栄養塩を含む種子育成対象土壌６５〜９７パーセントに対し、上記原料を３〜３５パーセントの範囲で水を加えて混合した後、これを乾燥させて製造された培地で植物の種子を包被することによって種子プラグを作製する種子プラグ作製工程と、重金属類で汚染された土壌の土地に前記種子プラグを植栽し、前記植物を育成させる育成工程と、前記育成工程で育成された前記植物の根、葉、茎、および花を収穫し、乾燥させた後に焼却することにより、前記植物が吸収した前記重金属類を回収する回収工程と、を備えることを特徴とする汚染土壌の浄化方法としたものである。
【００１４】
前記汚染土壌の浄化方法において前記土地は、前記種子プラグを植栽する部分に開口を備えた、透水性のシートに覆われていることが好ましい。
【００１５】
前記汚染土壌の浄化方法において前記シートは、前記重金属類を溶出させるキレート剤や前記重金属類を吸着させる吸着剤を含んでいることが好ましい。
【００１６】
前記汚染土壌の浄化方法において、前記回収工程において回収する前記重金属類は、鉛、カドミウム、ほう素、クロム、銅、亜鉛、マンガン、ニッケル、セシウム、ストロンチウムを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、重金属類で汚染された土地に播いた種子の発芽率および生育率を高めることができ、ひいては汚染土壌を効率的かつ安定的に浄化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る汚染土壌の浄化方法にしたがって、汚染土壌に実施形態に係る種子プラグを植えるところを概念的に示した断面図である。
【図２】各原料を３、５、８、１０、１６．７、２０、２５、３０、３５パーセントの配合割合で作製したヒマワリの種子プラグを培養土で栽培した時の発芽生育率を示す表である。
【図３】緑化用ソバをプランターで栽培した時、原料として蒟蒻粉を用い作製した蒟蒻プラグの有効性の比較試験結果を示すグラフである。
【図４】蒟蒻プラグの有効性の検討に使用した２つの土壌（高濃度汚染地Ａ、低濃度汚染地Ａ）の重金属類の溶出量を示す表である。
【図５】図４に示す高濃度汚染地Ａおよび低濃度汚染地Ａに対してライムギの種子を直播した場合と蒟蒻プラグに封入した状態で種子を播いた場合の生育状態を比較する表である。
【図６】高濃度汚染地Ｂにおいてレメディアパールを栽培した時の直播と蒟蒻プラグの鉛、ほう素およびクロムの最大吸収量を比較するグラフである。
【図７】高濃度汚染地Ｃ、ＤおよびＥにおいて順にヒマワリ、レメディアパールおよびボリジを栽培した時の直播と蒟蒻プラグの平均乾燥重量を比較するグラフである。
【図８】高濃度汚染地Ｃ、ＤおよびＥにおいて順にヒマワリ、レメディアパールおよびボリジを栽培した時の直播と蒟蒻プラグの平均草丈を比較するグラフである。
【図９】低濃度汚染地Ｂおよび高濃度汚染地Ｆにおいて種子プラグの比較栽培試験で用いられた種子プラグの原料、種子育成対象土壌および添加肥料の配合割合を示す表である。
【図１０】低濃度汚染地Ｂにおいて各原料の種子プラグでヒマワリの栽培試験を行った時の各原料の種子プラグの平均乾燥重量を示すグラフである。
【図１１】低濃度汚染地Ｂにおいて各原料の種子プラグでヒマワリの栽培試験を行った時の各原料の種子プラグの平均草丈を示すグラフである。
【図１２】高濃度汚染地Ｆにおいて各原料の種子プラグでダイズの栽培試験を行った時の各原料の種子プラグの平均乾燥重量を示すグラフである。
【図１３】高濃度汚染地Ｆにおいて各原料の種子プラグでダイズの栽培試験を行った時の各原料の種子プラグの平均草丈を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る種子プラグおよび汚染土壌の浄化方法について図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る種子プラグおよび汚染土壌の浄化方法にしたがって、汚染土壌２０に種子プラグ１０を植えるところを概念的に示した断面図である。
【００２０】
種子プラグ１０は、蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料を含む培地１２で植物の種子１１を包被することによって作製する（種子プラグ作製工程）。
