JP2009297675A - 汚染土壌の浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ファイトレメディエーションによって表層から深部の汚染土壌の浄化を可能にした汚染土壌の浄化方法を提供する。
【解決手段】植物１を用いて汚染土壌２を浄化する汚染土壌の浄化方法において、所定の長さで形成した不透水性の筒体３を、この筒体３の内部に植物１の根１ａを挿通した状態で設け、筒体３の先端３ａから外側に伸びる根１ｂが筒体３の長さに応じた汚染土壌２の所定深度に配されるように植物１を植栽する。また、筒体３を、この筒体３に不透水性を付与するとともに生分解性を有する生分解性プラスチックを備えて形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、植物を用いて汚染土壌を浄化する汚染土壌の浄化方法に関する。

従来、例えば重金属や有機塩素系化合物、油分などの汚染物質で汚染した土壌を浄化する方法の一つとして、いわゆるファイトレメディエーション（Phytoremediation）と称する方法が用いられている。

このファイトレメディエーションは、植物の根から吸収して汚染土壌から汚染物質を除去したり、植物の根圏に共生的に存在する微生物群によって汚染物質を分解させて、汚染土壌を浄化するものであり、他の浄化方法と比較して浄化コストが低く抑えられ、また浄化過程で景観を損なうことがないなどの多くの利点を有している。
特開２００６−１０２６８９号公報 特開２００７−３１９８０４号公報

一方、従来のファイトレメディエーションにおいては、汚染物質を植物の根から吸収させたり、植物の根圏に存在する微生物群で汚染物質を分解させるため、植物の根が届く範囲が浄化可能な範囲となり、それよりも深部の浄化が不可能であった。

すなわち、例えば我が国のように降雨量が多く、表層土壌の含水率が高い場合などでは、図６に示すように、植栽した植物１の根１ａが、水分が得られる深度で生長をはじめ、この水分が得られる深度で根１ａの生長が止まって、地盤Ｇの深部に到達するように根１ａが生長（伸長）しなくなってしまう。このため、従来のファイトレメディエーションにおいては、汚染土壌２の浄化範囲が表層側に限られ、深部に未浄化の汚染土壌２が残り、この未浄化の汚染土壌２を処理するために、掘削除去したり、他の浄化方法によって対処せざるを得ないという問題があった。

一方、特開２００７−８９５０１号公報（特許文献３）に、砂漠地帯などの乾燥地、表層土壌が凍結した寒冷地、表層土壌に塩類が集積した塩類集積地などの植物の育成が困難な地域での植栽を目的とし、安定した含水量の深部に到達するように根を伸長させる短期育成用具が開示されている。この短期育成用具は、筒体と、この筒体内に充填した育成材料とで構成され、筒体の内部で根を生長させることにより、地下含水層（深部）に到達可能な長尺で根を伸長させることを可能にしている。また、乾燥地などに植栽を施すことを目的としているため、筒体を透水性、保水性および通気性を有する材料で形成し、筒体の内部の根に水分と酸素を積極的に供給できるようにしている。

そして、このような特許文献３に記載の短期育成用具を用い、例えば深部の汚染土壌に到達可能な長さで根を予め生長させておき、この植物を植栽することで深部の汚染土壌の浄化が可能になり得る。しかしながら、筒体が透水性、保水性および通気性を有する材料で形成されているが故に、表層土壌の含水率が高い場合などでは、表層側から筒体の内部に水分が供給される。このため、植栽した植物の根が、水分が得られる深度で生長をはじめ、これに伴い深部に配された根の生長（根の働き）が止まって、やはり深部の汚染土壌を浄化することができなくなってしまう。

本発明は、上記事情に鑑み、ファイトレメディエーションによって表層から深部の汚染土壌の浄化を可能にした汚染土壌の浄化方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の汚染土壌の浄化方法は、植物を用いて汚染土壌を浄化する汚染土壌の浄化方法であって、所定の長さで形成した不透水性の筒体が、該筒体の内部に前記植物の根を挿通した状態で設けられ、前記筒体の先端から外側に伸びる前記根が前記筒体の長さに応じた前記汚染土壌の所定深度に配されるように、前記植物を植栽することを特徴とする。

この発明においては、筒体の長さに応じて、筒体の先端から外側に伸びる根（最深部の根）が汚染土壌の所定深度に配されるため、経年的に最深部の根が所定深度の汚染土壌中を生長し、この所定深度の汚染土壌を浄化することが可能になる。このため、筒体の長さを適宜調整し、この最深部の根の位置を調整することで、表層から深部まで任意の深度範囲（所定の深度範囲）の汚染土壌を、植物を用いて浄化することが可能になる。

