(57)【要約】      （修正有）【課題】従来植物を用いての油汚染土壌のファイトレメディエーションと比較して、土壌深度が大きい箇所での土壌浄化に十分に有効である手段の提供。【解決手段】アオイ科及びクマツヅラ科から選ばれる少なくとも１種の深根性双子葉植物を油含有土壌に植栽して油含有土壌のファイトレメディエーションを行わせることを特徴とする油含有土壌の浄化方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アオイ科及びクマツヅラ科から選ばれる少なくとも１種の深根性双子葉植物を油含有土壌に植栽して油含有土壌のファイトレメディエーションを行わせることを特徴とする油含有土壌の浄化方法。
【請求項２】
深根性双子葉植物が、ケナフ、タチアオイ又はクラピアである、請求項１記載の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイトレメディエーションによる油含有土壌の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油精製プラントや各種有機化合物に汚染された土壌の浄化方法として、焼却、加熱処理、薬剤処理があるが、これらはエネルギーを多く消費する方法である。これらの物理的、化学的手法に比べて、微生物を用いた生物的処理方法であるバイオレメディエーションは環境にやさしい浄化方法として知られている。
【０００３】
しかし、バイオレメディエーションを用いた土壌浄化は、微生物が当該汚染物質を資化することにより汚染物質の含有量を低減する方法であり、特に微生物活動を活発に行わせて浄化を促進させるには酸素、水分、栄養塩等の供給のために機械装置を用いたり、多大な労力を要したりする場合が多く、これに伴ってコストと比較的長い年月を要するものである。
【０００４】
一方、植物を植栽することで、環境中の汚染物質を浄化する方法として、ファイトレメディエーションがある。この技術は、植物が根から水分や養分を吸収する能力や、生体内で合成した各種分泌物を土壌中へ放出する能力を活かし、植物体内中に有害物質を吸収する、或いは植物根からの分泌物が根圏環境へ作用することにより周辺の有害物質の分解等を促進する、という原理を利用したものである。例えば重金属類による土壌汚染の場合には、特にカドミウムや、鉛、ヒ素等の汚染土壌に耐性植物を植栽すると、根部からこれらの重金属類を吸収し、植物体に高濃度で蓄積し、結果的に土壌中のこれらの物質の濃度が低減される事例がある。ファイトレメディエーションは、植栽した後は、特に多大な労力、コスト、エネルギーを必要としない、環境にやさしい浄化方法の１つである。
【０００５】
また油汚染土壌に対してもこのファイトレメディエーションを用いる例もある。植物種としては、特許文献１には、Zoisia属のシバ類、特許文献２には、イネ科の草本類種子とマメ科の草本類種子、特許文献３には、ヨシ、ススキ、オニウシノケグサ、シロクローバー、リードカナリーグラス、イタドリ、ヨモギ、メマツヨイグサ、メドハギ、キョウチクトウ、ヤマモモ、セイヨウハコヤナギ、ヤマナラシ、イヌコリヤナギ、オノエヤナギ、ヤマハンノキ、ハマナス、ヤマハギ、ネムノキ、エニシダ、ダイズ、ニセアカシア、ヒメウキガヤ、アカメガシワ、ヌルデ、ナンキンハゼ、フキ、オオシロヤナギ、オオタチヤナギ、アカクローバー、グラジオラス、シュロソウ、ドロヤナギ、コゴメヤナギ、オーチャードグラス、特許文献４には、ヒマワリ、イネ、トウモロコシ、メヒシバ、アメリカセンダングサ、バミューダグラス、アルファルファ、アカクローバー、クズ、イヌビワ、シャリンバイ、特許文献５には、イタリアンライグラス、エンバク、ペレニアルライグラス、ソルガム、特許文献６には、イネ科の植物、特許文献７には、アカザ科ハマアカザ属が挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１５６４５２
【特許文献２】特開２０１１−０００５６０
【特許文献３】特開２００８−２９６１８２
【特許文献４】特開２００５−２３８０１７
【特許文献５】特開２００５−１６９２８５
【特許文献６】特開２００４−０８１９８２