培地１２は、植物の種類に対応した厚さ、および所定の育苗状態に対応した厚さで種子を包被する。培地１２をこのような厚さにすることによって、育苗中の種子、根、および茎を、所定の期間、重金属類を含んだ土壌２０に触れにくくするとともに、ある育成状態になった後は土壌２０内に根を延ばすことができる。したがって、発芽から所定の期間においては、土壌２０に触れにくいために発芽率および生育率を高めることができ、かつ、育苗後は、土壌中の重金属類を吸収するため所望の回収率を実現することができる。
【００２１】
種子プラグ１０を作製する植物は、種子植物であって、鉛、カドミウム、ほう素、クロム、銅、亜鉛、マンガン、ニッケルその他の重金属類を吸収可能な品種であり、例えば、マリーゴールド、特にレメディアパール（品種登録番号第２０１９７号）が好ましい。
【００２２】
種子プラグ１０を作製する際に製造される培地１２は、肥料あるいは少量の栄養塩を含む種子育成対象土壌からなる用土に対して例えば蒟蒻粉などで構成される原料を混合して構成される。種子育成対象土壌としての用土は、例えば、ファインピート、ピートモスなど肥料やある程度の栄養塩を含んだものを用いることとしてもよく、また鹿沼土、腐葉土（腐植土）、多木ペースト、培養土、珪藻土、黒ボク土、森林土、赤玉土およびこれらの複合土に対して肥料および少量の栄養塩を添加することとしても良い。
【００２３】
添加する肥料としては、有機質肥料（牛糞，鶏糞，骨粉，魚粉，油粕，魚粕，
醗酵有機物炭，およびこれらの複合肥料）の他、液肥（有機質，化成，およびこれらの複合肥料）、単肥（窒素，リン酸，カリウム，マグネシウム，およびこれらの複合肥料）などの有機化成肥料を用いることとしてもよい。さらに、こうした肥料に加え、少量の土壌改良剤（堆肥，バーミキュライト，パーライト，石灰，ケイ酸，およびこれらの複合剤）を添加してもよい。さらに添加する栄養塩としては、微量のマグネシウム，ナトリウムなどの他、活力剤（微量化学物質含有）などがあり、さらにハイポネックス（商標）など市販のものを用いても良い。
【００２４】
培地１２は、上記のように肥料あるいは少量の栄養塩を含む種子育成対象土壌からなる用土６５〜９７パーセントに対し、蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料３〜３５パーセントの範囲で水を加えて混合した後、これを乾燥させて製造する。用土に対する原料の混合は、例えば、用土と栄養塩を含む水に原料を添加して作製した液（以下単に、原液という）を混合した後、これらを練り合わせて乾燥させてもよい。
【００２５】
このようにして製造され、ある程度乾燥させた状態にある培地１２で植物の種子を包被し、種子プラグ１０を対応した形状に整形する。例えば、培地１２に穴を開けて乾燥させた後に、この穴に種子を封入することにより、種子プラグ１０の作製が行うことが可能となる。種子プラグ１０において、植物の種子は包被する培地１２の略中心に位置させ、作製することが好ましい。また種子プラグ１０において、種子の重量に対し、１０〜１００倍の重量の範囲の培地１２で植物の種子を包被し、作製することが好ましい。
【００２６】
次に、上記のようにして作製された種子プラグ１０を、重金属類で汚染された土壌２０の土地に植栽し、育成する（育成工程）。
土壌２０はシート３０に覆われている。このシート３０は、重金属類を溶出させるキレート剤や重金属類を吸着させる吸着剤を含んでいることが好ましい。また、このシート３０は、植物の根を這わすことが出来る材質のものが好ましい。このようなシート３０で土壌２０を覆っているため、土壌２０の土および土壌２０に含まれる重金属類が雨、風その他の気候条件によって外へ飛散、拡散することを防止でき、これにより土壌２０に含まれる重金属類を植物によってより多く吸収することができる。
【００２７】
ここで、回収可能な重金属類としては、少なくとも、鉛、カドミウム、ほう素、クロム、銅、亜鉛、マンガン、ニッケル、セシウム、ストロンチウムを含む。
【００２８】
また、シート３０は、土壌２０において種子プラグ１０を植える位置（植栽位置）２１に対応した位置に開口３１を備える。種子プラグ１０は、開口３１を通して土壌２０内の所定の位置２１に埋められる。
【００２９】
植物が吸収した重金属類の回収は、育成工程で育成された植物の根、葉、茎、および花を収穫し、乾燥させた後に焼却することにより行う（回収工程）。
