(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が土壌に接触する筒と、
この筒の他端を密閉する天蓋と、
この天蓋の下側に位置して、土壌に接触するフィルターと、
上記筒および上記天蓋の内面と上記フィルターとによって形成される吸引溶脱室に連通する少なくとも１つの水用孔と
を備えることを特徴とする表層吸引溶脱装置用カバー。
【請求項２】
請求項１に記載の表層吸引溶脱装置用カバーにおいて、
上記筒の一端は、尖っていることを特徴とする表層吸引溶脱装置用カバー。
【請求項３】
請求項１または２に記載の表層吸引溶脱装置用カバーにおいて、
上記吸引溶脱室に連通する空気抜き孔を備えることを特徴とする表層吸引溶脱装置用カバー。
【請求項４】
請求項３に記載の表層吸引溶脱装置用カバーにおいて、
上記空気抜き孔には、上記吸引溶脱室から外側への空気の流れのみを許容する逆止弁が設けられていることを特徴とする表層吸引溶脱装置用カバー。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一つに記載の表層吸引溶脱装置用カバーにおいて、
上記水用孔は、給排水兼用の孔であることを特徴とする表層吸引溶脱装置用カバー。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載の表層吸引溶脱装置用カバーにおいて、
上記天蓋は、透明であることを特徴とする表層吸引溶脱装置用カバー。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一つに記載の表層吸引溶脱装置用カバーにおいて、
上記吸引溶脱室の上記フィルターの下側には、土壌に密着する土壌密着用フィルターが設けられていることを特徴とする表層吸引溶脱装置用カバー。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一つに記載の表層吸引溶脱装置用カバーと、
少なくとも１つの上記水用孔に水を供給する給水装置と、
少なくとも１つの上記水用孔から水を吸引する吸引装置と
を備えることを特徴とする表層吸引溶脱装置。
【請求項９】
請求項８に記載の表層吸引溶脱装置において、
上記水に溶けた溶質の濃度を計測する濃度計測器を備えることを特徴とする表層吸引溶脱装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の表層吸引溶脱装置において、
上記水用孔は、給排水兼用の孔であり、
上記水用孔を、上記給水装置と上記吸引装置とに切替え接続する切替弁を備えることを特徴とする表層吸引溶脱装置。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか一つに記載の表層吸引溶脱装置において、
上記給水装置は、給水タンクと送水ポンプとを有することを特徴とする表層吸引溶脱装置。
【請求項１２】
請求項８から１１のいずれか一つに記載の表層吸引溶脱装置において、
上記吸引装置は、排水タンクとバキュームポンプとを有することを特徴とする表層吸引溶脱装置。
【請求項１３】
塩類を含む塩類集積土壌の表層を、一端が土壌に接触する筒と、この筒の他端を密閉する天蓋と、この天蓋の下側に位置して、土壌に接触するフィルターと、上記筒および上記天蓋の内面と上記フィルターとによって形成される吸引溶脱室に連通する少なくとも１つの水用孔とを備える表層吸引溶脱装置用カバーで覆う被覆工程と、
上記水用孔から、上記表層吸引溶脱装置用カバーの吸引溶脱室に水を供給する給水工程と、
上記水用孔から、上記吸引溶脱室内の塩類を溶かした水を外部に吸引する吸引工程と
を順次行なうことを特徴とする表層吸引溶脱方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の表層吸引溶脱方法において、
上記表層吸引溶脱装置用カバーの吸引溶脱室内の水に溶けた塩類の濃度を計測し、この計測された計測塩類濃度を、予め定められた塩類濃度と比較して、上記計測塩類濃度が上記予め定められた塩類濃度以下になるまで、上記給水工程および上記吸引工程を行うことを特徴とする表層吸引溶脱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌の表層に集積した塩類を地表面より供給した水に溶解させ、表層から吸引することにより、上記塩類を土壌から除去する表層吸引溶脱装置用カバー、表層吸引溶脱装置および表層吸引溶脱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界の耕作地における塩害の発生率は約２３％にものぼり、特に近年、アジアやアフリカなどの乾燥・半乾燥地域における土壌の拡大により、土地の劣化や作物生産力の低下が進んで、耕作放棄など、農業上深刻な問題となっている。
【０００３】
このような乾燥・半乾燥地域における土壌から過剰塩を除去することは、持続的な営農、地球環境の維持のためにも必要不可欠である。
【０００４】
従来、土壌の除塩方法としては、多量の水を土壌に供給し、集積塩を溶解させた後に下層に浸透させるリーチング法や、塩類集積土壌を容器に入れて、この容器内の塩類集積土壌に水を供給して、上記容器内の含水させた塩類集積土壌に高吸水性高分子からなるシート（以下、「高分子シート」という。）を被せて接触させることで、上記塩類集積土壌中にイオン化して存在する塩類を、水と一緒に高分子シートに吸収させる高分子シート除塩方法がある（特許公報２７８３９４２号、図１（特許文献１））。
【０００５】
