(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩類アルカリ土壌の改良方法であって、少なくとも一回の自己循環過程を含み、
前記自己循環過程は、
塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まった、硫酸塩又は塩化物を含むアルカリ性水を採取して電解液とし、複数の不活性電極を並列的に前記電解液中に浸漬して、前記不活性電極をそれぞれパルスバイアス電源の陽陰極に連接した電気分解システムによって前記アルカリ性水を電気分解し、塩分含量が前記アルカリ性水の塩分含量より低い酸性水に転化するステップ１と、
前記酸性水を含む溶脱水で前記塩類アルカリ土壌を溶脱するステップ２と、
を含む、
塩類アルカリ土壌の改良方法。
【請求項２】
前記溶脱水が前記酸性水である、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ２において、前記酸性水と、前記塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まり採取されたアルカリ性水とを配合して前記溶脱水を形成する、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記酸性水のｐＨ値が２−４、塩分含量が２ｇ／Ｌ未満である、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記酸性水と、前記アルカリ性水との配合割合の範囲が１：１０−２００である、
請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記電極の間隔が０．５−２０ｃｍであり、パルス周波数が１−１０００ＫＨｚ、パルスの振幅値が８−５０Ｖ、バイアス電圧が２−２０Ｖ、バイアス電流密度が０．５−２０ｍＡ／ｃｍ２であるパルスバイアス電流を印加する、
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記パルスバイアス電源はパルス直流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が１ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス直流バイアス電源の陽陰極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、パルス周波数が２ｋＨｚ、パルスの振幅値が１５Ｖ、バイアス電圧が４Ｖ、バイアス電流密度が３ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記パルスバイアス電源はパルス直流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が１ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス直流バイアス電源の陽陰極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、矩形波パルス周波数が５０ｋＨｚ、パルスの振幅値が２５Ｖ、バイアス電圧が６Ｖ、バイアス電流密度が５ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する、
請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記パルスバイアス電源はパルス交流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が２ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス交流バイアス電源の電極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、矩形波パルス周波数が１００ｋＨｚ、パルスの振幅値が３０Ｖ、バイアス電圧が８Ｖ、バイアス電流密度が３ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する、
請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
塩類アルカリ土壌の改良装置であって、
塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まり採取された、硫酸塩又は塩化物を含むアルカリ性水を、塩分含量が前記アルカリ性水の塩分含量より低い酸性水に転化するためのものであって、前記アルカリ性水を電解液とし、複数の不活性電極を並列的に前記電解液中に浸漬して、前記不活性電極をそれぞれパルスバイアス電源の陽陰極に連接した電気分解システムと、
前記酸性水を含む溶脱水で前記塩類アルカリ土壌を溶脱するための、溶脱システムとを、含む、
塩類アルカリ土壌の改良装置。
【請求項１１】