回収工程においては、植物内で確保されている状態を保ちつつ、植物の容量を減少させるため、これを乾燥した後に焼却される。この焼却物を回収することにより、植物が吸収した鉛、カドミウム、ほう素、クロム、銅、亜鉛、マンガン、ニッケルその他の重金属類を回収する。
【００３０】
（実施例）
以下、本実施形態の実施例について説明する。
（１）種子プラグの作製例と効果
蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料を用い、以下の通り培地を作製した。
ここでは、肥料あるいは少量の栄養塩を含む種子育成対象土壌として扱いやすい５ｍｍメッシュの篩を通過させたファインピートを用いることとした。
【００３１】
（ａ）ハイポネックスを水で２０００倍に希釈した水溶液３００ミリリットルに原料１．８〜２１ｇを添加し、常温で撹拌し出来るだけ全ての原料を溶解させる。その後、弱火で撹拌しながら加熱し、原料を完全に溶かしたものを原液とする。
（ｂ）ファインピート３９〜５８．２ｇに、（ａ）で作製した原液を流し込む。これにより、液肥による栄養分も添加されることになる。つづいて、ファインピートと原液を十分に練り合わせ、培地を作製する。この時、培地の状態は、水分過多の糊状よりも粘土状になっていることが好ましい。
（ｃ）２００個のプラグの型を備えたプラグトレイの各型に培地を充填し、プラグをそれぞれ形成する。
（ｄ）（ｃ）の各プラグ中の培地に種子を入れるための穴をそれぞれ開けて、乾燥器に入れ、７０℃で２日間１次乾燥、さらに８０℃で１日間２次乾燥させる。ここで、培地が湿っていると、種子を封入後、植物は直ちに発芽過程に進行するので、完全に水分を飛ばし培地を乾燥させることで、この発芽過程を止めることが好ましい。乾燥後、プラグの穴に種子を入れて、５ｍｍメッシュの篩を通過させたファインピートを種子の上にかぶせ澱粉糊を塗布するか、あるいは、上記のファインピートと澱粉糊を混合させたものを塗布して、種子プラグが完成する。また種子は、作製する種子プラグの略中心に位置させることが好ましい。
【００３２】
このように作製した種子プラグを培養土に挿入し、ヒマワリを栽培したところ、植栽後１０日以内で発芽し、その後３０日経っても図２に示すように平均発芽生育率は６０パーセント以上であった。したがって、種子プラグを作成するに当たり、原料３〜３５パーセントに対し、種子育成対象土壌６５〜９７パーセントの範囲とするのが好適である。
【００３３】
（２）次に、緑化用ソバの草丈を比較することによって栄養塩入り蒟蒻プラグの有効性を検討した。ここで蒟蒻プラグは、原料のうち蒟蒻粉を用土に対し混合して構成される種子プラグであり、以下そうした表現を用いることとする。図３は、蒟蒻プラグの有効性の比較試験結果を示すグラフである。
検討対象は、実汚染土壌に種子を直播した場合（図３の「直播」）、実汚染土壌に培土を被せてから種子を直播した場合（図３の「培土＋直播」）、実汚染土壌に蒟蒻プラグを用いた場合（図３の「プラグ」）、および、実汚染土壌に栄養塩入り蒟蒻プラグを用いた場合（図３の「栄養塩入りプラグ」）の４つのパターンである。各パターンにおいて、２０粒の種子又は１５個のプラグを各々プランターに播種した。実汚染土壌として、鉛溶出量が０．０８５ｍｇ／リットルである現場の土壌を用い、栄養塩入りのプラグにはハイポネックス（ハイポネックスジャパン製）を２０００倍に希釈してプラグ作製時に添加している。
図３において、各パターンの棒グラフは、左側が播種から１ヶ月後の平均草丈を、右側が２ヶ月後の平均草丈（単位ｃｍ）を、それぞれ示している。
【００３４】
図３に示すように、２ヵ月栽培した後の緑化用ソバの草丈は以下のようになった。
（ａ）直播の場合：最大３３ｃｍ、平均２０ｃｍ
（ｂ）培土＋直播：最大２９ｃｍ、平均２１ｃｍ
（ｃ）プラグの場合：最大２７ｃｍ、平均１８ｃｍ
（ｄ）栄養塩入りプラグを用いた場合：最大４１ｃｍ、平均２４ｃｍ
【００３５】
このように、栄養塩入りプラグを用いた場合は、ほかのいずれの場合より生長状態が良かった。また、直播の場合と栄養塩入りプラグを用いた場合において生長が良かった上位各１０株について有意差検定を行ったところ、草丈において差は有意であった（ｐ＜０．０５）ことから、栄養塩入りプラグの有効性が示唆された。
【００３６】
（３）つづいて、重金属汚染土壌における植物の生長に係る種子プラグの有効性について検討した。ここでは、上記と同様に原料として蒟蒻粉を用いた種子プラグ（以下、同様に蒟蒻プラグという）を作製し、実際の汚染地で用いた。
