JP2000282034A - Method for preventing soil acidification and for stabilizing soil ph - Google Patents

Method for preventing soil acidification and for stabilizing soil ph

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JP2000282034A
JP2000282034A JP11092400A JP9240099A JP2000282034A JP 2000282034 A JP2000282034 A JP 2000282034A JP 11092400 A JP11092400 A JP 11092400A JP 9240099 A JP9240099 A JP 9240099A JP 2000282034 A JP2000282034 A JP 2000282034A
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Japan
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soil
heavy metals
acidification
stabilizing
slag
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Masashi Maruyama
雅志 丸山
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • C09K17/00Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/02Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing inorganic compounds only

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for properly adjusting the pH of acidic soil or soil with concern for acidification, maintaining the pH thus adjusted within a proper range, thereby stabilizing the heavy metals in the soil, preventing environmental pollution, and improving and maintaining the crop suitability of the soil as well. SOLUTION: This method comprises applying an alkaline material trimmed in granular size so as to be 30 mm in the maximum size to soil to be treated so as to prevent the soil from acidification and also stably maintaining the pH of the soil thus adjusted within a proper range over a long period; wherein the above alkaline material is characterized by being at least one kind selected from the group consisting of blast furnace slag, converter slag, coal ash, limestone and lime.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ資材を用
いて土壌の酸性化を防止し、土壌のpHを安定化するこ
とに関し、さらにはその酸性化防止、pH安定化作用に
より、土壌中に既に存在するか、外部から移入してくる
重金属を、安定化ないし固定化させることに関する。
[0001] The present invention relates to the prevention of soil acidification using an alkaline material and stabilization of soil pH. It relates to the stabilization or immobilization of heavy metals that already exist or are imported from the outside.

【0002】[0002]

【従来の技術】人間の種々の活動の基盤である土壌は、
多様な要因により酸性化し、不都合な影響を与えること
が多い。例えば土壌中に重金属が存在する場合に、その
土壌が酸性であると、重金属が少なくとも部分的に溶解
し、流出し、2次汚染を引き起こす恐れがある。このよ
うな場合に、土壌の酸性化の程度を制御することによ
り、そのような問題の発生を防止することができる。ま
た土壌の酸性化が殆どの栽培作物類にとって、好ましく
ないことも周知である。従って、土壌の酸性化を防止
し、あるいは酸性土壌を中性化ないしアルカリ性化し、
適切なpH値を長期にわたり維持できるようにすること
は、望ましいことである。
2. Description of the Related Art Soil, which is the basis of various human activities,
It is often acidified and adversely affected by a variety of factors. For example, when heavy metals are present in soil, if the soil is acidic, the heavy metals may at least partially dissolve and run off, causing secondary pollution. In such a case, the occurrence of such a problem can be prevented by controlling the degree of acidification of the soil. It is also well known that soil acidification is undesirable for most cultivated crops. Therefore, to prevent acidification of the soil, or to neutralize or alkaline acid soil,
It is desirable to be able to maintain an appropriate pH value over time.

【0003】このような目的のために従来から種々の手
段が提案され、実施されてきている。以下に公知関連技
術を検討する。 (1)焼却灰等の廃棄物に対しては厚生省告示第194
条第1号により、セメント固化法、薬剤処理法、酸抽出
法及び溶融法があげられている。また、鉄鋼スラグを利
用した重金属の安定化方法も提案されている。しかし、
これらの方法は、焼却灰等の廃棄物自体の中に含まれる
重金属を安定化することが目的であるから、土壌に含ま
れる重金属の安定化に対しては応用し難い。また、土壌
改良剤として鉄スラグを使用することが提案されている
が、これは土壌の物理性の改善が主目的であり、重金属
の安定化という作用については認識されておらず、その
効果については不明である。
[0003] For such a purpose, various means have been conventionally proposed and implemented. The related arts will be discussed below. (1) For waste such as incinerated ash, Notification No. 194 of the Ministry of Health and Welfare
Article No. 1 describes a cement solidification method, a chemical treatment method, an acid extraction method and a melting method. Also, a method of stabilizing heavy metals using steel slag has been proposed. But,
These methods are intended to stabilize heavy metals contained in the waste itself, such as incineration ash, and thus are difficult to apply to stabilization of heavy metals contained in soil. It has also been proposed to use iron slag as a soil conditioner, but its main purpose is to improve the physical properties of the soil, and the effect of stabilizing heavy metals has not been recognized. Is unknown.