また、このとき、筒体が不透水性であるため、筒体の内部の根に筒体を通じて水分が供給されることがない。このため、表層土壌の含水率が高い場合などにおいても、筒体の内部の根が生長をはじめて最深部の根の生長（最深部の根の働き）が止まることがなく、最深部の根を所定深度の汚染土壌中で生長させて、確実に所定の深度範囲の汚染土壌を浄化することが可能になる。

さらに、本発明の汚染土壌の浄化方法においては、前記筒体が、該筒体に不透水性を付与するとともに生分解性を有する生分解性プラスチックを備えて形成されていることが望ましい。

この発明においては、筒体の先端から外側に伸びる根（最深部の根）を汚染土壌の所定深度に配して植物を植栽した後に、この根が所定深度の汚染土壌中を生長する間、生分解性プラスチックによって筒体の不透水性が確保される。このため、確実に最深部の根を所定深度の汚染土壌中で生長させることが可能になり、所定の深度範囲の汚染土壌を確実に浄化することが可能になる。そして、このように最深部の根が汚染土壌中で生長し、ある程度時間が経過した段階で生分解性プラスチックが分解することによって、筒体が植物の生長に悪影響を及ぼすことを防止できる。

また、このとき、最深部の根が所定深度の汚染土壌中を生長する間、生分解性プラスチックによって筒体の不透水性が確保されることで、この筒体の内部の根を硬化又は木化させることが可能になる。これにより、生分解性プラスチックが分解して、筒体の内部の根に水分が供給されても、この筒体の内部の根が生長をはじめることがなく、確実に最深部の根が生長して働き続け、所定深度の汚染土壌を浄化することが可能になる。

本発明の汚染土壌の浄化方法は、植物を用いて汚染土壌を浄化する汚染土壌の浄化方法であって、前記植物が所定の長さの挿木であり、該挿木の先端から発根して生長する根が前記挿木の長さに応じた前記汚染土壌の所定深度に配されるように、前記挿木を植栽することを特徴とする。

この発明においては、挿木の長さに応じて、挿木の先端から発根して生長する根が汚染土壌の所定深度に配されるため、経年的に先端から発根した根が所定深度の汚染土壌中を生長し、この所定深度の汚染土壌を浄化することが可能になる。このため、挿木の長さを適宜調整し、この先端から発根する根の位置を調整することで、表層から深部まで任意の深度範囲（所定の深度範囲）の汚染土壌を、植物を用いて浄化することが可能になる。

また、このとき、植物に挿木を用いることで、表層土壌の含水率が高い場合などにおいても、汚染土壌の所定深度に配された先端からのみ根が発根する。このため、挿木の先端から発根した根を所定深度の汚染土壌中で生長させて、確実に所定の深度範囲の汚染土壌を浄化することが可能になる。

さらに、本発明の汚染土壌の浄化方法においては、前記根が異なる深度に配されるように複数の前記植物を植栽し、前記汚染土壌の異なる深度範囲を前記複数の植物で浄化することが望ましい。

この発明においては、根が異なる深度に配されるように複数の植物を植栽することによって、汚染土壌全体に複数の植物の根をくまなく生長させることが可能になり、複数の植物によって、表層から深部まで汚染土壌全体を浄化することが可能になる。

本発明の汚染土壌の浄化方法によれば、不透水性の筒体の長さを適宜調整し、この筒体の長さに応じた汚染土壌の所定深度に筒体の先端から外側に伸びる根が配されるように植物を植栽したり、挿木の長さを適宜調整し、この挿木の長さに応じた汚染土壌の所定深度に挿木の先端から発根して生長する根が配されるように挿木を植栽することによって、表層から深部の汚染土壌を確実に浄化することが可能になる。これにより、従来のファイトレメディエーションに対し、汚染土壌の浄化範囲が表層側に限られることがなく、深部に残った未浄化の汚染土壌を掘削除去したり、他の浄化方法によって対処することを不要にできる。

以下、図１から図３を参照し、本発明の一実施形態に係る汚染土壌の浄化方法について説明する。本実施形態は、植物を用いて汚染土壌を浄化するファイトレメディエーションに関するものである。

本実施形態の汚染土壌の浄化方法においては、汚染物質の種類に応じて植物を適宜選択して用いる。例えば、重金属で汚染された汚染土壌に対しては、ポプラやユーカリなど、フッ素やホウ素で汚染された汚染土壌に対しては、キョウチクトウやヤナギなど、油分で汚染された汚染土壌に対しては、ヤマハギやヤマハンノキなどの植物を用いる。

