(57)【要約】【課題】植物を用いたセシウム汚染土壌の浄化方法として、従来の方法より高い浄化効率を達成する方法を提供すること。【解決手段】土壌中のセシウムを除去するセシウム汚染土壌浄化方法であって、前記土壌にシバ類を植栽して前記土壌中のセシウムを前記植栽されたシバ類に吸収せしめることを含む方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌中のセシウムを除去するセシウム汚染土壌浄化方法であって、前記土壌にシバ類を植栽して前記土壌中のセシウムを前記植栽されたシバ類に吸収せしめることを含む方法。
【請求項２】
浄化する対象である土壌についての情報を予め得ることを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
土壌についての情報に基づいてセシウムを該土壌の表面付近に留まらせる工程またはセシウムを該土壌から遊離させる工程を選択することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
セシウムを土壌の表面に留まらせる工程において、土壌改良材を用いる請求項３に記載の方法。
【請求項５】
土壌改良材が浄水場発生土、活性炭、木炭、カオリナイト、鹿沼土、赤玉土、パーライトおよびイソライトからの１種または２種以上である請求項４に記載の方法。
【請求項６】
セシウムを土壌から遊離させる工程において、界面活性剤を用いる請求項３に記載の方法。
【請求項７】
シバ類がＺｏｙｓｉａ属のシバ類を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
Ｚｏｙｓｉａ属のシバ類として、少なくとも１種のノシバまたはコウライシバを用いる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１種のノシバとしてバーニングラブ（品種登録番号第１４６９４号）またはロンパーフィールド（品種登録番号第１４６９５号）を用いる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１種のコウライシバとしてオアシス  グリーン（品種登録番号第１４６９２号）を用いる、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
さらに西洋シバ類を用いる請求項７〜１０のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セシウムにより汚染された土壌（以下「セシウム汚染土壌」という）の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌のセシウムによる汚染は土壌汚染の一例であり、環境保全の見地から問題とされる。したがって、土壌がセシウムによって汚染された場合、その土壌を浄化することが必要になる。
【０００３】
広範囲に分布するセシウム汚染土壌をある程度の時間をかけて処理してもよい場合には、環境負荷が少なくコストも低廉な方法として、植物を用いた浄化（ファイトレメディエーション）が好適である。
セシウム汚染土壌のファイトレメディエーションについては、これまで、ヒマワリ、アカザ科植物やその近縁種、抵抗性変異系統イネ、イヌビユおよびイノコズチ等に効果があることが報告されている。例えばヒマワリでは水耕栽培２４時間で９５％以上が除去されたとされている（非特許文献１）。
また、山上らは、栽培植物においてはアマランサス、ヒマワリ、カキチシャ、タチスベリヒユが、野生植物においてはアオゲイトウ、ヒモゲイトウ、オオイヌタデが、それぞれセシウム浄化用植物としての可能性があることを報告している（非特許文献２）。
しかしながら、これらの植物を用いる場合には地表全体を均一に覆うことが困難であるといった問題点がある。ヒマワリ、アカザ科植物、イネ、イヌビユ、アマランサス、カキチシャ、アオゲイトウ、ヒモゲイトウ、オオイヌタデは、一年草であり、毎年、播種し、植物体を維持する労力を必要とするため、省管理型の浄化への使用には適さないといった問題点もある。
【０００４】
