技術資料

難風化酸硫酸塩土壌に適応した改良型中和緑化工法の中和効果
横濱充宏

中谷壮範

酒井美樹

そこで、資源保全チームでは、堅硬で亀裂の発達が１．はじめに困難なASS（以下、難風化ASS）の露出した切土法面
酸性硫酸塩土壌（以下、ASS）は、パイライト（FeS2）、に適応した工法（以下、改良型中和緑化工法）の開発

硫化鉄（FeS）など容易に酸化して硫酸に変化する物を目指して試験施工を行った。この試験施工におけ質（以下、易酸化性S）と硫酸（以下、H2SO4）を含有し、る施工1年後までの緑化植生の繁茂状況および植生基これらが原因となって強酸性（pH3.5以下）を呈する

盤の土壌水分の推移は既に報告を行ったところであ土壌である 。

る 6)。これらの調査に加え、試験施工における施工11)

道路や用水路の開設等で大規模な切土工事を行う場
合、地中深くに埋没していたASSが露出する恐れがあ年後のASS層に対する中和効果の発現についても調査を行っているのでその結果について述べる。

る。このような切土法面を緑化した場合、植物が酸による被害を受けることとなり、法面に植生を成立させ

２．試験施工の概要て風化や侵食を防止し、それと併せて自然環境の保全や修景を行う2)ことができなくなる。その対策として、

２．１

対象法面

寒地土木研究所（旧北海道開発局開発土木研究所）は、

試験施工は、北海道遠別町の難風化ASSの切土法面

1997年に中和緑化工法を開発した 。この工法は、厚で行った。この法面は、寒地土木研究所が1997年に開層基材吹付工法の一種であり、厚さ5cmの厚層基材吹発した従来の中和緑化工法3)が、2003年に施工された。

付層と切土法面との間に、炭カル（石灰岩を粉砕した

寒地土木研究所は、この法面において追跡調査を行っ石灰質肥料 ）、粘着剤、バーク堆肥および客土材をたところ、厚層基材吹付層の剥落が確認された5)。

3)4）混和した厚さ1.3cmの炭カル吹付層を挟在させるものである（図－1）。
中和緑化工法の施工後10年から26年経過した切土法面を追跡調査した結果、一部の区域で植生基盤（厚層この地点の地質は、既往の調査結果によると新第三紀東野層下部泥岩層で、岩種は頁岩であった7）。
この法面をいくつかに区分して以下に示す試験区を設定して新たに試験施工を行った。

基材吹付層）の剥落が確認された。この原因は、ASS層が難風化性のために植物根が侵入可能な亀裂が形成

２．２

試験区の設定されず、植物根がASS層に活着できなかったためであ試験区の概要を表－1に示す。

った 。

難風化ASSは、堅硬で亀裂の発達が困難であるため、

5)根系が伸長し難い。このため、植物は難風化ASS層から水分を吸収できず、厚層基材吹付層のみから水分を吸収しなければならない。そこで、植物の生育に必要な水分を供給できる厚層基材吹付層の厚さを把握するため、従来の中和緑化工法の施工厚である5cmを見直し、厚さが4cm（試験区①）、6cm（試験区②）、8cm（試験区③）、10cm（試験区④）の4試験区を設定した。
なお、道路土工－切土工・斜面安定工指針では、厚層基材吹付層の厚さの最大値は10cmである2)。
従来の中和緑化工法で改めて施工を行った対照区⑤の厚層基材吹付層の厚さは、従来の中和緑化工法と同
図－130

従来の中和緑化工法の施工断面模式図

じ5cmとした。
寒地土木研究所月報№840

2023年２月

炭カル吹付層によるASS層の中和改良目標および改良深は、全ての区画で従来の中和緑化工法 と同様と3)対照区には、従来の中和緑化工法と同じ菱形金網を使用している。

し、それぞれpH5.0、15cmとした。
また、厚層基材吹付厚を10cmとした試験区に隣接２．３試験施工の実施

して、上述の試験施工を行わない不施工区⑥を設定し試験施工は以下の手順で実施した。

た。この区は2003年に従来の中和緑化工法で施工され2020年4月には準備工に着手し、6月8～9日には2003年に施工された従来の中和緑化工法の厚層基材吹付層た法面をそのまま用いたものである。
従来の中和緑化工法は、緑化基礎工として菱形金網およびASS層の剥離薄層の除去を行った。その後、同を使用していた。これは、厚層基材吹付層の剥落を防月15～19日に緑化基礎工の施工、23～24日に炭カル吹止する補助材（以下、剥落防止資材）であり、根系が付層の吹付け、25～26日に厚層基材層の吹付けを実施