【0004】(2)セメント固化法では、重金属を珪酸
カルシウムの表面に吸着させ、固溶化させることを原理
としているから、もしこの原理を土壌のために応用する
とすれば、土壌中にセメントを混合しなければならず、
それにより重金属は固定化されるが、それと同時に土壌
が硬化してしまい、一旦硬化した土壌を解砕して元の状
態に回復するのは困難であり、実用できない。
(2) The cement solidification method is based on the principle that heavy metals are adsorbed on the surface of calcium silicate and solidified, and if this principle is applied to soil, cement is mixed into soil. Have to do
As a result, the heavy metal is immobilized, but at the same time, the soil hardens, and it is difficult to crush the once hardened soil and restore it to its original state, which is not practical.

【0005】(3)薬剤処理法では重金属補集剤、凝集
剤、抑制剤等を添加して、不溶性の重金属錯化合物を生
じさせることで重金属を安定化させるが、この際に含ま
れるキレ−ト剤は殆どの金属イオンを安定化させるた
め、土壌生物に必要なイオンまで固定してしまい、土壌
生態系に重大な影響を及ぼす。またこれらの薬剤類によ
る土壌汚染が起こり、実際には応用できない。
(3) In the chemical treatment method, a heavy metal scavenger, a flocculant, an inhibitor, and the like are added to form an insoluble heavy metal complex compound, thereby stabilizing the heavy metal. The stabilizing agent stabilizes most of the metal ions, fixing even ions necessary for soil organisms, and has a serious effect on soil ecosystems. In addition, soil contamination due to these chemicals occurs and cannot be applied in practice.

【0006】(4)酸抽出法は重金属を酸の作用で水溶
液に溶かして抽出する技術であり、狭い面積の土壌に適
用できても、広範囲の土壌に対してかかる抽出作業を行
うことは、実際上不可能である。また溶融法も広範囲の
土壌総てを溶融固化処理することは困難である。
(4) The acid extraction method is a technique for extracting a heavy metal by dissolving it in an aqueous solution by the action of an acid. Even if it can be applied to a soil having a small area, it is not possible to perform such extraction work on a wide range of soil. It is practically impossible. Also, it is difficult for the melting method to melt and solidify all soil in a wide range.

【0007】(5)さらには、スラグを利用した重金属
の安定化法について幾つか提案されているが、いずれも
土壌に対しては応用し難いものである。例えば、特開昭
56−51240号では、溶出重金属類のための処理材
及びその処理方法が提案されているが、重金属を溶出
し、それをスラグにより吸着処理する方法であるため、
広範囲の多量の土壌に対して実施するには抽出する設
備、土壌の運搬を要し、また土壌を移動させることによ
り現法下ではその土壌自体が廃棄物となり実施困難であ
る。また特開昭57−60074号では、重金属を含む
廃棄物の無害化処理法が提案されているが、溶融スラグ
中に多量の土壌を混入することは上記同様の理由により
困難である。さらに、特開平9−174019号では、
一般廃棄物焼却灰の処理法が提案されているが、これは
セメントによる安定化技術であり、これを土壌の処理に
応用することは上記(2)で述べたのと同様に困難であ
る。
(5) Furthermore, several methods for stabilizing heavy metals using slag have been proposed, but all of them are difficult to apply to soil. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-51240 proposes a treatment material for eluting heavy metals and a method of treating the same. However, since this is a method of eluting heavy metals and adsorbing them with slag,
Extraction and transportation of soil are required to implement the method on a large amount of soil over a wide area, and the soil itself becomes waste and is difficult to implement under the current method by moving the soil. JP-A-57-60074 proposes a method for detoxifying waste containing heavy metals, but it is difficult to mix a large amount of soil into molten slag for the same reason as described above. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No.
A treatment method for municipal waste incineration ash has been proposed, but this is a stabilization technique using cement, and it is difficult to apply this to soil treatment as described in (2) above.

