JP2013540677A - 鉱物放出性コンポストおよびそれを用いた土壌浄化のための方法 - Google Patents

Abstract

プレバイオティック材料、プロバイオティック材料および１またはそれよりも多い鉱物グルコン酸塩を組み合わせて、コンポスト混合物を形成すること、堆肥化条件を制御し、コンポスト混合物を分解させること、および、コンポスト混合物を十分に安定化させて成熟させることによって調製されるコンポストであって、個々の鉱物グルコン酸塩の消化生成物として１またはそれよりも多い鉱物を含んでいるコンポストが開示される。鉱物放出性コンポストは、重金属で汚染された土壌強化、および、ある鉱物が不足している土壌の改善にとって特に適している。

Description

関連出願の相互参照

本願は、米国仮特許出願第61/374,957号（2010年8月18日出願）の優先権を主張する。米国仮特許出願第61/374,957号の内容は引用することによって本明細書に組み込まれる。

発明の分野

本発明は、鉱物放出性コンポストに関し、また、土壌改良または土壌浄化のために鉱物放出性コンポストを使用する方法に関する。特に、本発明は、重金属を固定化または土壌から重金属を除去するための方法に関する。

関連する技術の説明
土壌の重金属汚染は、人の健康および生態系にとって大きな脅威となっている。重金属は、鉱業場および製造場の土壌に含まれているだけでない。それらは、ある種の農薬を用いて処された農業土壌にも含まれている。更に、重金属は、汚染活動場および汚染行動の当初サイト内にのみ含まれているだけでない。重金属は、“流出”によって地下水へとリークしたり他のサイトへと移動することがあり、広範な汚染を引き起こす。

重金属で汚染された土壌を浄化する従来技術には、固定化および除去が含まれる。固定化技術は、重金属を土壌中に残すものの、そのバイオアベイラビリティ（生体利用性、bioavailability）および移動を最小化する。固定化技術は、裏打ちし、ゼオライト、セメントまたは生物固定（国内の商業的下水の処理された副生成物）などの土壌改良剤を用いることによって、固体化または安定化することによって達成することができる。

別法にて、土壌洗浄によって重金属を汚染土壌から永久的に除去することもでき、それは、土壌から重金属の可溶性分を水へと抽出している。また、汚染された土壌は、掘り出されてオフサイト埋立地へと輸送されたり、焼却により処理されたりすることもできる。

このような従来技術は、典型的にはコスト的に高く、労働集約型であって、環境的に効率的とはいえない。よって、安価で環境的影響がある土壌浄化を行うための有機的なアプローチが望まれている。

鉱物放出性コンポストおよびそれを用いた方法について説明する。

本発明の１つの態様としては、プレバイオティック材料（prebiotic material）、プロバイオティック材料（probiotic material）および１またはそれよりも多い鉱物グルコン酸塩(mineral gluconate salt)を組み合わせ、コンポスト混合物（またはコンポスト化混合物，composting mixture）を形成すること、堆肥化条件（またはコンポスト化条件,composting condition）を制御し、コンポスト混合物を分解させること、および、コンポスト混合物を十分に安定化させて成熟(mature)させることによって調製されたコンポストであって、個々の鉱物グルコン酸塩の消化生成物として１またはそれよりも多い鉱物を含んでいる、コンポストが提供される。

上記態様の変更態様としては、プレバイオティック材が１またはそれよりも多いセルロース材料を含んで成る。同様に変更態様として、セルロース材料が、刈り取った芝（grass clipping）、葉または麦である。同様に変更態様として、プロバイオティック材料が乳酸菌を含んで成る。同様に変更態様として、鉱物グルコン酸塩が、グルコン酸銅、グルコン酸第一鉄、グルコン酸第二鉄、グルコン酸マグネシウム、グルコン酸亜鉛、グルコン酸コバルト、グルコン酸カルシウムまたはグルコン酸カリウムである。同様に変更態様として、鉱物グルコン酸塩がグルコン酸第一鉄である。同様に変更態様として、１またはそれよりも多い鉱物がコンポスト中に約１〜５Ｗ／Ｗ％存在する。

本発明の更なる態様として、プレバイオティック材料、プロバイオティック材料、および、１またはそれよりも多い鉱物グルコン酸塩を含んで成るコンポスト混合物が提供される。

上記態様の変更態様としては、プレバイオティック材料がセルロース材料である。同様に変更態様として、セルロース材料が、刈り取った芝、葉または麦である。同様に変更態様として、プロバイオティック材料が乳酸菌を含んで成る。同様に変更態様として、鉱物グルコン酸塩が、グルコン酸銅、グルコン酸第一鉄、グルコン酸第二鉄、グルコン酸マグネシウム、グルコン酸亜鉛、グルコン酸コバルト、グルコン酸カルシウムまたはグルコン酸カリウムである。同様に変更態様として、鉱物グルコン酸塩がグルコン酸第一鉄である。

本発明の更なる態様として、プレバイオティック材料、プロバイオティック材料および１またはそれよりも多い鉱物グルコン酸塩を組み合わせ、コンポスト混合物を形成すること、コンポスト混合物をコンポスト・ベースに組み込むこと、堆肥化条件を制御し、コンポスト混合物を分解させること、および、コンポスト混合物を十分に安定化させて成熟させることを含んで成るコンポスト化の方法が提供される。

上記態様の変更態様としては、コンポスト混合物に通気を行うことを更に含んで成る。同様に変更態様として、堆肥化条件の制御には、約１１０°F〜１６０°Fとなるように温度を制御すること、および、約５０〜６０％となるように含水率を制御することを含んでいる。同様に変更態様として、プレバイオティック材料が１またはそれよりも多いセルロース材料を含んで成る。同様に変更態様として、セルロース材料は、ウッドチップ、ウッド屑、ウッド・ペレット、葉または麦である。同様に変更態様として、プロバイオティック材料が乳酸菌を含んで成る。同様に変更態様として、鉱物グルコン酸塩が、グルコン酸銅、グルコン酸第一鉄、グルコン酸第二鉄、グルコン酸マグネシウム、グルコン酸亜鉛、グルコン酸コバルト、グルコン酸カルシウムまたはグルコン酸カリウムである。同様に変更態様として、鉱物グルコン酸塩がグルコン酸第一鉄である。同様に変更態様として、コンポスト・ベースは肥やし（または肥料もしくは糞尿）を含んで成る。