【特許文献７】特開２００２−１７２３８０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のような先行事例では、油含有土壌の浄化効果がどの程度の土壌深度まで及ぶかという点については言及されておらず、実験規模も深度30cm程度かそれより浅い土壌深度までである。また、一般に草本類の植物根は、土壌深度30cm程度までしか到達しないものが多く、植物種の性質として根が50cm以上伸びるようなものでも、実際に油含有土壌において、50cmまで根が到達した事例は見当たらない。しかし、環境省が定める土壌汚染対策ガイドラインでは、表層0cmから地下50cmまでの土壌の油臭及び油膜が無いことが望ましいとしている。一般に行われるような、バイオレメディエーションを促進するための強制通気や栄養塩類の注入等の工事を行わずに、植物を生育させることのみにより、地下30〜50cmでの油含有土壌の浄化効果を得られるような植物種は、先行事例からは見出されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、アオイ科及びクマツヅラ科から選ばれる少なくとも１種の深根性双子葉植物を油含有土壌に植栽して油含有土壌のファイトレメディエーションを行わせることを特徴とする油含有土壌の浄化方法である。ここで、深根性双子葉植物としては、ケナフ、タチアオイ又はクラピアであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来の植物を用いての油含有土壌のファイトレメディエーションと比較して、土壌深度が大きい箇所、特に、深度30cm〜50cmの箇所での油含有土壌の浄化に十分に有効であるという効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本形態に係る油含有土壌の浄化方法は、特定植物を油含有土壌に植栽して油含有土壌のファイトレメディエーションを行わせることを特徴とする。以下、使用する植物及び使用方法を順に説明する。
【００１１】
≪使用する植物≫
本形態に係る浄化方法で用いる植物は、まずは、深根性双子葉植物の内、特定種の深根性双子葉植物である。以下、深根性双子葉植物についてまず説明し、続いて特定種の当該植物について説明する。
【００１２】
（深根性双子葉植物）
まず、本形態に係る浄化方法で用いる植物は、深根性双子葉植物、即ち、深根性植物であり、且つ双子葉植物である。以下、まず、深根性植物及び双子葉植物について順に説明する。
【００１３】
・深根性植物
植物の根の生育度合や形状は、その植物種の遺伝的性質と生育環境条件により決定される。自然条件下で生育する場合は、土壌環境要因の影響の方が大きくなる事が多い。植物根系がよく発達するような環境条件で植物を生育させた場合に、鉛直方向３０cm以上の範囲にその根が到達する植物をここでは「深根性植物」と定義することとする。
【００１４】
ここで、深根性植物が好適である理由は、当該植物を植栽すると、土壌深くまで到達した根が、土壌との間に境界面を形成し、当該境界面上で大気の拡散が生じ、深部の土壌中にまで酸素が供給されやすくなることが予想される。それにより、主に好気性環境で進行する微生物による炭化水素代謝反応が促進されることが予想される。また、植物根は土壌中に糖、有機酸、アミノ酸、核酸、酵素等の各種養分を供給するため、植物根周囲の土壌（根圏土壌）では、これらの養分を利用することで土壌微生物の増殖活動が活発になる。植物根が土壌深部にまで到達することで、この様な作用ももたらし、これは石油分解菌に対しても同様に有益な作用をもたらすと考えられる。
【００１５】
・双子葉植物
双子葉植物の根系は、幼根から発達した１本の主根を中心にして形成される。主根は多くの場合、強い正常重力屈性を示すので植物体の直下に伸長し、主根上に発生する側根は傾斜重力屈性を示し、横或いは斜め方向へ伸長する。主根の旺盛な生長による深根性はしばしば双子葉植物の根系の特徴とされる。
【００１６】
単子葉植物の根が、生長初期には傾斜重力屈性を示し、鉛直とは異なる方向へ伸長するのに対して、双子葉植物の主根は、生長初期から強い正常重力屈性を示し植物体の直下（鉛直方向）に伸長し、かつその物理的強度も高い。そのため、土壌のより深部まで根が伸長し、土壌と植物根との境界面が土壌深部にまでもたらされ、当該境界面上で大気の拡散が生じ、土壌深部へ酸素が供給されやすくなることが予想される。それにより、主に好気性環境で進行する微生物による炭化水素代謝反応が促進されることが予想される。更に、双子葉植物は、単子葉植物とは異なり、形成層の活動により主根及び側根は次第に肥大する。この根系の肥大生長により、土壌中で根が占める体積が増加し、更に土壌中への酸素供給が増加することが推測される。また、植物根は土壌中に糖、有機酸、アミノ酸、核酸、酵素等の各種養分を供給するため、植物根周囲の土壌（根圏土壌）では、これらの養分を利用することで土壌微生物の増殖活動が活発になる。植物根が土壌深部にまで到達することで、この様な作用ももたらし、これは石油分解菌に対しても同様に有益な作用をもたらすと考えられる。