【0008】(6)土壌の改良のためには、種々の土壌
改良材が提案されいるが、それらのものは、主として土
壌の物理性の改善を目的として使用され、土壌中の重金
属の安定化を意図したものではない。例えば、特開昭5
3−17157号では、高炉水砕スラグを主材とする芝
生用土壌改良材が開示されているが、これは芝生の目土
として表土の物理性改善が目的であり、土壌pHのコン
トロ‐ルに関しては意図されておらず、またそれに関す
る効果も不明である。特開昭60−5088号には、ク
ロム鉱石を主原料として、これに炭材及びフラックスを
加えクロム分と鉄分とを還元溶融分離させ、(CaO+
1.39MgO)/(SiO2+1.18Al23)=
0.7〜1.2,Al2O3=17〜22パ−セントの
成分条件を満足させるように製造されるスラグの土壌改
良材が開示されているが、還元、溶融分離する製造法の
ため、製造コストが高いこと、土壌pHの調整効果が不
明なこと及びAl2O3分が高いため高濃度のアルミイ
オンの溶出による作物の根腐れ、加えて土壌の酸性化を
促進する可能性の問題がある。また、特開平1−168
791号には、鉄鋼スラグに酸性化材を配合してなる芝
草用土壌改良材が開示されているが、酸性化材を配合し
てしまうので鉄鋼スラグのアルカリ特性が消滅され中和
されてしまうので、日本等に多く見られる酸性質土壌の
pH調整のためには適さない。
(6) For soil improvement, various soil amendments have been proposed, but these are mainly used for the purpose of improving the physical properties of the soil and stabilize heavy metals in the soil. It is not intended. For example, JP
Japanese Patent No. 3-17157 discloses a soil improvement material for turf, which is mainly composed of granulated blast furnace slag. The purpose is to improve the physical properties of the topsoil as a lawn soil, and to control soil pH. Is not intended, and its effect is unknown. JP-A-60-5088 discloses that chromium ore is used as a main raw material, carbonaceous material and flux are added thereto, and chromium and iron are reduced and melted and separated.
1.39 MgO) / (SiO 2 +1.18 Al 2 O 3 ) =
A soil amendment material for slag manufactured to satisfy the component conditions of 0.7 to 1.2 and Al2O3 = 17 to 22% is disclosed. There is a problem that the cost is high, the effect of adjusting the soil pH is unknown, and the high content of Al2O3 causes the root rot of the crop due to elution of a high concentration of aluminum ions, and may further promote the acidification of the soil. Also, JP-A-1-168
No. 791 discloses a soil improvement material for turfgrass in which an acidifying agent is mixed with steel slag. However, since the acidifying agent is mixed, the alkali properties of the steel slag disappear and are neutralized. Therefore, it is not suitable for adjusting the pH of acid soils often found in Japan and the like.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】日本の土壌の多くは、
火山灰の風化により形成されたことや、日本における温
暖多雨の気象条件下にあることから、通常弱酸性を呈す
る。さらに、いくつかの機構により土壌の酸性化が促進
される。酸性雨による土壌の酸性化、土壌の風化による
土壌の酸性化、化学肥料を使用し連作の結果イオンバラ
ンスが崩れることで生じる土壌の酸性化、また土壌微生
物によるイオウ化合物の酸化により硫酸があ生成される
ことにより起こる土壌の酸性化(図2参照)等があり、
年年その面積が増加する傾向がある。
[Problems to be solved by the invention] Most of the soil in Japan is
Due to the formation of volcanic ash due to weathering and the climatic conditions of warm rain in Japan, it usually exhibits weak acidity. In addition, several mechanisms promote soil acidification. Acidification of soil by acid rain, acidification of soil by weathering of soil, acidification of soil caused by improper ion balance as a result of continuous cropping using chemical fertilizer, and sulfuric acid generated by oxidation of sulfur compounds by soil microorganisms Soil acidification (see Figure 2) caused by
The area tends to increase year by year.

【0010】土壌が酸性を呈するようになると、土壌中
に本来存在する例えばマンガン、亜鉛、砒素、カドミウ
ム、ニッケル、鉛等の重金属が溶出し、環境汚染や作物
の生育阻害を引き起こす傾向が見られるようになる。ま
た、廃棄物処分場、重金属を精錬または使用する工場等
からの排水に含まれる重金属による土壌の環境汚染が問
題となってきている。
When the soil becomes acidic, heavy metals such as manganese, zinc, arsenic, cadmium, nickel, and lead, which are originally present in the soil, elute, tending to cause environmental pollution and growth inhibition of crops. Become like In addition, environmental pollution of soil due to heavy metals contained in wastewater from waste disposal sites, factories that refine or use heavy metals, and the like has become a problem.