本発明の更なる態様として、重金属を含んだ土壌を処理する方法であって、（ａ）１またはそれよりも多い土壌結合重金属を含んだ土壌を供すること、（ｂ）土壌に対して鉄含有コンポストを加えることを含んで成り、鉄含有コンポストが、プレバイオティック材料、プロバイオティック材料、および、グルコン酸第一鉄をコンポスト化することによって調製され、鉄含有コンポストによって土壌ｐＨが５未満の酸性ｐＨへともたらされ、それによって、土壌結合重金属の少なくとも一部が生物学的に利用可能となる処理方法が提供される。

本発明の更なる態様として、土壌を洗浄し、生物学的に利用可能な重金属の少なくとも一部を液相へと抽出することを更に含んで成る。同様に変更態様として、酸性ｐＨを５よりも高いｐＨへと中性化すべくアルカリ添加剤を加え、それによって、生物学的に利用可能な重金属の少なくとも一部を鉄（III）、鉄（II）またはそれらの組合せに結合させる。同様に変更態様として、アルカリ添加剤が、ドロマイト、水酸化ナトリウムまたは石灰である。同様に変更態様として、１またはそれよりも多い重金属が、鉛、ヒ素またはそれらの組合せである。同様に変更態様として、プロバイオティック材料が乳酸菌を含んで成り、プレバイオティック材料が肥やし（または肥料もしくは糞尿）を含んで成る。

本発明の更なる態様として、プレバイオティック材料、プロバイオティック材料、および、１またはそれよりも多い鉱物グルコン酸塩をコンポスト化することによって調製された鉱物放出性コンポストを土壌に適用すること、ならびに、鉱物放出性コンポストにおいて、鉱物グルコン酸塩に相当する個々の１またはそれよりも多い鉱物を放出させることを含んで成る土壌改質方法が提供される。

本発明の更なる態様として、リンを含んだ土壌および廃水を処理する方法であって、
（ａ）１またはそれよりも多い土壌結合リン形態を含む土壌を供すること、
（ｂ）土壌に対して鉄含有コンポストを加えることであって、鉄含有コンポストが、（ｉ）プレバイオティック材料、（ｉｉ）プロバイオティック材料、および（ｉｉｉ）グルコン酸第一鉄をコンポスト化することによって調製され、鉄含有コンポストによって土壌ｐＨが５未満の酸性ｐＨへともたらされ、それによって、土壌結合リンの少なくとも一部が可溶性を有すること、
（ｃ）可溶性リンを溶液相中へと抽出し、廃水を供すること、ならびに
（ｄ）アルカリ材料層および活性炭層を通して廃水をろ過すること
を含んで成る、方法が提供される。

上記態様の変更態様としては、１またはそれによりも多い鉱物グルコン酸塩が、グルコン酸銅、グルコン酸第一鉄、グルコン酸第二鉄、グルコン酸マグネシウム、グルコン酸亜鉛、グルコン酸コバルト、グルコン酸カルシウムおよびグルコン酸カリウムから成る群から選択されてもよい。同様に変更態様として、１またはそれによりも多い鉱物グルコン酸塩が、グルコン酸マグネシウム、グルコン酸カルシウムおよびグルコン酸カリウムから成る群から選択される。

本発明のある態様に従って、重金属汚染土壌を浄化する方法を例示するフローチャートである。 本発明の別の態様に従って、重金属汚染土壌を浄化する方法を例示するフローチャートである。

詳細な説明

本発明の変更態様としては、制御可能な方法で鉱物を放出するコンポストが提供される。ある態様では、本発明に開示されるコンポストは、重金属を土壌中で固定化することができるものであり、それによって、重金属のバイオアベイラビリティを減じることができる。本発明の他の態様では、コンポストによって、土壌から重金属を永久的に除去するための効率的なアプローチが供される。また、コンポストは、土壌ｐＨの調整および土壌を鉱物で補強することによって土壌浄化に適当である。

コンポスト混合物
コンポスト化は、有機材料を劣化させる自然のプロセスまたは制御されたプロセスである。有機材料が十分に劣化（分解）するにつれ、成熟されたコンポスト（安定性を有し、腐植土に富んだ材料）が形成される。かかる成熟されたコンポストは土壌浄化剤として多くの利点がもたらされる。この点、土壌浄化剤としてのコンポストは、土壌構造および栄養保持能を改善したり、圧密およびクラフトを減じたり、水透過や干ばつ耐性などを向上させたりする。

本発明のある態様は、制御された手法で微量の鉱物を放出する成熟コンポストを供するに適したコンポスト混合物である。ここでいう「成熟コンポスト」および「コンポスト」とは、相互に交換可能で用いられており、コンポスト化プロセスの最終生成物のことを指している。このように形成されたコンポストは、更に分解することのない安定性を有した腐植材料である。

より具体的には、コンポスト混合物は、（１）プレバイオティック材料、（２）プロバイオティック材料および（３）１またはそれよりも多い鉱物グルコン酸塩を含んで成る。かかるコンポスト混合物は、適当な温度、湿度レベルおよび酸素レベルに付された際、微量な鉱物を放出することができるコンポストへと分解される。

有利なことに、形成されるコンポストに含まれる鉱物の量および種類は、鉱物グルコン酸塩の種類および量を制御することによって予め決めることができるものであり、制御可能である。従って、コンポスト混合物は、ある鉱物に富んだコンポストを得るためにカスタマイズすることができる。

コンポスト混合物の分解は、草食動物（例えば、馬）や雑食性動物（例えば、人間）の小腸での消化プロセスに似ている。より具体的には、プロバイオティック材料はコンポスト化プロセスに際して存在する天然有機物が占めることになるようにプロバイオティック材料の成長を選択的に促進する環境がプレバイオティック材料によって供される。プロバイオティック材料は、プレバイオティック材料および鉱物グルコン酸塩を消化する。分解によって、鉱物グルコン酸塩から放出されたバイオアベイラビリティと、有機腐植土とを組み合わせるコンポストが得られる。

上記事項について詳細に説明する。

１．プレバイオティック材料
本明細書で用いられているように、「プレバイオティック材料」は植物に起因したセルロース材料のことを指している。セルロース（複雑な炭化水素）の高い含有量に起因して、プレバイオティック材料は、単純な有機物（例えば食料廃棄物）ほど速くは分解しない。プレバイオティック材料は最終的には完全に分解してしまうものの、分解速度は遅く、プロバイオティック材料の成長のアンカーまたは足場として供され得る。