ところが、上記リーチング法では多量の水を必要とすることに加え、降下させた塩水を土壌外に除去するのが困難なため、再び表層に塩水が戻り、集積してしまうという問題がある。一方、高分子シート除塩方法では、重量物である塩類集積土壌を容器に入れなければならないため、重労働であると共にコストがかかるという問題がある。
【０００６】
また、上記容器内の含水させた塩類集積土壌に高分子シートを接触させて、上記塩類集積土壌中の塩類を、水と一緒に高分子シートに吸収させるため、容器の底から土壌の表層に到る土壌全体に水を供給しなければならなくて、多量の水が必要になるという問題がある。
【０００７】
また、上記高分子シートの厚さが限られていて、その高分子シートに保持される水量が少ないため、その水に溶解される塩類の量も少ないという問題がある。
【０００８】
さらにまた、上記塩類を吸収した高分子シートを再生用の容器内で洗浄して、塩類を高分子シートから除去して、高分子シートを再生する必要がある。このため、さらに水が必要になると共に、手間とコストがかかるという問題もある。
【０００９】
さらに、高分子シートは高価であるため、上記高分子シート除塩方法は、コストが高いという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許公報２７８３９４２号、図１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明の課題は、少量の水で効果的に塩類を土壌から除去することができ、重量物である土壌を容器に入れる必要がなくて、面倒な再生作業を必要とせず、さらに安価に除塩をすることができる表層吸引溶脱装置用カバー、表層吸引溶脱装置および表層吸引溶脱方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、塩類集積の初期段階では、土壌の表層に塩類が集積することに着目し、この集積した塩類を除去するのに適した装置および方法を日夜考え、試行錯誤を繰り返した結果、本発明を創出するに到ったのである。
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の表層吸引溶脱装置用カバーは、
一端が土壌に接触する筒と、
この筒の他端を密閉する天蓋と、
この天蓋の下側に位置して、土壌に接触するフィルターと、
上記筒および上記天蓋の内面と上記フィルターとによって形成される吸引溶脱室に連通する少なくとも１つの水用孔と
を備えることを特徴としている。
【００１４】
上記構成の表層吸引溶脱装置用カバーは、上記筒の一端が土壌に接触し、上記フィルターが土壌に接触して、塩類集積している土壌に土壌表面から水分を供給する。また、上記天蓋によって上記筒の他端を密閉することで、上記吸引溶脱室への空気の混入を防ぐことで、溶解させた塩水を土壌から吸引できる部位と定義できる。そのため、塩類集積した土壌を上記表層吸引溶脱装置用カバーで覆うだけで表層に集積した塩を吸引することができる。したがって、従来例とは違って、溶解させた塩を下層に浸透させる必要はなく、また、除塩のために重量物である塩類集積土壌を容器に入れる必要がない。
【００１５】
次に、上記水用孔から、上記表層吸引溶脱装置用カバーの上記吸引溶脱室に水を供給すると、上記フィルターを介して塩類集積土壌中に水が浸潤する。浸潤した水は表層付近に集積した塩類を溶かす。
【００１６】
次に、上記表層吸引溶脱装置用カバーに吸引圧をかける。上記吸引溶脱室内の気密が保たれているため、上記表層吸引溶脱装置用カバーに与えられた吸引圧は上記フィルターを通して土壌に作用し、その結果、溶解させた塩を土壌の表層から取り除くことができる。このように、塩類が土壌の表層に集積した箇所を上記表層吸引溶脱装置用カバーで覆って、土壌表面から供給した水を土壌表面から吸引排除するため、少量の水で効果的に塩類を除去することができる。
【００１７】
また、上記表層吸引溶脱装置用カバーは、繰り返して除塩をするために再生を必要とする部材等を使用しないので、面倒な再生作業が必要ない。
【００１８】
さらに、上記表層吸引溶脱装置用カバーは、重量物である土壌を容器に入れたり、上記再生作業をするコストを削減できるので、安価に除塩をすることができる。
【００１９】
また、上記水用孔が２つ以上の場合、例えば、或る１つの水用孔を上記吸引溶脱室に水を供給するためにのみ使用し、他の水用孔を吸引溶脱室から水を吸引するためにのみ使用することで、水の供給および吸引を連続的に行うことができる。したがって、迅速に除塩をすることができる。
【００２０】
一実施形態では、
上記筒の一端は、尖っている。
【００２１】
上記実施形態によれば、土中に入る上記筒の一端が尖っているので、上記筒の一端を土中に容易に挿入できて、上記表層吸引溶脱装置用カバー内の上記フィルターを土壌表面に確実に密着させることができる。これによって、吸引圧を土壌表面により確実にかけることができて、溶解した塩を取り除くことができる。また、少量の水を供給することで、重力によって溶解した塩水が下層土壌に流下するのを防ぐことができ、水を無駄にすることなく除塩の能力、効率を高くすることができる。
【００２２】
また、一実施形態では、
上記吸引溶脱室に連通する空気抜き孔を備える。
【００２３】
上記実施形態によれば、空気抜き孔が上記吸引溶脱室に連通しているので、吸引溶脱室の空気を取り除くことができ、吸引溶脱装置用カバーにかけた吸引圧が低下するのを防ぐことができる。
【００２４】
また、一実施形態では、
上記空気抜き孔には、上記吸引溶脱室から外側への空気の流れのみを許容する逆止弁が設けられている。