【0011】一旦広範囲の土壌が汚染されてしまうと重
金属の浄化、除去は、困難である。現在、焼却灰等の廃
棄物の重金属を処理する方法は、種々提案されている
が、前述したように、広範囲に汚染された土壌の処理に
対しては応用できない。
Once a wide range of soil is contaminated, it is difficult to purify and remove heavy metals. At present, various methods for treating heavy metals in wastes such as incineration ash have been proposed, but as described above, they cannot be applied to the treatment of soil that is widely contaminated.

【0012】このように重金属で汚染された土壌に対し
ては、pHを重金属に対して適正に調整し、その適正p
Hを長期間維持することにより、重金属を水酸化塩とし
て不溶化し安定化させる方法が望ましい。
For soil contaminated with heavy metals as described above, the pH is appropriately adjusted for heavy metals,
It is desirable to maintain H for a long period of time so that heavy metals are insolubilized as hydroxide salts and stabilized.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、弊害の少
ない土壌の酸性化防止方法及び/または土壌の適切なp
H調整方法、ひてはそれによる重金属の安定化方法につ
いて鋭意検討、研究を進めてきた。
Means for Solving the Problems The present inventors have developed a method for preventing acidification of soil with less adverse effect and / or an appropriate method for preventing soil acidification.
We have been diligently studying and studying the H adjustment method and, finally, the method of stabilizing heavy metals.

【0014】かくして、本発明は、種々の要因で酸性化
する恐れのある土壌の酸性化を防止し、または、酸性化
した土壌あるいは弱酸性土壌のpHを適正に調整し、長
期にわたり維持することからなる方法を提供する。この
方法において、土壌が本来または天然に重金属を含む
か、または外部から移入した重金属を含む場合には、重
金属は不溶化され、土壌からの流出・2次汚染発生が有
効に防止される。また、重金属の影響で作物の栽培に適
さない土壌を作物栽培可能に回復させることができる。
さらに詳しくは、当該土壌に対して、粒度調整したアル
カリ資材(高炉スラグ、転炉スラグ、石炭灰、石灰石及
び石灰)の有効量を施用することからなる上記方法に関
する。
Thus, the present invention is to prevent acidification of soil which may be acidified by various factors, or to properly adjust the pH of acidified or weakly acidic soil and maintain it for a long period of time. Providing a method comprising: In this method, when the soil contains a heavy metal naturally or naturally or contains a heavy metal imported from the outside, the heavy metal is insolubilized, and the outflow from the soil and the occurrence of secondary pollution are effectively prevented. In addition, soil unsuitable for crop cultivation due to the influence of heavy metals can be recovered so that crop cultivation is possible.
More specifically, the present invention relates to the above method comprising applying an effective amount of alkali materials (blast furnace slag, converter slag, coal ash, limestone and lime) whose particle size has been adjusted to the soil.

【0015】本発明の一具体例において、酸性化する恐
れのある土壌、または酸性化した土壌に対して最大粒径
が30mmとなるように整粒したアルカリ資材を施用し
て土壌の酸性化を防止し、かつ土壌pHを長期にわたり
安定化させる方法であって、そのアルカリ資材が高炉ス
ラグ、転炉スラグ、石炭灰、石灰石、及び石灰からなる
群より選択される少なくとも1種であることを特徴とす
る上記方法が提供される。
[0015] In one embodiment of the present invention, acidification of the soil is performed by applying an alkali material sized so that the maximum particle size is 30 mm to the soil which may be acidified or the acidified soil. A method for preventing and stabilizing soil pH for a long time, wherein the alkaline material is at least one selected from the group consisting of blast furnace slag, converter slag, coal ash, limestone, and lime. The above method is provided.