これらの問題点を克服し得る方法としてシバを用いる方法が提唱されている（非特許文献３）。しかしながら、当該方法については必ずしもその実効性が確認されていないばかりでなく、確認する方法具体的な方法も明らかにされていない。また、当該方法が除去の対象としているのは、上記他の方法と同様放射性セシウムのみである。
【０００５】
したがって、セシウム汚染土壌のファイトレメディエーションは環境負荷が少なくコストも低廉である点において優れた方法ではあるものの、十分な浄化効率を達成するものは未だ見出されていないのが現状である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】”Environ. Sci. Technol.”, 1997, 31(12), p.3468-3474
【非特許文献２】「平成２０年環境科学技術研究所年報」、ｐ．２７−２９
【非特許文献３】島田敏、「僕のメタン発酵：農地のセシウム除去（たたき台２）」、平成２３年６月２日［平成２３年６月２２日検索］、インターネット〈http://bokumeta.blogspot.com/2011/06/blog-post_6056.html〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、植物を用いたセシウム汚染土壌の浄化方法として、従来の方法より高い浄化効率を達成する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題に鑑み、本発明者らはセシウム汚染土壌の浄化効率を高める方法を探索したところ、シバ類は当該課題の解決に好適であるばかりでなく、さらに従来技術を上回る種々の優れた効果により付随的な課題も解決されることを見出し、さらに鋭意研究を進めた結果本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、土壌中のセシウムを除去するセシウム汚染土壌浄化方法であって、前記土壌にシバ類を植栽して前記土壌中のセシウムを前記植栽されたシバ類に吸収せしめることを含む方法に関する。
また本発明は、浄化する対象である土壌についての情報を予め得ることを含む前記方法に関する。
さらに本発明は、土壌についての情報に基づいてセシウムを該土壌の表面付近に留まらせる工程またはセシウムを該土壌から遊離させる工程を選択することを含む前記方法に関する。
【０００９】
またさらに本発明は、セシウムを土壌の表面に留まらせる工程において、土壌改良材を用いる前記いずれかの方法に関する。
さらにまた本発明は、土壌改良材が浄水場発生土、活性炭、木炭、カオリナイト、鹿沼土、赤玉土、パーライトおよびイソライトからの１種または２種以上である前記方法に関する。
また本発明は、セシウムを土壌から遊離させる工程において、界面活性剤を用いる前記いずれかの方法に関する。
【００１０】
さらに本発明は、シバ類がＺｏｙｓｉａ属のシバ類を含む、前記いずれかの方法に関する。
またさらに本発明は、Ｚｏｙｓｉａ属のシバ類として、少なくとも１種のノシバまたはコウライシバを用いる、前記方法に関する。
さらにまた本発明は、少なくとも１種のノシバとしてバーニングラブ（品種登録番号第１４６９４号）またはロンパーフィールド（品種登録番号第１４６９５号）を用いる、前記方法に関する。
また本発明は、少なくとも１種のコウライシバとしてオアシス  グリーン（品種登録番号第１４６９２号）を用いる、前記方法に関する。
さらに本発明は、Ｚｏｙｓｉａ属のシバ類として、ロンパーフィールド（品種登録番号第１４６９５号）を用いる、前記方法に関する。
そして本発明は、さらに西洋シバ類を用いる前記いずれかの方法に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の方法は、従来の方法より効率的にセシウム汚染土壌を浄化することができるといった効果を奏する。
本発明の方法は植物としてシバ類を用いるため、当該植物により地表全体を均一に覆うことが可能となるばかりでなく、毎年播種し植物体を維持する労力が不要であるため省力化に資するといった効果も奏する。
【００１２】
本発明の方法は以下のような効果も奏する：
