(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化マグネシウムおよびゼオライトのみを含み、かつ、上記ゼオライト／上記酸化マグネシウムの質量比が９〜４０である、窒素およびリンの不溶化材であって、
上記酸化マグネシウムは、ブレーン比表面積が７，０００〜１６，０００ｃｍ２／ｇでかつ水溶性カルシウム濃度が０．２質量％以下である工業用軽焼酸化マグネシウムであり、
上記ゼオライトは、ブレーン比表面積が４，０００〜１３，０００ｃｍ２／ｇのゼオライトであることを特徴とする窒素およびリンの不溶化材。
【請求項２】
請求項１に記載の窒素およびリンの不溶化材と、土壌を混合して、上記土壌に含まれている窒素およびリンを不溶化することを特徴とする土壌中の窒素およびリンの不溶化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素およびリンの不溶化材、並びに、該不溶化材を用いた土壌中の窒素およびリンの不溶化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
富栄養化などの水質の汚濁が進んだ湖沼等の閉鎖性水域では、堆積した底泥から、窒素やリンを含む栄養塩が溶出するため、水質の汚濁の改善が困難となっている。
そこで、水質の汚濁の原因の一つである底泥を回収して、脱水した後、得られた底泥の脱水物を盛土材として有効利用することが試みられている。
しかし、底泥の脱水物には、窒素やリンが含まれているため、盛土材として利用した後の周囲の環境が悪化するおそれがある。
このため、底泥の脱水物に含まれている窒素やリンを不溶化することが求められている。
【０００３】
一方、土壌中の有害物質を不溶化するための種々の不溶化材が知られている。
例えば、酸化マグネシウムを含む不溶化材として、特許文献１に、酸化マグネシウムとリン酸一水素カルシウム２水塩とからなる不溶化材であって、前記リン酸一水素カルシウム２水塩の配合割合が、前記酸化マグネシウム１００質量部に対して０．１〜２０質量部であることを特徴とする不溶化材が記載されている。この不溶化材は、フッ素含有量の多い土壌等に対しても、フッ素を効果的に不溶化することができるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２００３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のとおり、水質の汚濁が進んだ湖沼等から回収した底泥を有効利用するに際し、底泥に含まれている窒素やリンを不溶化することが求められている。
本発明の目的は、湖沼から回収した底泥等の土壌に含まれている窒素およびリンを不溶化するための不溶化材であって、窒素とリンのいずれについても大きな割合で不溶化することができる不溶化材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、酸化マグネシウムおよびゼオライトを含み、かつ、ゼオライト／酸化マグネシウムの質量比が特定の数値範囲内である不溶化材によれば、窒素とリンのいずれについても大きな割合（例えば、７０％以上）で不溶化することができることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
本発明は、以下の［１］〜［３］を提供するものである。
［１］  酸化マグネシウムおよびゼオライトを含み、かつ、上記ゼオライト／上記酸化マグネシウムの質量比が０．１〜１００であることを特徴とする窒素およびリンの不溶化材。
［２］  上記酸化マグネシウムのブレーン比表面積が５，０００ｃｍ２／ｇ以上であり、かつ、上記ゼオライトのブレーン比表面積が２，０００ｃｍ２／ｇ以上である、上記［１］に記載の窒素およびリンの不溶化材。
［３］  上記［１］又は［２］に記載の窒素およびリンの不溶化材と、土壌を混合して、上記土壌に含まれている窒素およびリンを不溶化することを特徴とする土壌中の窒素およびリンの不溶化方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の不溶化材によれば、湖沼から回収した底泥等の土壌に含まれている窒素およびリンを、共に大きな割合（例えば、７０％以上）で不溶化することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の窒素およびリンの不溶化材は、酸化マグネシウムおよびゼオライトを含み、かつ、ゼオライト／酸化マグネシウムの質量比が０．１〜１００のものである。