【００２５】
上記実施形態によれば、上記逆止弁は上記吸引溶脱室から外側への空気の流れのみを許容するので、空気が上記空気抜き孔から吸引溶脱室に流れ込まない。したがって、吸引溶脱室から水のみを効率良く吸引することができる。
【００２６】
また、一実施形態では、
上記水用孔は、給排水兼用の孔である。
【００２７】
上記実施形態によれば、上記水用孔は、給排水兼用の孔であるので、給水用と排水用の水用孔をそれぞれ設けることなく、１つ水用孔によって、上記吸引溶脱室に水を供給したり、上記吸引溶脱室から水を吸引することができる。したがって、上記表層吸引溶脱装置用カバーの構造が簡単になり、製作コストを低減できる。
【００２８】
また、一実施形態では、
上記天蓋は、透明である。
【００２９】
上記実施形態によれば、上記天蓋は、透明であるので、上記吸引溶脱室内がよく見える。したがって、吸引溶脱室内の状態を視認することができる。また、例えば、上記水用孔が異物によって詰まっているのを容易に発見することができる。
【００３０】
また、一実施形態では、
上記吸引溶脱室の上記フィルターの下側には、土壌に密着する土壌密着用フィルターが設けられている。
【００３１】
上記実施形態によれば、上記吸引溶脱室の上記フィルターの下側には、土壌に密着する土壌密着用フィルターが設けられているので、上記吸引溶脱室の気密がより確実に維持されて、上記吸引溶脱室から水をより確実に吸引することができる。また、上記土壌密着用フィルターによって、土壌や石等の異物が上記水用孔に流入しないので、上記土壌密着用フィルターは、水用孔が土壌や石等の異物によって詰まるのを防止することができる。
【００３２】
また、本発明の表層吸引溶脱装置は、
上記表層吸引溶脱装置用カバーと、
少なくとも１つの上記水用孔に水を供給する給水装置と、
少なくとも１つの上記水用孔から水を吸引する吸引装置と
を備えている。
【００３３】
上記構成の表層吸引溶脱装置によれば、上記表層吸引溶脱装置用カバーは、底がなくて開放し、かつ、土壌表面に対して密閉した吸引溶脱装置を定義できるので、この表層吸引溶脱装置用カバーで、土壌表面を覆って、吸引溶脱室内に入れることができる。したがって、除塩のために重量物である土壌を容器に入れる必要がない。
【００３４】
次に、上記給水装置から、上記水用孔を介して、上記表層吸引溶脱装置用カバーの上記吸引溶脱室に水が供給されると、上記フィルターを通じて少量の水が塩類集積土壌に浸潤し、塩類集積土壌中の塩類は水に溶け、土壌表層部には塩類が溶けた水が保持される。
【００３５】
次に、上記水用孔から、上記吸引装置によって、上記フィルターを通じて塩類を溶かした水を外部に吸引して排出すると、表層に集積した塩類が存在する土壌から塩類が効果的に除塩される。このため、塩類集積土壌のうち、初期段階の塩類が土壌の表層に卓越して集積した箇所を選択して、除塩をすることができる。つまり、少量の水で効果的に塩類を除去することができる。したがって、使用する水の量が少なくて済むので、上記給水装置および上記吸引装置をコンパクトにできる。
【００３６】
また、繰り返して除塩をするために再生を必要とする部材等を使用しないので、面倒な再生作業が必要ない。
【００３７】
さらに、重量物である土壌を容器に入れたり、上記再生作業をするコストを削減できるので、安価に除塩をすることができる。
【００３８】
また、一実施形態の表層吸引溶脱装置によれば、
上記水に溶けた溶質の濃度を計測する濃度計測器を備える。
【００３９】
上記実施形態によれば、上記濃度計測器によって、上記水に溶けた溶質の濃度を計測するので、使用者は、上記水に溶けた溶質の濃度を知ることができる。
【００４０】
また、一実施形態の表層吸引溶脱装置によれば、
上記水用孔は、給排水兼用の孔であり、上記水用孔を、上記給水装置と上記吸引装置とに切替え接続する切替弁を備える。
【００４１】
上記実施形態によれば、上記切替弁を切替えて、給排水兼用の孔である上記水用孔を、上記給水装置と上記吸引装置とに切替え接続することができる。したがって、給水用の水用孔と、排水用の水用孔とをそれぞれ別個に設ける場合に比べて、上記表層吸引溶脱装置の構造を単純化できる。
【００４２】
また、一実施形態の表層吸引溶脱装置によれば、
上記給水装置は、給水タンクと送水ポンプとを有する。
【００４３】
上記実施形態によれば、上記給水タンクおよび上記送水ポンプによって上記水用孔に給水するので、使用者は、給水タンクによって、給水した量を把握することができると共に、これからあとどれだけ給水できるかを知ることができる。
【００４４】
また、一実施形態の表層吸引溶脱装置によれば、
上記吸引装置は、排水タンクとバキュームポンプとを有する。
【００４５】
上記実施形態によれば、上記排水タンクおよび上記バキュームポンプによって吸引して排水するので、使用者は、排水タンクによって、排水した量を把握することができると共に、これからあとどれだけ排水できるかを知ることができる。
【００４６】
また、本発明の表層吸引溶脱方法は、
塩類を含む土壌の表層を、一端が土壌に接触する筒と、この筒の他端を密閉する天蓋と、この天蓋の下側に位置して、土壌に接触するフィルターと、上記筒および上記天蓋の内面と上記フィルターとによって形成される吸引溶脱室に連通する少なくとも１つの水用孔とを備える表層吸引溶脱装置用カバーで覆う被覆工程と、
上記水用孔から、上記表層吸引溶脱装置用カバーの吸引溶脱室を通じて塩類集積土壌表層に水を供給する給水工程と、
上記水用孔から、土壌表層の塩類を溶かした水を外部に吸引する吸引工程とを順次行なうことを特徴としている。