【0016】本発明の別の一具体例においては、最大粒
径が30mmとなるように整粒した高炉スラグ、転炉ス
ラグ、石炭灰、石灰石、石灰の内の少なくとも1種の、
カルシュウムを主成分とし除放するアルカリ資材を施用
して土壌の酸性化を防止し、さらには土壌のpH6〜1
3の範囲内の目的値に調整し、かつ土壌pHを長期にわ
たり安定化させることで、天然に重金属を高濃度で含有
する土壌、あるいは廃棄物処分場、重金属を精錬または
使用する工場等からの排水で汚染されて重金属を高濃度
で含有する土壌の重金属を安定化する方法が提供され
る。
In another embodiment of the present invention, at least one of blast furnace slag, converter slag, coal ash, limestone and lime sized to have a maximum particle size of 30 mm,
Applying an alkaline material containing calcium as a main component and releasing it to prevent acidification of the soil, and furthermore, pH 6-1 of the soil
By adjusting to a target value within the range of 3 and stabilizing the soil pH for a long period of time, it is possible to obtain soil from a site containing naturally high concentrations of heavy metals, waste disposal sites, and factories that refin or use heavy metals. A method is provided for stabilizing heavy metals in soils that are contaminated with wastewater and contain high concentrations of heavy metals.

【0017】本発明において、土壌の酸性化防止及び/
または土壌の適切なpH調整による重金属の安定化は、
30mm以下に粒度調整したアルカリ資材の有効量を施
用することで土壌pHに応じて徐々にかつ長期的に溶出
する鉄、カルシウム、マグネシウムといったイオンの効
果により重金属の不溶化がそくしんされる。重金属の不
溶化(安定化)に必要とされるpH値は、重金属の種類
により異なり、本発明の目的のためには、pH6以上の
適当な範囲に調整する必要がある。またpH13以上に
調整するためには多量のアルカリ資材が必要であり実用
に適さない。
In the present invention, prevention of soil acidification and / or
Or stabilization of heavy metals by appropriate soil pH adjustment,
By applying an effective amount of an alkali material having a particle size adjusted to 30 mm or less, heavy metals can be insolubilized by the effect of ions such as iron, calcium, and magnesium that are gradually and long-term eluted according to soil pH. The pH value required for insolubilization (stabilization) of heavy metals differs depending on the type of heavy metals, and for the purpose of the present invention, it is necessary to adjust the pH to an appropriate range of pH 6 or more. Further, in order to adjust the pH to 13 or more, a large amount of alkali material is required, which is not practical.

【0018】本発明におけるpH値に関して、重金属の
種類によっては安定化のために、土壌pHを8以上に調
整する必要がある。8以上のpHは、環境汚染につなが
る可能性があるが、施用した直近の土壌でpHは上昇す
るが、土壌の干渉能の効果により中和され、従って殆ど
の場合に、数十cm離れた場所では、ほぼ中性に回復す
るので環境汚染の弊害は本発明では、実質的に起こらな
い。
Regarding the pH value in the present invention, it is necessary to adjust the soil pH to 8 or more for stabilization depending on the type of heavy metal. A pH of 8 or higher can lead to environmental pollution, but the pH rises in the immediate soil applied, but is neutralized by the effect of soil interference, and therefore in most cases is several tens of centimeters away In the place, the effect of environmental pollution does not substantially occur in the present invention since the place is almost neutralized.

【0019】本発明におけるアルカリ資材の最大粒径は
30mmであり、この理由は最大粒径が30mmを超え
ると、重機、その他の機材、用具によるアルカリ資材の
土壌への混合に支障をきたすからである。またアルカリ
資材を粉砕した形で使用するならば、石灰施用の場合の
ように、アルカリ成分のカルシウム、鉄、マグネシウム
等の急激かつ過剰な溶出のために、pHが急激に上昇
し、植物、土壌微生物に重大な悪影響を及ぼす恐れがあ
る。またこのような場合には、アルカリ成分の溶出の持
続性が劣るため、長期にわたる効果を期待できない。そ
れぞれのアルカリ成分は、相異なる溶出挙動を示し、ま
たそれぞれの重金属に対して異なる安定化作用を呈する
ので、2種以上のアルカリ資材(異なるアルカリ成分組
成)を必要に応じて適切に組み合わせることによって、
個々の土壌にとって最も有効な作用を得ることができ
る。このような組み合わせは、アルカリ資材の組成特性
及び土壌の特性等を勘案考慮することにより、当業者に
よって容易に設定できることである。特に転炉スラグ
は、鉄、カルシュウム、マグネシウムイオンと共に、リ
ン酸を含むため重金属の不溶化効果が増強される利点が
ある。
The maximum particle size of the alkaline material in the present invention is 30 mm, because if the maximum particle size exceeds 30 mm, mixing of the alkaline material into the soil by heavy equipment, other equipment, and tools is hindered. is there. If alkaline materials are used in a crushed form, as in the case of lime application, the pH rapidly rises due to the rapid and excessive elution of the alkaline components calcium, iron, magnesium, etc. May have serious adverse effects on microorganisms. In such a case, the long-term effect cannot be expected because the persistence of the elution of the alkali component is poor. Since each alkali component shows different elution behavior and exhibits a different stabilizing action for each heavy metal, by appropriately combining two or more alkali materials (different alkali component compositions) as necessary. ,
The most effective action can be obtained for each soil. Such a combination can be easily set by those skilled in the art by considering the composition characteristics of the alkaline material, the characteristics of the soil, and the like. In particular, converter slag contains phosphoric acid together with iron, calcium, and magnesium ions, and thus has the advantage that the effect of insolubilizing heavy metals is enhanced.