ある態様では、プレバイオティック材料は、炭素リッチな材料（炭素に富んだ材料）、窒素リッチな材料（窒素に富んだ材料）、または、それらをバランスよく含んだ混合物であり得る。一般的に、窒素リッチな材料は、炭素リッチな材料よりも速く分解する。典型的には、炭素リッチな材料と窒素リッチな材料との比（炭素リッチな材料：窒素リッチな材料）は、約２５：１〜約３０：１の範囲である。

窒素リッチな材料には、刈り取った芝、食料廃棄物、緑葉、肥やし（牛肥やし、馬肥やし、鳥肥やしなどを含む）が含まれる。好ましい肥やしは、馬、羊、ヤギ、牛、鶏、ウサギなどの草食動物に由来する肥やしである。炭素リッチな材料には、乾燥させた葉、麦、ノコギリ切りくず、枝、ウッド・チップ、ウッド・ペレット、ウッド屑（削り木くず）、茎、木片、樹皮くず、シュレッド化された茶色ペーパー・バッグ、コーヒー・フィルター、針葉樹、卵の殻、干し草、泥炭コケ、木灰、および、それらの混合物が含まれる。好ましくは、プレバイオティック材料はグラインド処理またはシュレッド処理される。

２．鉱物グルコン酸塩
本明細書で用いられているように、「鉱物グルコン酸塩」は、金属イオンおよびグルコン酸イオン（Ｃ_６Ｈ_１１Ｏ_７）のことを指している。グルコン酸イオンは、グルコン酸の残渣アニオン形態（以下にて示す）を有しており、グルコースの酸化物である。

グルコン酸は、果物、蜂蜜、ワインなどの天然に存在する。グルコン酸は、強力なキレート剤であって、金属イオンに結合することができ、安定な有機塩を形成する。

金属イオンは、典型的には多価カチオンであり、例えば、第一鉄イオン（Ｆｅ^２＋）、第二鉄イオン（Ｆｅ^３＋）、コバルト・イオン（Ｃｏ^２＋）、銅イオン（Ｃｕ^２＋）などである。

ある態様では、鉱物グルコース酸塩はグルコン酸第一鉄である（下図に示す）

本発明のある態様では、鉱物グルコン酸塩が、グルコン酸銅、グルコン酸第二鉄、グルコン酸マグネシウム、グルコン酸亜鉛、グルコン酸コバルト、グルコン酸カルシウムまたはグルコン酸カリウムなどである。これらの鉱物グルコン酸塩は、例えばピー・エル・トーマス・アンド・シーオー社（PL Thomas & Co.）（ニュージャージー州モリスタウン）から入手することができる。

鉱物グルコン酸塩は、本明細書で説明されるプロバイオティック材料によって消化され得る。より具体的には、グルコン酸イオンは分解されて乳酸になり、鉱物は、副産物（乳酸）によって形成される酸性程度がマイルドな媒体中で放出される。

有利なことに、放出される最終的な金属イオンを制御するために、鉱物グルコン酸塩は所定量のコンポスト混合物中で混合することができる。本発明のある態様では、開始混合物を形成するために少量のカーボンリッチなプレバイオティック材料が、プロバイオティック材料および鉱物グルコン酸塩と組み合わされる。そのような組合せは、開始混合物が付加的なプレバイオティック材料（例えば、等量のカーボンリッチおよび窒素リッチなプレバイオティック材料）を含んで成るコンポスト・ベースに添加される前に行われる。従って、ある特定の態様においては、セルロース炭素リッチなプレバイオティック材料と鉱物グルコン酸塩との重量比（セルロース炭素リッチなプレバイオティック材料：鉱物グルコン酸塩）は、１：１、２：１、３：１、４：１、または、５：１である。

鉱物グルコン酸塩の量は、コンポスト化プロセス後に放出される鉱物に対して直接的に相関関係を有し得る。特に、鉱物グルコン酸塩の量は、最終的なコンポスト中での所望濃度に達するように予め決めることができる。好ましい態様では、コンポスト混合物は、５０〜７５重量部のプレバイオティック材料、０．５〜５重量部のプロバイオティック材料、および、２５〜４５重量部の鉱物グルコン酸塩を含んで成る。他の態様では、コンポスト混合物は、０．５〜５重量部のプレバイオティック材料、６０〜８０重量部のプロバイオティック材料、および、２０〜６０重量部の鉱物グルコン酸塩を含んで成る。

３．プロバイオティック材料
本明細書で用いられているように、「プロバイオティック材料」は、プレバイオティック材料を分解し、鉱物グルコン酸塩を消化する１又はそれよりも多い微生物のことを指している。

本発明のある態様では、プロバイオティック材料は、肥やしなどの、プレバイオティック材料中の土着細菌である。より具体的には、動物の内臓に生息する細菌は、動物廃棄物中に豊富に存在する。

本発明の他の態様では、プロバイオティック材料は乳酸菌を含んで成る。乳酸菌は、乳酸バクテリア・グループの主たる部分である通性嫌気性菌の属である。乳酸菌は、酸素が存在する場合に好気呼吸を経ることができる。

乳酸菌種は、以下の如く３つのグループに分けることができる。

グループI：偏性ホモ発酵性（L. acidophilus, L. delbrueckii, L. helveticus, L. salivariusを含む）

グループII：通性ヘテロ発酵性（L. casei, L. curvatus, L. plantarum, L. sakeiを含む）

グループIII：偏性ヘテロ発酵性（L. brevis, L. buchneri, L. fermentum, L. reuteriを含む）

従って、プロバイオティック材料には、１またはそれよりも多い乳酸菌種が含まれ得る。典型的には、乳酸菌（またはlactobacillus）のメンバーは、ラクトース及び他のシンプルな糖を乳酸へと変えることができる。乳酸の存在によって、ある他の細菌の成長が抑制され、それによって、コンポスト混合物を劣化させる微生物の中で乳酸菌が支配的なものとなる。よって、土着細菌のみの存在でコンポスト化を行うことができるものの、乳酸菌の添加によってコンポスト化が確実となり、肥やしコンポスト中の鉱物含量について再現性のある結果が得られる。典型的には、乳酸菌が添加される場合、コンポスト中の鉱物含量が、当初のコンポスト混合物中の鉱物グルコース酸の量に直接的に相関関係を有する。