前記電極の間隔が０．５−２０ｃｍであり、パルス周波数が１−１０００ＫＨｚ、パルスの振幅値が８−５０Ｖ、バイアス電圧が２−２０Ｖ、バイアス電流密度が０．５−２０ｍＡ／ｃｍ２であるパルスバイアス電流を印加する、
請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記パルスバイアス電源はパルス直流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が１ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス直流バイアス電源の陽陰極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、パルス周波数が２ｋＨｚ、パルスの振幅値が１５Ｖ、バイアス電圧が４Ｖ、バイアス電流密度が３ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する、
請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記パルスバイアス電源はパルス直流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が１ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス直流バイアス電源の陽陰極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、矩形波パルス周波数が５０ｋＨｚ、パルスの振幅値が２５Ｖ、バイアス電圧が６Ｖ、バイアス電流密度が５ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する、
請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記パルスバイアス電源はパルス交流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が２ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス交流バイアス電源の電極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、矩形波パルス周波数が１００ｋＨｚ、パルスの振幅値が３０Ｖ、バイアス電圧が８Ｖ、バイアス電流密度が３ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する、
請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は塩類アルカリ土壌の改良方法と装置に関し、特に化学物質を添加せず、淡水を導入せずに、自己循環過程によって塩類アルカリ土壌を改良する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌中の塩分は、作物の生長に必要な栄養物質であるが、土壌の塩分含量が０．１％より高くなると、作物は塩分の影響を受けて生長が抑制される。通常、土壌の塩分含量が０．１％を超えて植物の成長が抑制される土地を塩類アルカリ土壌と称する。塩類アルカリ土壌を塩分含量によって軽度、中度、重度に分けることができ、通常、軽度の塩類アルカリ土壌の塩分含量は０．１−０．３％、中度の塩類アルカリ土壌の塩分含量は０．３−０．６％、重度の塩類アルカリ土壌の塩分含量は＞０．６％である。
【０００３】
現在、塩類アルカリ土壌の改良方法として、主に、物理的改良、化学的改良、生物的改良及び水利的改良という４種類がある。これらの共通の問題は、土壌の中から塩分を除外することを実現しておらず、ただ塩移動のルールを変えただけであるので、改良効果が低く、再発の可能性があることに加え、改良のための期間が長く、資金投入が大きく、かつ大量の水資源を使用する。公開番号ＣＮ１０００３６５３７Ａの特許では、深耕、灌漑排水、淡水による溶脱の方式で塩類アルカリ土壌の塩分含量を下げる、物理的に塩類アルカリ土壌を改良する方法を公開しており、この方法は操作が簡単である一方、改良効果が低く、再発の可能性がある。公開番号ＣＮ１０１１３４８９８Ａの特許では、塩類アルカリ土壌改良剤によって作物の根系を保護するように塩分を隔離する、化学的に塩類アルカリ土壌を改良する方法を公開しおり、この方法は作物の成育率を高めることができる一方、改良剤の成分が複雑であるため、生態環境に対する影響が大きく、しかも投入を長期間続けなければならないため、コストが比較的高い。公開番号ＣＮ１５５９７０９ＡとＣＮ１９２６４５Ａの特許では、塩に耐える植物を栽培することによって塩分を吸収して土壌の塩分含量を下げる生物的方法によって塩類アルカリ土壌を改良する方法を公開しているが、塩に耐える植物は育種期間が比較的長く、且つ地域適応性が悪い。公開番号ＣＮ１７６５１６９ＡとＣＮ１７９９３０１Ａの特許では、地下パイプあるいは除塩プールを通過させるという水利的な方法によって土壌の塩分含量を下げる水利的方法による塩類アルカリ土壌の改良方法を公開しており、この方法はコストが高くかつ長期的に修理維持する必要がある。上述の４種類の改良方法は、いずれも大量の淡水資源の使用を前提としており、さらに、塩類アルカリ土壌改良地域の水資源はすべてアルカリ性水であるので、その他の地区から淡水資源を導入する必要があり、これによって我が国の淡水資源の分配矛盾がより激化する。