また、本実施形態においては、図１（ａ）に示すように、このような植物１を、予め、生育プラントなどである程度生長させるとともに、その根１ａを、植栽した際に汚染土壌２の所定深度に到達可能な長さとなるように伸長（生長）させる。このとき、不透水性で、生分解性を有する生分解性プラスチックで形成した筒体３を用い、この筒体３の内部で根１ａを生長させることによって、汚染土壌２の所定深度に到達可能な長尺で根１ａを伸長させる。さらに、このとき、筒体３の先端（下端）３ａから外側に伸びるまで根１ａを伸長させる。

そして、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、この植物１を、筒体３の内部に根１ａが挿通した状態で汚染サイトに搬入し、筒体３の内部に緩衝材４を挿入するとともに、筒体３の後端（上端）３ｂ側の内部に、この後端３ｂ側から水分が浸入することを防止するための例えば粘土などの蓋材を充填する。これにより、所定の長さで形成され、不透水性と生分解性を有する筒体３が、その内部に根１ａを挿通した状態で、且つその先端３ａから外側に根１ａ（１ｂ）が伸びた状態で、植物１に一体に設けられる。

ついで、図１（ａ）に示すように、筒体３とともに根１ａを汚染土壌２中に埋設し、植物１を植栽する。このとき、筒体３が所定の長さで形成され、筒体３の先端３ａから外側に根１ａ（１ｂ）が伸びているため、筒体３の先端から外側に伸びるこの根（最深部の根１ｂ）が、汚染土壌２の所定深度に配されて、植物１が植栽される。

このように植栽した植物１は、図１（ｂ）に示すように、経年的に生長し、筒体３の長さに応じて汚染土壌２の所定深度に配された最深部の根１ｂが、経年的に所定深度の汚染土壌２中に生長（伸長）してゆく。このとき、本実施形態の筒体３が不透水性であるため、筒体３の内部の根１ａに筒体３を通じて水分が供給されることはなく、表層土壌の含水率が高い場合においても、筒体３の内部の根１ａが生長をはじめて最深部の根１ｂの生長（最深部の根１ｂの働き）が止まることはない。これにより、最深部の根１ｂは、確実に所定深度の汚染土壌２中で生長することになる。

そして、筒体３の先端３ａから外側に伸びる最深部の根１ｂによって、所定深度の汚染土壌２から汚染物質が吸収して除去され、あるいはこの最深部の根１ｂの周囲（根圏）に共生的に存在する微生物群によって汚染物質が分解される。これにより、筒体３の長さに応じて最深部の根１ｂが生長する所定の深度範囲の汚染土壌２が、植栽した植物１によって浄化されてゆく。

本実施形態では、筒体３が生分解性プラスチックを用いて形成されているため、上記のように最深部の根１ｂが所定深度の汚染土壌２中を生長する間、筒体３の不透水性が確保され、確実に最深部の根１ｂが所定深度の汚染土壌２中で生長し、この最深部の根１ｂによって所定の深度範囲の汚染土壌２が浄化される。一方、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、経年的に最深部の根１ｂが汚染土壌２中で生長するとともに、生分解性プラスチック（筒体３）が徐々に分解してゆく。このため、植物１が経年的に生長する際に、この筒体３が悪影響を及ぼすことがない。

また、最深部の根１ｂが所定深度の汚染土壌２中を生長する間、生分解性プラスチックによって筒体３の不透水性が確保されることにより、すなわち筒体３の内部の根１ａに水分が供給されないことにより、この筒体３の内部の根１ａが徐々に硬化又は木化してゆく。このため、生分解性プラスチックが分解して筒体３の内部の根１ｂに水分が供給されても、筒体３の内部の根１ａが生長をはじめることはなく、最深部の根１ｂが生長して働き続け、確実に所定深度の汚染土壌２が浄化される。

そして、本実施形態の汚染土壌の浄化方法においては、筒体３の長さを適宜調整し、最深部の根１ｂの位置を調整することで、表層から深部まで任意の深度範囲（所定の深度範囲）の汚染土壌２中に最深部の根１ｂが生長し、この最深部の根１ｂによって任意の深度範囲の汚染土壌２が浄化される。このため、図３に示すように、根を伸長させていない植物１を含め、筒体３の長さが異なり、最深部の根１ｂの位置が異なる複数の植物１を植栽し、これら複数の植物１の最深部の根１ｂを汚染土壌２の異なる深度範囲に配置することにより、汚染土壌２全体に複数の植物１の根１ｂ（１ａ）が張り、表層から深部まで汚染土壌２全体がこれら植物１（これら植物１の根１ｂ（１ａ））によって浄化される。