【００１７】
（特定の深根性双子葉植物）
以上のような性質を有する深根性双子葉植物の中で、本発明者らは、特に下記の深根性双子葉植物が土壌深度の大きい箇所、特に、深度30cm〜50cmの箇所での油含有土壌の浄化に対して極めて有効であることを見出した。
【００１８】
・アオイ科
アオイ科は、約７５属、約１５００種からなる。草本又は低木であり、美しい花をつけるものが多く、観賞用のハイビスカス、ムクゲ、フヨウ、タチアオイなどのほか、食用のオクラ、またワタやケナフなど繊維として利用されるものもある。生育が早いため、その生育過程における光合成産物の根からの分泌も盛んであることが予想される。これらの内、フヨウ属（ハイビスカス属）及びタチアオイ属が好適であり、ケナフ及びタチアオイが特に好適である。
【００１９】
・クマツヅラ科
クマツヅラ科は、世界に約９０属、約２０００種ある。熱帯や亜熱帯に多い。草本又は木本である。熱帯を中心に分布し、一年草から高木まであり、一部はつる性である。そして、全体に芳香を持つものが多い。生育が早いため、その生育過程における光合成産物の根からの分泌も盛んであることが予想される。これらの内、イワダレソウ属が好適であり、クラピア（イワダレソウ改良種）が特に好適である。
【００２０】
≪油含有土壌の浄化方法≫
本形態に係る浄化方法は、浄化対象土壌に植物を植栽して、土壌中の微生物による油分解を促進する方法である。ここで、植栽手法としては、浄化対象土壌の表層にそのまま植物の種子又は苗を播種・植付けしてもよい。また、地下数十cm〜１m程度まで耕運する、又は肥料をすき込む若しくは表面散布してから種子・苗の播種・植付けを行ってもよい。播種・植付け密度は、各植物種の種子発芽率及び苗生存率（枯死率）の見込みにより、適宜調整する。播種・植付け時期も、各植物種により、最適な時期に実施する。また、基本的に灌水は自然降雨に頼り、必要に応じて人為的に灌水を行う。尚、一種の植物だけでなく複数種の植物（本発明に係る複数の植物の組み合わせでもよいし、本発明に係る植物と本発明以外の植物との組み合わせでもよい）を植栽してもよい。
【実施例】
【００２１】
以下、この発明を実施例及び比較例を挙げて説明するが、この発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００２２】
実際に原油を含有する土壌が存在する屋外サイトを実験区として用いた。深度５０cmまでの土壌を耕運機により耕した後、深度３０cmまでの土壌層に対して、下水汚泥等を原料とした高温発酵堆肥を１５％濃度となるように混合した。実験区は１区画あたり２ｍ×３ｍの面積から成り、ケナフ、タチアオイ、クラピアの種子・苗を各実験区に別々に植栽した。ケナフは1m2あたり２〜３粒、タチアオイは、1m2あたり約140〜150粒の種子を播種し、クラピアは1m2あたり9株の苗を植え付けた。また、植物を一切植栽しない実験区（無植栽区）も設けた。それぞれの植物種で３実験区を整備し、約7ヵ月間生育させた。各実験区の土壌試料を５点混合法により採取し、実験開始時と終了時のTPH（Total Petroleum Hydrocarbons；全石油系炭化水素量）を測定した。TPHは、土壌中の石油系炭化水素成分をペンタン及びメタノールを用いて抽出・分離し、抽出液をガスクロマトグラフィー（ＧＣ、検出装置ＦＩＤ）にて分析し、チャートの面積比より当該成分含有量を測定する方法（ペンタン−メタノール抽出−ＧＣ法）により求めた。植物を植栽する前の初期土壌TPHは、概ね6000mg/kgだった。
【００２３】
実験区土壌にpFメーターを設置し、pF値が1.7〜2.3の範囲内になるよう、適切な水分管理を行い、7ヶ月間栽培した。実験開始から７ヶ月後の土壌試料は、実験開始前の初期土壌TPHを分析した土壌と同様の方法で採取・分析した。
【００２４】
実験開始時及び７ヶ月後の土壌試料のＴＰＨ分析結果から求めた油分分解効果に関する結果を表１に示す。ケナフ、タチアオイ、クラピア植栽実験区では、無植栽区に比較して油分分解が進んでおり、ファイトレメディエーションの効果が見られた。具体的には、実施例に係るいずれの植物に関しても、３０〜５０ｃｍという比較的深い土壌層でも、少なくとも無植栽に比べて1.1倍以上の油分分解効果を有することが確認できた。特に、ケナフは無植栽の1.5倍という極めて高い油分分解効果を発揮した。
【００２５】
【表１】
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