(57)【要約】【課題】土壌中の放射性物質を効率的に回収除去できる土壌の浄化方法を提供する。【解決手段】放射性物質を含む土壌に放射性物質吸収植物を植え付け、かつ、この放射性物質吸収植物の植え付けられた土壌表面の少なくとも一部を放射性物質吸着手段で覆う。放射性物質吸着手段としては、透水性を有するシート状基材にプルシアンブルー及び／又はゼオライトを担持させたシートを好適に用いることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質を含む土壌に放射性物質吸収植物を植え付け、かつ、この放射性物質吸収植物の植え付けられた土壌表面の少なくとも一部を放射性物質吸着手段で覆う
ことを特徴とする土壌の浄化方法。
【請求項２】
前記放射性物質吸着手段が、透水性を有するシート状基材にプルシアンブルー及び／又はゼオライトを担持させたシートであることを特徴とする、請求項１に記載の土壌の浄化方法。
【請求項３】
前記放射性物質吸着手段のシート状基材が、ポリエステル、ポリアミド、及びポリオレフィンの中から選択された１種又は２種以上の合成樹脂からなり、目付が５０〜６００ｇ／ｍ2の範囲内である不織布であることを特徴とする、請求項２に記載の土壌の浄化方法。
【請求項４】
前記放射性物質吸収植物としてカヤツリグサ科ハリイ属の植物を用いることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の土壌の浄化方法。
【請求項５】
前記カヤツリグサ科ハリイ属の植物がマツバイであることを特徴とする、請求項４に記載の土壌の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は土壌の浄化方法に関するものであり、特に放射性セシウム等の半減期の長い放射性物質を回収除去するのに適した方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
汚染された土壌の浄化方法としては、種々の方法が試みられ、例えば大型機械を用いて数センチメートルの表土を削り取る方法や、固化剤により土壌表層を固化させて削り取る方法が行われている。このような表土の削り取りには、その場所の汚染物質を減少させる一定の効果が認められるが、広範囲に適用するには膨大な費用と労力を要し、また、削り取られる土砂は大量であるため、その保管場所の確保や、移動・管理が困難であり、特に汚染物質が放射性セシウムのように半減期の長い放射性物質である場合にはこれらの問題は深刻である
また、ゼオライトやプルシアンブルー（フェロシアン化第二鉄）等の吸着材に汚染物質を吸着させる方法も用いられている（例えば特許文献１）。しかし、このような吸着材に吸着させる方法は、例えば水中に存在する遊離イオンの吸着には有効であるが、土壌の土粒子と結合している汚染物質は実質的に吸着できず、土壌表面や土壌中に単にシートを設置するだけでは、土壌中の汚染物質を回収除去する効果は通常かなり低いことが知られている。
【０００３】
一方で、ヒマワリ等の植物体に放射性物質を吸収させることも試みられている（例えば非特許文献１）。植物体は、その種類によって汚染物質を効果的に吸収し、放射性セシウムの吸収に関しては、ヒマワリは効果が低いことが明らかになってきているが、マツバイを代表とするカヤツリグサ科ハリイ属の植物が、重金属の回収除去に有効である他、放射性セシウムの吸収にも効果があることが開示されている（特許文献２〜４）。
【０００４】
しかしながら、このように植物体に吸収させる方法では、植物が枯れると吸収された放射性物質が土壌中に再び放出されるため、それを防止するためには、植物が健康に生きている間に土壌から抜き取り、撤去及び焼却等の処理を行わなければならない。しかしながら、この方法では抜き取りのタイミングが限られるのみならず、健康な状態の植物は水分を多く含み、かさばるため、抜き取り及びその後の処理にやはり相当な労力と費用を要するという問題を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−５７５７５号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／０９１３８２号パンフレット
【特許文献３】特開２０１０−１９３８８２号公報
【特許文献４】特開２０１３−１０４６９６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】農林水産省、「ふるさとへの帰還に向けた取組」農地土壌除染技術開発
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、土壌中の放射性物質を、従来よりも労力や費用を抑えつつ、効率的に回収除去できる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の土壌の浄化方法は、上記の課題を解決するために、放射性物質を含む土壌に放射性物質吸収植物を植え付け、かつ、この放射性物質吸収植物の植え付けられた土壌表面の少なくとも一部を放射性物質吸着手段で覆うことを特徴とする。