したがって、本実施形態の汚染土壌の浄化方法においては、筒体３の長さに応じて、筒体３の先端３ａから外側に伸びる根（最深部の根１ｂ）が汚染土壌２の所定深度に配されるため、経年的に最深部の根１ｂが所定深度の汚染土壌２中を生長し、この所定深度の汚染土壌２を浄化することが可能になる。このため、筒体３の長さを適宜調整し、この最深部の根１ｂの位置を調整することで、表層から深部まで任意の深度範囲の汚染土壌２を、植物１を用いて浄化することが可能になる。

また、このとき、筒体３が不透水性であることにより、筒体３の内部の根１ａに筒体３を通じて水分が供給されることがない。このため、表層土壌の含水率が高い場合などにおいても、筒体３の内部の根１ａが生長をはじめて最深部の根１ｂの生長が止まることがなく、最深部の根１ｂを所定深度の汚染土壌２中で生長させて、確実に所定の深度範囲の汚染土壌２を浄化することが可能になる。

さらに、筒体３が不透水性を付与するとともに生分解性を有する生分解性プラスチックで形成されていることにより、最深部の根１ｂを汚染土壌２の所定深度に配して植物１を植栽した後に、この根１ｂが所定深度の汚染土壌２中を生長する間、生分解性プラスチックの筒体３の不透水性が確保される。このため、確実に最深部の根１ｂを所定深度の汚染土壌２中で生長させることが可能になり、所定の深度範囲の汚染土壌２を確実に浄化することが可能になる。そして、最深部の根１ｂが汚染土壌２中で生長し、ある程度時間が経過した段階で生分解性プラスチックが分解するため、筒体３が植物１の生長に悪影響を及ぼすことを防止できる。

また、最深部の根１ｂが所定深度の汚染土壌２中を生長する間、生分解性プラスチックの筒体３の不透水性が確保されることで、この筒体３の内部の根１ａを徐々に硬化又は木化させることが可能になる。これにより、生分解性プラスチックが分解して、筒体３の内部の根１ａに水分が供給されたとしても、この筒体３の内部の根１ａが生長をはじめることはなく、最深部の根１ｂが生長して働き続け、確実に所定深度の汚染土壌２を浄化することが可能になる。

そして、筒体３の長さが異なり、最深部の根１ｂの位置が異なる複数の植物１を植栽し、これら複数の植物１の最深部の根１ｂを汚染土壌２の異なる深度範囲に配置することによって、汚染土壌２全体に複数の植物１の根１ｂ（１ａ）が張り、表層から深部まで汚染土壌２全体をこれら植物１（これら植物１の根１ｂ（１ａ））によって浄化することが可能になる。

よって、本実施形態の汚染土壌の浄化方法によれば、不透水性の筒体３の長さを適宜調整し、この筒体３の長さに応じた汚染土壌２の所定深度に筒体３の先端３ａから外側に伸びる根１ｂが配されるように植物１を植栽することによって、表層から深部の汚染土壌２を確実に浄化することが可能になる。これにより、従来のファイトレメディエーションに対し、汚染土壌２の浄化範囲が表層側に限られることがなく、深部に残った未浄化の汚染土壌２を掘削除去したり、他の浄化方法によって対処することを不要にできる。

以上、本発明に係る汚染土壌の浄化方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、筒体３が不透水性と生分解性を有する生分解性プラスチックを用いて形成され、この筒体３を用いて生育プラントなどで植物１の根１ａを伸長させるものとして説明を行ったが、本発明に係る筒体は、適宜手法によって根１ａを伸長させた植物１に対し、例えば汚染サイトにこの植物１を搬入した段階で根１ａを内部に挿通して設けるようにしてもよい。

また、生育プラントなどで植物１の根１ａを伸長させる際に所定の長さで形成した例えば紙製の筒（紙筒）を用い、この紙筒の内部で根１ａを伸長させた植物１を、紙筒を取り付けた状態で汚染サイトに搬入し、紙筒を外側から覆うように生分解性プラスチックを後から取り付け、これら紙筒と生分解性プラスチックとで筒体３を形成するようにしてもよい。この場合には、生分解性プラスチックによって筒体３に不透水性が付与され、ある程度時間が経過した段階でこの生分解性プラスチックが分解するとともに紙筒に水分が吸収されて、この紙筒も軟化して分解する。よって、このように筒体３を構成した場合においても、本実施形態と同様の生分解性プラスチック（筒体３）による効果を得ることが可能である。