【０００４】
また、公開番号ＣＮ１０１８９８０４Ａ、ＣＮ２７４０５９５Ｙ、ＣＮ１０７３６６４Ａの特許では、遠心分離機あるいは電子処理設備によってアルカリ性水の塩分含量を下げる方法を公開しており、これらの方法は、短時間でアルカリ性水中の塩分を取り出すことができる一方、設備が複雑且つ精密であるので、これらの設備を使って塩類アルカリ土壌の改良を行うには、比較的厳格な技術的条件を満足させなければならず、これによってアルカリ性水の塩分除去・淡水化のコストが高くなり、大規模化且つローコストでの塩類アルカリ土壌の改良は実現が難しい。さらに、塩分除去設備は動力として常規の電力あるいは動電気を必要とし、分布が広く且つ分散している塩類アルカリ土壌に適用することは難しい。
【発明の概要】
【０００５】
上述の問題の少なくとも一つを解決するために、本発明は、化学物質を添加せず、外部の淡水を導入せずに、その自己循環過程によって根本的に塩類アルカリ土壌の塩分含量を下げることができ、且つ、適切な野外の条件下でローコストで大規模に、工業的に塩類アルカリ土壌を改良できる、塩類アルカリ土壌の改良方法を提供する。
【０００６】
本発明は、塩類アルカリ土壌の改良方法であって、少なくとも一回の自己循環過程を含み、前記自己循環過程は、
電気分解システムによって塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水を、塩分含量が前記アルカリ性水の塩分含量より低い酸性水に転化するステップ１と、
前記酸性水を含む溶脱水で塩類アルカリ土壌を溶脱するステップ２と、を含む。
【０００７】
好ましくは、前記溶脱水が前記酸性水である。
【０００８】
好ましくは、前記ステップ２において、前記酸性水と前記塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水とを配合して前記溶脱水を形成する。
【０００９】
好ましくは、前記酸性水のｐＨ値が２−４、塩分含量が２ｇ／Ｌ未満である。
【００１０】
好ましくは、前記酸性水と塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水との配合割合の範囲が１：１０−２００である。
【００１１】
好ましくは、前記電気分解システムが、塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水を電解液とし、複数の不活性電極を並列的に電解液中に浸漬して、前記不活性電極をそれぞれパルスバイアス電源の陽陰極に連接して、パルス周波数が１−１０００ＫＨｚ、パルスの振幅値が８−５０Ｖ、バイアス電圧が２−２０Ｖ、バイアス電流密度が０．５−２０ｍＡ／ｃｍ２であるパルスバイアス電流を印加する。
【００１２】
好ましくは、前記パルスバイアス電源はパルス直流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が１ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス直流バイアス電源の陽陰極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、パルス周波数が２ｋＨｚ、パルスの振幅値が１５Ｖ、バイアス電圧が４Ｖ、バイアス電流密度が３ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する。
【００１３】
好ましくは、前記パルスバイアス電源はパルス直流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が１ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス直流バイアス電源の陽陰極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、矩形波パルス周波数が５０ｋＨｚ、パルスの振幅値が２５Ｖ、バイアス電圧が６Ｖ、バイアス電流密度が５ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する。
【００１４】
好ましくは、前記パルスバイアス電源はパルス交流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が２ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス交流バイアス電源の電極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、矩形波パルス周波数が１００ｋＨｚ、パルスの振幅値が３０Ｖ、バイアス電圧が８Ｖ、バイアス電流密度が３ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する。