（１）吸収させた植物体の処分が確実に行えること
（２）植物に覆われていない土壌の表層粒子の風による飛散および水による流亡を防ぐことができること
（３）植物根の偏在による土壌中における浄化される土壌の偏在を低減できること
（４）深部土壌の浄化を十分に行えること
（５）シバ類の生育は均一に保ちやすいため、不均一な生育に起因する刈り取り・回収の際の飛散を低減できること
（６）苗を植栽する際の掘削による汚染土壌が飛散するおそれを低減できること。
【００１３】
また、本発明のうち浄化する対象である土壌についての情報を予め得ることを含む方法によれば、従来の方法より一層効率的にセシウム汚染土壌を浄化することができるといった効果を奏する。
セシウムは土壌中で１価の陽イオンとしての挙動を示す一方、土壌の表面は負に帯電している。したがって、セシウムはカリウムやカルシウム等と同様に、陽イオンの形態で土壌表面の負電荷を中和する形で土壌表面に留まりやすい性質を有している。しかしながら、土壌の種類によってセシウム汚染土壌におけるセシウムの分布量の差がある可能性は否定できないところ、例えば非特許文献３に記載の技術においてはこのことも考慮されていない。
他方において土壌がセシウムイオンを引き付けて表面付近に留まらせる程度はセシウムイオンを固定することができる場所の数、当該場所でセシウムイオンと競合するイオンの量や当該場所へのセシウムイオンの接近を阻害する物質の量、およびセシウムイオンをゆるく引き付ける有機物等の存在量のバランスによって決まると考えられる。したがって、情報として例えばこれらのうちの少なくとも一つについての情報を得ることによって、セシウム汚染土壌を浄化する効率を向上させることができるのである。
【００１４】
シバ類としてＺｏｙｓｉａ属のシバ類を含む方法、とくに少なくとも１種のノシバまたはコウライシバを含む本発明の方法によれば、セシウム汚染土壌の浄化がより一層効率的に行える。少なくとも１種のノシバおよびコウライシバとしてバーニングラブ（品種登録番号第１４６９４号）またはロンパーフィールド（品種登録番号第１４６９５号）およびオアシス  グリーン（品種登録番号第１４６９２号）をそれぞれ用いる本発明の方法はとくに高い効果を奏する。
【００１５】
Ｚｏｙｓｉａ属のシバ類とともに西洋シバ類を用いる本発明の方法によれば、いわゆるウィンターオーバーシードによりシバ類を通年生育させることが可能であるためセシウム汚染土壌の浄化がさらにより一層効率的に行える。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明をより詳細に説明する。
本発明の方法が浄化の対象とするセシウムは放射性セシウムおよび非放射性セシウムのいずれでもよく、これらの両方でもよい。
【００１７】
本発明の方法は、基本的に植物にセシウムを吸収させて土壌中のセシウムを除去するセシウム汚染土壌の浄化方法であるところ、該植物に吸収されたセシウムは茎葉部にも移行するので、定期的に刈り取ることによってセシウムを回収し、もってセシウム汚染土壌を浄化することができるものである。
【００１８】
本発明の方法のうち、浄化の対象であるセシウム汚染土壌の土壌についての情報を得ることを含むものは好ましい。土壌についての情報は土壌分析等の調査を行って得られる情報であってよく、また、明らかな場合には調査を行わず得られる情報であってもよい。調査を行わず得られる情報としては、当該土壌について過去に行われた調査結果や近隣に存在する土壌について新たに行われた調査の調査結果等が例示される。
【００１９】
情報が粘土鉱物の量についての情報を含む本発明の方法はより好ましい。粘土鉱物はセシウムイオンを引き付けておく性質を有するため、粘土鉱物の量に応じて適宜必要な工程を加えることはセシウムのより効率的な除去の観点から好ましいからである。
土壌中の粘土鉱物の量が比較的少ないことが情報として得られた場合、すなわち砂質が比較的多く粘土質が比較的少ないことが想定される場合にはセシウムを該土壌の表面に留まらせる工程を選択し、粘土質成分が比較的多いことが情報として得られた場合にはセシウムを該土壌から遊離させる工程を選択して、選択された各工程を行う本発明の方法は好ましい。理論に束縛されるものではないが、セシウムは土壌中の粘土鉱物の量が多い場合には土壌表面付近に留まりやすく、土壌中の粘土鉱物の量が少ない場合には土壌中のより深部まで分布すると考えられるからである。