図４は、蒟蒻プラグの有効性の検討に使用した２つの土壌への重金属類の溶出量を示す表である。図５は、図４に示す土壌に対して種子を直播した場合と蒟蒻粉が１６．７パーセント含有された蒟蒻プラグに封入した状態で種子を播いた場合の生育状態を比較する表である。図４において、溶出量は、土壌１リットルあたりに溶出した重金属類の重量であり、その単位はｍｇ／リットルである。また、図５において、平均湿重量とは土壌から採取し、付着した土壌を洗浄した直後の状態の植物の重量であり、平均乾燥重量とは土壌から採取し、付着した土壌を洗浄後、乾燥器に入れ７０℃で２日以上連続乾燥させた後、室温で１〜２時間放冷させた状態の植物の重量である。
【００３７】
図４、図５に示すように、２つの土壌として、重金属類の溶出量が多い「高濃度汚染地Ａ」と、重金属類の溶出量が少ない「低濃度汚染地Ａ」とを用意し、この２つの土壌にライムギを植栽して生育状況を比較した。また、図５に示す直播は筋状に相当量の種を播いており、蒟蒻プラグは約８０プラグ/２m2（1粒/1プラグ）播いている。
【００３８】
図５に示すように、低濃度汚染地Ａについては、直播および蒟蒻プラグにおいて、生育株数は同一である。しかし、直播では相当量の種子が筋状に播かれていることを勘案すると、蒟蒻プラグの方が発芽生育率については優位であることが示唆される。また、平均草丈、平均湿重量および平均乾燥重量に有意差は認められなかった。
一方、高濃度汚染地については、直播の生育株数が１２であるのに対して、蒟蒻プラグの生育株数は２０であった。
また、平均湿重量、平均乾燥重量ともに、直播よりも蒟蒻プラグを用いた場合の方が重量は大きくなっている。
【００３９】
（４）さらに、別の高濃度汚染地Ｂにおいて、同様にレメディアパールが吸収する重金属として鉛、ほう素およびクロムについて、直播と蒟蒻粉が１０パーセント含有された蒟蒻プラグでそれらの最大吸収量を比較したところ、図６に示す通り、いずれの重金属も蒟蒻プラグの方が鉛は約７倍、ほう素は約６倍およびクロムは約１８倍も直播より多く吸収していることが分かる。なお、高濃度汚染地Ｂにおける鉛、ほう素およびクロムの溶出量は、順に０．１３、０．０１８および０．００５ｍｇ／リットルである。
【００４０】
（５）次に、高濃度汚染地Ｃにヒマワリ、高濃度汚染地Ｄにレメディアパール、高濃度汚染地Ｅにボリジという組み合わせで、それぞれの種子を封入した蒟蒻粉が１０パーセント含有された蒟蒻プラグを播種し、直播の場合を対照にして、植物の生長について比較した。なお、高濃度汚染地Ｃ、ＤおよびＥにおける鉛の溶出量は、順に０．０６３、０．１３および０．０９１ｍｇ／リットルである。図７においてヒマワリ、レメディアパールおよびボリジの平均乾燥重量を、図８において平均草丈を直播と蒟蒻プラグとで比較したところ、蒟蒻プラグの方が良く生長した。このことから、高濃度汚染地における多様な品種の植物の生長に対しても、蒟蒻プラグが有効であることが示唆された。
【００４１】
以上のように、蒟蒻プラグを用いることにより、重金属類で高濃度に汚染された土壌においても確実に植物を生長させることができ、これにより土壌中に溶出した重金属類をより多く吸収しやすくなっている。
【００４２】
（６）さらに、原料として蒟蒻粉のほか、寒天粉、片栗粉、葛粉、コーンスターチ、白玉粉を用いた種子プラグを作製し、各々の原料の種子プラグに関して植物の生長を比較した。ここでは、低濃度汚染地Ｂではヒマワリ、高濃度汚染地Ｆではダイズの種子を用いており、プラグの原料や肥料の配合割合について図９に示す。なお、低濃度実汚染地Ｂにおける、鉛の溶出量は０．００１ｍｇ／リットル未満、高濃度汚染地Ｆにおける、鉛の溶出量は０．０９８ｍｇ／リットルである。
低濃度汚染地Ｂでは、図１０においてヒマワリの平均乾燥重量を、図１１において平均草丈をみると、いずれの種子プラグも蒟蒻プラグと同等かそれ以上の生長が認められる。
また、高濃度汚染地Ｆでも低濃度汚染地Ｂと同様に栽培したところ、図１２においてダイズの平均乾燥重量を、図１３において平均草丈をみると、いずれの種子プラグも蒟蒻プラグと同等かそれ以上の生長が認められる。
【００４３】
このように、種子プラグは原料として、蒟蒻粉以外に寒天粉、片栗粉、葛粉、コーンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体を用いることも可能である。