【００１５】
好ましくは、前記不活性電極の材料は、貴金属ベース電極、プラスチックベース電極、石墨ベース電極あるいはセラミックスベース電極を含む。
【００１６】
さらに、本発明は、上述の方法による塩類アルカリ土壌の改良装置であって、
塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水を、塩分含量が前記アルカリ性水の塩分含量より低い酸性水に転化するための、電気分解システムと、
前記酸性水を含む溶脱水で塩類アルカリ土壌を溶脱するための、溶脱システムとを、含む。
【００１７】
好ましくは、前記溶脱水が前記酸性水である。
【００１８】
好ましくは、前記溶脱水が前記酸性水と前記塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水とを配合して形成したものである。
【００１９】
好ましくは、前記電気分解システムが、塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水を電解液とし、複数の不活性電極を並列的に電解液中に浸漬して、前記不活性電極をそれぞれパルスバイアス電源の陽陰極に連接して、パルス周波数が１−１０００ＫＨｚ、パルスの振幅値が８−５０Ｖ、バイアス電圧が２−２０Ｖ、バイアス電流密度が０．５−２０ｍＡ／ｃｍ２であるパルスバイアス電流を印加するものである。
【００２０】
好ましくは、前記パルスバイアス電源はパルス直流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が１ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス直流バイアス電源の陽陰極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、パルス周波数が２ｋＨｚ、パルスの振幅値が１５Ｖ、バイアス電圧が４Ｖ、バイアス電流密度が３ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する。
【００２１】
好ましくは、前記パルスバイアス電源はパルス直流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が１ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス直流バイアス電源の陽陰極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、矩形波パルス周波数が５０ｋＨｚ、パルスの振幅値が２５Ｖ、バイアス電圧が６Ｖ、バイアス電流密度が５ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する。
【００２２】
好ましくは、前記パルスバイアス電源はパルス交流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が２ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス交流バイアス電源の電極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、矩形波パルス周波数が１００ｋＨｚ、パルスの振幅値が３０Ｖ、バイアス電圧が８Ｖ、バイアス電流密度が３ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する。
【００２３】
好ましくは、前記不活性電極の材料は、貴金属ベース電極、プラスチックベース電極、石墨ベース電極あるいはセラミックスベース電極を含む。
【００２４】
本発明にかかる塩類アルカリ土壌の改良方法と装置によれば、化学物質を添加せず、淡水を導入せずに、電気分解の方式で塩類アルカリ土壌の生態系の自己循環を駆動して、アルカリ性水と塩類アルカリ土壌の「塩‐水」、「塩‐土」の資源配置を制御し、塩分と、水及び土資源との分離を実現でき、利用可能な淡水資源の増加を図り、根本的に塩類アルカリ土壌の塩分含量を下げて、且つ、適切な野外の条件下でローコストで大規模に、工業的に塩類アルカリ土壌を改良する目的を達成できる。
【００２５】
本発明の前記及び／または付加の内容と利点は、以下の、図面に結合した実施例に対する説明によってより明確かつ理解し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は本発明にかかる塩類アルカリ土壌の改良方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本発明の実施例を詳しく述べる。かかる実施例の例示を図中に示すが、その中、全体を通して同一または類似の表記は、同一または類似の素子または同一または類似の機能を有する素子を表す。図を参照して説明した下記の実施例は参考用の例示であり、本発明を釈明するためだけに用いられ、本発明の制限であると解釈してはいけない。