さらに、本実施形態では、不透水性で且つ所定の長さで形成した筒体３を設け、この筒体３の先端３ａから外側に伸びる根（最深部の根１ｂ）が汚染土壌２の所定深度に配されるように植物１を植栽するものとして説明を行った。これに対し、本発明の汚染土壌の浄化方法においては、例えば図４に示すように、植物１を所定の長さの挿木５とし、先端５ａから発根して生長する根５ｂが挿木５の長さに応じた汚染土壌２の所定深度に配されるように、この挿木５を植栽してもよい。

この場合には、図４（ａ）に示すように、例えば挿木５の先端５ａに発根剤６を施した後に、所定の長さの挿木５をその先端５ａから発根した根５ｂが汚染土壌２の所定深度に配されるように植栽する。そして、図４（ｂ）に示すように、経年的に先端５ａから発根した根５ｂが所定深度の汚染土壌２中を生長し、この所定深度の汚染土壌２を挿木５（挿木５の根５ｂ）によって浄化することが可能になる。このため、挿木５の長さを適宜調整し、この先端５ａから発根する根５ｂの位置を調整することで、本実施形態と同様、表層から深部まで任意の深度範囲の汚染土壌２を、植物１を用いて浄化することが可能になる。

また、このとき、植物１に挿木５を用いることで、表層土壌の含水率が高い場合などにおいても、汚染土壌２の所定深度に配された先端５ａから根５ｂが発根するため、挿木５の先端５ａから発根した根５ｂを所定深度の汚染土壌２中で生長させて、確実に所定の深度範囲の汚染土壌２を浄化することが可能になる。

さらに、このように植物１に挿木５を用いる際に、本実施形態に示した不透水性の筒体３を設けるようにしてもよい。すなわち、例えば図５（及び図４）に示すように、挿木５の先端５ａから発根する根５ｂが筒体３の先端３ａよりも外側で伸長するように、内部に挿木５を挿通した状態で所定の長さの筒体３を設け、先端５ａから発根する根５ｂが汚染土壌２の所定深度に配されるように、筒体３とともに汚染土壌２中に埋設して、挿木５を植栽してもよい。この場合には、筒体３の内部に配された挿木部分に水分が供給されることを防止でき、挿木５の先端５ａ以外の部分から根５ｂが発根することを確実に防止できる。これにより、より確実に、挿木５の先端５ａから発根した根５ｂを所定深度の汚染土壌２中で生長させることができ、所定の深度範囲の汚染土壌２を浄化することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る汚染土壌の浄化方法において、植栽した植物の根が経年的に深部の汚染土壌中に生長した状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る汚染土壌の浄化方法において、生分解性プラスチックの筒体が経年的に分解した状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る汚染土壌の浄化方法による汚染土壌の浄化範囲を示す図である。 本発明の一実施形態に係る汚染土壌の浄化方法の変形例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る汚染土壌の浄化方法の変形例を示す図である。 従来のファイトレメディエーション（汚染土壌の浄化方法）による汚染土壌の浄化範囲を示す図である。

符号の説明

１ 植物
１ａ 根
１ｂ 最深部の根（筒体の先端から外側に伸びる根）
２ 汚染土壌
３ 筒体
３ａ 先端（下端）
３ｂ 後端（上端）
４ 緩衝材
５ 挿木
５ａ 先端
５ｂ 先端から発根して生長する根
６ 発根剤
Ｇ 地盤

Claims (4)

1. 植物を用いて汚染土壌を浄化する汚染土壌の浄化方法であって、
   所定の長さで形成した不透水性の筒体が、該筒体の内部に前記植物の根を挿通した状態で設けられ、
   前記筒体の先端から外側に伸びる前記根が前記筒体の長さに応じた前記汚染土壌の所定深度に配されるように、前記植物を植栽することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
2. 請求項１記載の汚染土壌の浄化方法において、
   前記筒体が、該筒体に不透水性を付与するとともに生分解性を有する生分解性プラスチックを備えて形成されていることを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
3. 植物を用いて汚染土壌を浄化する汚染土壌の浄化方法であって、
   前記植物が所定の長さの挿木であり、該挿木の先端から発根して生長する根が前記挿木の長さに応じた前記汚染土壌の所定深度に配されるように、前記挿木を植栽することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の汚染土壌の浄化方法において、
   前記根が異なる深度に配されるように複数の前記植物を植栽し、前記汚染土壌の異なる深度範囲を前記複数の植物で浄化することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。

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