コンポスト化プロセス
コンポスト化プロセスは、本明細書で規定されているように、コンポスト混合物が肥やしコンポストになるまで劣化するプロセスである。コンポスト化プロセスは、数百もの種々の生体（「微生物」および「マクロ生物」の双方を含む）によって、複雑な給餌パターンを伴う。細菌、菌類、放線菌などの微生物は、コンポスト混合物中の有機物を化学的に分解することによる大部分の分解の主要因となっている。マクロ生物は、昆虫、ワーム、ムカデ、クモなどを含むより大きい生物体であります。コンポスト化プロセス中におけるマクロ生物の活動（掘ったり、噛んだり、混ぜたりする活動）は、有機材料を物理的に分解する。

コンポスト化プロセスの最後には、肥やしコンポストが形成される。本発明で開示される肥やしコンポストは、制御可能な手法で鉱物のみならず植物栄養分を放出することができる複雑な有機材料である。

従って、本発明の別の態様は、プレバイオティック材料、プロバイオティック材料および鉱物グルコン酸塩を含んだコンポスト混合物を供すること、コンポスト化条件を制御してコンポスト混合物を空気の存在下で分解させること、コンポスト混合物を十分に安定化および成熟させることによって調製されたコンポストが提供される。

より具体的な態様では、コンポスト混合物を供する工程には、少量の炭素リッチなプレバイオティック材料と鉱物グルコン酸塩とを混合して第１混合物を形成すること、プロバイオティック材料を第１混合物に加えて第２混合物を形成すること、第２混合物をコンポスト・ベースに添加することが含まれている。

プレバイオティック・コンポスト・ベースは、典型的には、炭素リッチなプレバイオティック材料および／または窒素リッチなプレバイオティック材料である。本発明の種々の態様では、少なくとも３０％、５０％、６０％または７０％は、窒素リッチなプレバイオティック材料（肥やし、刈り取った芝）。本発明の種々の態様では、コンポスト・ベースは純粋な肥やし（窒素リッチ）であってもよい。あるいは、コンポスト・ベースは、カーボンリッチなプレバイオティック材料を含んだ肥料であってよい（肥やし：カーボンリッチなプレバイオティック材料との比が５：１、４：１、３：１，２：１、１：１、１：２、１：３、１：４、１：５である混合物である）。好ましい態様では、牛の肥やしが使用される。コンポスト・ベースの量は変わり得、カーボンリッチなプレバイオティック材料、鉱物グルコン酸塩およびプロバイオティック材料の混合物の量の少なくとも１／３または１／２またはそれに略等しい量である。

本発明の特定の態様では、プロバイオティック材料（例えば乳酸菌）を添加する前に、ウッド・ペレット（炭素リッチなセルロース）および鉱物グルコン酸塩（例えば、鉄（II）グルコン酸塩）を最初に組み合わせることができる。これによって生じる混合物は、１０００グラムの牛肥しのコンポスト・ベース、または、２５０グラムの牛肥しと７５０ｇのウッド屑との混合物に添加することができる。

典型的には、コンポスト混合物は触れることができるまで湿めらせてよく、例えば湿めらせた第２混合物が絞ると数滴の水を呈するまでコンポスト混合物を湿めらせてよい。次に、コンポスト混合物はブレンドされ、通気されたコンポスト・パイルに置かれる。通気は、乳酸菌の初期成長の環境を確保する。

適したコンポスト化条件には、約１１０F°〜約１６０F°の温度、５０％〜６０％の湿度（含水率）、および、微生物のための適切な酸素が含まれる。

分解によって熱が生じ、それによって、更に分解が促進される。適した温度は、微生物活性を最大にする可能性がある。コンポスト混合物の種々の成分を調整することによって温度（特にプレバイオティック材料に関する温度）を調整することができる。例えば、温度が高すぎると、炭素リッチな成分（例えば、乾燥した葉、麦）を加えることができる。その一方、温度が十分に高くないと、多くの窒素リッチな成分（例えば、刈り取った新鮮な芝、食品廃棄物）を添加することができる。

ある態様において、コンポスト化プロセスは、コンポスト混合物を通気することを更に含んで成る。通気によってコンポスト混合物に酸素を供給する。十分な酸素の存在下では、好気性｛こうきせい｝微生物は、コンポス混合物において迅速に有機物を分解する。また、十分な酸素は、嫌気性の活動を抑制し、それは、遅く、匂いの発生しやすくなる。プロバイオティック材料である乳酸菌は、嫌気性であるものの、酸素に耐性を有している。

いずれの通気手段を使用することができる。例えば、ポンプをコンポスト化ベッセルに適用することができ、それによって、空気を安定的に供給することができる。空気の循環を可能にするために、コンポスト混合物を機械的または手動でひっくり返してもよい。このような手法は当業者に知られている。

コンポスト化は、自立性ヒープ、また、容器もしくはベッセルにおいて実施することができる。大型のベッセル内系では、酸素供給のためにポンプが必要とされ得る。

コンポスト化プロセスは、温度が低下して約１０５F°を下回ることが維持されるようになれば完了する。典型的には、コンポスト化プロセスの完了は、適当なコンポスト化条件下（例えば、通気）で約３〜５週間もしくは４週間要する。引き続いて、コンポストは、更に４週間保存してもよく、それによって、貯留に際してオーバーヒートせず、または匂いを発生しなくなるように十分に成熟させてよい。

鉱物放出性コンポスト
ある態様では、鉱物放出性コンポストが調製される。鉱物放出性コンポストは、コンポスト混合物中で鉱物グルコン酸塩の消化された生成物として、制御可能な量の鉱物（例えば、鉄）を供する。特に、熟成したコンポスト中の鉱物量は、コンポスト混合物中の鉱物グルコン酸塩の初期量によって決定される。更に、鉱物が放出される環境に応じて、放出速度もまた制御することができる。種々の態様において、鉱物含量はコンポストの約１〜５％である。好適な態様としては、鉱物含量はコンポストの約２〜３％である。