【００２０】
また、カリウムイオンやカルシウムイオンは、土壌表面付近における滞留についてセシウムイオンと競合するため、これらのイオンの量もセシウムイオンの鉛直方向の分布に影響を及ぼす。したがって、これらのイオンの量についての情報を得て、同情報を考慮してより好適な浄化方法を選択することも好ましい。土壌のｐＨについての情報を得ることも好ましい。
【００２１】
セシウムを土壌の表面に留まらせる工程においては、セシウムを土壌の表面に留まらせる作用を有する物質を該土壌に処理してよい。該物質として土壌改良材を用いる本発明の方法は好適である。土壌改良材としては浄水場発生土；堆肥、ピート、ピートモス、泥炭・草炭加工物および木炭などの植物質資材；ベントナイト、ゼオライト、バーミキュライト、パーライトおよびイソライトなどの鉱物焼成資材；カオリナイトなどの粘土鉱物；タルクやカオリンなどの無機工業材料；ならびに活性炭、軽石、鹿沼土、赤玉土等の、シバ類に対する土壌環境を改善するものであって、セシウムを土壌の表面に留まらせる作用を有するものが例示される。該土壌改良材として、浄水場発生土、活性炭、木炭、カオリナイト、鹿沼土、赤玉土、パーライトおよびイソライトからの１種または２種以上は好ましく、浄水場発生土、活性炭および木炭からの１種または２種以上はより好ましい。
セシウムを土壌の表面に留まらせる作用を有する物質を用いる量は、本発明の目的を達成する範囲で、セシウムの吸着能の大きさ等を考慮して適宜決定してよい。例えばベントナイトやゼオライトはセシウムの吸着能が大きいため、吸着能が比較的小さい他の物質より少量で用いてよい。
【００２２】
セシウムを土壌から遊離させる工程においては、セシウムを土壌から遊離させる作用を有する物質を該土壌に処理してよい。該物質として界面活性剤を用いる本発明の方法は好適である。界面活性剤はとくに限定されず、非イオン界面活性剤であるポリオキシエチレンアルキルエーテル等が例示される。
【００２３】
本発明の方法のうち、シバ類を用いるものは上記のとおりの効果を奏するため好ましい。かかる方法においては、まず浄化の対象となるセシウム汚染土壌にシバ類を植栽（移植）する。植栽の方法はシバ類における通常の方法によって行うことができる。浄化の効率を考慮して、浄化対象の土壌表面全体あるいは一部に目地を残した土壌表面全体に該シバ類が繁茂するように植栽すればよい。
シバ類は、他の植物と混植して植栽することもできる。他の植物としてはトマト、キュウリ等が例示される。また、シバ類を植栽した後、同植栽されたシバ類に他の種子をオーバーシードすることもできる。
肥料は液体肥料や固形肥料の別を問わず、シバ類の生育のために通常使用される肥料を使用することができる。
【００２４】
シバ類の増殖は、ほふく茎を伸長させ、再成長により、地表全面を覆う性質がある。また、根は土壌条件にもよるが、１ｍ以上にまで伸長し、根圏での微生物活動を活性化することにより、セシウムの除去を促進するといった特長を有する。
【００２５】
本発明で用いられるシバ類は限定されず日本シバ（Ｚｏｙｓｉａ属）および西洋シバのいずれでもよい。
Ｚｏｙｓｉａ属のシバ類は、古来日本に植栽されてきた芝草であり、通常日本シバと称する。ノシバ（Zoysia japonica）、コウライシバ(Zoysia matrella)、ヒメコウライシバ(Zoysia matrella)、ビロードシバ(Zoysia tenuifolia)の他、オニシバ(Zoysia macrostachya)、スナシバ(Zoysia hondana)、ナガミノオニシバ(Zoysia sinica)等を含む。これらは、スズメガヤ亜科に属し、熱帯から温帯にかけて使用されている南方型芝草であり、これらは高温期に成長が盛んになるＣ４植物である。
【００２６】
これらのシバ類は、耐暑性、耐乾性、耐塩性、踏圧抵抗性に優れているところ、ノシバは耐乾性にも優れているため好ましい。また、栽培管理がより簡便であるため、コウライシバも好ましい。