【００４４】
（７）次に、植栽の自動化のためのチェーンポットへの応用について検討する。
播種や種苗移植時における人件費等の経費や時間を節約するために、機械化できることが好ましい。機械化においては、既に市販されているもので入手し易い資材や機材を利用することが初期投資の観点からも好ましい。ここでは、日本甜菜製糖株式会社製の２６４穴のチェーンポットと、日本甜菜製糖株式会社製の移植機を利用した。このチェーンポットは、現在３種類市販され、植物の種類や使用用途によって使い分けることが出来る。
【００４５】
植物による重金属類の吸収量は、チェーンポットで植えるよりも、種子プラグを一つずつ手で植えた方が多くなることが出願人の実験により確認されている。
一方、チェーンポットに播種した植物は発芽の前後に係わらずに移植できる。このため、種子プラグを一つずつ手で植えるときに問題となっていた時間的手間暇やそれに伴う人件費の問題は、チェーンポットを用いれば平地面において相当程度解決できる。
【００４６】
以下にチェーンポットの作製例および使用例を示す。
（ａ）ハイポネックスを水で２０００倍に希釈した水溶液３００ミリリットルに対し、蒟蒻粉に代表される原料１．８〜２１ｇを添加し、常温で撹拌し出来るだけ全ての原料を溶解させる。その後、弱火で撹拌しながら加熱し、原料を完全に溶かしたものを原液とする。
（ｂ）５ｍｍメッシュの篩を通過させたファインピート３９〜５８．２ｇに、（ａ）で作製した原液を流し込む。これにより、液肥による栄養分も添加されることになる。つづいて、ファインピートと原液を十分に練り合わせ、培地を作製する。この時、培地の状態は、水分過多の糊状よりも粘土状になっていることが好ましい。
（ｃ）チェーンポットに培地を充填する。
（ｄ）チェーンポットの培地に種子を入れるための穴をそれぞれ開けて、乾燥器に入れ、７０℃で２日間１次乾燥、さらに８０℃で１日間２次乾燥させる。乾燥後、プラグの穴に種子を入れ、５ｍｍメッシュの篩を通過させたファインピートを種子の上にかぶせ澱粉糊を塗布するか、あるいは、上記のファインピートと澱粉糊を混合させたものを塗布して、チェーンポットが完成する。
（ｅ）完成したチェーンポットを移植機にセットし、土壌に移植する。
【００４７】
（８）次に、重金属類の飛散防止のためのシートへの対応について説明する。
（ｉ）重金属類による汚染は、汚染域以外に拡散させることは絶対に許されない。人為的な場合を除けば、この拡散には地中において水と一緒に溶け出す場合と空中に飛散する場合が考えられる。地中において溶け出す場合は、今まで述べたようにファイトレメディエーションによって除去していけばよい。
【００４８】
一方、空中へ飛散する場合の対処として、従来は覆土や盛土などが考えられたが、改正土壌汚染対策法においてはシート等で覆うことも採用され、ここではそれが一番経済的である考えられる。まず、汚染土の飛散防止と同時に植物が生育できることを目的としたシートを選定し、次に、植物の生育状況として、シートから根が貫通する具合を確認した。
【００４９】
ここでは、白崎クリーンナップ社製のすくすくシートを使用した。このシートは水や空気を良く通すとともに、根が貫通可能である。さらに、ランナー性の根を有する植物、例えばシバザクラやタマリュウ、であれば、根はシートの有無に関係なく生長できる。したがって、このシートは、汚染土壌飛散防止と同時に、植物を栽培できる唯一のシートと考えられる。また、その性能は国土交通省ＮＥＴＩＳ（ＫＫ−０２００２２）に登録されている。このシートは、土埃の透過性は少ないため、飛散防止に非常に効果があることが確認された。
【００５０】
ここでは、土埃の飛散防止に有効であると確認したすくすくシートに、チェーンポットの作製例と同様に作製した蒟蒻培地を塗り、その培地に根が細い緑化用ソバを播種栽培して、シートからの根の貫通状況を確認した。その結果、緑化用ソバの根の貫通が確認された。ここでは緑化用ソバを用いたが、さらに太い堅固な根をもつ植物であれば、根はさらに貫通し易い。
【００５１】
（ｉｉ）上記（ｉ）の根の貫通試験では、シートに蒟蒻培地を塗布し、そこに種子を封入した種子シートを用いた。しかし、上述のように、種子を封入しただけの状態では種子は発芽過程に進んでしまうため、この対策として種子封入前に乾燥させ、水分を除去した後、種子を封入したシートを作製するとよい。このシートを実汚染土壌の上に置き、傾斜地を模してトレイを斜めにして均等に水をやり栽培を始めたところ、問題なく発芽生長が確認された。