発達して地山に活着すれば、その必要性は低くなる 。

した。

8）

しかし、難風化ASSの切土法面では、根系が地山に活着できず、菱形金網がH 2SO 4に侵されて腐食破断し、養生を経て工事が完了した直後の状況を写真－1に示す。

厚層基材吹付層の剥落が確認されている。このため、改良型中和緑化工法では、従来の菱形金網の代替とし３．土壌調査の方法て抗腐食性のポリエチレン製剥落防止資材（植生ネットおよび落石防止ネット）を選定している。

３．１

土壌試料の採取方法

剥落防止資材には、剥落防止資材にかかる引張り力土壌試料の採取は2021年10月6日に行った。試験施と剥落防止資材自体の引張り強度を考慮した上で、厚工における厚層基材の吹付は2020年6月26日に完了し層基材吹付層の厚さが4cm、6cm、8cmの試験区ではており、土壌試料の採取はこれよりおよそ1年3ヶ月後

植生ネット、厚さが10cmの試験区では落石防止ネッとなる。厚層基材吹付層の厚さが異なる4つの試験区、トを選定している。改良型中和緑化工法の施工断面標

対照区および不施工区でそれぞれ1カ所、法面下端か準図を図－2に示す。

ら高さおよそ1mの地点で試孔を掘り、ASSの地山表面から深さ25cmまで5cm毎に5試料を採取した。

表－1

試験区、対照区および不施工区の概要

３．２
厚層基材吹付層緑化基礎工の厚さ（剥落防止資材）名称

備考

試験区①t=4cm

植生ネット

改良型中和緑化工法

試験区②t=6cm

植生ネット

改良型中和緑化工法

試験区③t=8cm

植生ネット

改良型中和緑化工法

試験区④t=10cm

落石防止ネット

改良型中和緑化工法

対照区⑤t=5cm

菱形金網

従来型中和緑化工法（2020年施工）

不施工区⑥t=5cm

菱形金網

従来型中和緑化工法（2003年施工）

土壌分析の方法

採取後持ち帰った新鮮試料について、2021年10月7日に土液比1:2.5のガラス電極法により、pH(H 2O)を測定した。また、炉乾燥法(105℃にて1昼夜乾燥)により、水分含量を測定した。この水分含量は後述する新鮮試料中のS、CaおよびMg含量を求める際の補正に使用した。

図－2

改良型中和緑化工法の施工断面標準図

寒地土木研究所月報№840

2023年２月写真－1

厚層基材吹付完了後の状況（2020年8月31日）

31

こうしてpHを測定した後の土壌液を吸引ろ過して、化性Sが酸化してH 2SO 4に変化する。よって、各試験ろ液についてイオンクロマトグラフ法によりSO4、Ca区と不施工区の易酸化性Sの垂直分布を比較することおよびMg含量を測定し、新鮮試料中の水抽出性SO 4

により、ASS層の表面整形完了から土壌試料採取まで態S、CaおよびMg含量を求めた。の1年4ヶ月の間にASS層のどの深さにおいて、易酸化以上の分析に供した試料の残りを乾燥機にて105℃性SがH 2SO 4に変化して減少したかを判断することがで1昼夜乾燥させて粉砕し、2.0mmのふるいで篩別しできる。ASS層表層より深さ5cm以深では、不施工区て風乾細土試料を調整した。この試料の水分含量を前と試験区の易酸化性Sには明瞭な差が認められなかっ述の炉乾燥法にて測定し、後述の強制酸化試料中のSた。一方で、深さ0～5cmではいずれの試験区におい含量を求める際の補正に使用した。ても不施工区より易酸化性Sが少なく、この深さで易この風乾細土試料について、佐々木の方法9)により過酸化水素水で強制酸化した後、土壌液を吸引ろ過し酸化性Sが酸化してH2SO4が生成1)していたことが分かった。て、ろ液についてイオンクロマトグラフ法によりろ液

