JP2009278881A

JP2009278881A - 玄米中のカドミウム含量を低減する方法

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Publication number: JP2009278881A
Application number: JP2008131867A
Authority: JP
Inventors: Akio Henmi; 彰男逸見; Toru Yamamoto; 徹山本; Tsutomu Inada; 勉稲田
Original assignee: National Federation of Agricultural Cooperative Associations; Ehime University NUC; Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: National Federation of Agricultural Cooperative Associations; Ehime University NUC; Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2009-12-03

Abstract

【課題】玄米中のカドミウム含量を低減する方法を提供する。
【解決手段】玄米中のカドミウム含量を低減する方法であって、水田に、人工ゼオライト及びバーミキュライトを混合添加し、該水田で稲を栽培することからなる方法並びに玄米中のカドミウム含量を低減する方法であって、カドミウム含量が０．４ｍｇ／ｋｇ以上となる玄米が生産される水田に、作土１ｍ³当り人工ゼオライト８０ないし１６０ｇ及びバ
ーミキュライト１３０ないし２４０ｇを混合添加し、該水田で稲を栽培することからなる方法に関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、玄米中のカドミウム含量を低減する方法に関するものであり、詳細には、作業が簡便で、要求されるコスト条件（水田１反：約１０ａ（１，０００ｍ²）当り１０，
０００円以下）を満たし且つ植物の成長を妨げることなく玄米中のカドミウム含量を低減する方法に関する。

我が国の現行の農用地土壌汚染防止法では「カドミウム（Ｃｄ）含量１ｍｇ／ｋｇ以上の玄米を産出する」地域が土壌汚染地域に指定され、土壌改良の事業対象とされている。一方、ＣＯＤＥＸ（ＷＨＯとＦＡＯによる合同食品規格委員会）において農作物中のカドミウム濃度の基準値が討議され、２００６年７月、米について０．４ｍｇ／ｋｇという案が採択された。
従って、今後ＣＯＤＥＸ基準値が日本国内で批准され、土壌改良事業の指定地域が０．４ｍｇ／ｋｇの米を産出する地域に変更された場合、日本国内で相当の面積がカドミウム汚染農用地として指定され、修復が求められる可能性がある。

現行の土壌改良では主に客土法が採用されているが、高額な費用を要するのみならず、近年は客土に使用する山土も採取が困難な状況にある。客土法では大量の排土処理と水田土壌に適するよう土壌肥沃度を高める必要があり、物理的またコスト的に効率の良い土壌浄化法が求められている。
水稲を対象としたカドミウム含量を低減させる手法には、客土法以外に、湛水管理によるカドミウム吸収抑制法、生分解性キレート剤、塩化カルシウム等による土壌洗浄法等がある。
湛水管理による方法は、約５〜６週間の長期に亘って常時湛水状態であるため、落水後、収穫期までに地耐力が回復しきれないことが懸念されている。
また、サポニン、塩化第二鉄、生分解性キレート剤による土壌浄化法の場合は、それらの化合物が高価で、農用地には適しにくい等の課題を抱えている。塩化カルシウムを薬剤とした洗浄法もあるが、土壌肥沃土の低下、生育・収穫への悪影響が懸念されている。
上記の課題を解決するために、幾つかの方法が提案されている。
例えば、特開２００５−２２４６９７号公報には、カドミウム汚染水田の汚染表層部の土壌に石灰石及びゼオライトを混和し、該処理した土壌とその下の非汚染層１０〜３０ｃｍの土壌とを反転させることを特徴とするカドミウム汚染水田の改質方法が、また、特開２００５−２９５８０７号公報には、カルシウムシアナミド及びカルシウムシアナミドを成分として含有する物質から選ばれた少なくとも一種のシアナミド含有物質と、バテライト、アラゴナイト、並びにバテライト及びアラゴナイトの少なくとも一方を成分として含有する物質から選ばれた少なくとも一種の炭酸カルシウム含有物質とからなることを特徴とする水稲栽培資材が開示されている。
しかし、特開２００５−２２４６９７号公報に記載のカドミウム汚染水田の改質方法は、土壌処理後に、非汚染層を反転させることを必要とし、また、特開２００５−２９５８０７号公報に記載の水稲栽培資材は、シアナミド含有物質として１ヘクタール当り６０〜２８０ｋｇ、炭酸カルシウム含有物質として１ヘクタール当り２００〜２０００ｋｇ程度というかなり多量使用することが記載されており、何れも、簡便な方法といえるものではなかった。
特開２００５−２２４６９７号公報特開２００５−２９５８０７号公報

