JP2002529234A - 土壌からの金属の回収 - Google Patents

土壌からの金属の回収

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、ニッケルやコバルトなどの金属を、金属に富む土壌を植物採掘または植物抽出することによって回収することに関する。この方法では、土壌のpHを調節することによって、所望の金属が選択的に超蓄積性植物に蓄積される。金属は、最終的に、金属を含有している場所をさらに汚染することなく経済的に許容可能なレベルで植物の地上部分の組織から回収される。本発明は、金属超蓄積植物にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の背景】
(連邦資金による研究開発でなされた発明への権利に関する記述) 本発明の開発中になされた研究の一部は合衆国政府資金を利用した。合衆国政
府は本発明において一定の権利を有する。
【0002】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物抽出または植物採掘技術を用いてニッケルやコバルトなどの金
属を回収する方法に関する。pHを調整するために処理された土壌にニワナズナ
(Alyssum)草類などのある種の金属超蓄積植物を栽培することによって、金属
を選択的に土壌から抽出することができる。
【0003】
【従来の技術】
採掘、精錬および製造廃棄物の処理などの工業的手法は、自然環境における有
毒金属の濃度を増加させてきた。例えば、多くのニッケル採掘および精錬場所で
は、土壌中のニッケルおよびコバルトの含有量が非常に高くて植物が生き残るこ
とができず、その地域の生態系に深刻な崩壊が起こっている。一度、ニッケルお
よびコバルトが土壌に入ってしまうと、それらは比較的動かず、また、毒性の少
ない物質に分解することもないので、ニッケルやコバルトを除去するのは困難で
ある。精錬所や採掘廃棄物によって影響を受ける領域の大きさは、通常、非常に
大きく、土の除去および入れ替え等の土壌改善の工学的方法は高価すぎて実施す
ることができない(Cunningham et al., "Phytoremediation to Contaminated S
oils", Trends Biotechnol. 13: 393-397 (1995))。
【0004】 金属含有または金属汚染土壌において育ち、重金属をその組織に積極的に蓄積
することのできる、ある種の植物の能力を活用することによって、土壌から金属
を抽出するという試みがなされてきた。穀物を含むこのような植物を汚染された
土壌で栽培して汚染物質を抽出することは、植物抽出と称される。この方法は、
土壌の肥沃性および景観を保持しつつ崩壊または分散を殆ど起こさないので、耕
地の汚染された土壌に特に効果的である。
【0005】 ニッケルは最も広く見出され、技術的に重要な金属の1つである。ニッケルは
全ての土壌にある天然の成分であり、蛇紋岩土、ラテライト状蛇紋岩土、超苦鉄
質土および隕石由来の土などの、ある型の土壌および地質材料においてその濃度
が特に高い。もう1つの価値ある金属であるコバルトは、ニッケルに非常によく
似た化学的性質および地質学的性質を有しており、通常、同じ土壌で発見される
。このような土壌で発見される可能性のある他の金属としては、パラジウム、ロ
ジウム、ルテニウム、プラチナ、イリジウム、オスミウムおよびルテニウムのよ
うなプラチナ・パラジウム族、並びにセレニウム、亜鉛およびカドミウムのよう
な金属を挙げることができる。
【0006】 蛇紋岩、ラテライト状蛇紋岩、超苦鉄および隕石に由来する土壌や地質材料を
有する場所は、従来から、金属蓄積植物で採掘ないし耕作されてきた。鉱化され
た(鉱物質の(geogenic))土壌から金属を抽出するのにそのような植物を使用す
ることは、植物採掘(phytomining)と称される。
【0007】 ラスキンら(Raskin et al.)に与えられた米国特許第5,364,451号は、低コス
トで汚染された土壌を改善する方法に関するものである。ラスキンらはアブラナ
科の植物を金属に富んだ土壌で育てることによって、金属に富んだ土壌から金属
を除去している。ラスキンらは、様々な植物および回収が可能である多数の金属
を一般的に記載しているが、例は、主として遺伝子的に改造した植物からクロム
と鉛とを回収することを記載している。このように、見込みはあるとしても、植
物の栽培または培養によって土壌を植物採掘または植物抽出することを直接行う
ことに関して、ラスキンらは殆ど記載していない。
【0008】 ラスキンら(Raskin et al.)に与えられた米国特許第5,785,735号は、やはり
、汚染された土壌を改善する方法に関するものである。ラスキンらは、穀物およ
びアブラナ科の植物の内の穀物と近戚関係にあるものを金属に富んだ土壌で栽培
することによって、金属に富んだ土壌から金属を除去している。この方法は、金
属と土壌に添加されたキレート化剤とで錯体を形成すること、土壌に電場をかけ
ること、および土壌中のpHを小さくすることを必要とする。ラスキンらは様々
な植物を一般的に記載しているが、明細書は主に遺伝子的に改造した植物から金
属を回収することを記載している。繰り返すが、このように、植物の栽培または
培養によって土壌を植物採掘または植物抽出することを直接行うことに関して、
ラスキンらは殆ど記載していない。
【0009】 科学者は、土壌のpHを増加させると農場穀物の重金属を吸収する能力が低下
することを認めている。チェイニーら(Chaney et al.)に与えられた米国特許
第5,711,784号は、土壌のpHを低下させると「ニッケルおよびコバルトの植物
処理能力を増加させる」という、この技術分野における考えを反映している。チ
ェイニーらによって開示されているように、「pHが低くなると溶解性が増加し
て、根による吸収のためのこれら金属の放出、および植物の地上組織への金属の
移動を最適化する。」しかしながら、土壌のpHを小さくすることは、金属をよ
り動きやすくし、その場所をさらに汚染してしまうのにつながる可能性がある。
したがって、ニッケル、コバルトおよび他の金属を植物抽出または植物採掘によ
って超蓄積する植物を栽培することが、このような金属を回収する手段として望
ましい代替手段である。
【0010】
【発明の要約】
したがって、本発明は、金属に富んだ土壌を植物採掘または植物抽出すること
によって金属の回収を行う改良されたシステムに関する。
【0011】 また、本発明は、土壌のpHを上げることによって植物採掘や植物抽出で使用
される植物によるニッケルの取り込みを増加することに関する。ニッケルは、究
極的に、ニッケル含有場所をさらに汚染することなく、経済的に受け入れ可能な
コストで植物の組織から回収される。
【0012】 さらに、本発明は、例えば、金属含有土壌に存在するコバルトや他の金属を収
集するために、ニッケルの回収に先立ってまたはニッケルの回収に続いてpHを
低下させることに関する。
【0013】 本発明のある特定の面においては、ニワナズナ植物類を好適なpH条件下で栽
培して、他の金属と比べてある特定の金属を選択的に蓄積する。
【0014】 さらに、本発明は、金属含有土壌から回収される少なくとも一種の金属の量を
選択的に増加させる方法に関し、該方法は (a) 土壌のpHを上昇または低下させ、 (b) 少なくとも一種の金属超蓄積植物を、該少なくとも一種の植物が土壌から得
られる少なくとも一種の金属を地上組織に蓄積することを可能にするのに十分な
条件下で栽培し、 (c) 工程(a)でpHを低下させたのであれば土壌のpHを上昇させ、工程(a)でp
Hを上昇させたのであれば土壌のpHを低下させ、 (d) 前記少なくとも一種の金属超蓄積植物を、前記少なくとも一種の植物が土壌
から得られる少なくとも一種の第二の金属を地上組織に蓄積することを可能にす
るのに十分な条件下で栽培 することを特徴とする。
【0015】 本発明は、さらに、ニッケルを含有する土壌からニッケルを回収する方法に関
し、該方法は、 (a) 土壌のpHを上昇させ、 (b) 少なくとも一種のニッケル超蓄積植物を、該少なくとも一種の植物の地上組
織の、乾燥重量基準で、少なくとも0.1%がニッケルであるような条件下で栽培
し、 (c) 前記少なくとも一種の植物を収穫し、 (d) 該収穫された植物からニッケルを回収 することを特徴とする。
【0016】 本発明は、また、コバルトを含有する土壌からコバルトを回収する方法に関し
、該方法は、 (a) 土壌のpHを低下させ、 (b) 少なくとも一種のコバルト超蓄積植物を、該少なくとも一種の植物の地上組