【００４７】
上記構成の表層吸引溶脱方法によれば、塩類が卓越して集積している土壌表層に少量の水を直接供給して集積塩を溶解させ、重力による下層への輸送が生じる前に土壌表面より塩水を吸引除去することができる。したがって、一般的なリーチング法とは異なり、少量の水での除塩が可能となる。また、供給した水は吸引排除されるため、使用する水は塩を溶解させることができればよく、塩水を利用することもできる。さらに、従来例とは違って、除塩のために重量物である塩類集積土壌を容器に入れる必要がない。
【００４８】
次に、上記水用孔から、上記表層吸引溶脱装置用カバーの上記吸引溶脱室内の塩類を溶かした水を外部に吸引して排出すると、表層に集積した塩類が存在する土壌から除塩をすることができる。このため、塩類集積が問題となっていない箇所に水分を供給することなく、塩類が土壌の表層に集積した箇所を選択して、ピンポイントで除塩をすることができる。つまり、少量の水で効果的に塩類を除去することができる。
【００４９】
また、繰り返して除塩をするために再生を必要とする部材等を使用しないので、面倒な再生作業が必要ない。
【００５０】
さらに、重量物である土壌を容器に入れたり、上記再生作業をするコストを削減できるので、安価に除塩をすることができる。
【００５１】
また、一実施形態の表層吸引溶脱方法では、
上記表層吸引溶脱装置用カバーの吸引溶脱室内の水に溶けた塩類の濃度を計測し、この計測された計測塩類濃度を、予め定められた塩類濃度と比較して、上記計測塩類濃度が上記予め定められた塩類濃度以下になるまで、上記給水工程および上記吸引工程を行う。
【００５２】
上記実施形態の表層吸引溶脱方法によれば、上記吸引溶脱室内の上記土壌の上記計測塩類濃度が、上記予め定められた塩類濃度以下になるまで上記給水工程および上記吸引工程を行うので、吸引溶脱室内の土壌の計測塩類濃度が、確実に上記予め定められた塩類濃度以下になる。したがって、塩類集積土壌から、塩類を確実に除去することができる。
【発明の効果】
【００５３】
この発明によれば、少量の水を土壌に供給し、集積した塩を溶解させるため、下層土壌に塩水を流下させることなく、集積塩を除去できる。また、供給した水をすべて吸引排除するため、塩の溶解させうる濃度であれば塩水を利用することができる。そのため、少量の水で効果的に塩類を塩類集積土壌から除去することができ、面倒な再生作業を必要とせず、さらに安価に除塩をすることができる。また、重量物である塩類集積土壌を容器に入れる必要がなく、作業が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態の表層吸引溶脱装置の概略構成図である。
【図２】上記実施形態の表層吸引溶脱装置用カバーおよびその近傍についての斜視図である。
【図３】上記実施形態の表層吸引溶脱装置用カバーおよびその近傍についての部分断面図である。
【図４】上記実施形態の表層吸引溶脱方法を説明する図である。
【図５】上記実施形態の表層吸引溶脱方法を説明する図である。
【図６】上記実施形態の表層吸引溶脱方法を説明する図である。
【図７】本発明の実証実験のための実験装置の概略構成図である。
【図８】上記実験装置の土壌カラムの詳細図である。
【図９】作物の塩耐性と土壌水との電気伝導度との関係を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、鳥取砂丘砂の土壌水分特性曲線を示す図である。図１０（ｂ）は、まさ土の土壌水分特性曲線を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）は、鳥取砂丘砂についての上記実証実験の結果を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）、（ｂ）は、鳥取砂丘砂についての上記実証実験の結果を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）、（ｂ）は、まさ土についての上記実証実験の結果を示す図である。
【図１４】図１４（ａ）、（ｂ）は、まさ土についての上記実証実験の結果を示す図である。
【図１５】図１５（ａ）は、鳥取砂丘砂についてのリーチング実験の結果を示す図である。図１５（ｂ）は、まさ土についてのリーチング実験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明を図示の実施形態により詳細に説明する。
【００５６】
この表層吸引溶脱装置は、図１に示すように、表層吸引溶脱装置用カバー１０と、この表層吸引溶脱装置用カバー１０に水を供給する給水装置２０と、上記表層吸引溶脱装置用カバー１０から水を吸引して排出する吸引装置３０とを備えている。
【００５７】
上記表層吸引溶脱装置用カバー１０は、筒１１と天蓋１２とを備えている。上記天蓋１２の中央部には、水用孔１２１が１つ設けられている。上記表層吸引溶脱装置用カバー１０の上方には、上記水用孔１２１を、給水装置２０と吸引装置３０とに任意に手動で切替え接続することができる切替弁１３が設けられている。
【００５８】
上記給水装置２０は、給水タンク２１と送水ポンプ２２とを有している。上記給水タンク２１の水は、配管４１を通して、上記送水ポンプ２２に供給される。そして、水は、送水ポンプ２２によって、配管４２，４３、および切替弁１３を通り、上記表層吸引溶脱装置用カバー１０の水用孔１２１に供給される。
【００５９】