本発明で用いる酸化マグネシウムとしては、天然に産出されるものでもよいし、工業的に製造されるものでもよい。
工業的に製造される酸化マグネシウムとしては、例えば、炭酸マグネシウムまたは水酸化マグネシウムを含む原料を所定の温度（例えば、６５０〜１，０００℃）で焼成して得られるもの（工業用軽焼酸化マグネシウム）や、酸化マグネシウムの試薬等が挙げられる。
工業用軽焼酸化マグネシウムは、後述する好ましい数値範囲内のブレーン比表面積を有しかつ不純物が少ないもの（例えば、酸化マグネシウムの含有率が９２質量％以上のもの）を容易にかつ低コストで入手可能である点で、本発明で好ましく用いられる。
また、本発明で用いる酸化マグネシウムとしては、後述のとおり、水溶性カルシウム濃度が小さいものが好ましく用いられる。
【００１０】
酸化マグネシウムのブレーン比表面積は、好ましくは５，０００ｃｍ２／ｇ以上、より好ましくは５，０００〜２０，０００ｃｍ２／ｇ、さらに好ましくは６，０００〜１８，０００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは７，０００〜１６，０００ｃｍ２／ｇである。該値が５，０００ｃｍ２／ｇ以上であると、リンの不溶化の効果がより高まる点で、好ましい。該値が２０，０００ｃｍ２／ｇ以下であると、このような酸化マグネシウムの入手または調製が容易である点で、好ましい。
【００１１】
酸化マグネシウムの水溶性カルシウム濃度は、好ましくは０．４％以下、より好ましくは０．３％以下、特に好ましくは０．２％以下である。該値が０．４％以下であると、本発明の不溶化材を添加した土壌のｐＨの上昇を、より効果的に抑制することができる。
本明細書中、酸化マグネシウムの水溶性カルシウム濃度とは、環境庁告示４６号に準拠して試験を行った場合の測定値であり、具体的には、水２００ミリリットルに酸化マグネシウムの試料２０ｇを投入した後、得られたスラリーを２００ｒｐｍで６時間、振とうし、次いで、０．４５μｍの目開きを有するフィルターを用いて、このスラリーをろ過して得られたろ液のカルシウム濃度（質量％）をいう。
【００１２】
本発明で用いるゼオライトとしては、天然に産出されるもの（ゼオライト鉱物）でもよいし、工業的に製造されるもの（合成ゼオライト）でもよい。
ゼオライト鉱物の例としては、ゼオライト（狭義のもの；天然ゼオライト）、モルデナイト、クリノブチライト等が挙げられる。
ゼオライトのブレーン比表面積は、好ましくは２，０００ｃｍ２／ｇ以上、より好ましくは２，０００〜１５，０００ｃｍ２／ｇ、さらに好ましくは３，０００〜１４，０００ｃｍ２／ｇ、特に好ましくは４，０００〜１３，０００ｃｍ２／ｇである。該値が２，０００ｃｍ２／ｇ以上であると、窒素の不溶化の効果が高まる点で、好ましい。該値が１５，０００ｃｍ２／ｇ以下であると、このようなゼオライトの入手または調製が容易である点で、好ましい。
【００１３】
本発明において、ゼオライト／酸化マグネシウムの質量比は、好ましくは０．１〜１００、より好ましくは１〜６０、さらに好ましくは４〜５０、特に好ましくは９〜４０である。該値が０．１以上であると、窒素の不溶化の割合が大きくなる点で、好ましい。該値が１００以下であると、リンの不溶化の割合が大きくなる点で、好ましい。特に、該値が９〜４０の範囲内であると、窒素とリンのいずれについても、不溶化の割合（換言すると、水溶性の窒素含有物質または水溶性のリン含有物質のうち、水溶性から不溶性に変化する物質の割合）を９０％以上にすることができる。
【００１４】
本発明の土壌中の窒素およびリンの不溶化方法は、上述の不溶化材と、土壌を混合して、土壌に含まれている窒素およびリンを不溶化するものである。
本発明で処理対象になる土壌の例としては、閉鎖水域である湖沼や内海の底泥等が挙げられる。
不溶化材と混合するときの土壌の含水率（土壌の乾燥質量１００％に対する水の割合）は、不溶化材による窒素およびリンの不溶化の効果を高める等の観点から、好ましくは５００質量％以下、より好ましくは４００質量％以下、さらに好ましくは３００質量％以下、特に好ましくは２００質量％以下である。