本明細書で用いられているように、「鉱物」、「放出された鉱物」または「鉱物イオン」は、相互に交換可能で用いられており、コンポスト化プロセスの後にて鉱物グルコン酸塩から放出される鉱物を指している。鉱物は、種々の化学形態を取り得るものである。例えば、鉱物は、コンポスト中において、酸化物、（水）酸化物、オキシ水酸化物の形態や、あるいは、他の材料とのキレート形態を有するものであってよい。コンポスト中に存在する鉱物の化学形態を確かめるために、メスバウアー分光法などのある分光法を用いてもよい。

特定の理論に拘束されるわけではないが、コンポスト中の鉱物は、所定時間にて次の少なくとも１つ以上の形態を有するものであると考えられる。まず第１に、鉱物は、コンポスト中にてフミン材料と錯体を形成し得る。フミン酸およびフルボ酸を含むフミン材料は、土壌およびコンポスト中で一群の複雑な有機成分である。それらの正確な化学構造は変動し得るものの、フミン材料は典型的には、フェノール酸およびカルボン酸などの化学部位に富んだものとなっており、金属（例えば鉄）と錯体を構成し得る。第２に、鉱物は、（水）酸化物として沈殿し得るものであり、それは金属酸化物および水酸化物の錯体となるものである。第３に、鉱物は、グルコン酸塩の形態を維持し得、それは消化され続けることになり、鉱物の遅い放出プロファイルを供する。

可能性のある化学形態の複雑さに起因して、放出される鉱物は、典型的には、元の鉱物グルコン酸塩の対応する金属とその金属な適当な価数のみを含む簡易な形態で表される。例えば、グルコン酸第一鉄を含んだコンポスト混合物は、鉄（II）を放出する熟成コンポストを供し得る。鉄（II）は、考えられるいずれの化学形態として鉄が存在することを表している。制限されるわけではないが、例えば、第一酸化鉄（ＦｅＯ）、第一水酸化物（Ｆｅ（ＯＨ）_２）、キレートおよび配位錯体、第一鉄イオン（Ｆｅ^２＋）の形態として鉄が存在することを表している。

他の形態では、コンポスト化プロセスに際して酸素が存在するので、ある土壌条件下（中性ｐＨまたはアルカリｐＨ近く）において、最初に放出された鉱物イオンは更に酸化され得る。鉄の場合、グルコン酸第一鉄から最初に放出される第一鉄カチオンは、可溶性に乏しい第二鉄カチオン（Ｆｅ^３＋）の水酸化物または酸化物へと酸化される。従って、コンポストは、時間の経過に伴って鉄（ＩＩ）のみならず鉄（ＩＩＩ）を含み得る。

土壌浄化−重金属処理
土壌は重金属汚染の主なリザーバーである。重金属は種々の形態で存在し得、種々の外力により土壌粒子に結合する。典型的には、ある土壌に結合した重金属としては、２つの主な重金属分布が考えられる。１つは、水溶性、交換可能な吸着される金属部分であり、植物に容易に利用さる。もう１つは、土壌に強く結合した金属部分であり、フミン酸およびフルボ酸などの土壌成分と化学的な結合を通じて土壌に強く結合した金属部分である。
重金属バイオアベイラビリティは、生体系（例えば、植物摂取を通じた生体系）への全体的な生理的効果および毒性効果を決定付ける。よって、重金属バイオアベイラビリティは、土壌中のトータルの金属濃度よりも土壌毒性の指標として重要である。土壌粒子に結合した重金属は、一般的に平衡を成しており、変動を受けやすいので、強く結合した重金属であってもリークし得る。

また、土壌毒性は、重金属の種類に直接的に関係している。毒性の高い鉛（Ｐｂ）およびヒ素（Ａｓ）で汚染された土壌は、生体系にとって特に大きな脅威となる。なぜなら、それらは、植物の根によって摂取されたり、消化されたり、あるいは別の点では有機体に吸収される。

特定の態様において、本明細書で説明された方法で調製された鉄含有コンポストは、土壌結合重金属（例えば鉛やヒ素）を放出するのに効果的である。放出された重金属は引き続いて除去されたり、バイオアベイラビリティのより低い形態へと変えたりできる。

図１には、本明細書で説明された「鉄含有コンポストを用いて汚染土壌を処理することによって、重金属で汚染された土壌を浄化する方法」のフローチャートが示される。より具体的には、鉄含有コンポストは、本明細書で説明したように、プレバイオティック材料、グルコン酸第一鉄およびプロバイオティック材料を含んで成る混合物をコンポスト化することによって調製される。鉄（ＩＩ）鉱物および鉄（ＩＩＩ）鉱物の双方は、コンポスト中に存在し、磁性を呈するものである。更に、乳酸は、グルコン酸塩の消化副産物として存在する。

図１を参照して説明すると、上記方法は、以下の（ａ）〜（ｄ）を含んで成る。（ａ）１種類以上の土壌結合重金属を含んだ土壌を供すること（ブロック１０）、（ｂ）本明細書で説明したような鉄含有コンポストを添加すること（土壌およびコンポスト混合物は、乳酸の存在に起因して酸性ｐＨである）（ブロック２０）、（ｃ）土壌結合重金属を放出させて、放出重金属を供すること（ブロック３０）、（ｄ）放出重金属を除去すること（ブロック４０）、特に土壌およびコンポスト混合物を洗浄して、放出重金属を液相へと抽出することによって（ブロック５０）、放出重金属の除去を行う。オプションとして、液相の重金属を収集してリサイクルすることができる。

土壌結合重金属の放出は、コンポスト処理前後における「植物が利用可能な」重金属の濃度差によって測定することができる。ここで用いるような、ある金属の「植物が利用可能な」または「バイオアベイラブルな」濃度は、植物根系による金属摂取に似た緩やかな抽出法によって決定される（たとえば、実施例２）。例えば、植物利用可能な鉛およびヒ素の濃度を決定するために、重炭酸アンモニアの溶液を、汚染土壌から鉛およびヒ素を抽出するのに用いてよい。更に、鉛は、いずれの相当な量であっても水に溶解しない一方、ヒ素は水（例えば、地下水や雨水）に対してある程度可溶性を有している。従って、ヒ素の水抽出可能な部分は、おそらくは、植物利用可能な部分の一部を成す。

重金属の放出は、典型的には土壌ｐＨによって制御することができ、それにより、鉄含有コンポストおよび土壌の相対的な量によって制御することができる。種々の態様として、土壌ｐＨは約２〜約５である。特に、土壌ｐＨは、約２〜約３、約２．５〜約３、約３〜約３．５、約３．５〜約４、約４〜約４．５、または、約４．５〜約５である。他の態様では、土壌およびコンポストの比（ｗ／ｗ）は、１０：１、９：１、８：１、７：１、６：１、５：１、４：１、３：１、２：１、１：１であり、あるいは、０．１〜１である。