織の、乾燥重量基準で、少なくとも0.1%がコバルトであるような条件下で栽培
し、 (c) 前記少なくとも一種の植物を収穫し、 (d) 該収穫された植物からコバルトを回収 することを特徴とする。
【0017】 本発明は、さらに、採集した植物を、該植物によるニッケル摂取を基準ニッケ
ル超蓄積種であるアー.ムラーレ103(A. murale 103)によるニッケル摂取と比
較してスクリーニングことによって、ニワナズナの新規な超蓄積種を同定するこ
とに関する。これらの新規な金属超蓄積種をニッケル含有土壌で栽培すると、組
織の総乾燥重量基準で1.55%以上の濃度で地上組織にニッケルを蓄積することが
できる。
【0018】 本発明は、さらにまた、ニワナズナ植物種の種に関する。
【0019】 本発明は、さらに、ニワナズナ植物種の花粉に関する。
【0020】 また、本発明は、ニワナズナ植物種の生理学的性質および形態学的性質の全て
を有する植物に関する。
【0021】 さらに、本発明は、ニワナズナ植物種の繁殖材に関する。
【0022】 さらにまた、本発明は、少なくとも一種の超蓄積植物を金属含有土壌で栽培し
て、該少なくとも一種の超蓄積植物の地上組織における金属濃度が土壌における
金属濃度を少なくとも因子2で越えることを特徴とする、金属含有土壌の浄化方
法に関する。
【0023】
【好ましい態様の詳細な記載】
本発明においては、金属の超蓄積種として分類された植物を使用する植物抽出
または植物採掘技術を用いることによって、ある種の金属を選択的に回収するこ
とができることが発見された。金属を含有している土壌で選択された植物を栽培
することによって、根から吸収された植物を茎、葉、花などの地上組織並びに他
の葉および茎組織に移動させることができる。この特徴によって、土壌から抽出
された金属を回収するのが容易になる。葉も含めると、地上組織における金属濃
度を約5.0%もの高濃度にすることができるので、金属回収は非常に経済的なも
のになる。しかしながら、約4.0%、約3.0%、約2.5%、約1.0%または約0.1%
などの約5.0%未満の金属回収濃度であっても、やはり有用である。例えば、約1
.0%以上の回収であれば、汚染された土壌を浄化して植物採掘するのに経済的利
益が得られる。コバルトの回収が約0.1%〜約1.0%であれば、十分に低価格で汚
染された土壌を浄化することができる。ある種の金属にあっては、回収が約0.1
%未満であっても、汚染された土壌を浄化するのにはやはり効果的であるといえ
る。
【0024】 本発明は、さらに、金属含有土壌から回収される少なくとも一種の金属の量を
選択的に増加させる方法に関し、該方法は、 (a) 土壌のpHを上昇または低下させ、 (b) 少なくとも一種の金属超蓄積植物を、該少なくとも一種の植物が土壌から得
られる少なくとも一種の金属を地上組織に蓄積することを可能にするのに十分な
条件下で栽培し、 (c) 工程(a)でpHを低下させたのであれば土壌のpHを上昇させ、工程(a)でp
Hを上昇させたのであれば土壌のpHを低下させ、 (d) 前記少なくとも一種の金属超蓄積植物を、前記少なくとも一種の植物が土壌
から得られる少なくとも一種の第二の金属を地上組織に蓄積することを可能にす
るのに十分な条件下で栽培 することを特徴とする。
【0025】 本発明は、さらに、ニッケルを含有する土壌からニッケルを回収する方法に関
し、該方法は、 (a) 土壌のpHを上昇させ、 (b) 少なくとも一種のニッケル超蓄積植物を、該少なくとも一種の植物の地上組
織の、乾燥重量基準で、少なくとも0.1%がニッケルであるような条件下で栽培
し、 (c) 前記少なくとも一種の植物を収穫し、 (d) 該収穫された植物からニッケルを回収 することを特徴とする。
【0026】 本発明は、また、コバルトを含有する土壌からコバルトを回収する方法に関し
、該方法は、 (a) 土壌のpHを低下させ、 (b) 少なくとも一種のコバルト超蓄積植物を、該少なくとも一種の植物の地上組
織の、乾燥重量基準で、少なくとも0.1%がコバルトであるような条件下で栽培
し、 (c) 前記少なくとも一種の植物を収穫し、 (d) 該収穫された植物からコバルトを回収 することを特徴とする。
【0027】 本発明は、さらに、採集した植物を、該植物によるニッケル摂取を基準ニッケ
ル超蓄積種であるアー.ムラーレ103(A. murale 103)によるニッケル摂取と比
較してスクリーニングすることによって、ニワナズナの新規な超蓄積種を同定す
ることに関する。これらの新規な金属超蓄積種をニッケル含有土壌で栽培すると
、組織の総乾燥重量基準で1.55%以上の濃度で地上組織にニッケルを蓄積するこ
とができる。
【0028】 本発明は、さらにまた、ニワナズナ植物種の種に関する。
【0029】 本発明は、さらに、ニワナズナ植物種の花粉に関する。
【0030】 また、本発明は、ニワナズナ植物種の生理学的性質および形態学的性質の全て
を有する植物に関する。
【0031】 さらに、本発明は、ニワナズナ植物種の繁殖材に関する。
【0032】 さらにまた、本発明は、少なくとも一種の超蓄積植物を金属含有土壌で栽培し
て、該少なくとも一種の超蓄積植物の地上組織における金属濃度が土壌における
金属濃度を少なくとも因子2、好ましくは因子2、3または4で越えることを特
徴とする、金属含有土壌の浄化方法に関する。
【0033】 本発明の好ましい一面においては、金属、例えばニッケルに富んだ土壌に一種
以上のニッケル超蓄積植物を栽培すると共に土壌のpHを上げることによって、
ニッケルが選択的に蓄積される。土壌のpHは植物の栽培前、栽培中、または栽
培後に上昇させることができる。pHは植物の栽培前に上昇させるのが好ましい
。このように、本発明は、金属に富んだ土壌のpHを上げると、他の金属を上回
り、ニッケルを植物組織中に蓄積するのに効果があるという驚くべき発見に関す
る。植物組織中にコバルトなどの他の金属を選択的に蓄積するために、次いで、
土壌のpHを下げることができる。好ましいpHは、特に、特定の金属および土
壌に依存して決まる。例えば、土壌が蛇紋岩土であるか、高いレベルの酸化鉄を
含有している場合は、ニッケル抽出に好適なpHは約6.3〜約7.0である。最も好
ましいpHは、約6.3〜約6.7である。しかしながら、酸化鉄のレベルが低い場合
は、よりアルカリ性のpHを使用することもできる。
【0034】 コバルトの抽出も土壌の化学的性質によって影響される。例えば、アルミニウ
ムおよび/またはマンガンが土中に存在する場合、コバルトの抽出に最も好まし
いpHは約5.5である。一般に、金属抽出にはpH範囲が約5.5〜約7.0であると
好ましい。
【0035】 塩基や酸を用いて土壌のpHを上昇させたり低下させたりすることができる。
このような塩基および酸は天然に産するものでも合成されたものであってもよい
。pHを上昇させるためには、石灰岩(方解石性の(CaCO)またはドロマイト
性の(CaMgCO))、石灰(CaO)、水酸化石灰(Ca(OH))、前記塩基のいず
れか、または石灰岩同等物を含有する工業的、都市的または農業的副生物などを
使用することができる。「石灰岩同等物」という用語は、石灰岩と同じアルカリ
性を有する塩基を含むことを意図している。pHを低下させるためには、有機酸
および無機酸などの酸を使用することができる。このような有機酸および無機酸
の例としては、酢酸、塩酸、硫酸、硫黄、アンモニウム、尿素含有肥料、硝酸、
黄鉄鉱を含む(が、それに限定されない)硫化鉱などを挙げることができる。
【0036】 添加する塩基または酸の量は土壌の添加時点でのpHと土壌の化学的性質に 依存する。添加量を決定する方法としては、CaCOなどの塩基または酸を土壌試
料に添加して、添加後のpHを測定し、次いでpH反応曲線を描いて、所望のp
Hを得るのに必要な量を外挿法によって推定する。
【0037】 栽培の後、超蓄積植物を従来のやり方で、即ち、地面のところで切って収穫す
る。次いで、収穫材を、干し草を乾燥するように、畑に放置して乾燥させる。あ
るいは、アルファルファを乾燥するのと大体同じ方法で、植物組織中の水分の大
部分を強制加熱した空気で乾燥することによって除去するようにして、収穫材を
乾燥する。乾燥の後、農業で通常行われている干し草作りによって植物組織を集
め、焼成し、エネルギー回収を伴うか伴うことなく灰にまでする。あるいは、乾
燥した植物材を濃酸で加水分解して糖質と金属とにして、米国特許第5,407,817
号、第5,571,703号および第5,779,164号に従って回収することもできる。糖質は
、次いで、発酵させてエタノールにすることができる。
【0038】 処理の結果得られた乾燥植物は、公知の焙焼、焼結または溶融法でさらに処理