【００２８】
図１は本発明にかかる塩類アルカリ土壌の改良方法のフローチャートであり、図１を参照すれば、本発明の塩類アルカリ土壌の改良方法は、少なくとも一回の自己循環過程を含み、前記自己循環過程は、
電気分解システムによって塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水を、塩分含量が前記アルカリ性水の塩分含量より低い酸性水に転化するステップ１と、
前記酸性水を含む溶脱水で塩類アルカリ土壌を溶脱するステップ２と、を含む。
【００２９】
本発明の方法によれば、化学物質を添加せず、淡水を導入せずに、電気分解の方式で塩類アルカリ土壌の生態系の自己循環を駆動して、アルカリ性水と塩類アルカリ土壌の「塩‐水」、「塩‐土」の資源配置を制御し、塩分と、水及び土資源との分離を実現でき、利用可能な淡水資源の増加を図り、根本的に塩類アルカリ土壌の塩分含量を下げて、適切な野外の条件下でローコストで大規模に、工業的に塩類アルカリ土壌を改良する目的を達成できる。
【００３０】
本実施例において、まず、電気分解システムによって塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水を、塩分含量が前記アルカリ性水の塩分含量より低い酸性水に転化する。つまり、塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水を電解液として電気分解を行って、アルカリ性水を塩分含量が低下した酸性水に転化させる。アルカリ性水は、塩類アルカリ土壌におけるポンプ井または塩類アルカリ土壌のピットなどに堆積した水を採取して用いることができ、電気分解の後にアルカリ性水の塩分含量はある程度下がって、そして酸性を呈する。前記酸性水のｐＨ値が２−４であり、前記酸性水の塩分含量が２ｇ／Ｌ未満であることが更に好ましい。
【００３１】
そして、前記酸性水を含む溶脱水で当該塩類アルカリ土壌をさらに溶脱する。
【００３２】
具体的に、塩類アルカリ土壌の塩類アルカリ化程度によって溶脱水の成分を選択することができる。例えば、塩類アルカリ土壌が重度の塩類アルカリ土壌であって且つ地表に塩化現象がある場合、直接に酸性水を使って塩類アルカリ土壌を溶脱することを選択でき、重度の塩類アルカリ土壌の塩分をアルカリ性水中に放出して、次の自己循環による塩分除去目的を実現できる。塩類アルカリ土壌が中度あるいは軽度の塩類アルカリ土壌である場合、あるいは塩類アルカリ土壌の植被のアルカリ耐性を考慮する場合、酸性水とアルカリ性水を所定の割合で配合し、溶脱水の塩度とアルカリ度を制御して塩類アルカリ土壌を溶脱することを選択できる。中度及び軽度の塩類アルカリ土壌について、塩の析出が現れない基準および植被のｐＨ値に対する適応範囲を参照すれば、配合割合の範囲は、通常１：１０−２００、好ましくは１：４０−８０である。
【００３３】
また、前記２つのステップを複数回繰り返して、より効率的に、根本的に塩類アルカリ土壌の塩分含量を下げてもよい。
【００３４】
以上、本発明の実施例による塩類アルカリ土壌の改良方法であり、以下、本発明をより良く理解するために、具体的な電気分解システムを用いて説明するが、具体的な状況によって電気分解システムのパラメータおよび溶脱水の配合割合を選択できる。この実施例において、前記電気分解システムが、塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水を電解液とし、複数の不活性電極を並列的に電解液中に浸漬して、前記不活性電極をそれぞれパルスバイアス電源の陽陰極に連接して、パルス周波数が１−１０００ＫＨｚ、パルスの振幅値が８−５０Ｖ、バイアス電圧が２−２０Ｖ、バイアス電流密度が０．５−２０ｍＡ／ｃｍ２であるパルスバイアス電流を印加するものであり、電気分解が所定の期間を経た後、塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水を塩分含量が２ｇ／Ｌより小さく、ｐＨ値が２−４の酸性水に転化できる。その中、前記不活性電極の材料は貴金属ベース電極、プラスチックベース電極、石墨ベース電極あるいはセラミックスベース電極を採用することができ、前記パルスバイアス電源はパルス直流バイアス電源あるいはパルス交流バイアス電源であってもよい。
【００３５】