本発明の更なる態様としては、重金属汚染土壌を浄化し、それによって、放出された重金属を引き続いて鉄含有コンポストの鉄で離隔するといった方法が提供される。図２を参照して説明すると、上記方法は、以下の（ａ）〜（ｅ）を含んで成る。（ａ）１種類以上の土壌結合重金属を含んだ土壌を供すること（ブロック１０）、（ｂ）本明細書で説明したような鉄含有コンポストを添加すること（土壌およびコンポスト混合物は、乳酸の存在に起因して酸性ｐＨである）（ブロック２０）、（ｃ）土壌結合重金属を放出させて、放出重金属を供すること（ブロック３０）、（ｄ）アルカリ添加剤を加えて土壌ｐＨを上げること（ブロック７０）、（ｅ）放出重金属から、鉄（ＩＩ）または鉄（ＩＩＩ）と安定な錯体を形成すること（ブロック８０）オプションとして、例えば磁力によって重金属および鉄錯体を除去することを行ってよい（ブロック９０）。更に、除去された重金属はリサイクルされたり、あるいは、処分されたりしてもよい（ブロック１００）。

かかる態様では、放出された重金属は離隔され、バイオアベイラビリティがより低い形態へ変えられる。特定の理論に拘束されるわけではないが、土壌ｐＨが酸性から中性またはアルカリ性近くになると、コンポスト中の鉄鉱物の少なくとも幾らかが可溶性の乏しい酸化第二鉄または（水）酸化第二鉄へと変えられる。鉄（ＩＩＩ）鉱物析出物は、典型的には結晶性が低く、多量の重金属を吸着し易いものであって、土壌結合重金属よりも植物利用性が低い安定な錯体を形成する。

安定性のあるアルカリ添加剤は、コンポストの酸性を中和することができるいずれの無機物質または鉱物であってよい。例えば、石灰（酸化カルシウム）、水酸化ナトリウムを使用してよく、あるいは、ドロマイト（カルシウム・マグネシウム炭酸塩）などの鉱物炭酸塩を使用してもよい。土壌をアルカリ（例えば、ｐＨ７よりも大きいｐＨ）にせずに、アルカリ添加剤の量を制御して酸度を中性化するようにケアする。典型的には、アルカリ添加剤の処理に際して、ｐＨは、約５〜約５．５、より典型的には約５．５〜約６、より典型的には約６〜約６．５、更に典型的には６．５〜７である。中和は数週間までの時間を要し得るものであり、その間で土壌ｐＨが徐々に最終的に安定化する値（例えば、約６．５〜約７）に達する。

オプションとしては、重金属およびＦｅ（ＩＩＩ）錯体は、磁力を加えることによって除去することができる。土壌から一旦分離されたら、ｐＨを酸性レベルへと減じることによって重金属を錯体から可逆的に抽出することができる。更に、抽出された重金属はリサイクルされてよい。

リン除去
土壌中のリンは、種々の形態を有し得る。例えば、土壌中のリンは、有機（例えば、動物の糞尿）可溶性形態、無機（例えば、肥料中植物利用可能なリン）可溶性形態、および無機非常可溶性形態（例えば、土壌鉱物に結合したリン）。特に規定されない限り、「リン」は、これらの利用可能ないずれの形態のリンのことを指している。土壌中のリンは、あまり可動性を有しているものではないが、可溶性形態のリンは、一時的な雨水などの表面水に存在し得、または、地下水へと滲出し得る。湖へと移動した可溶性リンは、湖を養分的に高めて藻および雑草を成長させる（富栄養化と呼ばれるプロセス｛ふえいよう か｝）。かかるプロセスは、湖から酸素を奪い、水生生物に悪影響を及ぼす。

重金属除去と同様に、本発明で開示の鉱物放出性コンポストは、土壌結合リンの溶液相への放出を助力することができ、中性ｐＨで可溶性リンを封鎖することができる。より具体的には、開示の本発明の１つの態様では、リンの土壌および排水を処理する方法が供される。かかる方法は、
（ａ）１またはそれよりも多い「土壌に結合したリン形態」を含んだ土壌を供すること、
（ｂ）土壌に対して鉄含有コンポストを加えること
（ｃ）可溶性リンを溶液相に抽出して廃水を得ること、
（ｄ）アルカリ材料層および活性炭層を通過するように廃水を濾過すること、
を含んで成り、
上記（ｂ）の鉄含有コンポストが、（ｉ）プレバイオティック材料、（ｉｉ）プロバイオティック材料、および（ｉｉｉ）グルコン酸第一鉄をコンポスト化することによって調製され、鉄含有コンポストによって土壌ｐＨが５未満の酸性ｐＨへともたらされ、それによって、土壌に結合した重金属の少なくとも一部が生物学的に利用可能となる。

種々の態様では、アルカリ材料層は、ドロマイト、水酸化ナトリウム、石灰またはそれらの混合物である。

中和化に際しては、可溶性リンは、コンポストの鉄種と安定的な錯体を形成する（溶液相中）。得られる安定的な錯体は、粒状形態であり、大きな表面積および多孔性構造に起因して活性炭層に更に結合する。

実施例６に示されるように、リン含有土壌の廃水中（流出と似た廃水）のリンは、濾過後に多量に除去された。

土壌浄化剤−ｐＨ調整および鉱物富化
本明細書で説明されているコンポストは、単独で又は常套のコンポストと組み合わせて用いる場合、制御可能な量の鉱物イオンを放出することによって土壌浄化剤を更に強化する。鉱物富化は、天然土壌に典型的に不足している鉱物を注入することによって特に有益なものと成り得る。特に、カルシウム、マグネシウムおよびカリウムは、天然の土壌で典型的に不足しているが、それらは、ある作物の成長には欠かせないことが分かっている。例えば、十分なカルシウムレベルは、トマトが育つに不可欠であり、しかも、現在では、天然の土壌にカルシウムを供するのに効率的で有機的なアプローチは存在しない。