上記吸引装置３０は、排水タンク３１とバキュームポンプ３２とを有している。このバキュームポンプ３２によって、水は上記表層吸引溶脱装置用カバー１０の水用孔１２１から、配管４３，４４、および上記切替弁１３を通って、上記排水タンク３１に吸引して排出される。
【００６０】
なお、上記排水タンク３１と上記バキュームポンプ３２とを連通する配管４５の一端は、排水タンク３１の上端に連通しているため、排水タンク３１の空気のみが、バキュームポンプ３２に吸引されるようになっている。
【００６１】
図２および図３に示すように、上記表層吸引溶脱装置用カバー１０の筒１１の内面側であって、上記天蓋１２の内面には、同心円状の環状溝および放射状の環状溝が設けられている。また、天蓋１２の下側に位置して、天蓋１２を内面から覆うように、フィルターの一例としてのガラスフィルター１１１が設けられている。そして、筒１１および上記環状溝を含む天蓋１２の内面と上記ガラスフィルター１１１とによって、表層吸引溶脱装置用カバー１０内に吸引溶脱室１２０が形成されている。上記水用孔１２１は、この吸引溶脱室１２０に連通するように設けられている。上記水用孔１２１は、吸引溶脱室１２０内に給水したり、吸引溶脱室１２０から排水したりするための給排水兼用の孔である。
【００６２】
上記表層吸引溶脱装置用カバー１０の天蓋１２は、透明なアクリル製の円板からなる。上記天蓋１２には、水用孔１２１の他に、吸引溶脱室１２０に連通する空気抜き孔１２２が２つ設けられている。この空気抜き孔１２２の上端には、それぞれ、吸引溶脱室１２０から外側への空気の侵入を防止する逆止弁１６が設けられている。
【００６３】
上記表層吸引溶脱装置用カバー１０の筒１１は、ステンレス製の円筒部材からなる。上記筒１１の下部には、下方に行くに従って外径が小さくなるようにテーパ部１１ａが設けられ、筒１１の一端である下端は硬い土壌に対しても挿入することができるように尖っている。このテーパ部１１ａは筒１１の下端から高さ方向に１ｃｍの範囲に設けられている。また、上記ガラスフィルター１１１は、厚さ５ｍｍ、透水係数６．７×１０−２ｃｍｓ−１であって、Ｇ４タイプのガラスフィルターである。さらに、このガラスフィルター１１１を下から覆うように、厚さ０．１ｍｍ、孔径３．０μｍ、透水係数４．５２×１０−６ｃｍｓ−１の土壌密着用フィルターの一例としての布フィルター１１２が設けられている。ガラスフィルター１１１は、セラミックフィルターやアクリル共重合体フィルター、ガラス繊維フィルター等の、或る程度の吸引力まで水は通すが空気は殆ど通さないものであれば、どのようなものでもよい。また、布フィルター１１２は、フィルターの一例であり、材料、寸法、透水係数は、これに限らなくて、異物は除去するが、塩類を含んだ水を透過することができ、上記吸引溶脱室の気密保持ができ、上記表層吸引溶脱装置用カバーを土壌表面に密着させることができるならば、どのようなものであってもよい。
【００６４】
さらに、上記天蓋１２と上記切替弁１３との間の配管４３には、この配管４３を通る上記水に溶けた塩類の濃度を計測する、図示しない濃度計測器が設けられている。
【００６５】
上記構成の表層吸引溶脱装置の作動を、図１乃至図４を参照しながら、詳細に説明する。
【００６６】
塩類集積の初期段階では、土壌の表層に塩類が集積する。そこでまず、図１に示すように、塩類集積土壌５１に上記表層吸引溶脱装置用カバー１０の筒１１の尖っている下端を上記土壌５１中に挿入して、布フィルター１１２を土壌表面に密着させる（以下、「被覆工程」という）。
【００６７】
次に、図４中の矢印Ａ１で示すように、上記給水タンク２１から表層吸引溶脱装置用カバー１０の吸引溶脱室１２０に、水を送水ポンプ２２によって供給する（以下、「給水工程」という）。土壌５１に供給された水は、塩類等を溶かした土壌水となって、土壌５２に保持される。
【００６８】
次に、上記切替弁１３を切替えて、上記水用孔１２１と吸引装置３０とを連通させる。そして、図５中の矢印Ａ２で示すように、上記吸引装置３０のバキュームポンプ３２によって、上記吸引溶脱室１２０から上記土壌水を水用孔１２１を介して吸引して、土壌水を上記排水タンク３１へ排出する（以下、「吸引工程」という）。このとき、上記空気抜き孔１２２の逆止弁１６は、空気抜き孔１２２を通って、吸引溶脱室１２０に空気が流れ込むのを防止する。また、布フィルター１１２は、土壌に密着し、布フィルター１１２を介して吸引溶脱室１２０に空気が侵入するのを防止する。また、土砂等の異物が上記水用孔１２１に吸引されるのを防止する。さらにまた、上記表層吸引溶脱装置用カバー１０の天蓋１２は透明であることから、吸引溶脱室１２０内の状態を視認することができる。
【００６９】
上記給水工程および吸引工程が終了すると、図６に示すように、土壌５１，５２は、除塩されると共に、上記排水タンク３１には上記土壌水が溜る。
【００７０】
このように、上記被覆工程において、土壌５１を、底がない表層吸引溶脱装置用カバー１０で覆って、表層吸引溶脱装置用カバー１０の筒１１の尖っている下端を土壌５１中に挿入して、塩類が集積した土壌５１と吸引溶脱室１２０内の布フィルター１１２とを密着できる。したがって、従来例とは違って、除塩のために重量物である塩類集積土壌を容器に入れる必要がない。
【００７１】
また、上記給水工程において、水用孔１２１から、表層吸引溶脱装置用カバー１０の吸引溶脱室１２０に水を供給すると、水は吸引溶脱室１２０内のガラスフィルター１１１及び布フィルター１１２を介して、塩が表層に集積した土壌５１に浸潤する。次いで、集積した塩類を溶かし、土壌５２内に上記土壌水を保持することができる。上記吸引溶脱室１２０を形成する筒１１の一端である先端は、土に入るので、吸引溶脱室１２０内の布フィルター１１２は土壌表面に密着し、吸引溶脱室１２０の気密を保持する。なお、筒の先端は、尖っていなくても、湾曲面、台形面等であって、土壌の表面との接触面積を大きくして、シール効果を高めるようにしてもよい。