更に具体的な１つの実施例において、電気分解システムは、パルス直流バイアス電源を電力供給能力が１ＫＷｈである風力発電機に連接して、２つの不活性電極を１ｃｍの間隔で、それぞれパルス直流バイアス電源の陽陰極に連接し、新疆喀什河阿納庫勒５村から取った、塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水（塩分含量が９．４６ｇ／Ｌ、ｐＨ値が８．０１、主成分が硫酸塩と塩化物）中に２つの電極を浸漬して、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、パルス周波数が２ｋＨｚ、パルスの振幅値が１５Ｖ、バイアス電圧が４Ｖ、バイアス電流密度が３ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加した。電気分解システムの電気分解期間が７日間であり、電気分解過程において電気分解してから２４時間後に白色の沈殿物を２．８０ｇ収集し、テストによってかかる白色沈殿物は硫酸カルシウムの沈殿物であることを確認した。電気分解してから４８時間後に、処理箱中の処理液を取り、テストしたところ、かかる処理液の塩素イオン含有量が０．９８ｇ／Ｌであり、電気分解してから７日後に、白色の沈殿物を３．５０ｇ収集でき、この時の処理液中の塩素イオンの含有量はテストによると３．４３ｇ／Ｌであった。アルカリ性水は電気分解後に塩分含量が１．２ｇ／Ｌ、ｐＨ値が２．１６の酸性水に転化して、当該酸性水をアルカリ性水と１：５０の割合で配合して溶脱水を形成して、当該溶脱水を用いて塩類アルカリ土壌を溶脱し、そして電気分解のステップと溶脱ステップとを繰り返すことによって、塩類アルカリ土壌の塩分含量を０．２４％、ｐＨ値を６．９４までに下げて、塩類アルカリ土壌を重度から軽度に低減できた。
【００３６】
また１つの具体的な実施例において、電気分解システムは、パルス直流バイアス電源を２２０Ｖの常規の電源に連接して、２つの不活性電極を１ｃｍの間隔で、それぞれパルス直流バイアス電源の陽陰極に連接し、甘粛民勤青土湖区から取った、塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水（塩分含量が１８．７３ｇ／Ｌ、ｐＨ値が８．４７、主成分が塩化物と硫酸塩）中に２つの電極を浸漬して、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、矩形波パルスの周波数が５０ｋＨｚ、パルスの振幅値が２５Ｖ、バイアス電圧が６Ｖ、バイアス電流密度が５ｍＡ／ｃｍ２のパルス直流バイアス電流を印加した。電気分解システムの電気分解期間が１０日間であり、電気分解過程において電気分解してから４８時間後に白色の沈殿物を９．３３ｇ収集し、テストによってかかる沈殿物は硫酸カルシウムの沈殿物であることを確認した。電気分解してから７２時間後に、処理箱中の処理液を取り、テストしたところ、かかる処理液の塩素イオン含有量が２．６１ｇ／Ｌであり、電気分解してから１０日後に、白色の沈殿物を１０．５０ｇ収集でき、この時の処理液中の塩素イオンの含有量はテストによると７．８３ｇ／Ｌであった。アルカリ性水は電気分解後に塩分含量が１．７９ｇ／Ｌ、ｐＨ値が２．７３の酸性水に転化して、当該酸性水をアルカリ性水と１：４０の割合で配合して溶脱水を形成して、当該溶脱水を用いて塩類アルカリ土壌を溶脱し、そして電気分解のステップと溶脱ステップとを繰り返すことによって、塩類アルカリ土壌の塩分含量を０．３７％、ｐＨ値を６．８１までに下げて、塩類アルカリ土壌を重度から中度に低減できた。
【００３７】
もう一つの具体的な実施例において、電気分解システムは、パルス交流バイアス電源を２２０Ｖの常規の電源に連接して、２つの不活性電極を２ｃｍの間隔で、それぞれパルス交流バイアス電源に連接し、天津大港油田から取った、塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水（塩分含量が２０．８ｇ／Ｌ、ｐＨ値が７．３５、主成分が塩化物）中に２つの電極を浸漬して、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、矩形波パルス周波数が１００ｋＨｚ、パルスの振幅値が３０Ｖ、バイアス電圧が８Ｖ、バイアス電流密度が３ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加した。電気分解システムの電気分解期間が１５日間であり、電気分解過程において電気分解してから７２時間後に、処理箱中の処理液を取り、テストしたところ、かかる処理液の塩素イオン含有量が１．７６ｇ／Ｌであり、電気分解してから１５日後に、この時の処理液中の塩素イオンの含有量はテストによると１１．６５ｇ／Ｌであった。アルカリ性水は電気分解後に、塩分含量が１．６０ｇ／Ｌ、ｐＨ値が２．１３の酸性水に転化して、当該酸性水をアルカリ性水と１：８０の割合で配合して溶脱水を形成して、当該溶脱水を用いて塩類アルカリ土壌を溶脱し、そして電気分解のステップと溶脱ステップとを繰り返すことによって、塩類アルカリ土壌の塩分含量を０．５１％、ｐＨ値を６．９２までに下げて、塩類アルカリ土壌を重度から中度に低減できた。
【００３８】