【０００９】
上記本発明の土壌の浄化方法において、上記放射性物質吸着手段としては、例えば、透水性を有するシート状基材にプルシアンブルー及び／又はゼオライトを担持させたシートを用いることができる。
【００１０】
上記放射性物質吸着手段のシート状基材としては、ポリエステル、ポリアミド、及びポリオレフィンの中から選択された１種又は２種以上の合成樹脂からなり、目付が５０〜６００ｇ／ｍ2の範囲内であるポリエステル不織布を好適に用いることができる。
【００１１】
また、放射性物質吸収植物としては、カヤツリグサ科ハリイ属の植物を用いることができ、中でもマツバイを好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の土壌の浄化方法によれば、放射性物質吸着シートと放射性物質吸収植物との併用により、放射性物質吸着シートのみでは従来は回収除去できなかった、土壌中で、土粒子と結合した放射性物質を、従来よりもはるかに効率的に処理することができ、また植物が生きている間に抜き取って処理する必要がないため、処理工程全体としての労力と費用を大幅に低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の土壌の浄化方法の一実施形態を示す模式断面図である。
【図２】実施例で用いた試験方法を説明するための土地の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図を用いて本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１５】
図１は模式断面図であり、符号１は放射性物質吸着シートを示し、符号２は放射性物質吸収植物を示し、符号３は土壌を示し、符号４は土壌中の放射性物質を示す。
【００１６】
本図に示す実施形態では、放射性物質４を含む土壌３の少なくとも一部を放射性物質吸着手段であるシート（以下、「放射性物質吸着シート」又は単に「シート」という場合もある）１で覆い、かつ、その土壌３で放射性物質吸収植物（以下、単に植物という場合もある）２を栽培する。栽培されている植物２は遊離の放射性物質のみならず、土壌中で土粒子と結合した放射性物質も吸収することができ、代謝に伴い再放出される放射性物質を植物２の周りの土壌３の表面を覆うシート１が吸着する。植物２に吸収された放射性物質は、植物の生育中は代謝により、葉、茎、及び根のうちの少なくともいずれかから周囲に放出されると考えられ、雨水の落下や空気の流れ等により移動し、放射性物質吸着シート１に接触した際に回収されると考えられる。
【００１７】
本発明で用いる放射性物質吸着手段は、回収除去を目的とする放射性物質を吸着し、一定期間保持しうる放射性物質吸着物質を含有するものであれば特に限定されず、放射性物質吸着物質の例としては、プルシアンブルー（フェロシアン化第二鉄）、ゼオライト（アルミノケイ酸塩）等が挙げられ、これらは１種を単独で用いることも、２種以上を混合して用いることもできる。
【００１８】
ここでプルシアンブルーとは、一般にＡyＦｅ［Ｆｅ（ＣＮ6）］x・ｚＨ2Ｏ（Ａはカチオンを示す）の組成式で表される青色顔料であり、内部に空隙を有する結晶構造を有し、遊離状態のセシウムイオン等の放射性物質はこの空隙内に取り込まれると考えられている。プルシアンブルーには異なる組成を有するものが存在するが、そのいずれも同様の結晶構造を有し、従って本発明においていずれも使用可能である。
【００１９】
また、ゼオライトは、アルミノケイ酸塩の中で内部に比較的大きな空隙を有する結晶構造を有するものの総称であり、プルシアンブルーと同様に放射性物質はこの空隙内に取り込まれると考えられる。従って、ゼオライトにも異なる組成を有するものが存在するが、いずれも本発明で使用可能である。
【００２０】
また、上記放射性物質吸着物質の形態も特に限定されず、例えば粉末状や顆粒状であってもよいが、取扱いが容易である点から、シート状の基材に放射性物質吸着物質を何らかの方法で担持させたものであることが好ましい。
【００２１】