して、灰状または鉱石状の金属を、酸溶解および電界採取などの従来の金属精製
法で回収することもできる。
【0039】 約260℃〜約1000℃の従来の溶融、焙焼および焼結温度であれば、乾燥植物材
を燃焼して存在する有機金属を酸化および気化し、焼成の間にダイオキシンが蓄
積するのを防ぐのに十分である。好ましい温度は、灰から有機炭素を除去するの
に十分な程度の温度である。最も好ましい温度は約1000℃である。この工程によ
って、金属精製の障害となるとして知られている汚染物質を殆ど含むことなく、
蓄積された金属の残さが得られる。さらに、灰中の他の成分の濃度は、従来法で
採掘された鉱石の場合よりもはるかに低いことが期待される。例えば、ラテライ
ト状蛇紋岩の鉱石は、通常、10,000 ppm(1%)を越えるFeを含有しているのに
対して、植物採掘技術で得られた生物体は約100〜500 ppm(0.01〜0.05%)のFe
を含有しているのみである。
【0040】 定義によると、ニッケル超蓄積植物は、1kgの乾燥植物組織重量(該組織は植
物が天然に発生する土壌で育った植物から得られるもの)当たり少なくとも約10
00 mgのニッケルを蓄積するとされている。同様に、コバルト超蓄積直物は、1k
gの乾燥植物組織重量(該組織は植物が天然に発生する土壌で育った植物から得
られるもの)当たり少なくとも約1000 mgのコバルトを蓄積すると定義されてい
る。しかしながら、亜鉛超蓄積植物およびマンガン超蓄積植物は、それぞれ、1
kgの乾燥植物組織重量(該組織は植物が天然に発生する土壌で育った植物から得
られるもの)当たり少なくとも約10,000 mgの亜鉛およびマンガンを蓄積すると
定義されている。最後に、カドミウム超蓄積植物は、1kgの乾燥植物組織重量(
該組織は植物が天然に発生する土壌で育った植物から得られるもの)当たり少な
くとも約100 mgのカドミウムを蓄積すると定義されている。
【0041】 非常に様々な植物をスクリーニングすることにより、ニワナズナ属(アブラナ
科)の植物はニッケルの超蓄積種として同定されてきた。これらの植物は、自然
にコバルトも蓄積し、Zn、MnおよびCd等の金属並びにPd、Rh、Ru、Pt、Ir、Osお
よびReを有するプラチナおよびパラジウム族の金属を蓄積する場合がある。
【0042】 より具体的には、地上組織に自然にニッケルを濃縮し、通常はコバルトおよび
他の金属の高い吸収性を示す植物としては、ニワナズナ属のオドンタルヘーナ(
Odontarrhena)節のものを挙げることができる。当該植物を汚染された土壌で栽
培すると、前記金属がニッケル超蓄積ニワナズナ植物種中に蓄積する。ニワナズ
ナ属のオドンタルヘーナ節中の約48の分類単位がニッケルの超蓄積を行うものと
して知られている。これらは、以下の種を含んでいる。アー.アカマシクム(A.
akamasicum)、アー.アルペストレ(A. alpestre)、アー.アナトリクム(A.
anatolicum)、アー.カルリクロウム(A. callichroum)、アー.カスシウム
(A. cassium)、アー.コンドロギヌム(A. chondrogynum)、アー.キリキク
ム(A. cilicicum)、アー.コンデンサトゥム(A. condensatum)、アー.コン
ステルラトゥム(A. constellatum)、アー.クレヌラトゥム(A. crenulatum)
、アー.キプリクム(A. cypricum)、アー.ダウィシアヌム(A. davisianum)
、アー.ディスコロル(A. discolor)、アー.デュベルトレティイ(A. dubert
retii)、アー.エリオプフィルム(A. eriophyllum)、アー.エウボエウム(A
. euboeum)、アー.フロリブンドゥム(A. floribundum)、アー.ギオスナヌ
ム(A. giosnanum)、アー.フベルモラティイ(A. hubermorathii)、アー.イ
ャンケニイ(A. janchenii)、アー.マルクグラフィイ(A. markgrafii)、ア
ー.マスメナエウム(A. masmenaeum)、アー.オボウァトゥム(A. obovatum)
、アー.オキシカルプム(A. oxycarpum)、アー.ペニュウィネシス(A. penjw
inensis)、アー.ピニフォリウム(A. pinifolium)、アー.プテロカルプム(
A. pterocarpum)、アー.ロベルティアヌム(A. robertianum)、アー.サマリ
フェルム(A. samariferum)、アー.シンガレンセ(A. singarense)、アー.
スモリカヌム(A. smolikanum)、アー.シリアクム(A. syriacum)、アー.ト
ラペジフォルメ(A. trapeziforme)、アー.トロオディイ(A. troodii)、ア
ー.ヴィルガトゥム(A. virgatum)、アー.ムラーレ(A. murale)、アー.ピ
ントダシルウァエ(A. pintodasilvae)(アー.セルピルリフォリウム ウァル
.ルシタニクム(A. serpyllifolium var. lusitanicum)としても知られている
)、アー.セルピルリフォリウム(A. serpyllifolium)、アー.マラキタヌム(
A. malacitanum)(アー セルピルリフォリウム ウァル.マラキタヌム(A. se
rpyllifolium var. malacitanum)としても知られている)、アー.レスビアクム
(A. lesbiacum)、アー.ファルラキヌム(A. fallacinum)、アー.アルゲン
テウム(A. argenteum)、アー.ベルトロニイ(A. bertolonii)、アー.テニ
ウム(A. tenium)、アー.ヘルドレイキイ(A. heldreichii)、アー.コルシ
クム(A. corsicum)、アー.プテロカルプム(A. pterocarpum)およびアー.
カリクム(A. caricum)、並びにアー.コルシクム(A. corsicum)G16、アー.
ムラーレ(A. murale)G69およびアー.ムラーレ(A. murale)G82などの新しく
発見された種。これらの新種は、ブダペスト条約の規定に基づいて、1998年11月
6日に、10801ユニバーシティブールバード、マナサス、バージニア州20110-220
9のアメリカンタイプカルチャーコレクション(American Type Culture Collect
ion)に預託されATCC番号203436、203437および203438をそれぞれ与えられた。
【0043】 公知のニワナズナ超蓄積種よりも20%より多い量のニッケルを自然に蓄積する
ニワナズナの種を単離した。ギリシャで単離されたアー.ムラーレG49(A. mura
le G49)、アー.ムラーレG54(A. murale G54)、アー.ムラーレG69(A. mura
le G69)およびアー.ムラーレG82(A. murale G82)、並びにトルコで単離され
たアー.コルシクムG16(A. corsicum G16)は、全て、公知の種であるアー.ム
ラーレ103(A. murale 103)よりも多い量のニッケルを蓄積する。アー.ムラー
レ103は、蛇紋岩土の試験畑からの一植物苗条の乾燥重量の1.14%をニッケルが
占めるように、ニッケルを蓄積する。新規な超蓄積種は、苗条の乾燥重量の1.55
〜1.60%がニッケルであるような量で、ニッケルを蓄積する。これら5種の新し
い蓄積種の、基準蓄積種アー.ムラーレ103(A. murale 103)と比較した、ニッ
ケル蓄積の結果を例4に示す。
【0044】 熱帯起源のものを含む約250の他の植物分類単位がニッケルおよび他の金属の
相当量を蓄積することが示されている。しかしながら、これらの植物の多くは、
植物組織の乾燥重量で1kg当たり約10,000 mgを越える金属を蓄積することはで
きない。他の金属蓄積植物としては、キアノティス ロンギフォリア(Cyanotis
longifolia)などの、キアノティス(Cyanotis)属の種;ブルボスティリス
ムクロナータ(Bulbostylis mucronata)などの、ブルボスティリス(Bulbostyl
is)属の種;コムブレトゥム デカンドルム(Combretum decandrum)などの、
コムブレトゥム(Combretum)属の種;セー.アルバ(C. alba)、セー.ウァギ
ナタ(C. vaginata)およびセー.アルギロプフィア(C. argyrophylla)などの
、クラススーラ(Crassula)属の種;クレトラ バルビネルヴィス(Clethra bar
binervis)などの、クレトラ(Clethra)属の種;ゲー.インテルメディア(G.