図－4にASS層における水抽出性SO4態Sの垂直分布中のSO4含量を測定し、強制酸化試料のSO4態S含量をを示す。前述のように、ASS層の深さ0～5cmにおい求めた。て易酸化性Sの酸化によるH 2SO 4が生成していた。よ新鮮試料の水抽出性SO 4態S含量は土壌試料採取時って、ASS層における水抽出性SO 4態Sの垂直分布をにSO4態Sとして存在していたSである。そこで、強制不施工区と各試験区で比較することにより、新たな酸化試料のSO4態S含量から新鮮試料の水抽出性SO4態施工による易酸化性Sの酸化によって発生したH 2SO 4S含量を差し引いた値を土壌試料採取時に易酸化性SがASS層のどの深さまで流下したかを判断することが（FeS、FeS2等）として存在していたSとした。

できる。いずれの試験区においても、調査した深さ25cmまでの全層において不施工区より水抽出性SO4態Sが増加しており、深さ0～5cmでの易酸化性Sの酸化４．結果および考察によって発生したH2SO4が少なくとも深さ25cmまで流４．１

ASS中の易酸化性Sの酸化状況

図－3にASS層における易酸化性Sの垂直分布を示下していた。特に、対照区で他の試験区より多量のH2SO4が生成して下方に流下していた。

す。鉄・硫黄酸化細菌の存在下では、土壌中の易酸

試験区①～④では施工した植生基盤の剥落を防止す

化性Sは30℃の培養温度で10日間のうちにほぼ全量がる緑化基礎工としてポリエチレン製の植生ネットない酸化されることが分かっている 。試験施工においてし落石防止ネットを採用している。一方、対照区では、は、従来の中和緑化工法で2003年に施工された厚層基緑化基礎工として従来の中和緑化工法で使用されてい材吹付層の除去およびASS層の剥離薄層の除去は2020

る鉄製の菱形金網を使用している。易酸化性Sの酸化

年6月9～11日に行われ、炭カル吹付層の吹付けは同月にはAcidithiobachillus ferrooxidansというバクテリアがの23～24日に、厚層基材吹付層の吹付けは同月の25～

深く関与している1)。このバクテリアは、鉄の存在下26日に行われた。よって、ASS層表層は10日以上大気で活発に活動して易酸化性Sを酸化してH 2SO 4を生成に暴露され、この期間中にASS層表層に含まれた易酸する11)。菱形金網を使用した対照区でH2SO4の生成が10)

図－3

32

ASS層における易酸化性Sの垂直分布

図－4

ASS層における水抽出性SO4態Sの垂直分布
寒地土木研究所月報№840

2023年２月顕著に多かった理由として、菱形金網から供給された中和資材のアルカリ分とより多く反応したため、より鉄がこのバクテリアの活性化を助けたものと考えられ多く可溶化したCaおよびMgが下方へ流下したものとた。

考えられた。

４．２

中和資材のASSへの供給状況

４．３

投入された中和資材による中和効果

本試験施工においては、中和資材として炭カルを用図－7にASS層におけるpH(H 2 O)の垂直分布を示いている。炭カルは石灰岩を粉砕した石灰質肥料であす。本試験施工における炭カル吹付層によるASS層

る 。石灰岩は方解石(CaCO3)を主成分とする堆積岩の中和改良目標および改良深はそれぞれ、pH5.0およ4)であり、少量のドロマイト(CaMg(CO3)2)を含む 。しび15cmである。しかし、いずれの試験区においても、たがって、各試験区と不施工区の水抽出性CaおよびASS層の深さ15cmまでのpH(H2O)は必ずしも目標を水抽出性Mgの垂直分布を比較することにより、試験達成していたとは限らず、pH4.3からpH6.0の範囲にあ施工1年経過後までにASS層のどの深さにまで中和資った。ただし、道路土工切土工・斜面安定工指針では、材のアルカリ分が流下したかを判断することができる。

土壌pHが4.0以上であれば土壌酸度の改良を要しない

図－5にASS層における水抽出性Caの垂直分布を、とされている 2)。よって、今回の試験施工において、

図－6に同じく水抽出性Mgの垂直分布を示す。これを改良深における強酸性化はおおむね抑制できていると見ると中和資材のアルカリ成分であるCaおよびMgは判断された。なお、従来の中和緑化工法の試験施工はASS層の深さ25cmまで流下していた。特に、対照区天塩町で行ったが、施工後3年目からASS層の深さ0～で他の試験区より多量のCaおよびMgが下方に流下し10cmの領域でpHが上昇に転じていた 3)。よって、遠ていた。これは、前述のように対照区では他の試験区別町で行った本試験施工においても、改良目標深におに比較して多量のH2SO4が下方へ流下しており、他のけるpHは今後上昇するものと考えられる。