従って、ある態様では、本明細書で説明されているコンポストは、制御された手法である鉱物を土壌中に放出させることによって土壌を浄化することができる。典型的には、鉱物放出性コンポストは、浄化される土壌と混ぜられる。有利なことに、鉱物放出性コンポストはカスタマイズすることができ、特定の鉱物を富ますことができ、それによって、土壌中のある鉱物不足を改めることができる。ある態様では、鉱物放出性コンポストは鉄で富化させられる。特に鉄含量はコンポストの約１％〜約５％である。好適な態様では、鉄含量はコンポストの約２％〜約３％である。別の態様では、鉱物放出性コンポストはカルシウムで富化させられる。特にカルシウム含量はコンポストの約１％、１．５％、２％（約２７．７ポンド／立方ヤード）である。

他の態様では、鉱物放出性コンポストは、植物が植えられたエリアの根覆い（マルチ）または追肥のために用いてもよい。鉱物放出性コンポストは、単独で又は常套の有機マルチ（例えば、樹皮やウッドチップ）と混合してもよく、土壌の表面に置かれてもよい。それは、湿度を保持し、浸食を防止し、バイオアクティブな形態で鉱物を放出するのに役立つ。

更なる態様では、鉱物放出性コンポストは、苗床ミックスまたは開始ミックスにおいても用いることができる。典型的には、鉱物放出性コンポストは、苗床ミックスの体積のわずか１／３程度である。

他の態様では、鉱物放出性コンポストは、土壌ｐＨを調整したり、そのバランスを取るために用いることができる。より具体的には、本明細書で説明されているコンポスト、乳酸の存在に起因して、かつ、加えられるコンポスト量の応じて、僅かに酸性〜高い酸性を呈する。従って、土壌浄化剤として使用された場合、かかるコンポストは、アルカリ性土壌を中性化して、バランスの取れた土壌ｐＨに変えるのに用いたり、酸性土壌で育つ作物や植物を養うべく土壌を酸性化するのに用いられたりする。例えば、全てのフルーツ木の大部分は、酸性化土壌を好む。あるフルーツ木（例えば、ブルーベリー）であっても、成長に酸性の高い土壌条件（ｐＨ４〜５）を必要とする。

次の実施例は、あくまでも例示にすぎず、本発明の範囲を限定することを意図していない。

実施例１
鉱物含有コンポストの調製
ウッド屑および馬糞の等量部のコンポスト・ベースを含む通気されたコンポスト系が全ての試料で使い回しせずに用いた。コンポスト化プロセスは終了に約４週間要し、その間、温度は約１１０Ｆ°〜約１６０Ｆ°に維持し、湿度（含水率）は、約５０％〜約６０％に維持した。温度が約１０５°Ｆを下回った場合にコンポスト化の終了と見なした。

コンポストＡ：１０００ｇのウッド・ペレット（炭素リッチなプレバイオティック材料）と９００ｇのグルコン酸第一鉄とのイニシャル混合物が調製された。約８ｇ（大さじ１杯）の乳酸菌を、そのイニシャル混合物に加えた。それによって、得られた混合は、次に、触れることができるまで湿めらされた。混合物の塊は、絞った際に数滴したたる程度であった。その後、コンポスト混合物は、湿気および微生物を透過する容器（例えば、パンティーストッキング）に置かれ、通気されたコンポスト瓶（ウッド屑および馬糞の等量部のコンポスト・ベースを含むコンポスト瓶）につめた。当業者であれば、コンポスト・ベースが、０〜８０％のウッド屑または他のセルロース材料（コンポスト・ベースの残りは糞である）を含んでいてもよい。

２つの試料（制御１および制御２）をコンポストＡと実質的に同様な方法で調製した。得られたコンポストは、個々のコンポスト試料の鉄含量を確かめるために、Exova Chemical Lab(カリフォルニア州サンタフェスプリング・イグゾバ)またはWallace Laboratories, LLC (カリフォルニア州イーエル・セグンド)によって分析した。典型的には、１ｍＬ硝酸および３ｍＬの塩酸を用いて、１１０℃に設定されたホット・プレート上で１時間、コンポスト試料（０．１ｇ）が消化された。その後、１ｍＬの過酸化水素（３０％）を加えて消化を３０分間継続した。内部標準物質が添加され、ナノピュアな水で最終重量が１００ｇになるまで試料を溶解させた。

コンポスト試料の成分および分析を表１に示す。

本実施例で記載されたように調製されたコンポストは、黒い水がしみ出すコンポストであり、乾燥後には赤い色（さび）にはならなかった。これは、調製されたコンポストに存在する鉄は、少なくとも当初は、鉄（ＩＩ）であることを示唆し得るものである。

従って、当初のコンポスト混合物中の鉱物グルコン酸塩の量を制御することによって、鉄放出のトータル量を制御することができる。乳酸菌がない場合（制御２）は、コンポストＡと比べて最終的鉄含量の点で相違は見られないようだったが、乳酸菌の添加によりコンポスト化プロセスが再生可能な結果（消費された放出された鉄量についての結果）を確実に呈するものと考えられる。

実施例２
鉱物含有コンポストの調製
鉛およびヒ素で汚染された土壌を、ウェナチー・バレー大学の土地から採取された。表２は、銅結合重金属の放出についての鉄含有コンポストの効果を示している。全ての単位は、ｍｇ／ｋｇ（乾燥土壌）であるか（百万分率（ｐｐｍ）に等しい）、あるいは、飽和抽出についてはｍｇ／Ｌである。

示されるように、未処理の土壌は、中性に近いｐＨ（６．９７）を呈し、土壌ｐＨの通常の範囲内であった。鉛およびヒ素の含量および割合は、Wallace Laboratories, LLC (カリフォルニア州イーエル・セグンド)によって測定された。トータルの植物利用可能なヒ素量は、穏やかなアンモニア重炭酸塩抽出によって決められた一方、水抽出可能なヒ素量は、水（中性ｐＨ）抽出によって決められた。鉛は把握できる程の量では水に溶解しなかった。しかしながら、植物利用可能な鉛を相当量（６０．８８ｐｐｍ）含んでいた。

土壌試料１は、２８８ｇの土壌と１２４ｇの制御１（実施例１の制御１）とを混合することによって調製された（土壌と制御１との重量比は約２：１であった）。表２に示すように、鉄がない場合では、土壌試料１は、ｐＨおよび重金属割合の比較的できる結果を呈した。