intermedia)、ゲー.マグニフィカ(G. magnifica)、ゲー.モンタナ(G. mon
tana)、ゲー.プルイノサ(G. pruinosa)、ゲー.トリフォリアータ(G. trif
oliata)およびゲー.ラセモーサ(G.racemosa)等を含むゲイスソイス(Geisso
is)属の種のようなクノニアケアエ(Cunoniaceae)科由来の植物;アルゴプフ
ィルム(Argophyllum)属の種;トラスピ カエルレセンス(Thlaspi caerulesc
ens)、トラスピ モンタヌム ウァル.モンタヌム(Thlaspi montanum var. m
ontanum)およびトラスピ モンタヌム ウァル.シスキユーエンセ(Thlaspi m
ontanum var. siskiyouense)などのトラスピ(Thlaspi)属の種のようなアブラ
ナ(Brassicaceae)科の植物;セルペンティーネ ポリガロイデス(Serpentine
polygaloides)などの、セルペンティーネ(Serpentine)属の種;セベルティ
ア アクミナータ(Sebertia acuminata)などの、セベルティア(Sebertia)属
の種;ヒバントゥス フロリブンダス(Hybanthus floribundas)などの、ヒバ
ントゥス(Hybanthus)属の種;プシコトリア ドゥアルレイ(Psychotria doua
rrei)などの、プシコトリア(Psychotria)属の種;リノレア ベンガレンシス
(Rinorea bengalensis)などの、リノレア(Rinorea)属の種;ペアルソニア
メタルリフェラ(Pearsonia metallifera)などの、ペアルソニア(Pearsonia)
属の種;セベルティア アクミナータ(Sebertia acuminata)などの、セベルテ
ィア(Sebertia)属の種;並びに以下の属の種:ホマリウム(Homalium)、ミリ
スティーカ(Myristica)、トリコスペルマム(Trichospermum)、プランコネル
ラ(Planchonella)およびペルトラリア(Peltraria)。更なる植物としては、
ストレプタントゥス ポリガロイデス(Streptanthus polygaloides)、ベルケ
ヤ コディイ(Berkheya coddii)、プフィルラントゥス パラワネネシス(Phy
llanthus palawanenesis)、ディカペタルム ゲロニオイデス エスエスピー.
トゥベルクラトゥム(Dichapetalum gelonioides ssp. Tuberculatum)およびス
タックホウシア トリオニイ(Stackhousia tryonii)を含むが、これらに限定
されない。
【0045】 さらにまた別の金属超蓄積植物を以下に列挙する。
【0046】 キツネノマゴ科(ACANTHACEAE) ブレプファリス アクミナータ(Blepharis acuminata)、イュスティシア ラ
ンスティアキイ(Justicia lanstyakii)、ロプフォスタキス ウィローサ(Lop
hostachys villosa)、プフィディアシア リンダウィイ(Phidiasia lindavii
)、ルエルリア ゲミニフローラ(Ruellia geminiflora) ウラボシ科(ADIANTACEAE) アディアンタム エスピー.(Adiantum sp.) ウルシ科(ANACARDIACEAE) ルス ウィルディイ(Rhus wildii) キク科(ASTERACEAE) ベルケヤ コディイ(Berkheya coddii)、クロモラエナ エスピー.シーエフ
.メイェリ(Chromolaena sp. cf. meyeri)、ドゥコマ ニクコリフェラ(Duco
ma niccolifera)、ゴクナティア クラスシフォリア(Gochnatia crassifolia
)、ゲー.レクルウァ(G. recurva)、コアノプフィロン グランディケプス(
Koanophyllon grandiceps)、ケー.プリノデス(K. prinodes)、レウカンテモ
プシス アルピーナ(Leucanthemopsis alpina)、ペンタカリア(Pentacalia)
、セネキオ セネキオ パウペルクルス(Senecio Senecio pauperculus)、シ
ャフェラ プラティプフィラ(Shafera platyphylla)、ソリダゴ ヒスピダ(S
olidago hispida) ムラサキ科(BORAGINACEAE) ヘリオトロピウム エスピー.(Heliotropium sp.) アブラナ科(BRASSICACEAE) ボルンムエルレラ(Bornmuellera)、カルダミーネ レセディフォリア(Cardam
ine resedifolia)、コクレアリア アウケリ(Cochlearia aucheri)、セー.
セムペリウィウム(C. sempervivum)、ペルタリア エマルギナータ(Peltaria
emarginata)、ストレプタントゥス ポリガロイデス(Streptanthus polygalo
ides) ツゲ科(BUXACEAE) ブクス(Buxus) キキョウ科(CAMPANULACEAE) カンパヌラ スケウクゼリ(Campanula scheuchzeri)、アレナリア(Arenaria
)、ミヌアルティア ラリキフォリア(Minuartia laricifolia)、エム.ウェ
ルナ(M. verna) オトギリソウ科(CLUSIACEAE) ガルキニア バケリアーナ(Garcinia bakeriana)、ゲー.ポリネウラ(G. pol
yneura)、ゲー.レウォルタ(G. revoluta)、ゲー.ルスキフォリア(G. rusc
ifolia) ヒルガオ科(CONVOLVULACEAE) メルレミア キサントプフィルラ(Merremia xanthophylla) クノニアケアエ(CUNONIACEAE) パンケリア エングレリアーナ(Pancheria engleriana) ディカペタラケアエ(DICHAPETALACEAE) ディカペタルム ゲロニオイデス(Dichapetalum gelonioides)、エスエスピー
.トゥベルクラトゥム(ssp. tuberculatum)、エスエスピー.アンダマニクム
(ssp. Andamanicum) フタバガキ科(DIPTEROCARPACEAE) ショレア テヌイラムローサ(Shorea tenuiramulosa) エスカルロニアケアエ(ESCALLONIACEAE) アルゴプフィルム グルノウィイ(Argophyllum grunowii)、アー.ラクスム(
A.laxum) トウダイグサ科(EUPHORBIACEAE) バロギア エスピー.(Baloghia sp.)、ボナニア(Bonania)、クレイディオ
ン ウィエルラルディイ(Cleidion viellardii)、クニドスコルス エスピー
.セーエフ.バヒアヌス(Cnidoscolus sp. cf. Bahianus)、エウプフォルビア
(Euphorbia)、ギムナンテス レクルウァ(Gymnanthes recurva)、レウコク
ロトン(Leucocroton)、プフィルラントゥス(Phyllanthus)、サピウム エリ
トロスペルムン(Sapium erythrospermum)、サウィア(Savia) マメ科(FABACEAE) アンティルリス エスピー.(Anthyllis sp.)、ペアルソニア メタルリフェ
ラ(Pearsonia metallifera)、トリフォリウム パレスケンス(Trifolium pal
lescens) イイギリ科(FLACOURTIACEAE) カセアリア シルウァナ(Casearia silvana)、ホマリウム(Homalium)、キシ
ロスマ(Xylosma) イグサ科(JUNCACEAE) ルズラ ルテア(Luzula lutea) センダン科(MELIACEAE) ワルスラ モノプフィルラ(Walsura monophylla) ニクズク科(MYRISTICACEAE) ミリスティカ ラウリフォリア(Myristica laurifolia) フトモモ科(MYRTACEAE) モシエラ アラネオサ(Mosiera araneosa)、エム.エクマニイ(M. ekmanii)
、エム.クス ミラフロレンシス(M. x miraflorensis)、エム.オプフィティ
コラ(M. ophiticola)、プシディウム アラネオスム(Psidium araneosum)、
ピー.ハウァネンセ(P. havanense) オクナケアエ(OCHNACEAE) ブラッケンリドゲア パルストリス およびエスエスピー.フォックスウォルテ
ィイ およびエスエスピー.キィエルベルギイ(Brackenridgea palustris and
ssp. foxworthyi and ssp. kjellbergii)、オウラテア ニティダ(Ouratea ni
tida)、オー.ストリアータ(O. striata) モクセイ科(OLEACEAE) キオナントゥス ドミンゲンシス(Chionanthus domingensis) オンコテカケアエ(ONCOTHECACEAE) オンコテカ バランサエ(Oncotheca balansae) イネ科(POACEAE) トリセトゥム ディスティコプフィルム(Trisetum distichophyllum) キンポウゲ科(RANUNCULACEAE) ラヌンクルス グラキアリス(Ranunculus glacialis) アカネ科(RUBIACEAE) アリアドネ シャフェリ エスエスピー.シャフェリ およびエスエスピー.モ
アエンシス(Ariadne shaferi ssp. shaferi and ssp. moaensis)、ミトラカル
プス エスピー.(Mitracarpus sp.)、プフィルロメリア コロナータ(Phyll
omelia coronata)、プシコトリア クレメンティス(Psychotria clementis)
、ピー.コスティウェニア(P. costivenia)、ピー.ドウアルレイ(P. douarr
ei)、ピー.グロメラータ(P. glomerata)、ピー.オスセアーナ(P. osseana
)、ピー.ウァンヘルマニイ(P. vanhermanii)、ロンデレティア(Rondeletia
) アカテツ科(SAPOTACEAE) プランコネルラ オクイェドラ(Planchonella oxyedra)、セベルティア アク
ミナータ(Sebertia acuminata) ユキノシタ科(SAXIFRAGACEAE) サクシフラーガ(Saxifraga) ゴマノハグサ科(SCROPHULARIACEAE) エステルハズィヤ エスピー.およびリナリア アルピーナ(Esterhazya sp. a
nd Linaria alpina) スタックホウシアケアエ(STACKHOUSIACEAE) スタックホウシア トリオニイ(Stackhousia tryonii) シナノキ科(TILIACEAE) テトラリクス ブラキペタルス(Tetralix brachypetalus)、テー.クリスタレ
ンシス(T. cristalensis)、テー.イャウコエンシス(T. jaucoensis)、テー
.モアエンシス(T. moaensis)、テー.ニペンシス(T. nipensis)、トリコス
ペルムム キィエルベルギイ(Trichospermum kjellbergii) トゥルネラケアエ(TURNERACEAE) トゥルネラ スブヌーダ(Turnera subnuda) ウェロズィアケアエ(VELLOZIACEAE) ウェロズィア エスピー.(Vellozia sp.) スミレ科(VIOLACEAE) アガテア デプランケイ(Agatea deplanchei)、ヒバントゥス(Hybanthus)、
リノレア ベンガレンシス(Rinorea bengalensis)、エール.イャウァニカ(R
. javanica)、リノレア エスピー.(Rinorea sp.) カエデ科(ACERACEAE) アケル プセウドプラタヌス(Acer pseudoplatanus) アブラナ科(BRASSICACEAE) カルダミノプシス ハルレリ(Cardaminopsis halleri)、トゥラスピ アワラ
ヌム(Thlaspi avalanum)、テー.ブラキペタルム(T. brachypetalum)、テー
.カエルレセンス(T. caerulescens)、テー.オクロレウクム(T. ochroleucu
m)、テー.ロトゥンディフォリウム スブエスピー.ケパエイフォリウム(T.