【００７２】
また、上記空気抜き孔１２２が吸引溶脱室１２０に連通しているので、吸引溶脱室１２０へ給水された水の分だけ、吸引溶脱室１２０から外側へ空気が排出される。したがって、吸引溶脱室１２０の空気が吸引溶脱室への給水を妨げるようなことがなくて、吸引溶脱室１２０へ充分に給水をすることができる。
【００７３】
また、上記給水タンク２１および上記送水ポンプ２２によって水用孔に給水するので、使用者は、給水タンク２１によって給水した量を把握することができると共に、これからあとどれだけ給水できるかを知ることができる。
【００７４】
さらにまた、上記吸引工程において、表層吸引溶脱装置用カバー１０の吸引溶脱室１２０から塩類を溶かした水を、水用孔１２１を通して外部に吸引して排出することができる。したがって、塩類が土壌の表層に集積した土壌５１を選択して、効果的に除塩をすることができる。つまり、少量の水で効果的に塩類を除去することができる。したがって、使用する水の量が少なくて済むので、上記給水装置２０および吸引装置３０をコンパクトにできる。
【００７５】
また、上記実施形態によれば、繰り返して除塩をするために再生を必要とする部材等を使用しないので、面倒な再生作業が必要ない。
【００７６】
さらに、上記実施形態によれば、重量物である土壌を容器に入れたり、再生作業をするコストを削減できるので、安価に除塩をすることができる。
【００７７】
また、上記逆止弁１６は、空気が上記空気抜き孔１２２から吸引溶脱室１２０に流れ込むのを防止する。したがって、吸引溶脱室１２０の気密が保たれ、上記ガラスフィルター１１１および布フィルター１１２を介して水を効率良く吸引することができる。
【００７８】
また、上記水用孔１２１は、給排水兼用の孔であるので、給水用と排水用の水用孔をそれぞれ設けることなく、１つ水用孔１２１によって、表層吸引溶脱装置用カバー１０の吸引溶脱室１２０に水を供給したり、吸引溶脱室１２０から水を吸引することができる。したがって、表層吸引溶脱装置用カバー１０の構造が簡単になり、製作コストを低減できる。
【００７９】
また、上記天蓋１２は、透明であるので、吸引溶脱室１２０内の状態を視認することができて、例えば、上記吸引工程において、上記水用孔１２１が異物によって詰まっているのを容易に発見することができる。
【００８０】
また、上記吸引溶脱室１２０には、ガラスフィルター１１１および布フィルター１１２が設けられているので、土壌表面に密着でき、吸引溶脱室１２０の気密が保たれる。また、土砂等の異物が水用孔１２１に流入しない。したがって、ガラスフィルター１１１および布フィルター１１２は、水用孔１２１が異物によって詰まるのを防止することができる。
【００８１】
また、上記切替弁１３を切替えて、給排水兼用の孔である水用孔１２１を、給水装置２０と吸引装置３０とに切替え接続することができる。したがって、給水用の水用孔と、排水用の水用孔とをそれぞれ別個に設ける場合に比べて、表層吸引溶脱装置１００の構造を単純化できる。
【００８２】
また、上記排水タンク３１およびバキュームポンプ３２によって吸引して排水するので、使用者は、排水タンク３１によって、排水した量を把握することができると共に、これからあとどれだけ排水できるかを知ることができる。
【００８３】
次に、上記表層吸引溶脱装置用カバー１０の吸引溶脱室１２０内に吸引された水に溶けた塩類の濃度を計測し、この計測された計測塩類濃度を、予め定められた塩類濃度と比較して、計測塩類濃度が上記予め定められた塩類濃度以下になるまで、給水工程および吸引工程を行う。
【００８４】
このように、上記図示しない濃度計測器によって、水に溶けた塩類の濃度を計測するので、使用者は、塩類の濃度を知ることができる。
【００８５】
また、上記計測塩類濃度が、予め定められた塩類濃度以下になるまで、給水工程および吸引工程を行うので、上記吸引溶脱室１２０内の土壌の計測塩類濃度が、確実に予め定められた塩類濃度以下にすることができる。したがって、塩類集積土壌５１から、塩類を確実に除去することができる。
【００８６】
（実験例）
次に、本実施形態の上記表層吸引溶脱装置の除塩効果を実証した実証実験の結果を示す。
【００８７】
図７に示すように、図１の表層吸引溶脱装置１００に対応した実験装置を製作した。この実験装置は、上記表層吸引溶脱装置用カバー１０と、土壌を模擬する土壌カラム６０と、送水ポンプ２３（サンケイ理化製，ＳＫ−７４００−ＴＳ）と、排水タンク３１と、排水タンク３１を乗せて、排水タンク３１中の排水量を計測する電子天秤３５と、吸引ポンプ３４（ＰＸ１３６Ｎ）とを備える。
【００８８】
上記土壌カラム６０は、図８に示すように、直径１５ｃｍ、高さ５０ｃｍの円筒形状の容器に、土壌を模擬して、土を入れたものである。また、図示しないが、この土壌カラム６０の底部には、透水係数が２．９９×１０−３ｃｍｓ−１であって、Ｇ４のガラスフィルターが設けられている。土壌カラム６０の土壌の表層から深さ５、１５、２５、３５、４５ｃｍには、それぞれ、バルク電気伝導度を計測するペン型４極センサ６１（サンケイ理化製）と、圧力水頭を計測するマイクロテンシオメータ６２（サンケイ理化製）と、体積含水率を計測する含水率センサ６３（ｃａｍｐｂｅｌｌ ｉｎｃ製，ＭｉｎｉＴＤＲ−Ｒ−Ｌ６）（以下、「ＴＤＲセンサ６３」という。）とが挿入されている。上記ペン型４極センサ６１、マイクロテンシオメータ６２およびＴＤＲセンサ６３は、図示しないデータロガー（ｃａｍｐｂｅｌｌ ｉｎｃ製，ＣＲ１０００）に繋がれている。また、土壌カラム６０の土壌は、土壌カラム６０の下端から、排水のために吸引圧２７ｃｍＨ２０で配管６４を介して吸気されている。