【0020】重金属イオンは、pHに依存して(殊にア
ルカリ側pHにおいて)水酸化イオンと結合して不溶性
の塩を形成する。本発明では、土壌pHをアルカリ資材
を用いて調整し、適正な範囲にpH値を長期間維持する
ことにより、重金属を安定化(固定化)することを基本
としている。
The heavy metal ions combine with the hydroxide ions in a pH-dependent manner (particularly at the alkaline pH) to form insoluble salts. The present invention is based on stabilizing (fixing) heavy metals by adjusting the soil pH using an alkaline material and maintaining the pH value in an appropriate range for a long period of time.

【0021】表1に、主な重金属について、それらの重
金属と水酸化イオンの溶解度積、両性水酸化物の錯イオ
ンと水素イオンの平衡定数、及び溶解濃度が10−5m
ol/l以下となるpH範囲に関するデ−タを示す。重
金属と水酸化イオンの溶解度積の式により、pHの上昇
(=水酸化イオン濃度の増加)に伴う重金属の溶解濃度
の低下が説明される。重金属によっては余りアルカリ性
が高くなると再溶解するものもあり、この現象は両性水
酸化物の錯イオンと水素イオンの平衡定数によって説明
される。
Table 1 shows that the solubility products of the main heavy metals and the hydroxide ions, the equilibrium constants of the complex ions of the amphoteric hydroxide and the hydrogen ions, and the dissolution concentrations of the main heavy metals are 10-5 m.
Shows data on the pH range below ol / l. The equation of the solubility product of heavy metal and hydroxide ion explains the decrease in the concentration of heavy metal dissolved with increasing pH (= increase in hydroxide ion concentration). Some heavy metals redissolve when the alkalinity becomes too high, and this phenomenon is explained by the equilibrium constant between the complex ion of amphoteric hydroxide and hydrogen ion.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【0023】参考のため、表2に種々のアルカリ資材の
化学成分分析結果を示す。
For reference, Table 2 shows the results of chemical composition analysis of various alkali materials.

【0024】[0024]

【表2】 [Table 2]

【0025】実施例 試験試料として、奄美大島の酸性土壌(pH5.1)を
採用した。この試料土壌に対して、種々のアルカリ資材
を表3に示す比率(重量基準w/wパ−セント)で混合
して、それぞれの混合試料のpHを測定した。この操作
は、乾燥した土壌に所定量のアルカリ資材を混合し、例
えば、(8)においては、乾燥土壌70パ−セントに対
して高炉水砕スラグを20パ−セント及び転炉スラグを
10パ−セント混合し、この混合物のpHを溶出試験に
より測定した。試験(1)〜(13)の結果を表3に示
す。試験(2)〜(6)で示されるように、転炉スラグ
の混合比率が増加すると、土壌pHが上昇した。同様に
土壌pHは、各アルカリ資材の混合比率に比例して上昇
し、かくして混合比率を増減させることにより、土壌p
Hを約6〜13の間で自由に制御できる。
EXAMPLES As test samples, acidic soil (pH 5.1) of Amami Oshima was used. Various alkali materials were mixed with the sample soil at the ratios shown in Table 3 (weight percentage w / w percent), and the pH of each mixed sample was measured. In this operation, a predetermined amount of an alkaline material is mixed with the dried soil. For example, in (8), 20% of granulated blast furnace slag and 10% of converter slag are used for 70% of dry soil. -Cent mixing and the pH of this mixture was determined by a dissolution test. Table 3 shows the results of the tests (1) to (13). As shown in Tests (2) to (6), as the mixing ratio of the converter slag increased, the soil pH increased. Similarly, the soil pH rises in proportion to the mixing ratio of each alkaline material, and thus, by increasing or decreasing the mixing ratio, the soil p
H can be freely controlled between about 6 and 13.