rotundifolium subsp. Cepaeifolium)、テー.プラエコックス(T. praecox)
、テー.ステノプテルム(T. stenopterum)、テー.タトゥレンセ(T. tatrens
e) ナデシコ科(CARYOPHYLLACEAE) ミヌアルティア ウェルナ(Minuartia verna)、ポリカルパエア シナンドラ
(Polycarpaea synandra) ゴジアオイ科(CISTACEAE) キストゥス インカヌス エスエスピー.クレティクス(Cistus incanus ssp.
creticus) ディカペタラケアエ(DICHAPETALACEAE) ディカペタルム ゲロニオイデス(Dichapetalum gelonioides) イソマツ科(PLUMBAGINACEAE) アルメリア マリティマ ウァル.ハルレリ(Armeria maritima var. halleri
) イネ科(POACEAE) アグロスティス ストロニフェラ(Agrostis stolonifera)、アー.テニウス(
A. tenuis)、アルヘナテルム エラティウス(Arrhenatherum elatius)、フェ
ストゥカ オウィーナ(Festuca ovina) タデ科(POLYGONACEAE) ルメックス アケトーサ(Rumex acetosa) スミレ科(VIOLACEAE) ウィオラ カラミナリア(Viola calaminaria) ヒユ科(AMARANTHACEAE) パンディアーカ メタルロルム(Pandiaka metallorum)、ケロシア トリギー
ナ(Celosia trigyna) キク科(ASTERACEAE) アニソパップス キネンシス(Anisopappus chinensis)、アー.ダウィイ(A.
davyi)、グテンベルギア プベスケンス(Gutenbergia pubescens)、ミロティ
ア ミオソティディフォリアプ(Millotia myosotidifoliab)、ウェルノニア
ペテルシイ(Vernonia petersii) ナデシコ科(CARYOPHYLLACEAE) ミヌアルティア ウェルナ エスエスピー.ヘルキニカ(Minuartia verna ssp.
hercynica)およびシレーネ コバルティコラ(Silene cobalticola) ツユクサ科(COMMELINACEAE) コムメリナ ジグザグ(Commelina zigzag)およびキアノティス ロンギフォリ
ア(Cyanotis longifolia) ヒルガオ科(CONVOLVULACEAE) イポモエア アルピーナ(Ipomoea alpina) ベンケイソウ科(CRASSULACEAE) クラススラ アルバ(Crassula alba)およびセー.ウァギナータ(C. vaginata
) カヤツリグサ科(CYPERACEAE) アスコレピス メタルロルム(Ascolepis metallorum)、ブルボスティリス ク
プリコラ(Bulbostylis cupricola)、ベー.プセウドペレニス(B. pseudopere
nnis) トウダイグサ科(EUPHORBIACEAE) モナデニウム クプリコラ(Monadenium cupricola)およびプフィラントゥス
ウィラミオイデス(Phyllanthus willamioides) マメ科(FABACAEAE) クロタラリア コバルティコラ(Crotalaria cobalticola)およびウィグナ ド
ロミティカ(Vigna dolomitica) アヤメ科(IRIDACEAE) グラディオルス グレガリウス(Gladiolus gregarius) シソ科(LAMIACEAE) アエオルラントゥス スバカウリス ウァル.リネアリス(Aeollanthus subaca
ulis var. linearis)、アー.ホムブレイ(A. homblei)、アー.サクサティリ
ス(A. saxatilis)、アー.スバカウリス ウァル.エリコイデスおよびウァル
.リネアリス(A. subacaulis var. ericoides and var. linearis)、ベキウム
グランディフロルム ウァル.ウァンデリスティイ(Becium grandiflorum va
r. vanderystii)、ハウマニアストゥルム ホムブレイ(Haumaniastrum homble
i)、ハー.カタンゲンセ(H. katangense)、ハー.ロベルティイ(H. roberti
i)、ハー.ロスラトゥム(H. rosulatum) アオイ科(MALVACEAE) ヒビスクス ロダントゥス(Hibiscus rhodanthus) マツ科(PINACEAE) アビエス バルサメア(Abies balsamea) イネ科(POACEAE) エラグロスティス ラケモーサ(Eragrostis racemosa)、レンドリア アルテ
ーラ(Rendlia altera)、スポロボルス コンゴエンシス(Sporobolus congoen
sis) シダ科(PTERIDACEAE) アクティニオプテリス エスピー.(Actiniopteris sp.) ゴマノハグサ科(SCROPHULARIACEAE) アレクトラ セスシリフローラ ウァル.セネガレンシス(Alectra sessiliflo
ra var. Senegalensis)、ブクネラ ヘンリクエシイ(Buchnera henriquesii)
、クレピドロパロン テヌイーサ(Crepidorhopalon tenuisa)、セー.ペレン
ニサ(C. perennisa)、ソプビア マンニイ(Sopubia mannii)、エス.メタル
ロルム(S. metallorum)、エス.ネプトゥニイ(S. neptunii)、ストリーガ
ヘルモンテーカ(Striga hermontheca) シナノキ科(TILIACEAE) トリウムフェッタ デキンドティアーナ(Triumfetta dekindtiana)、テー.デ
ィジタータ(T. digitata)、テー.ウェルウィットシイ ウァル.デスカンピ
イ(T. welwitschii var. descampii) ウェロズィアケアエ(VELLOZIACEAE) キセロピータ レティネルウィス ウァル.エクイセトイデス(Xerophyta reti
nervis var. equisetoides) キョウチクトウ科(APOCYNACEAE) アリキシア ルブリカウリス(Alyxia rubricaulis) ニシキギ科(CELASTRACEAE) マイテヌス ブレアウィアーナ(Maytenus bureaviana)、エム.パンケリアー
ナ(M. pancheriana)、エム.セベルティアーナ(M. sebertiana) オトギリソウ科(CLUSIACEAE) ガルキニア アムプレキシカウリス(Garcinia amplexicaulis) フトモモ科(MYRTACEAE) エウゲニア クルシオイデス(Eugenia clusioides) ヤマモガシ科(PROTEACEAE) ベアウプレオプシス パニクラータ(Beaupreopsis paniculata)、マカダミア
アングスティフォリア(Macadamia angustifolia)、エム.ネウロプフィルラ
(M. neurophylla) キク科(ASTERACEAE) ハプロパップス フレモンティイ(Haplopappus fremontii)、マカエランテラ
グラブリウスクラ(Machaeranthera glabriuscula)、エム.ラモーサ(M. ra
mosa)、エム.ウェヌスタ(M. venusta) アブラナ科(BRASSICACEAE) スタンレィヤ ピンナタ(Stanleya pinnata)、エス.ビピンナータ(S. bipin
nata) アカザ科(CHENOPODIACEAE) アトリプレックス コンフェルティフォリア(Atriplex confertifolia) サガリバナ科(LECYTHIDACEAE) レキティス オルラリア(Lecythis ollaria) マメ科(LEGUMINOSAE) アカキア カーナ(Acacia cana)、アストラガルス ビスルカトゥス(Astraga
lus bisulcatus)、アー.オステルホウティイ(A. osterhoutii)、アー.パッ
テルソニイ(A. pattersonii)、アー.ペクティナトゥス(A. pectinatus)、