なお、大雨を想定して大量に水を一ヶ所にかけ続けた場合、培地の一部が崩れてしまう場合もあるので、注意は必要である。また、表面だけ乾燥した生乾きの状態だと培地を保持できずボロボロと崩れてしまってロール状に出来ず、さらに水分を含む分重いため持ち運びに不便であった。逆に十分に乾燥させたところ、変形し、大幅に縮み上がってしまった。
【００５２】
（ｉｉｉ）このような重量と乾燥の欠点を克服するため、上述のように、ファインピートと種子を軽量で可溶性な薬用カプセルに封入し、小さい穴の開いたシートの穴部にそのカプセルを縦に挿し込み、糊付けして固定した種子シートを作製した。同様にシートにカプセルを横置きにした場合も確認した。しかし、縦挿しの場合、カプセル内の種子がシートより下にある場合、シートの下で発芽してしまい、結果として芽がシートを押し上げるような状態になり、芽がシート上に出にくい場合がみられた。また、横置きの場合、大雨を想定した潅水において、カプセルは流出してしまう場合もあり、さらに初期の発根において根がシートを貫通しづらい状況にあった。
【００５３】
（ｉｖ）以上のことを踏まえ、蒟蒻プラグをシートに挿入・糊付けした種子シートを作製し、約１ヵ月間栽培した。この蒟蒻プラグはシートにしっかり固定できており、脱落の可能性は低く、発芽率１００％であって発芽状況も良好であった。さらに、本シートにゼオライトなど重金属吸着剤やキレート剤などの重金属溶出剤を混入させることにより、土壌からの重金属類の回収は、植物による吸収に加えて、シートによる吸着回収も可能となるため、回収効率の向上を図ることができる。
この種子シートの利点は以下の通りである。
（ａ）軽量化や運搬の容易さ、低価格の設定が可能となる。
（ｂ）プラグ内の種子を変えることで品種を限定しない。
（ｃ）シートにより汚染土の飛散や流出を防止し、土壌形状を保持する。
（ｄ）傾斜地への移植を容易にし、種子の流出を防止する。
【００５４】
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上の結果から、蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料を含む培地で植物の種子を包被することによって種子プラグを作製し、この種子プラグを重金属類で汚染された土壌の土地に植栽して植物を育成させた後に、育成された植物の根、葉、茎、および花を収穫し、乾燥させた後に焼却することにより、植物を用いて汚染土壌中に拡散している重金属類を回収することが可能となる。蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料を含む培地で種子を包被することにより、汚染土壌中であっても発芽率を向上させることができ、かつ、生育過程において種子プラグから土壌内へ根が伸びることにより、土壌中の重金属類を確実に吸収することができる。したがって、この浄化方法を用いることにより、重金属類に汚染された土壌を従来よりも効率よく、かつ二次的汚染もなく浄化することが可能である。また、土壌のみならず、重金属類に汚染された水や地下水の浄化にも利用できると考えられる。
【符号の説明】
【００５６】
１０ 種子プラグ
１１ 種子
１２ 培地
２０ 土壌
２１ 植栽位置
３０ シート
３１ 開口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
肥料あるいは少量の栄養塩を含む種子育成対象土壌６５〜９７パーセントに対し、蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料を３〜３５パーセントの範囲で水を加えて混合した後、これを乾燥させて製造された培地で植物の種子を包被し、作製してなる種子プラグ。
【請求項２】
種子の重量に対し、１０〜１００倍の重量の範囲で植物の種子を包被し、作製してなる請求項１に記載の種子プラグ。
【請求項３】
植物の種子は、包被する培地の略中心に位置させ、作製してなる請求項１に記載の種子プラグ。
【請求項４】
肥料あるいは少量の栄養塩を含む種子育成対象土壌６５〜９７パーセントに対し、蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料を３〜３５パーセントの範囲で水を加えて混合した後、これを乾燥させて製造された培地で植物の種子を包被することによって種子プラグを作製する種子プラグ作製工程と、