玄米中のカドミウム含量を低減するための検討として、カドミウムに対する吸着能を有することが知られている人工ゼオライトを水田に混合して稲を生育させたところ、確かに、玄米中のカドミウム含量は低減できるものの、使用量を増やしてカドミウム含量を十分に低減しようとすると、植物の成長に有用な土中の微量金属も同様に減少し、その結果、稲が十分に成長しなくなるという現象が観られた。更に、上記のように人工ゼオライトでカドミウム含量を十分に低減するためには、多量の人工ゼオライトが必要となるが、そうするとコスト高となり、実用的なものとはならない。
ところで、農家がカドミウム低減のためにかけられるコストは、一反（約１０ａ（１，０００ｍ²））当り１０，０００円以下と言われており、従って、このコスト条件を満た
し得る技術が望まれている。
従って、本発明は、安全で、作業が簡便で、要求されるコスト条件（水田一反当り１０，０００円以下）を満たすことを可能とすることができ且つ植物の成長を妨げることなく玄米中のカドミウム含量を低減する方法の提供を課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、安全性に優れる人工ゼオライトとバーミキュライトを混合添加した水田で稲を栽培すると、植物の成長に有用な微量金属は土中に残したまま、土中の遊離カドミウムを減少でき、その結果、玄米中のカドミウム含量を低減でき、また、その際、コスト条件（水田一反当り１０，０００円以下）を満たすことが可能となることを見い出し、本発明を完成させた。

即ち、本発明は、
（１）玄米中のカドミウム含量を低減する方法であって、水田に、人工ゼオライト及びバーミキュライトを混合添加し、該水田で稲を栽培することからなる方法、
（２）前記人工ゼオライトを作土１ｍ³当り８０ないし１６０ｇ及び前記バーミキュライ
トを作土１ｍ³当り１３０ないし２４０ｇ混合添加する前記（１）記載の方法、
（３）前記人工ゼオライトは、カルシウム型又は鉄型である前記（１）又は（２）記載の方法、
（４）前記人工ゼオライト及び前記バーミキュライトは、どちらも平均粒径が１０ないし２０００μｍの粉末である前記（１）ないし（３）の何れか１つに記載の方法、
（５）前記人工ゼオライトと前記バーミキュライトの質量比が１：１ないし１：３である前記（１）ないし（４）の何れか１つに記載の方法、
（６）玄米中のカドミウム含量を低減する方法であって、カドミウム含量が０．４ｍｇ／ｋｇ以上となる玄米が生産される水田に、作土１ｍ³当り人工ゼオライト８０ないし１６
０ｇ及びバーミキュライト１３０ないし２４０ｇを混合添加し、該水田で稲を栽培することからなる方法、
（７）玄米中のカドミウム含量を０．４ｍｇ／ｋｇ未満に低減する方法であって、カドミウム含量が０．４ないし１．０ｍｇ／ｋｇとなる玄米が生産される水田に、作土１ｍ³当
り人工ゼオライト８０ないし１６０ｇ及びバーミキュライト１３０ないし２４０ｇを混合添加し、該水田で稲を栽培することからなる方法、
に関する。

本発明は、人工ゼオライトとバーミキュライトを用いるため、安全性に優れており、また、水田に、人工ゼオライト及びバーミキュライトを混合添加して稲を栽培するだけという簡便な方法であるため、非常に作業性に優れたものといえる。

また、本発明は、人工ゼオライトとバーミキュライトを組み合わせ、相乗効果を発揮させることによって、コスト条件（水田一反当り１０，０００円以下）を満たすことを可能
とすると共に、植物の成長に有用な微量金属を残したままでカドミウム含量を低減することを可能とするものである。

上記のように、カドミウム含量が低減でき且つコスト条件を満たし得るものとできた理由としては、人工ゼオライトとバーミキュライトがカドミウムの吸着において相乗的に作用したためである。
上記のように相乗的に作用する機構は、例えば、人工ゼオライトは陽イオン置換容量（ＣＥＣ）の大きいゼオライト結晶を有するため、それ自体カドミウムに対する強い固定吸着力を持ってはいるが、仮比重が１．５ｇ／ｃｃと大きく、分散性に乏しいため、あまねく捕集するには効率が悪く経済的にも採算にあわない。
一方、バーミキュライトは、人工ゼオライトと比べ、陽イオン置換容量（ＣＥＣ）は大きくないため、カドミウムイオンを固定・不動化する能力は劣るが、仮比重が０．１ｇ／ｃｃと小さいため、農地全体に一様に分散し、かつ巾広い面積から土壌中のヒドロキシカドミウムイオン（［Ｃｄ（Ｈ₂Ｏ）₆］）を、層間ヒドロキシカドミウムイオンとして一時保留する能力にすぐれ、これを固定能力の高い人工ゼオライトに橋わたしすることが可能である。
以上より、バーミキュライトはカドミウムの捕集材としての働き、人工ゼオライトはバーミキュライトで捕集したカドミウムを固定・不動化しているものである。