本発明の方法において特に好ましいＺｏｙｓｉａ属のシバ類は、ノシバの品種「バーニングラブ（品種登録番号第１４６９４号）」および「ロンパーフィールド」（品種登録番号第１４６９５号）またはコウライシバの品種「オアシス  グリーン（品種登録番号第１４６９２号）」である。上記バーニングラブ、ロンパーフィールドおよびオアシス  グリーンまたはは、根が地中深くまで侵入し、セシウムをより効率的に除去することができる。さらに、耐乾性の高いシバ類の根は土壌粒子に比較的強く引き付けられた水を吸収できるところ、このことは遊離させたセシウムを含む水溶液を効率的に除去することを意味する。
【００２７】
回収した刈り芝は、焼却した後重金属も回収可能なバグフィルターで取り除く方法や、土壌中に埋設する方法によって処分することができる。
【００２８】
Ｚｏｙｓｉａ属のシバ類とともに西洋シバ類を用いる本発明の方法によれば、いわゆるウィンターオーバーシードによりシバ類を通年生育させることが可能であるためセシウム汚染土壌の浄化がより一層効率的に行えるため好ましい。上記のとおりＺｏｙｓｉａ属のシバ類が高温期に成長が盛んであるのに対し、西洋シバ類は秋から冬の低温期に成長が盛んである。そのため、これらのシバ類を両方適時に用いることによって相互に他方のセシウム吸収を補完し合えるのである。
【００２９】
本発明の方法において栽植されるシバ類の密度はとくに限定されずシバ類の通常の栽植密度であってよい。また、本発明の方法において栽植後のシバ類の管理は、シバ類の通常の管理を行えばよい。
【００３０】
本発明の方法が適用される場所はとくに限定されない。好適な適用の場所として農耕地、校庭や海水浴場などを例示することができる。
【実施例】
【００３１】
次に実施例に基づいて本発明を更により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって如何なる意味においても制限されるものではない。
（実施例１）シバによるセシウム汚染土壌の浄化
セシウムの重量割合が１〜１０ｐｐｍとなるように塩化セシウム液を土壌に混合してセシウム汚染土壌を作製する。この土壌にシバ（品種：バーニングフィールド）を通常の方法により植栽して通常管理を行う。一定期間経過後に土壌表面およびシバを回収し、それぞれに含まれるセシウムの量を測定する。
土壌の性状に応じて土壌改良材および／または界面活性剤を併せて用いてもよい。
【００３２】
植物体中のセシウムの量は、該植物体を乾燥・粉砕した後、粉砕物からセシウムを抽出し、ＩＰＣ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析装置）により定量を行って求めることができる。
土壌中のセシウムの量は、セシウムを土壌から抽出・回収しＩＰＣ−ＭＳにより定量を行って求めることができる。
植物体中のセシウムの量および／または土壌中のセシウムの量を特定することにより、本発明の方法によるセシウム汚染土壌の浄化の効率を求めることができる。
【００３３】
（実施例２）土壌改良材によるセシウムの吸着
セシウムの重量割合が１〜１００ｐｐｍとなるように塩化セシウム液を作製する。一定量の土壌改良材（浄水場発生土、活性炭、木炭、ゼオライトおよびベントナイト等）を該塩化セシウム液に添加した後撹拌・混合し、ろ過してろ液を得る。該ろ液中のセシウムの濃度を測定し、土壌改良材への吸着量を特定することにより、土壌改良材のセシウムに対する吸着効率を求めることができる。
【００３４】
（実施例３）界面活性剤のセシウムの土壌吸着に対する影響
セシウムの重量割合が１〜１０ｐｐｍとなるように塩化セシウム液を土壌に混合してセシウム汚染土壌を作製する。所定時間経過後、同汚染土壌に一定量の界面活性剤を含浸せしめ、さらに所定時間経過後に土壌から遊離したセシウムの量を特定し、界面活性剤のセシウムに対する土壌からの遊離効率を求めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によればセシウム汚染土壌の浄化を効率的に行うことができる。したがって、本発明は土壌浄化産業およびその関連産業の発展に寄与するところ大である。