【００１５】
土壌１００質量部（乾燥質量）当たりの不溶化材の量は、土壌中の窒素およびリンの含有率の大きさ等によっても異なり、特に限定されないが、窒素およびリンの不溶化の効果を十分に得るとともに、不溶化材の量が大きいことによる処理コストの増大を避ける観点から、好ましくは１〜１００質量部、より好ましくは３〜５０質量部、さらに好ましくは５〜３０質量部、特に好ましくは１０〜２０質量部である。
不溶化材を添加して混合した後の土壌のｐＨは、酸性またはアルカリ性の程度が過度に大きくなることによる土壌環境の悪化を避ける観点から、好ましくは４〜１０、より好ましくは５〜９、特に好ましくは６〜８である。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
（１）使用材料
（ａ）模擬底泥
粘性土（含水比：８４質量％、乾燥質量中の礫と砂の合計量の割合：１２質量％、乾燥質量中のシルトと粘土の合計量の割合：８８質量％）に、水溶性の窒素（Ｎ）の濃度として測定される値が１０ｍｇ／リットル、水溶性のリン（Ｐ）の濃度として測定される値が１ｍｇ／リットル、含水比が１５０質量％になるように、塩化アンモニウム、リン酸二水素カリウム、および蒸留水を加えて、均一になるまで練り混ぜを行い、模擬底泥を得た。
（ｂ）酸化マグネシウム
工業用軽焼酸化マグネシウム（ブレーン比表面積：１１，６５０ｃｍ２／ｇ；水溶性カルシウム濃度：０．１４％以下；酸化マグネシウムの含有率：９２質量％以上）
（ｃ）水酸化カルシウム
特級品（純度：９６質量％、関東化学社製）
（ｄ）ゼオライト
天然ゼオライト（ブレーン比表面積：８，１７０ｃｍ２／ｇ）
【００１７】
（２）試験方法
模擬底泥１００質量部と、酸化マグネシウムとゼオライトを質量比５０：５０（ゼオライト／酸化マグネシウム＝１）で混合してなる混合物１５質量部を、均一になるように混合した後、得られた混合物をろ紙（大きさ：５Ｂ）を用いて吸引ろ過し、ろ液中のＮＨ４−Ｎ濃度、ＰＯ４−Ｐ濃度、およびｐＨを測定した。
また、対照実験（実施例１〜４、比較例１〜２で共通）として、模擬底泥１００質量部（実施例１と同量）をろ紙（大きさ：５Ｂ）を用いて吸引ろ過し、ろ液中のＮＨ４−Ｎ濃度、ＰＯ４−Ｐ濃度、およびｐＨを測定した。その結果、ＮＨ４−Ｎ濃度は１０ｍｇ／リットル、ＰＯ４−Ｐ濃度は２．１ｍｇ／リットル、ｐＨは７．１であった。
また、これらの測定値に基いて、窒素およびリンの不溶化の割合を算出した。
【００１８】
ＮＨ４−Ｎ濃度およびＰＯ４−Ｐ濃度の測定方法、および、窒素およびリンの不溶化の割合の算出方法は、以下のとおりである。
（ｉ）ＮＨ４−Ｎ濃度の測定方法
サリチル酸法（ＨＡＣＨ社のアンモニウムイオンテスト）によって、ＮＨ４−Ｎ濃度を測定した。
（ｉｉ）ＰＯ４−Ｐ濃度の測定方法
「ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２  ４６．３  モリブデン青吸光光度法」によって、ＰＯ４−Ｐ濃度を測定した。
（ｉｉｉ）窒素およびリンの不溶化の割合の算出方法
次の式を用いて、窒素（またはリン）の不溶化の割合を算出した。
［窒素（またはリン）の不溶化の割合］＝{［処理前の模擬底泥の窒素（またはリン）の濃度］（上述の対照実験で得た値）−［処理後の模擬底泥の窒素（またはリン）の濃度］（実施例１で得た値）］}÷［処理前の模擬底泥の窒素（またはリン）の濃度］（上述の対照実験で得た値）
結果を表１に示す。
【００１９】
［実施例２〜４、比較例１〜２］
酸化マグネシウムまたは水酸化カルシウムと、ゼオライトの質量比を表１に示すように変えた以外は実施例１と同様にして、実験した。
結果を表１に示す。表１中、「＞９５」は、９５％を超えることを表す。
表１から、実施例１〜５では、窒素とリンのいずれについても、不溶化の割合が大きく（窒素：７６％以上、リン：９２％以上）、また、処理後のｐＨが７．４〜８．０と良好であることがわかる。一方、比較例１〜２では、窒素の不溶化の割合が０〜１６％であり、また、ｐＨが１０．２〜１２．４と高すぎることがわかる。
【００２０】
【表１】
0006411840.tif 000002