更に詳細に本発明を説明する。
本発明の玄米中のカドミウム含量を低減する方法は、水田に、人工ゼオライト及びバーミキュライトを混合添加し、該水田で稲を栽培することからなる。

本発明の方法において、人工ゼオライトとバーミキュライトの水田への添加は、作土する前又は作土する際に行うことができ、また、作土した後に添加することもできる。
作土した後に人工ゼオライトとバーミキュライトを添加する場合は、添加後に土と混合しておくのが好ましい。
作土１ｍ³は、一般的な作土深さである１２ｃｍの場合、約８．３ｍ²に相当する。

本発明に使用する人工ゼオライトは、天然ゼオライトよりもイオン交換能（ＣＥＣ）が高く、カドミウム等の重金属を吸着できるものであれば特に限定されない。
人工ゼオライトのイオン交換能（ＣＥＣ）は、通常２００ｍｅｇ／１００ｇ以上であり、３００ｍｅｇ／１００ｇ以上が好ましい。
本発明に使用するバーミキュライトは、入手可能なバーミキュライトであれば特に限定されないが、安全性の観点から、アスベストを含んでいないバーミキュライトが好ましい。
使用するバーミキュライトのイオン交換能（ＣＥＣ）は、高いものが好ましく、例えば、１００ｍｅｇ／１００ｇ以上のイオン交換能（ＣＥＣ）を有するものが好ましい。

使用する人工ゼオライト及びバーミキュライトの量は、土中に存在するカドミウムの量により調節するのが好ましく、カドミウム量が多い場合は、人工ゼオライト及びバーミキュライトの使用量を多くし、カドミウム量が少ない場合は、人工ゼオライト及びバーミキュライトの使用量を少なくするのが好ましい。
特に、水田一反当り１０，０００円以下というコスト条件を満たすことが可能となることから、人工ゼオライトを作土１ｍ³当り８０ないし１６０ｇ及びバーミキュライトを作
土１ｍ³当り１３０ないし２４０ｇ混合添加するのが好ましい。
使用する人工ゼオライトは、カルシウム型又は鉄型であるものが特に好ましい。
また、人工ゼオライトは、粉末化して使用するのが好ましく、例えば、平均粒径が１０ないし２０００μｍの粉末として使用するのが好ましく、平均粒径が１０ないし２００μ
ｍの粉末として使用するのがより好ましい。
また、バーミキュライトは、粉末化して使用するのが好ましく、例えば、平均粒径が１０ないし２０００μｍの粉末として使用するのが好ましく、平均粒径が１００ないし２０００μｍの粉末として使用するのがより好ましい。
尚、上記の平均粒径は、以下のようにして算出した値を表す。
土の粒度試験ＪＩＳＡ１２０４に準じ、粒径が７５μｍより大きい粒子の場合はふるい分析を行い、粒径が７５μｍより小さい粒子の場合は沈降分析を行って、粒径加積曲線を作成し、粒径加積曲線の通過重量百分率が５０％のときの粒径（５０％粒径Ｄ₅₀）を「平均粒径」とした。
人工ゼオライトとバーミキュライトの質量比は、１：１ないし１：３の範囲が好ましく、また、１：１ないし１：２の範囲が好ましい。

人工ゼオライト及びバーミキュライトの粉末化により粉立ちが発生し、作業性が悪くなる場合は、事前にある程度の量の土と混合しておき、該混合された土を水田に添加することもできる。

本発明の方法における人工ゼオライト及びバーミキュライトの添加量は、水田の土中に含まれるカドミウムの量や他の重金属の量によって増減させる、即ち、カドミウムの量や他の重金属の量が多い場合は、多めに使用することが好ましい。
特に、適用される水田の各土壌に対して予備実験を行ってから、人工ゼオライト及びバーミキュライトの添加量を決定するのが好ましい。

また、本発明は、玄米中のカドミウム含量を低減する方法であって、カドミウム含量が０．４ｍｇ／ｋｇ以上となる玄米が生産される水田に、作土１ｍ³当り人工ゼオライト８
０ないし１６０ｇ及びバーミキュライト１３０ないし２４０ｇを混合添加し、該水田で稲を栽培することからなる方法にも関する。
また、玄米中のカドミウム含量を０．４ｍｇ／ｋｇ未満に低減する方法であって、カドミウム含量が０．４ないし１．０ｍｇ／ｋｇとなる玄米が生産される水田に、作土１ｍ³
当り人工ゼオライト８０ないし１６０ｇ及びバーミキュライト１３０ないし２４０ｇを混合添加し、該水田で稲を栽培することからなる方法にも関する。