【0026】[0026]

【表3】 [Table 3]

【0027】次に、重金属の安定化に対するpH値の影
響効果を明らかにする。前記酸性土壌(pH5.1)に
対し転炉スラグを0、5、10、15、20及び30パ
−セント添加し、土壌pHを表3のように調整した。こ
のように処理した各土壌1.0gに対して0.005m
ol/lのZnSO4,0.005mol/lのMnS
O4を含む水溶液を添加し4時間振とう後、静置し、上
澄み液の亜鉛及びマンガンの濃度を測定した。これら一
連の実験結果を表4及び図1にまとめて示す。
Next, the effect of the pH value on the stabilization of heavy metals will be clarified. Converter slag was added to the acidic soil (pH 5.1) at 0, 5, 10, 15, 20, and 30 percent to adjust the soil pH as shown in Table 3. 0.005 m for each soil 1.0 g thus treated
ol / l ZnSO4, 0.005 mol / l MnS
An aqueous solution containing O4 was added, shaken for 4 hours, allowed to stand, and the concentrations of zinc and manganese in the supernatant were measured. The results of a series of these experiments are summarized in Table 4 and FIG.

【0028】[0028]

【表4】 [Table 4]

【0029】上澄み液中の亜鉛濃度は、pH7.8で低
下し始め、pH8.9で最小値を示した。この濃度減少
は、亜鉛イオンの溶解度積[Zn][OH]2=1.2×1
0−17によって説明される。上記の最小値に次いで、
pHの上昇に伴い亜鉛濃度は、再び増加した。これは亜
鉛が両性水酸化物の錯イオンを形成し再溶解したためで
ある。その溶解度積は[HZnO2][H]=10−17で
あり、この式によって上澄み液中の亜鉛の濃度が説明さ
れる。マンガンの上澄み液中の濃度は、pH7.8付近
から低下し始め、pH10.4以上で低く安定してい
る。これは、亜鉛と同様にマンガンイオンの溶解度積
[HZnO2]=1.9×10−13によって説明され
る。マンガンは、亜鉛に比べ両性水酸化物の錯イオンの
溶解度積が高pHに安定であることから、この高pH範
囲では、再溶解は認められなかった。これらの結果よ
り、前記のスラグ等のアルカリ資材を用いて土壌(殊
に、酸性化する恐れのある土壌、酸性化した土壌)のp
Hを有効にかつ実用的に調整できること、またそのpH
調整の実施によって、土壌中に存在する重金属を長期間
にわたり安定化し、それらの溶出を防止して2次汚染の
発生を無くするようにできることが、明らかである。種
々のpH特性の土壌区域での繰り返しの野外実験の結果
でも、上記と同じ傾向が認められ、これらの数多くの野
外実験結果から、本発明のアルカリ資材により達成され
る土壌pH調整効果は、数年間、例えば約2〜5年、あ
るいは更に長期にわたり維持されることが確認され、乃
至推測された。本発明の効果を例示列挙すれば下記の通
りである。 (1)土壌pHに応じてアルカリ資材から溶出するCa
により土壌酸性化防止及び/または土壌pHの調整、適
正範囲内のpH維持を長期的に達成することができる。 (2)上記の諸作用によって、土壌中に既に存在する
か、または外部から移入する重金属の安定化がなされ、
重金属がその場に留められるので、環境に対する悪影響
が阻止される。 (3)アルカリ資材の種類、配合比率により特定の種類
の金属に適当なpH調整を容易に行うことができる。こ
の際には、重金属と水酸化イオンの溶解度積、両性水酸
化物の錯イオン(もしも形成するならば)と水素イオン
の平衡定数、溶解度とpH値との関係等の諸デ−タを考
慮することにより、あるいは必要により簡単な予備試験
を行うことにより、一層容易に適正処方を設定できる。 (4)本発明を農耕地に適用しても、使用アルカリ資材
の粒径が30mm以下に整えられているため、農耕作業
には実質的に妨げとなることはない。 (5)本発明によれば、廃棄物処理場の近くで環境汚染
問題を生ずる恐れのある重金属の溶出、2次汚染を有効
に予防または防止することができる。 (6)本発明によれば、比較的多量のスラグ等を消費す
るので、スラグ等の有効利用が図られ、促進される。
The zinc concentration in the supernatant began to drop at pH 7.8 and reached a minimum at pH 8.9. This decrease in concentration is due to the solubility product of zinc ions [Zn] [OH] 2 = 1.2 × 1
It is described by 0-17. Following the minimum above,
The zinc concentration increased again with increasing pH. This is because zinc formed a complex ion of the amphoteric hydroxide and redissolved. Its solubility product is [HZnO 2 ] [H] = 10-17, which explains the concentration of zinc in the supernatant. The concentration in the manganese supernatant begins to decrease from around pH 7.8 and is low and stable above pH 10.4. This is the solubility product of manganese ions, as with zinc.
[HZnO 2 ] = 1.9 × 10−13. Since manganese has a higher solubility product of complex ions of amphoteric hydroxide than zinc in a high pH range, no re-dissolution was observed in this high pH range. From these results, it was found that the soil (especially, the soil which may be acidified, the acidified soil) using the alkaline material such as the slag described above was used.
H can be adjusted effectively and practically, and its pH