【００８９】
上記実証実験の初期条件として、土壌カラム６０の土壌の表層から深さ２ｃｍまでを塩類集積層５５とした。この塩類集積層５５は、飽和抽出法によって電気伝導度（以下「ＥＣｅ」という。）を１５ｄＳｍ−１に調整し、風乾させた土壌である。また、土壌カラム６０の土壌の表層から深さ２〜５０ｃｍの土壌５１は、自然排水後の状態とした。
【００９０】
ここで、上記土壌カラム６０の塩類集積層５５における上記ＥＣｅの調整方法は、塩化ナトリウムでＥＣｅを１５ｄＳｍ−１にした塩水によって、風乾させた土壌を飽和させ、再び風乾させるというものである。
【００９１】
図９は、作物の塩耐性と、土壌に含まれる塩類を溶かした土壌水のＥＣｅとの関係を示している。図９の横軸は上記土壌水のＥＣｅを示し、縦軸は相対作物収量を示している。上記ＥＣｅが１５ｄＳｍ−１の場合、図９で示すように、中位の耐塩性である植物がほとんど相対作物収量をあげられない場合を想定している。
【００９２】
試料土壌として、鳥取砂丘砂と、まさ土とを用いた。これらの土壌の水理パラメータを表１に示す。
【００９３】
【表１】
0004813617.tif 000002
【００９４】
ここで表１中の、θｓは飽和体積含水率、θｒは残留体積含水率、α、ｎはフィッティングパラメータである。また、ｋＳは、飽和透水試験の変水位法で得られた飽和透水係数である。
【００９５】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、それぞれ、鳥取砂丘砂、まさ土についての、体積含水率と吸引圧との関係における土壌水分特性曲線を示している。
【００９６】
上記実証実験には上記ＥＣｅが０．０９ｄＳｍ−１の水（水道水）を使用し、この水の供給量は４００ｇとした。土壌カラム６０の土壌の体積含水率（θ）、水に土壌の塩分を溶かした土壌水の真の電気伝導度（ＥＣＷ）、および、圧力水頭（ｃｍＨ２０）を３０秒間隔で計測し、排水量は１０秒間隔で計測した。実験終了後、排出した水および採取した土壌カラム６０の土壌のＥＣｅを計測した。
【００９７】
上記実証実験は、鳥取砂丘砂と、まさ土の土壌に対し、表２に示すように、それぞれ３通りの条件で行った。なお、吸引ポンプ３４の吸引強度は、−１０００ｃｍＨ２０である。
【００９８】
【表２】
0004813617.tif 000003
【００９９】
図１１〜１４に、表２中のＳ２とＭ２の結果を示す。
【０１００】
図１１および図１２は、鳥取砂丘砂における実証実験の結果を示している。具体的には、図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、それぞれ上記土壌カラム６０の土壌の表層からの各深さにおける、体積含水率、土壌水の真の電気伝導度（ＥＣＷ）と時間との関係についての実験結果を示している。また、図１２（ａ）は、土壌カラム６０の土壌から排出された排水量の積算排水量と時間との関係についての実験結果を示している。そして、図１２（ｂ）は、土壌カラム６０の土壌の表層からの深さと上記土壌におけるＥＣｅとの関係についての実験結果を示している。
【０１０１】
図１１（ａ）に示すように、体積含水率は土壌カラム６０の土壌の表層からの各深さにおいて変化はないので、供給した水は、上記土壌の表層からの深さ５ｃｍ地点まで到達していないといえる。また、図１１（ｂ）に示すように、上記ＥＣｅの上昇も上記各深さで認められないことから、土壌カラム６０の上記塩類集積層５５から溶解した塩分も上記土壌の表層からの深さ５ｃｍまで到達していないと判断できる。
【０１０２】
また、図１２（ａ）に示すように、吸引した水の排水量は３７０．５ｇであり、水の上記供給量は４００ｇであることから、水の回収率は９３％であった。なお、回収した水のＥＣは０．９１ｄＳｍ−１であった。さらにまた、図１２（ｂ）に示すように、実験後の土壌中のＥＣｅは、土壌の表層からの深さ１ｃｍ地点で０．８８ｄＳｍ−１、同じく深さ２ｃｍ地点で２．９７ｄＳｍ−１であった。一方、ＥＣｅの低減率は、深さ１ｃｍで９４％、上記深さ２ｃｍで８０％であった。上記土壌の表層からの深さ３ｃｍ地点ではＥＣｅが３．５ｄＳｍ−１まで上昇しているが、図９より相対作物収量に大きな影響はなく、食物への懸念はないといえる。
【０１０３】
図１３および図１４は、まさ土における実証実験の結果を示している。具体的には、図１３（ａ）〜図１４（ｂ）は、それぞれ、図１１（ａ）〜図１２（ｂ）に対応して、まさ土についての実験結果を同様に示している。
【０１０４】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、体積含水率、ＥＣｅともに、上記実証実験の前後で、結果に変化は見られず、水分、塩分ともに深さ５ｃｍ地点まで到達していないと判断できる。また、図１４（ａ）に示すように、吸引した水の排水量は３５６．４ｇであり、水の上記供給量は４００ｇであることから、水の回収率は８９％であった。なお、回収した水のＥＣｅは０．１５ｄＳｍ−１であった。さらにまた、図１４（ｂ）に示すように、実験後の土壌中のＥＣｅは、深さ１ｃｍで１．６７ｄＳｍ−１となり、低減率は８９％となった。深さ２ｃｍ地点のＥＣｅは１４．９ｄＳｍ−１であり、実験前後で、ほとんど変化が認められなかった。深さ３ｃｍより深い地点においても、実験前後で、ＥＣｅの上昇も認められないことから、土壌に供給した水が、上記深さ２ｃｍ地点まで到達しなかったと考えられる。