アー.ラケモスス(A. racemosus)、ネプトゥニア アムプレキシカウリス(Ne
ptunia amplexicaulis) アカネ科(RUBIACEAE) モリンダ レティクラータ(Morinda reticulata) ゴマノハグサ科(SCROPHULARIACEAE) カスティルレイャ クロモーサ(Castilleja chromosa)。
【0047】 蓄積される金属としては、ニッケル、コバルト、バリウム、金、ベリリウム、
水銀、モリブデン、銅、砒素、セレニウム、アンチモン、マンガン、銀、タリウ
ム、錫、鉛、ルビジウム、クロム、セリウム、バナジウム、セシウム、ウラン、
プルトニウム、ストロンチウム、イットリウム、テクネチウム、ルテニウム、パ
ラジウム、ロジウム、プラチナ、オスミウム、レニウム、亜鉛およびカドミウム
を挙げることができる。
【0048】 金属イオン封鎖は、他の硝酸塩含有肥料ではなく、アンモニウム含有肥料また
はアンモニウム発生肥料を使用して土壌のカルシウム濃度を最適化し、超蓄積植
物が栽培されている土壌にキレート化剤を添加することによって改良することが
できる。
【0049】 ニッケルやコバルトのような金属を超蓄積するニワナズナ種は、土壌中のカル
シウム濃度が低く、Ca:Mg比が小さい、ニッケルを豊富に含んだ超苦鉄質の蛇紋
岩土で進化した。土中のカルシウム濃度が極端に高かったり低かったりすると、
ニワナズナによるニッケルの超蓄積が抑制されることが、今ではわかっている。
PCT/US97/15109を参照されたい。土中の許容可能なカルシウム濃度は約0.128 mM
〜約5.0 mMの範囲である。パーセンテージで表すと、土中の許容可能なカルシウ
ム濃度は交換可能なカチオンの約2%〜約80%の範囲である。好ましい範囲は、
交換可能なカチオンの約10%〜約80%である。最も好ましい範囲は、交換可能な
カチオンの約30%〜約70%である。必要であれば、石灰岩のような土壌にカルシ
ウム含有剤を添加することによって、上記範囲を達成することができる。さらに
、土中の交換可能なカルシウムを増加させるために石膏を添加してニッケルの蓄
積を促進することができる。
【0050】 中間的な濃度のカルシウム、即ち、約0.128 mM〜約5.0 mMの範囲の濃度のカル
シウムが存在すると、ニッケルの吸収を増加することができる。一方、カルシウ
ム値が約0.128 mM以下、または約5.0 mM以上であると、ニッケルの吸収を低下さ
せる。推奨されるよりもはるかに小さい値である約0.16と約0.40との間の交換可
能なCa:Mg比と組み合わせると、植物組織中におけるニッケル濃度がさらに上昇
するのが観察される。「交換可能なCa:Mg比」という用語によって、土中の抽出
可能なカルシウムと抽出可能なマグネシウムとの割合を意味している。
【0051】 ニワナズナのような超蓄積植物は地上組織に金属を超蓄積する能力を発達させ
てきたが、特に汚染された土壌においては成長を支援する肥料を、超蓄積を増加
するための添加剤として使用することができる。アンモニウム肥料は酸性化を根
の付近に集中させ、Ni、Zn、Cd、Coなどの様々な金属の超蓄積を促進する。アン
モニウム肥料の使用それ自体はよく知られていることであり、使用可能な肥料お
よび手順は、当業者によって、ルーチンワーク的な試験以上のことを行うことな
く容易に決定することができる。他の添加剤としては、例えば、ニッケルの産出
量を最大にするのに役立つ燐酸塩などの栄養剤を挙げることができるが、それに
限定されない。
【0052】 汚染されている土壌に使用することのできる他の添加剤は、金属キレート化剤
である。金属キレートは農業分野で普通に使用されており、生体細胞中で自然に
発生するものである。ニトロロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸
(EDTA)、エチレングリコール-ビス-(p-アミノエチレンエーテル-N,N-テトラ
酢酸)または当業者にキレート化剤として知られている様々なアミノ酢酸などの
キレート化剤を植物採掘または植物抽出する土壌に添加すると、土中の金属を根
の表面へと移動させて、地上組織中に摂取・移動させるのを促進する。好ましい
キレート化剤はNTAまたはEDTAである。通常、キレート化剤は土1kg当たり約0.5
〜10ミリモルの濃度範囲で添加される。肥料の使用と同様に、キレート化剤の最
適濃度は、ルーチンワーク的な試験によって容易に決定することができる。Fe、
MgおよびCaが高いレベルで存在する土壌において、ニッケルをキレート化するキ
レート化合物は、超蓄積植物によって摂取させるニッケルの量を選択的に増加さ
せる。
【0053】 以下の例は本発明の方法を説明するものであるが、本発明を限定しない。当業
者に自明である様々な条件を適切に変更したり改めたりすることは、通常、行わ
れることであり、それらは本発明の精神および範囲内である。
【0054】
【実施例】
(例1) 汚染された土壌または蛇紋岩土(窒化マグネシウムは濾過されている)の19
セットの鉢(4L)中で、2セットのアー.ムラーレ103植物(A. murale)を120
日間栽培した。各セットの第一鉢では酸性化を行わず、第二鉢では酸性化を行っ
た。脱イオン水を毎日供給することによって、土地の許容量近くまでの水分を維
持した。植物は、日中約28℃で、夜は約20℃で栽培した。硝酸を用いて土壌を酸
性化し、試薬グレードの粉末CaCOを用いてpHを上昇させた。土壌としては、
南西オレゴンから得られたニッケルに富んだ(約100〜約5000 ppmのニッケルを
含有している)蛇紋岩土(土壌3〜19)、オンタリオ州ポート・コルボーン(Po
rt Colborne)から得られるニッケル精製で汚染されたウェルランドローム(Wel
land loam)(土壌1)、およびオンタリオ州ポート・コルボーンから得られた
ニッケル精製で汚染されたクォリー腐植土(Quarry muck)(土壌2)を使用し
た。植物の生育を最適化するために、特に、ニッケル、カリウム、イオウおよび
リンを含有している肥料が添加された。
【0055】 表1および表2は汚染された土壌での試験の結果を示している。
【0056】
【表1】
【0057】
【表2】
【0058】 表中、「TRT」は処理を意味する。処理2においては土壌のpHは調整されてい
ない。処理6においては、土壌のpHは酸性化された。
【0059】 表1および2に示されているように、酸性の弱いpHの土壌で栽培された植物
は、一般に、酸性の強い土壌で栽培された植物よりもはるかに多量のニッケルを
蓄積する。さらに、酸性の弱い土壌でより多くのニッケルを吸収した植物は、コ
バルト、マンガンおよび亜鉛など他の金属を少量蓄積した。コバルト、マンガン
および亜鉛などは土壌のpHを上げた後の苗条中では、通常、より低い濃度で見
出される。
【0060】 (例2) 上記例を確認すると共に最適条件を得るために、ニワナズナ植物をニッケル精
製で汚染されたウェルランドローム(土壌1)で栽培した。この時、石灰岩を投
入してpHを上昇させた(表3)。また、植物をニッケル精製で汚染されたクォ
リー腐植土(土壌2)および蛇紋岩土(土壌3〜11)(表4)でも栽培した。例
1に記載したのと同じ栽培条件を例2でも使用した。
【0061】
【表3】 幾何平均苗条産出量への燐酸塩、pHおよびCa:Mg比の変化の影響、並びにニッ
ケル精製で汚染されたウェルランドローム(土壌1)で120日間栽培された二種
のニワナズナの微細栄養組成物
【0062】 *a-gは、同じ文字が付いている数字はダンカン-ウォーカー K-比 t-試験によ
るP<0.05レベルであまり変わらないことを示している。「TRT」は処理である
【0063】
【表4】 土壌のpHへの土壌処理の影響、およびニッケル精製で汚染されたウェルランド
ローム(土壌1)、ニッケル精製で汚染されたクォリー腐植土(土壌2)および
蛇紋岩土(土壌3〜11)で120日間栽培されたアリススム ムラーレ(Alyssum m
urale)およびアリススム コルシクム(Alyssum corsicum)の微細栄養組成物
【0064】 "TRT"は処理を意味する。 "Mlo pH"は中低pHを意味する。 土壌の番号は例1における土壌の番号に対応する。
【0065】 この「pH系列」実験によって、石灰岩を使用することによってニワナズナへ