以上は本発明の塩類アルカリ土壌の改良方法であり、これ以外に、本発明は、上述の方法による塩類アルカリ土壌の改良装置を提供しており、当該改良装置は、塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水を、塩分含量が前記アルカリ性水の塩分含量より低い酸性水に転化するための、電気分解システムと、前記酸性水を含む溶脱水で塩類アルカリ土壌を溶脱するための、溶脱システムとを、含む。
【００３９】
具体的な状況に応じて電気分解システムのパラメータを選ぶことができ、この実施例において、前記電気分解システムは、塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水を電解液とし、複数の不活性電極を並列的に電解液中に浸漬して、前記不活性電極をそれぞれパルスバイアス電源の陽陰極に連接して、パルス周波数が１−１０００ＫＨｚ、パルスの振幅値が８−５０Ｖ、バイアス電圧が２−２０Ｖ、バイアス電流密度が０．５−２０ｍＡ／ｃｍ２であるパルスバイアス電流を印加するものである。電気分解が所定の期間を経た後、塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水を塩分含量が２ｇ／Ｌより小さく、ｐＨ値が２−４の酸性水に転化できる。その中、前記不活性電極の材料は貴金属ベース電極、プラスチックベース電極、石墨ベース電極あるいはセラミックスベース電極を採用することができ、前記パルスバイアス電源はパルス直流バイアス電源あるいはパルス交流バイアス電源であってもよい。
【００４０】
具体的に、塩類アルカリ土壌の塩類アルカリ化程度によって溶脱水の成分を選択することができる。例えば、塩類アルカリ土壌が重度の塩類アルカリ土壌であって且つ地表に塩化現象がある場合、直接に酸性水を使って塩類アルカリ土壌を溶脱することを選択でき、重度の塩類アルカリ土壌の塩分をアルカリ性水中に放出して、次の自己循環による塩分除去目的を実現できる。塩類アルカリ土壌が中度あるいは軽度の塩類アルカリ土壌である場合、あるいは塩類アルカリ土壌の植被のアルカリ耐性を考慮する場合、酸性水とアルカリ性水を所定の割合で配合し、溶脱水の塩度とアルカリ度を制御して塩類アルカリ土壌を溶脱することを選択できる。中度及び軽度の塩類アルカリ土壌について、塩の析出が現れない基準および植被のｐＨ値に対する適応範囲を参照すれば、配合割合の範囲は、通常１：１０−２００、好ましくは１：４０−８０である。
【００４１】
本発明にかかる塩類アルカリ土壌の改良装置によれば、化学物質を添加せず、淡水を導入せずに、電気分解の方式で塩類アルカリ土壌の生態系の自己循環を駆動して、アルカリ性水と塩類アルカリ土壌の「塩‐水」、「塩‐土」の資源配置を制御し、塩分と、水及び土資源との分離を実現でき、利用可能な淡水資源の増加を図り、根本的に塩類アルカリ土壌の塩分含量を下げて、適切な野外の条件下でローコストで大規模に、工業的に塩類アルカリ土壌を改良する目的を達成できる。
【００４２】
以上記載したのは、本発明の好ましい実施の形態だけであり、当業者にとって、本発明の原理から外れないことを前提に、ある程度の改良や変形を行うことができ、これらの改良や変形も本発明の範囲内に含まれると理解すべきである。
［第１の局面］
塩類アルカリ土壌の改良方法であって、少なくとも一回の自己循環過程を含み、前記自己循環過程は、
電気分解システムによって塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水を、塩分含量が前記アルカリ性水の塩分含量より低い酸性水に転化するステップ１と、
前記酸性水を含む溶脱水で塩類アルカリ土壌を溶脱するステップ２と、を含む、
塩類アルカリ土壌の改良方法。
［第２の局面］
前記溶脱水が前記酸性水である、
第１の局面に記載の方法。
［第３の局面］
前記ステップ２において、前記酸性水と塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水とを配合して前記溶脱水を形成する、
第１の局面に記載の方法。
［第４の局面］
前記酸性水のｐＨ値が２−４、塩分含量が２ｇ／Ｌ未満である、
第１の局面に記載の方法。
［第５の局面］
前記酸性水と塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水との配合割合の範囲が１：１０−２００である、
第３の局面に記載の方法。
［第６の局面］
前記電気分解システムが、塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水を電解液とし、複数の不活性電極を並列的に電解液中に電極の間隔が０．５−２０ｃｍで浸漬して、前記不活性電極をそれぞれパルスバイアス電源の陽陰極に連接して、パルス周波数が１−１０００ＫＨｚ、パルスの振幅値が８−５０Ｖ、バイアス電圧が２−２０Ｖ、バイアス電流密度が０．５−２０ｍＡ／ｃｍ２であるパルスバイアス電流を印加する、
第１の局面に記載の方法。
［第７の局面］