【０１０５】
また、対照実験として、上記実証実験と同量の水道水（４００ｇ）を用いた従来法によるリーチング実験を行った。このリーチング実験では土壌カラム６０の土壌中の水分と塩分の移動が認められなくなるまで計測し続けた。計測したのは、上記実証実験と同様に、土壌カラム６０の土壌の体積含水率（θ）、水に土壌の塩分を溶かした土壌水の真の電気伝導度（ＥＣＷ）、および圧力水頭（ｃｍＨ２０）を３０秒間隔で計測し、排水量は１０秒間隔で計測した。
【０１０６】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、それぞれ、鳥取砂丘砂、まさ土についての上記リーチング実験の結果を示し、上記土壌カラム６０の土壌の表層からの深さと上記土壌における上記ＥＣｅとの関係についての実験結果を示している。鳥取砂丘砂と、まさ土とのいずれの場合でも、上記土壌の表層の洗脱には効果があるものの、土壌カラム６０の下端から土壌カラム６０外ヘの排水は認められなかった。このことから、塩類は土壌カラム６０内で鉛直方向に拡散し、残留したといえる。
【０１０７】
上記実証実験では、土壌カラム６０の塩類集積層５５の塩分を、土壌カラム６０の土壌の下方、具体的には、上記土壌の表層から４ｃｍより下層に流下させることなく、土壌カラム６０外へ排出することができた。鳥取砂丘砂の場合には、供給した水の９３％を回収することができた。また、上記塩類集積層５５における塩分を８０％除去できた。一方、まさ土の場合には、供給した水の８９％を回収することができた。また、上記土壌カラム６０の土壌の表層からの深さ１ｃｍの土壌における塩分を８９％除去できた。
【０１０８】
一方、従来法による上記リーチング実験では、上記塩類集積層５５の洗脱に効果があるものの、供給した水量では塩分が系外には排出されず、土壌中に全て残存した。
【０１０９】
以上の実験結果から、本発明の表層吸引溶脱装置を用いることで少量の水で確実に土壌から塩類を除去できることが分かった。
【０１１０】
上記実施形態では、水を用いて除塩していたが、或る程度、塩類濃度の高い水、例えば、本発明の表層吸引溶脱装置によって排出された排水を再利用してもよい。
【０１１１】
また、上記実施形態では、上記表層吸引溶脱装置用カバー１０の天蓋１２の内面には、同心円状の環状溝および放射状の環状溝が設けられているが、上記環状溝を設けることなく、上記天蓋１２と上記ガラスフィルター１１１との間に例えば数ｍｍ程度の僅かな隙間を設けて、筒および天蓋の内面とフィルターとによって、吸引溶脱室を形成してもよい。
【０１１２】
また、上記実施形態では、水を用いて、土壌の除塩に使用したが、水の代わりに他の溶液を用いて、土壌の除塩以外の目的に使用してもよい。
【０１１３】
また、本発明の表層吸引溶脱装置は、例えば、車両に搭載し、表層吸引溶脱装置用カバーをアームにより吊り下げて、適宜、表層吸引溶脱装置用カバーを移動させて、除塩作業を実施してもよい。
【０１１４】
また、本発明の表層吸引溶脱装置用カバー、表層吸引溶脱装置は、スポット状に塩類が集積した土壌のみならず、表層全体に塩類が集積した土壌にも適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１１５】
１０…表層吸引溶脱装置用カバー
１１…筒
１２…天蓋
１３…切替弁
１６…逆止弁
２０…給水装置
２１…給水タンク
２２…送水ポンプ
３０…吸引装置
３１…排水タンク
３２…バキュームポンプ
５１…土壌
１００…表層吸引溶脱装置
１１１…ガラスフィルタ
１１２…布フィルタ
１２０…吸引溶脱室
１２１…水用孔
１２２…空気抜き孔
【要約】
【課題】土壌表層に集積した塩を下層土壌に流下させることなく、原位置にて土壌を採取することなく、少量の水で多量の塩類を塩類集積土壌から除去することができ、面倒な再生作業を必要とせず、さらに安価に除塩できる表層吸引溶脱装置および表層吸引溶脱方法を提供すること。
【解決手段】表層吸引溶脱装置用カバー１０は、表層吸引溶脱装置用カバー１０の筒１１の尖っている下端を土壌５１中に挿入して、塩類が集積した土壌面に表層吸引溶脱装置用カバー１０を密着させることができる。給水タンク２１は、水用孔１２１を介して表層吸引溶脱装置用カバー１０内に水を供給し、供給された水は、表層吸引溶脱装置用カバー１０内の土壌５１中の塩類等を溶かした土壌水となる。バキュームポンプ３２は、水用孔１２１を介して土壌水を吸引して、排水タンク３１へ排出する。
【選択図】図１【図１】
0004813617.tif 000004
【図２】
0004813617.tif 000005
【図３】
0004813617.tif 000006
【図４】
0004813617.tif 000007
【図５】
0004813617.tif 000008
【図６】
0004813617.tif 000009
【図７】
0004813617.tif 000010
【図８】
0004813617.tif 000011
【図９】
0004813617.tif 000012
【図１０】
0004813617.tif 000013
【図１１】
0004813617.tif 000014
【図１２】
0004813617.tif 000015
【図１３】
0004813617.tif 000016
【図１４】
0004813617.tif 000017
【図１５】
0004813617.tif 000018