以下に示す実施例及び比較例において、本発明を具体的且つ更に詳細に説明する。下記実施例は本発明の説明のためのみのものであり、これらの実施例により本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
実施例１：人工ゼオライトとバーミキュライトの添加混合による玄米に含有するカドミウム濃度の抑制
以下の内容で実験を行った。
１．実験期間：平成１８年７月〜１０月
２．実験に用いた米の品種：松山三井
３．実験地：ＪＡ西条玉津支所管内下島山
４．添加剤
人工ゼオライト：カルシウム型、陽イオン交換能（ＣＥＣ）３２６、ｐＨ８．０、微粉末、九電産業株式会社より入手（２００円／ｋｇ）
バーミキュライト：南アフリカ産、焼成品で０号品、嵩比重０．０８〜０．１２ｇ／ｃｃ、陽イオン交換能（ＣＥＣ）１１８、ｐＨ７．０−９．５、微粉末、双日株式会社より入手（１２０円／ｋｇ）
５．実験操作
作土深さ１２ｃｍとして、１区４ｍ²の水田を４区画設けた。
表１に示した添加量で、人工ゼオライトとバーミキュライトを各区画に添加混合した。
その後に、各区画で稲を栽培した。
尚、表中、（ｇ／ｍ³）は、作土１ｍ³当りの添加ｇ量を示し、質量比は、人工ゼオライト：バーミキュライトの質量比を示す。

各実験区及び対照区の稲株を刈り取り、玄米に含有されているカドミウム濃度を測定し、その結果を表２及び図１に纏めた。また、その際の稲の生育状況の程度を表２に記載した。
尚、表中の“カドミウムの低減率”は、対照区のカドミウム濃度を１００％とした場合の、各実験区におけるカドミウム濃度の低下率を示す。

結果
実験区１では、カドミウム濃度の低下傾向は見られたものの、十分なものではなかった。実験区２では、２０％という高いカドミウム濃度の低下が見られた。実験区３では、実験区２よりも低下の程度が落ちたが、これは、人工ゼオライトとバーミキュライトが必要以上に多く、植物の成長に必要な微量金属まで吸着し、その結果、稲の生育状態が悪化し、収穫量の少なくなった玄米中にカドミウムが濃縮されたためであると考えられた。

本発明により、カドミウム濃度が基準値を超える玄米が生産される水田においても、安全に、簡便な作業で、要求されるコスト条件（水田一反当り１０，０００円以下）を満たすことを可能とし且つ植物の成長を妨げることなく玄米中のカドミウム含量を基準値未満とし得る方法が提供される。

実施例１で行った、玄米に含有されているカドミウム濃度の測定結果を示すグラフである。

Claims

玄米中のカドミウム含量を低減する方法であって、水田に、人工ゼオライト及びバーミキュライトを混合添加し、該水田で稲を栽培することからなる方法。
前記人工ゼオライトを作土１ｍ³当り８０ないし１６０ｇ及び前記バーミキュライトを作
土１ｍ³当り１３０ないし２４０ｇ混合添加する請求項１記載の方法。
前記人工ゼオライトは、カルシウム型又は鉄型である請求項１又は２記載の方法。
前記人工ゼオライト及び前記バーミキュライトは、どちらも平均粒径が１０ないし２０００μｍの粉末である請求項１ないし３の何れか１項に記載の方法。
前記人工ゼオライトと前記バーミキュライトの質量比が１：１ないし１：３である請求項１ないし４の何れか１項に記載の方法。
玄米中のカドミウム含量を低減する方法であって、カドミウム含量が０．４ｍｇ／ｋｇ以上となる玄米が生産される水田に、作土１ｍ³当り人工ゼオライト８０ないし１６０ｇ及
びバーミキュライト１３０ないし２４０ｇを混合添加し、該水田で稲を栽培することからなる方法。
玄米中のカドミウム含量を０．４ｍｇ／ｋｇ未満に低減する方法であって、カドミウム含量が０．４ないし１．０ｍｇ／ｋｇとなる玄米が生産される水田に、作土１ｍ³当り人工
ゼオライト８０ないし１６０ｇ及びバーミキュライト１３０ないし２４０ｇを混合添加し、該水田で稲を栽培することからなる方法。