前記パルスバイアス電源はパルス直流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が１ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス直流バイアス電源の陽陰極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、パルス周波数が２ｋＨｚ、パルスの振幅値が１５Ｖ、バイアス電圧が４Ｖ、バイアス電流密度が３ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する、
第６の局面に記載の方法。
［第８の局面］
前記パルスバイアス電源はパルス直流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が１ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス直流バイアス電源の陽陰極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、矩形波パルス周波数が５０ｋＨｚ、パルスの振幅値が２５Ｖ、バイアス電圧が６Ｖ、バイアス電流密度が５ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する、
第６の局面に記載の方法。
［第９の局面］
前記パルスバイアス電源はパルス交流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が２ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス交流バイアス電源の電極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、矩形波パルス周波数が１００ｋＨｚ、パルスの振幅値が３０Ｖ、バイアス電圧が８Ｖ、バイアス電流密度が３ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する、
第６の局面に記載の方法。
［第１０の局面］
塩類アルカリ土壌の改良装置であって、
塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水を塩分含量が前記アルカリ性水の塩分含量より低い酸性水に転化するための、電気分解システムと、
前記酸性水を含む溶脱水で塩類アルカリ土壌を溶脱するための、溶脱システムとを、含む、
塩類アルカリ土壌の改良装置。
［第１１の局面］
前記電気分解システムが、塩類アルカリ土壌中に沈み込み溜まったアルカリ性水を電解液とし、複数の不活性電極を並列的に電解液中に電極の間隔が０．５−２０ｃｍで浸漬して、前記不活性電極をそれぞれパルスバイアス電源の陽陰極に連接して、パルス周波数が１−１０００ＫＨｚ、パルスの振幅値が８−５０Ｖ、バイアス電圧が２−２０Ｖ、バイアス電流密度が０．５−２０ｍＡ／ｃｍ２であるパルスバイアス電流を印加する、
第１０の局面に記載の装置。
［第１２の局面］
前記パルスバイアス電源はパルス直流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が１ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス直流バイアス電源の陽陰極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、パルス周波数が２ｋＨｚ、パルスの振幅値が１５Ｖ、バイアス電圧が４Ｖ、バイアス電流密度が３ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する、
第１１の局面に記載の装置。
［第１３の局面］
前記パルスバイアス電源はパルス直流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が１ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス直流バイアス電源の陽陰極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、矩形波パルス周波数が５０ｋＨｚ、パルスの振幅値が２５Ｖ、バイアス電圧が６Ｖ、バイアス電流密度が５ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する、
第１１の局面に記載の装置。
［第１４の局面］
前記パルスバイアス電源はパルス交流バイアス電源であり、前記不活性電極は間隔が２ｃｍの２つの不活性電極であり、前記不活性電極をそれぞれパルス交流バイアス電源の電極に連接し、別に１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムを備えるガス処理箱を追加設置して、矩形波パルス周波数が１００ｋＨｚ、パルスの振幅値が３０Ｖ、バイアス電圧が８Ｖ、バイアス電流密度が３ｍＡ／ｃｍ２のパルスバイアス電流を印加する、
第１１の局面に記載の装置。
【図１】
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