重金属類で汚染された土壌の土地に前記種子プラグを植栽し、前記植物を育成させる育成工程と、
前記育成工程で育成された前記植物の根、葉、茎、および花を収穫し、乾燥させた後に焼却することにより、前記植物が吸収した前記重金属類を回収する回収工程と、
を備えることを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【請求項５】
前記土地は、前記種子プラグを植栽する部分に開口を備えた、シートに覆われていることを特徴とする請求項４に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項６】
前記シートは、前記重金属類を溶出させるキレート剤や前記重金属類を吸着させる吸着剤を含んでいることを特徴とする請求項４に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項７】
前記回収工程において回収する前記重金属類が、鉛、カドミウム、ほう素、クロム、銅、亜鉛、マンガン、ニッケル、セシウム、ストロンチウムを含むことを特徴とする請求項４に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項１】
肥料あるいは少量の栄養塩を含む種子育成対象土壌６５〜９７パーセントに対し、蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料を３〜３５パーセントの範囲で水を加えて混合した後、これを乾燥させて製造された培地で植物の種子を包被し、作製してなる種子プラグ。
【請求項２】
種子の重量に対し、１０〜１００倍の重量の範囲で植物の種子を包被し、作製してなる請求項１に記載の種子プラグ。
【請求項３】
植物の種子は、包被する培地の略中心に位置させ、作製してなる請求項１に記載の種子プラグ。
【請求項４】
肥料あるいは少量の栄養塩を含む種子育成対象土壌６５〜９７パーセントに対し、蒟蒻粉、寒天粉、片栗粉、葛粉、コンスターチ、白玉粉のうちのいずれかの粉体、あるいはそれらを２以上混合して構成する粉体からなる原料を３〜３５パーセントの範囲で水を加えて混合した後、これを乾燥させて製造された培地で植物の種子を包被することによって種子プラグを作製する種子プラグ作製工程と、
重金属類で汚染された土壌の土地に前記種子プラグを植栽し、前記植物を育成させる育成工程と、
前記育成工程で育成された前記植物の根、葉、茎、および花を収穫し、乾燥させた後に焼却することにより、前記植物が吸収した前記重金属類を回収する回収工程と、
を備えることを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【請求項５】
前記土地は、前記種子プラグを植栽する部分に開口を備えた、シートに覆われていることを特徴とする請求項４に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項６】
前記シートは、前記重金属類を溶出させるキレート剤や前記重金属類を吸着させる吸着剤を含んでいることを特徴とする請求項４に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項７】
前記回収工程において回収する前記重金属類が、鉛、カドミウム、ほう素、クロム、銅、亜鉛、マンガン、ニッケル、セシウム、ストロンチウムを含むことを特徴とする請求項４に記載の汚染土壌の浄化方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−３９１２４（Ｐ２０１３−３９１２４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１２１４４５（Ｐ２０１２−１２１４４５）
【出願日】平成２４年５月２９日（２０１２．５．２９）
【出願人】（３９００３２４６９）株式会社小泉 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月２９日（２０１２．５．２９）
【出願人】（３９００３２４６９）株式会社小泉 (3)
【Ｆターム（参考）】
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