12)

試験区より多量に生成したH2SO4が他試験区に比べて５．まとめ
堅硬で亀裂の発達が困難なASSの露出した切土法面に適応した工法（以下、改良型中和緑化工法）の開発を目指して試験施工を行い、施工1年後の中和効果の発現について調査を行った。
ASS層深さ0～5cmにおいて易酸化性Sの酸化が進行してH2SO4が生成して下方へと流下していたが、炭カル吹付層から供給されたアルカリ分のCaおよびMgがこれと反応してH2SO4を中和したため、改良目標深の範囲内であるASS層深さ0～15cmにおけるpH(H2O)は
図－5

ASS層における水抽出性Caの垂直分布

図－6

ASS層における水抽出性Mgの垂直分布

寒地土木研究所月報№840

2023年２月

図－7

ASS層におけるpH(H2O)の垂直分布

33道路土工切土工法面安定工指針で酸度改良を要しない工指針(平成21年度版)、pp.202-275、2009.とされるpH4.0以上となっており、改良深における強3） 横濱充宏、斉藤惣一、石渡輝夫：酸性硫酸塩土壌

酸性化はおおむね抑制できていた。の露出した切土法面における植生工法、日本土壌

ただし、従来工法で施工した対照区では、緑化基礎

肥料学雑誌、Vol.68、No.6、pp.703-707、1997.

工で使用した菱形金網から溶出した鉄が硫黄酸化細菌

4） 前田正男：肥料便覧第２版、農文協、p141、1976.の増殖を促進して、緑化基礎工でポリエチレン製のネ

5） 山本弘樹、横濱充宏：中和緑化工法施工法面の長ットを使用した他の試験区よりH2SO4の生成が多くな期経過後の追跡調査報告、寒地土木研究所月報、ったと推察され、このためにpH(H 2O)が低く推移しNo.790、pp.60-65、2019.ていたと考えられた。

6） 酒井美樹、横濱充宏、中谷壮範：難風化酸性硫酸

難風化ASSに対する緑化工法として適用性を検討し塩土壌に適応した改良型中和緑化工法について－た改良型中和緑化工法は、ASS層の強酸性化を効果的試験施工後一年間のモニタリング調査－、寒地土に抑制しており、土壌改良の面からも難風化ASSの緑木研究所月報、No.828、pp.14-21、2022.

化工法としての適用性が明らかとなった。

7） 横濱充宏、山本弘樹、田中稔：難風化酸性硫酸塩
土壌の判別法確立に向けた検討、寒地土木研究所
月報、No.805、pp.43-47、2020.

謝辞：研究を進めるにあたり、試験施工を行う道路法面をご提供いただいた道路管理者ならびに試験施工で

8） 日本法面緑化技術協会編：のり面緑化技術－厚層ご協力いただいた施工業者の関係各位に、ここに記し基材吹付工－、p.82、2005.て謝意を表する。

9） 佐々木信夫：新第3系に由来する酸性硫酸塩土壌、

参考文献

10) 加村崇雄：火成性パイライト酸化による酸性硫酸

ペドロジスト、22、pp.2-11、1978.
塩土壌の生成と鉄・イオウ酸化細菌、日本土壌肥料学雑誌、Vol.57、No.3、pp.252-256、1986.

1） Ritsema,C.J., van Mensvoort, M.E.F., Dent,
D.L., Tan, Y., van den Bosch, H. and van Wijk,

11) 杉尾

A.L.M.:Acid Sulfate Soils, Handbook of Soil
Science, pp. G-121-154, CRC Press, 2000.
2） 日本道路協会編集：道路土工

横濱充宏

YOKOHAMA Mitsuhiro
寒地土木研究所
寒地農業基盤研究グループ
上席研究員（特命事項担当）

34

剛：鉄・硫黄酸化細菌の生理と利用、化学と生物、Vol.30、No.8、pp.533-537、1992.
12) 石灰石鉱業協会：石灰石骨材とコンクリート－増切土工・斜面安定

中谷補・改訂版－、pp.1-2、2005.

壮範

NAKATANI Takenori
寒地土木研究所
寒地農業基盤研究グループ
資源保全チーム
主任研究員

酒井美樹

SAKAI Miki
寒地土木研究所
寒地農業基盤研究グループ
資源保全チーム
研究員

寒地土木研究所月報№840

2023年２月