のニッケル吸収が増加し、植物組織がニッケルを高濃度で蓄積するようになるこ
とが実証された。
【0066】 (例3) 実験の結果は、ニッケル精製で汚染されたクォリー腐植土(土壌2)(表5)
、並びにニッケル精製で汚染されたウェルランドローム(土壌1)、ニッケル精
製で汚染されたクォリー腐植土(土壌2)および例1から選択された蛇紋岩土(
土壌3〜11)(表6)で栽培されたニワナズナ植物に石灰水を投与することによ
る、植物組織中におけるニッケル摂取の幾何平均の増加を示している。栽培条件
は例1および例2の条件と同じである。
【0067】
【表5】 全苗条における元素の平均濃度、並びにニッケル精製で汚染されたクォリー腐植
土(土壌2)で60日間栽培されたアリススム ムラーレ(Alyssum murale)およ
びアリススム コルシクム(Alyssum corsicum)の苗条産出量への土壌処理の影
【0068】 *a-eは同じ文字が付いている数字は、ダンカン-ウォーカー K-比 t-試験によ
るP<0.05レベルであまり変わらないことを示している。"TRT"は処理である。
【0069】
【表6】 燐酸塩の添加、pHの調整、またはCa:Mg比の調整によって、ニッケル精製で汚
染されたウェルランドローム(土壌1)、ニッケル精製で汚染されたクォリー腐
植土(土壌2)および蛇紋岩土(土壌3〜11)を変えることの、土壌pH、平均
産出量、および120日間栽培したニワナズナ種の苗条の微量養素組成物への影響
(GMは幾何平均を意味する。)
【0070】 "TRT"は処理を意味する。 土壌の番号は例1における土壌の番号に対応する。
【0071】 (例4) −新規な超蓄積植物 オレゴン州ジョセフィン郡(Josephine County)の蛇紋岩堆積土(serpentine
colluvial soil)の畑で栽培したニワナズナ種の苗条における元素の濃度を下記
表7に示す。
【0072】
【表7】
【0073】 元素は mg/kg単位の量で存在している。
【0074】 茎および葉を含む全苗条または側枝試料を各遺伝子型毎に鉢または畑から集め
、強制空気乾燥オーブン中で乾燥し、約0.1 mmよりも小さく無汚染粉砕器で粉砕
した。粉砕した試料をホウケイ酸塩製のビーカーに入れ、480℃で一晩かけて灰
にした。得られた灰を溶解するために硝酸を添加し、次いで、ホットプレート上
で乾燥するまで加熱した。塩酸(3.0 M)を添加し、回収したニッケルの濃度を
測定するためにビーカーを2時間還流した。ニッケルの濃度は誘導接続アルゴン
プラズマ発生スペクトル測定器(inductively coupled argon plasma emission
spectrometer)で測定した。低濃度のものについては、原子吸収スペクトル測定
によって測定した。
【0075】 特定の植物、および植物採掘または植物抽出によるニッケルなどの金属摂取を
増加する特定の方法に関して、本発明を詳細に説明してきた。操作性のために必
要である場合を除いて、これら特定の事柄に限定することを意図していないし、
また、添付の請求項にこのような限定を与えるべきではない。以上の記載より、
当業者であれば容易に本発明の本質的な性質を理解することができ、また、本発
明の精神および範囲から外れることなく、本発明に様々な変更や修正を加えて不
当な実験を行うことなく様々な用途および条件に本発明を適用することができる
。ここで引用されている全ての特許、特許出願および刊行物を、その全体を参照
によって本願に取り入れる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 09/386,373 (32)優先日 平成11年8月31日(1999.8.31) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,UZ,VN,YU,ZA,ZW (71)出願人 ベイカー,アラン,ジェイ.,エム. イギリス国,エス.ヨークシャー エス10 3イージー,シェフフィェルド,エンド クリッフェ クレッセント,アーンシャー ホール,ザ ワーデンズ ハウス (72)発明者 チャニー,ルーフス,エル. アメリカ合州国,メリーランド州 20705, ベルツヴィル,10910 ドレスデン ドラ イブ (72)発明者 アンゴー,ジェイ,スコット アメリカ合衆国,メリーランド州 21042, エリコット シティー,10241 ブリスト ー チャネル (72)発明者 リー,イン−ミング アメリカ合衆国,メリーランド州 20854, ポトマック,12019 コールドストリーム ドライブ (72)発明者 ベイカー,アラン,ジェイ.,エム. イギリス国,エス.ヨークシャー エス10 3イージー,シェフフィェルド,エンド クリッフェ クレッセント,アーンシャー ホール,ザ ワーデンズ ハウス Fターム(参考) 2B022 AB11 BA01 BA02 DA19 4D004 AA41 AB03 AC07 BA03 BA05 CA17 CC20 DA03 DA20 4K001 AA07 AA19 BA24 CA09

Claims (47)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a) 土壌のpHを上昇させ、および (b) 少なくとも一種の金属超蓄積植物を、該少なくとも一種の植物が土壌から得
    られる少なくとも一種の金属を地上組織に蓄積することを可能にするのに十分な
    条件下で栽培 することを特徴とする金属含有土壌から回収される少なくとも一種の金属の量を
    選択的に増加させる方法。
  2. 【請求項2】 前記少なくとも一種の金属がニッケルであることを特徴とす
    る請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 土壌のpHを増加することに帰着する少なくとも一種の添加
    剤を土壌に添加することによって、土壌のpHを上昇させることを特徴とする請
    求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記土壌のpHを増加することに帰着する少なくとも一種の
    添加剤が、石灰岩、ドロマイト性石灰岩、石灰、水和石灰、石灰岩同等物および
    それらの混合物よりなる群から選択されることを特徴とする請求項3に記載の方
    法。
  5. 【請求項5】 前記栽培の後に (c) 土壌のpHを低下させ、および (d) 前記少なくとも一種の金属超蓄積植物を、前記少なくとも一種の金属超蓄積
    植物が土壌から得られる少なくとも一種の第二の金属を地上組織に蓄積すること
    を可能にするのに十分な条件下で栽培 することをさらに有する、請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記少なくとも一種の第二の金属が、コバルト、パラジウム
    、ロジウム、ルテニウム、プラチナ、イリジウム、オスミウム、レニウムおよび
    これらの混合物よりなる群から選択されることを特徴とする請求項5に記載の方
    法。
  7. 【請求項7】 土壌のpHを減少させることに帰着する少なくとも一種の添
    加剤を土壌に添加することによって、土壌のpHを低下させることを特徴とする
    請求項5に記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記少なくとも一種の植物がニワナズナ植物であることを特
    徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記ニワナズナ植物が、アー.ムラーレ(A. murale)、ア
    ー.ピントダシルウァエ(A. pintodasilvae)、アー.セルピリフォリウム(A. serpyllifolium)、アー.マラキタヌム(A. maracitanum)、アー.レスビア
    クム(A. lesbiacum)、アー.ファルラキヌム(A. fallacinum)、アー.アル
    ゲンテウム(A. argenteum)、アー.ベルトロニイ(A. bertolonii)、アー.
    テニウム(A. tenium)、アー.ヘルドレイキイ(A. heldreichii)、アー.コ
    ルシクム(A. corsicum)、アー.プテロカルプム(A. pterocarpum)、アー.