ここで「シート状」とは、織布、不織布等の布帛、紙、編み地、網、薄板等の土壌を覆うことが可能な種々の形態のものを含むものとする。また、シート状基材の素材も限定されず、例えば、天然素材では、木綿、麻、パルプ等の植物性繊維、羊毛等の動物性繊維のいずれも使用でき、ポリエステル等の合成樹脂等も広く使用可能である。但し、屋外で使用し、植物を栽培する土壌を覆うものであり、使用後もシート状のまま回収できることが好ましいので、シート状物として適度な透水性、通気性、耐久性を有することが好ましく、また環境への影響が少ない素材からなることが好ましい。これらの条件を兼ね備え、かつ安価であることから、合成樹脂製の不織布が好適に用いられる。合成樹脂は、特に限定されないが、ポリエステル、ポリアミド、及びポリオレフィンが好ましく、これらの樹脂２種以上を用いたものであってもよい。またこの不織布は、目付が５０〜６００ｇ／ｍ2の範囲内であることが好ましく、８０〜３００ｇ／ｍ2の範囲内がより好ましい。目付が上記範囲内である場合、シートとして十分な強度を有し、取扱いが容易であるのみならず、水や空気の保持能力が高いため植物の生育も良好で、放射性物質吸着物質を十分に担持させることが可能となる。これらの効果に加えてコストも考慮すると、目付は１００〜１２０ｇ／ｍ2の範囲内が特に好ましい。
【００２２】
放射性物質吸着物質を上記基材に担持させる方法も特に限定されないが、例えばその物質の溶液又は分散液を調製可能な場合は、溶液又は分散液を調製して、これに基材となる布帛等を浸漬し、乾燥させることにより得られる。溶液又は分散液が調製困難な場合は、例えば基材を袋状に形成して、その袋状部分に放射性物質吸着物質を入れることができる。また基材の原料が合成樹脂の場合は、原料の樹脂に放射性物質吸着物質を配合して、所望の形状にすることもできる。
【００２３】
次に、本発明で用いる放射性物質吸収植物は、回収除去を目的とする放射性物質を吸収し得るものであればよく、特に限定されない。放射性セシウムの回収除去にはカヤツリグサ科ハリイ属の植物を用いることができ、特にマツバイが高い効果を有する。マツバイは栄養素として必要なカリウムと誤認してセシウムを吸収すると考えられている。放射性セシウムを吸収する植物としては、上記以外に苔類等のコケ植物も使用可能である。
【００２４】
放射性物質を根から吸収した植物は、そのメカニズムは明らかではないが、代謝により放射性物質を放出すると考えられる。従って、放射性物質吸着手段は、植物から放出された放射性物質をなるべく多く吸着できることが好ましく、全て吸着することが可能な量の放射性物質吸着物質を含有していることがより好ましい。
【００２５】
放射性物質吸着手段がシート状物の場合は、植物の生育領域とその周囲の土壌を覆うのに十分な大きさを有するのが好ましい。具体的な設置方法は、シートの形態や、植物の種類、状態等に応じて適宜選択すればよく、例えば土壌を先にシートで覆い、その上に植物の苗を置いたり、種を蒔いたりする方法や、栽培前に予めシートと植物とを一体化させたものを作成し、これを土壌に置く方法、又は植物を先に植え、その後に植物の周囲の土壌をシートで覆う方法を用いることができる。
【００２６】
放射性物質を吸着した放射性物質吸着手段は、そのまま焼却処分したり、容器に入れて保管するか、又は吸着手段から放射性物質を抽出した後に処分管理する。
【００２７】
本発明によれば、従来は放射性物質吸着手段では回収除去が困難であった土壌中の土粒子と結合した放射性物質を、これを吸収する植物を介して取り込むことができる。また、放射性物質吸収植物は、従来は健康に成育している最中に抜き取って処分する必要があったのを、枯れるまで放置することができるため、抜き取り及び焼却等の処理が容易になる。
【００２８】
従って、本発明の土壌の浄化方法によれば、放射性物質吸着手段と放射性物質吸収植物とを併用することにより、それぞれを単独で使用して回収除去できる量の総和以上の放射性物質を回収除去することが可能となる。
【実施例】
【００２９】
以下に本発明を実施例により、さらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３０】
１．プルシアンブルー含有シート使用例
［実施例１，２、比較例１，２］
福島県内の湿地内の同一敷地内の２箇所に、地上高さ５ｃｍの柵で囲んで、面積１００ｃｍ×２００ｃｍの試験区（試験区Ａ及び試験区Ｂ）を設けた。各試験区内の土壌を撹拌して四隅（角からの距離ｘが約１０ｃｍ）及び中央部（図２において破線による丸印を付した場所）において土壌を採取し、混合して土壌線量を求めたところ、Ｃｓ１３４が２４０００Ｂｑ／ｋｇ、Ｃｓ１３７が５００００Ｂｑ／ｋｇであった。
【００３１】
各試験区を図２に示すようにそれぞれ８等分して、区分ａ〜ｄにはブルシアンブルー含有シートを敷き、そのシート上にマツバイの株をそれぞれ置き、一方、区分ｅ〜ｈには土壌の上にマツバイの株を直接置き、１ヶ月間放置した。プルシアンブルー含有シートとしては以下のものを使用した。
【００３２】
Ａ区：プルシアンブルー含有長繊維シート
Ｂ区：プルシアンブルー含有短繊維シート
【００３３】
１ヶ月経過後、試験区Ａ及びＢから試料（シート、マツバイ）を採取して、超音波洗浄を行ったのち、放射性セシウム（Ｃｓ−１３４、Ｃｓ−１３７）の放射能濃度（Ｂｑ／ｋｇ）を測定した。放射能濃度測定はゲルマニウム半導体検出器（Canberra MODEL GC2520）によるγ線スペクトロメトリーにより行った。なお、シート上でマツバイを栽培した試料は、シートとマツバイを分離して洗浄を行い、試料の乾燥重量を測定したのち放射性濃度の測定に供した。結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表１に示された結果から、プルシアンブルー含有シートをマツバイと併用した実施例１及び２では、マツバイを単独で使用した比較例１及び２と比較して放射性セシウムの総吸着量が大きく向上したことが分かる。