It is clear that the implementation of the adjustment can stabilize the heavy metals present in the soil for a long period of time, prevent their elution and eliminate the occurrence of secondary contamination. The same tendency was observed in the results of repeated field experiments in soil areas having various pH characteristics, and from the results of these numerous field experiments, the soil pH adjustment effect achieved by the alkali material of the present invention was several It has been ascertained or assumed to be maintained for a year, for example, about 2-5 years, or even longer. The effects of the present invention are listed below as examples. (1) Ca eluted from alkaline materials according to soil pH
Thereby, soil acidification prevention and / or adjustment of soil pH and maintenance of pH within an appropriate range can be achieved in a long term. (2) The above actions stabilize heavy metals that are already present in the soil or that are imported from the outside,
Since the heavy metals are kept in place, adverse effects on the environment are prevented. (3) Suitable pH adjustment for a specific type of metal can be easily performed depending on the type and mixing ratio of the alkali material. At this time, various data such as solubility product of heavy metal and hydroxide ion, equilibrium constant of complex ion of amphoteric hydroxide (if formed) and hydrogen ion, and relationship between solubility and pH value are considered. By performing a simple preliminary test when necessary, an appropriate prescription can be set more easily. (4) Even if the present invention is applied to agricultural land, since the particle size of the alkaline material used is adjusted to 30 mm or less, it does not substantially hinder agricultural work. (5) According to the present invention, it is possible to effectively prevent or prevent the elution of heavy metals which may cause an environmental pollution problem near a waste disposal site and the secondary contamination. (6) According to the present invention, since a relatively large amount of slag and the like is consumed, effective use of the slag and the like is achieved and promoted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 種々のpH値におけるZn及びMnの溶出濃
度のグラフ
FIG. 1 is a graph of Zn and Mn elution concentrations at various pH values.

【図2】 土壌の微生物学的な要因による酸性化の過程
の一例を示す概念線図
FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of an acidification process of soil due to microbiological factors.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C09K 101:00 109:00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) // C09K 101: 00 109: 00

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】酸性化する恐れのある土壌、または酸性化
した土壌に対して最大粒径30mmとなるように整粒し
たアルカリ資材を施用して土壌の酸性化を防止し、かつ
土壌pHを長期にわたり安定化させる方法であって、そ
のアルカリ資材が高炉スラグ、転炉スラグ、石炭灰、石
灰石及び石灰からなる群より選択される少なくとも1種
であることを特徴とする上記方法。
An alkaline material sized to have a maximum particle size of 30 mm is applied to soil that is likely to be acidified or acidified soil to prevent acidification of the soil and to adjust soil pH. A method for stabilizing for a long time, wherein the alkaline material is at least one selected from the group consisting of blast furnace slag, converter slag, coal ash, limestone and lime.
【請求項2】 該土壌中に重金属が存在しているか、移
入する場合に、該酸性化防止、pH安定化作用により重
金属が土壌中に安定化される請求項1の方法。
2. The method according to claim 1, wherein when the heavy metal is present in the soil or is introduced, the heavy metal is stabilized in the soil by the action of preventing acidification and stabilizing the pH.
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