    カリクム(A. caricum)およびこれらの混合物よりなる群から選択されることを
    特徴とする請求項8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 (a) 土壌のpHを上昇させ、 (b) 少なくとも一種のニッケル超蓄積植物を、該少なくとも一種の植物の地上組
    織の、乾燥重量基準で、少なくとも0.1%がニッケルであるような条件下で栽培
    し、 (c) 前記少なくとも一種の植物を収穫し、 (d) 該収穫された植物からニッケルを回収 することを特徴とするニッケルを含有する土壌からニッケルを回収する方法
  11. 【請求項11】 前記土壌のカルシウム濃度が約20〜80%であることを特徴
    とする請求項10に記載の方法。
  12. 【請求項12】 収穫した植物を乾燥し、燃焼して、含まれている有機物を
    酸化および気化することによって回収することを特徴とする請求項10に記載の
    方法。
  13. 【請求項13】 前記少なくとも一種の植物がニワナズナ植物であることを
    特徴とする請求項10に記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記ニワナズナ植物が、アー.ムラーレ(A. murale)、
    アー.ピントダシルウァエ(A. pintodasilvae)、アー.セルピリフォリウム(
    A. serpyllifolium)、アー.マラキタヌム(A. maracitanum)、アー.レスビ
    アクム(A. lesbiacum)、アー.ファルラキヌム(A. fallacinum)、アー.ア
    ルゲンテウム(A. argenteum)、アー.ベルトロニイ(A. bertolonii)、アー
    .テニウム(A. tenium)、アー.ヘルドレイキイ(A. heldreichii)、アー.
    コルシクム(A. corsicum)、アー.プテロカルプム(A. pterocarpum)、アー
    .カリクム(A. caricum)およびこれらの混合物よりなる群から選択されること
    を特徴とする請求項13に記載の方法。
  15. 【請求項15】 前記ニワナズナ植物が、アー.コルシクムG16(A. corsic
    um G16)、アー.ムラーレG69(A. murale G69)、アー.ムラーレG82(A. mura
    le G82)およびこれらの混合物よりなる群から選択されることを特徴とする請求
    項14に記載の方法。
  16. 【請求項16】 乾燥重量基準で、前記少なくとも一種の植物の、地上組織
    の少なくとも約2.5%がニッケルであることを特徴とする請求項10に記載の方
    法。
  17. 【請求項17】 乾燥重量基準で、前記少なくとも一種の植物の、地上組織
    の少なくとも約3.0%がニッケルであることを特徴とする請求項16に記載の方
    法。
  18. 【請求項18】 乾燥重量基準で、前記少なくとも一種の植物の、地上組織
    の少なくとも約4.0%がニッケルであることを特徴とする請求項17に記載の方
    法。
  19. 【請求項19】 (a) 土壌のpHを低下させ、 (b) 少なくとも一種のコバルト超蓄積植物を、該少なくとも一種の植物の地上組
    織の、乾燥重量基準で、少なくとも0.1%がコバルトであるような条件下で栽培
    し、 (c) 前記少なくとも一種の植物を収穫し、 (d) 該収穫された植物からコバルトを回収 することを特徴とするコバルトを含有する土壌からコバルトを回収する方法。
  20. 【請求項20】 前記土壌のカルシウム濃度が約20〜80%であることを特徴
    とする請求項19に記載の方法。
  21. 【請求項21】 前記少なくとも一種の植物がニワナズナ植物であることを
    特徴とする請求項20に記載の方法。
  22. 【請求項22】 前記ニワナズナ植物が、アー.ムラーレ(A. murale)、
    アー.ピントダシルウァエ(A. pintodasilvae)、アー.セルピリフォリウム(
    A. serpyllifolium)、アー.マラキタヌム(A. maracitanum)、アー.レスビ
    アクム(A. lesbiacum)、アー.ファルラキヌム(A. fallacinum)、アー.ア
    ルゲンテウム(A. argenteum)、アー.ベルトロニイ(A. bertolonii)、アー
    .テニウム(A. tenium)、アー.ヘルドレイキイ(A. heldreichii)、アー.
    コルシクム(A. corsicum)、アー.プテロカルプム(A. pterocarpum)、アー
    .カリクム(A. caricum)およびこれらの混合物よりなる群から選択されること
    を特徴とする請求項21に記載の方法。
  23. 【請求項23】 アー.ムラーレ103(A. murale 103)によって蓄積される
    ニッケルよりも多量のニッケルを蓄積する、単離されたニワナズナ植物の種。
  24. 【請求項24】 ニッケルを含有する土壌で栽培される端利されたニワナズ
    ナ植物の種であって、全地上組織の乾燥総量に基づき、その地上組織に1.55重量
    %以上の濃度でニッケルを蓄積するもの。
  25. 【請求項25】 前記種がアー.コルシクムG16(A. corsicum G16)である
    ことを特徴とする、請求項23または24に記載の単離されたニワナズナ植物の
    種。
  26. 【請求項26】 前記種がアー.ムラーレG69(A. murale G69)であること
    を特徴とする、請求項23または24に記載の単離されたニワナズナ植物の種。
  27. 【請求項27】 前記種がアー.ムラーレG82(A. murale G82)であること
    を特徴とする、請求項23または24に記載の単離されたニワナズナ植物の種。
  28. 【請求項28】 請求項23または24に記載の植物の花粉。
  29. 【請求項29】 請求項23または24に記載の植物の生理学的性質および
    形態学的性質の全てを有することを特徴とする植物。
  30. 【請求項30】 請求項23または24に記載の植物の増殖材。
  31. 【請求項31】 アクセス番号203436でアメリカンタイプカルチャーコレク
    ション(American Type Culture Collection)に寄託されたアリスム コルシク
    ムG16(Alyssum corsicum G16)の種。
  32. 【請求項32】 アクセス番号203437でアメリカンタイプカルチャーコレク
    ション(American Type Culture Collection)に寄託されたアリスム ムラーレ
    G69(Alyssum murale G69)の種。
  33. 【請求項33】 アクセス番号203438でアメリカンタイプカルチャーコレク
    ション(American Type Culture Collection)に寄託されたアリスム ムラーレ
    G82(Alyssum murale G82)の種。
  34. 【請求項34】 請求項31〜33のいずれかの種を成長させて製造した植
    物。
  35. 【請求項35】 請求項34に記載の植物の花粉。
  36. 【請求項36】 請求項34に記載の植物の生理学的性質および形態学的性
    質の全てを有することを特徴とする植物。
  37. 【請求項37】 請求項34に記載の植物の増殖材。
  38. 【請求項38】 少なくとも一種の超蓄積植物を金属含有土壌で栽培して、
    該少なくとも一種の超蓄積植物の地上組織における金属濃度が土壌における金属
    濃度を少なくとも因子2で越えることを特徴とする、金属含有土壌の浄化方法。
  39. 【請求項39】 前記少なくとも一種の超蓄積植物の地上組織における金属
    濃度が土壌における金属濃度を少なくとも因子3で越えることを特徴とする請求
    項38に記載の方法。
  40. 【請求項40】 前記少なくとも一種の超蓄積植物の地上組織における金属
    濃度が土壌における金属濃度を少なくとも因子4で越えることを特徴とする請求
    項39に記載の方法。
  41. 【請求項41】 (a) 土壌のpHを低下させ、および (b) 少なくとも一種の金属超蓄積植物を、該少なくとも一種の植物が土壌から得
    られる少なくとも一種の金属を地上組織に蓄積することを可能にするのに十分な
    条件下で栽培 することを特徴とする金属含有土壌から回収される少なくとも一種の金属の量を
    選択的に増加させる方法。
  42. 【請求項42】 前記少なくとも一種の金属が、コバルト、パラジウム、ロ
    ジウム、ルテニウム、プラチナ、イリジウム、オスミウム、レニウムおよびこれ
    らの混合物よりなる群から選択されることを特徴とする請求項41に記載の方法
  43. 【請求項43】 土壌のpHを減少させることに帰着する少なくとも一種の
    添加剤を土壌に添加することによって、土壌のpHを低下させることを特徴とす
    る請求項41に記載の方法。
  44. 【請求項44】 前記栽培の後に (c) 土壌のpHを上昇させ、および (d) 前記少なくとも一種の金属超蓄積植物を、前記少なくとも一種の金属超蓄積
    植物が土壌から得られる少なくとも一種の第二の金属を地上組織に蓄積すること
    を可能にするのに十分な条件下で栽培 することをさらに有する、請求項41に記載の方法。
  45. 【請求項45】 土壌のpHを上昇させることに帰着する少なくとも一種の
    添加剤を土壌に添加することによって、土壌のpHを上昇させることを特徴とす
    る請求項44に記載の方法。
  46. 【請求項46】 前記土壌のpHを増加することに帰着する少なくとも一種
    の添加剤が、石灰岩、ドロマイト性石灰岩、石灰、水和石灰、石灰岩同等物およ
    びそれらの混合物よりなる群から選択されることを特徴とする請求項45に記載
    の方法。
  47. 【請求項47】 前記少なくとも一種の第二の金属がニッケルであることを
    特徴とする請求項44に記載の方法。
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