【００３６】
［実施例３、比較例３］
福島県内の湿地内に、面積１００ｃｍ×２００ｃｍの試験区（Ｃ区）を設けた。上記と同様にして、四隅と中央部の土壌を採取し、混合して土壌線量（Ｃｓ１３４とＣｓ１３７の合計量）を求めたところ、４１０００Ｂｑ／ｋｇであった。
【００３７】
試験区Ｃを上記試験区Ａ等と同様に８等分して、実施例３として、区分ｅ及び区分ｇにブルシアンブルー含有繊維シートを敷き、そのシート上にマツバイの株をそれぞれ置き、一方、区分ａ及び区分ｃには土壌の上にブルシアンブルー含有繊維シートを敷いたのみとし、２週間放置後及び４週間放置後の放射性セシウムの放射線濃度（Ｃｓ−１３４とＣｓ−１３７の合計量、Ｂｑ／ｋｇ）を測定した。実施例３の試料は、上記と同様にシートとマツバイを分離して洗浄を行い、試料の乾燥重量を測定したのち放射性濃度の測定に供した。結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
表２に示された結果から、プルシアンブルー含有シートをマツバイと併用した実施例３は、同シートを単独で使用した比較例３と比較して放射性セシウムの総吸着量が大きく向上したことが分かる。
【００４０】
２．ゼオライト含有シート使用例
［実施例４、比較例４，５］
福島県内の湿地から土壌５．９ｋｇを採取し（土壌１）、均一になるように混合してトレイ（深さ３ｃｍ）に入れ、水道水１．５リットルを加えた。
【００４１】
実施例４として、その土壌１の上にゼオライト含有シート（基材：植物繊維製紙、目付２３３ｇ／ｍ2、ゼオライト担持量１００ｇ／ｍ2）を敷き、そのシート上にマツバイの株を置いた。
【００４２】
比較例４では、シートを敷かずにマツバイのみを土壌２に置き、比較例５では、シートを敷くのみとした。
【００４３】
トレイをビニールハウス内で保管し、水の量がほぼ一定に保たれるように必要に応じて注水した。
【００４４】
２週間経過後、試料（シート、マツバイ）を採取して、超音波洗浄を行ったのち、上記と同じ方法で放射性セシウムの放射能濃度（Ｃｓ−１３４とＣｓ−１３７との合計濃度、Ｂｑ／ｋｇ）を測定した。結果を表３に示す。
【００４５】
［実施例５、比較例６，７］
福島県内水路から土壌４．７ｋｇを採取し（土壌２）、均一になるように混合してトレイ（深さ２ｃｍ）に入れ、水道水１．５リットルを加えた。
【００４６】
実施例５として、その土壌２の上に実施例４と同じゼオライト含有シートを敷き、そのシート上にマツバイの株を置いた。
【００４７】
比較例６では、シートを敷かずにマツバイのみを土壌２に置き、比較例７では、シートを敷くのみとした。
【００４８】
トレイをビニールハウス内で保管し、水の量がほぼ一定に保たれるように必要に応じて注水し、２週間経過後、上記と同様にして放射性セシウムの放射能濃度を測定した。結果を表３に示す。
【００４９】
【表３】
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【００５０】
表３に示された結果から、ゼオライト含有シートをマツバイと併用した場合も、優れた放射性セシウム吸着効果が得られたことが分かる。
【００５１】
３．目付の異なるポリエステル不織布を用いたマツバイの生育試験
土壌をトレイに入れて、次表４に示した目付をそれぞれ有するポリエステル不織布（「＊１２０」は短繊維、それ以外は全て長繊維）を土壌表面に敷き、シートがほぼ浸る量の水道水を注いだ。大きさを揃えたマツバイの苗（根の長さ：２ｃｍ以下）をそれぞれのシートの上において、トレイをビニールハウス内で保管し、水の量がほぼ一定に保たれるように必要に応じて注水した。６週間経過後に各シート上に置いたマツバイの根の長さを測定した。根の長さは、最も長く伸びている根から３番目までの根について測定し、それぞれ平均値を求めた。結果を表４に示す。
【００５２】
【表４】
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【００５３】
表４に示された結果から、目付１２０、２００、３００（単位：ｇ／ｍ2）のシート上に置いたマツバイの生育が特に良好であったことが分かる。
【符号の説明】
【００５４】
１…放射性物質吸着シート、２…放射性物質吸収植物
３…土壌、４…放射性物質
【図１】
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【図２】
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