土壌試料２は、３０４ｇの土壌を１３０ｇのコンポストＡと混合することによって調製した（約２：１の重量比）。示されるように、土壌ｐＨ、コンポストＡの乳酸のために酸性レベル（ｐＨ３．６９）にまで低下した。更に、トータルの植物利用可能な水抽出可能なヒ素は劇的に上昇し、ヒ素が土壌粒子から放出されたことを示した。同様に、相当量のアルミニウムの上昇に伴って、トータルの植物利用可能な鉛もまた上昇した。トータルの植物利用可能な鉄は、２１６０ｐｐｍであった。

土壌試料３は、２３０ｇの土壌試料２を１４４ｇのドロマイト（アルカリ添加剤）と混合することによって調製した。土壌試料３の土壌ｐＨはほぼ中性近く（ｐＨ６．１１）にもたらされた。顕著なことに、トータルの植物利用可能なヒ素および鉛は劇的に減少し、それぞれ未処理土壌のレベルを下回った。同様に、水抽出可能なヒ素は相当に減少した。このような結果と一致して、植物利用可能な鉄も相当に減少し、鉄がヒ素または鉛と錯体を形成し、より高いｐＨでよりバイオアベイラビリティが低い形態となったことを示した。

表３は、洗浄が、コンポストを用いた処理後にて重金属を効率的に除去することを示している。土壌試料４は、未処理土壌とコンポストＡとを５：１の重量比で混合することによって調製された。土壌試料２と比べると、土壌ｐＨは、コンポストＡの減じられた量に起因して相当に高いものである。それにも拘わらず、処理された土壌試料４は、未処理土壌よりも酸性が高いものであった。ｐＨ５．２９では、水抽出可能な割合は増加したが、植物利用可能なヒ素は未処理土壌に匹敵するものであった。植物利用可能な鉛のみが僅かに増加した。水で２回洗浄されると、水抽出可能なヒ素が多く除去され、それによって、トータルの植物可能なヒ素が減じられた。更に、洗浄の結果、鉛および鉄のマイルドな減少がみられた。それゆえ、表３には、土壌試料２（ｐＨ３．６９）の場合と比べて、マイルドなｐＨ（５．２９）にて土壌粒子からの重金属放出が相当に減少したことが示されている。

実施例３
重金属除去および固定化
多くの土壌およびコンポスト混合物を調製し、重金属汚染土壌を本発明のコンポストを用いて処理することによって土壌浄化の再現性を調べた。土壌試料は、以前は鉛−ヒ素系農薬が使用され今は放置された果樹園サイトから採取した。

表４は、土壌混合物（Ｍｉｘ １〜３）の３つの試料の結果を示している（その３つの試料では、２５０ｇの土壌および１００ｇのコンポストＡが２．５：１の比で組み合わされたものであった）。ｐＨ４．３０〜４．３６において、未処理の土壌（実施例２参照）と比較して、植物利用なヒ素および鉛が増加し、重金属が酸性ｐＨで土壌粒子から放出されたことを示した。

表５は、重金属放出後の土壌ｐＨの中性化効果を示している。２５０ｇの土壌と１００ｇのコンポストＡ（Ｍｉｘ１〜３と同様）との組み合わせることによって、土壌混合物（Ｍｉｘ ４〜６）を調製した。その後、６０ｍＬ（２オンス）の１％水酸化ナトリウムおよび３０ｇのドロマイトが添加された。図示されるように、土壌ｐＨは５より高くなるように増加した。植物利用可能なヒ素および鉛、および、鉄含量は、表４に示すものよりも低下し、重金属および鉄が、より高いｐＨにおいて、安定的なバイオアベイラビリティのより低い錯体を形成したことを示すものであった。

表６は、コンポスト処理後の重金属除去を示している。２５０ｇの土壌と５０ｇのコンポストＡとを組み合わせる（５：１の比で組み合わせる）ことによって、土壌混合物（Ｍｉｘ ７〜９）を調製した。その後、土壌混合物は、水道水で３回洗浄した。洗浄によって、トータルの植物利用可能なヒ素量が相当に減少した。

更に、表７は、重金属放出後の土壌ｐＨの中性化と洗浄との組み合わされた効果を示している。２５０ｇの土壌と１００ｇのコンポストＡ（Ｍｉｘ１〜３と同様）とを組み合わせることによって、土壌混合物（Ｍｉｘ １０〜１２）を調製した。その後、土壌混合物は、水道水で３回洗浄した。この洗浄後、１％水酸化ナトリウム６０ｍＬ（２オンス）およびドロマイト３０ｇを添加する処理を行った。植物利用可能なヒ素および鉛、および、鉄含量は、表４に示すものよりも劇的に低下し、重金属および鉄が、より高いｐＨにおいて、安定的なバイオアベイラビリティのより低い錯体を形成したことを示すものであった。

実施例４
長期中性化の効果
実施例３の土壌−コンポストＡの混合物（Ｍｉｘ４〜６）について、２週間後に再度テストを行い、その間で、土壌ＰＨが上昇し続け、中性化が進行した。土壌ｐＨは、ｐＨ７に近くで安定化したようであった（表８）

表８は、土壌が中性化されるにつれ、コンポスト中で重金属がコンポスト中で鉄種（例えば、鉄（ＩＩ）および／または鉄（ＩＩＩ））に結合するようになった。これは、抽出可能なヒ素および鉛の量が減少することによって分かる。この結果に一致するように、各試料における抽出可能な鉄の量も減少した。

実施例５
土壌から重金属を効率的に除去するのに必要なコンポストの相対的な量を調べるべく、付加的な鉄放出性コンポストを調製した。

実施例１の方法に従って、コンポストＢを調製した。グルコン酸第一鉄の量は、１２５０ｐｐｍの鉄（ＩＩ）の含量を含んだコンポストＢを算出するように調整した。

未処理土壌は、以前は鉛−ヒ素系農薬が使用され今は放置された果樹園サイトから採取した。表９に、未処理土壌中のヒ素（Ａｓ）濃度および鉛（Ｐｂ）濃度を示す。

そして、１０００ｇの未処理土壌は、１００ｇのコンポストＢと十分に混ぜられ、２４０ｍＬの水で洗浄した。表９に示すように、ヒ素含量および鉛含量が減じ、重金属が土壌粒子から解離してコンポスト中の鉄（ＩＩ）種と結合したことが示唆された。可能性ヒ素および鉛の含量には変化がなかった。

土壌／コンポスト混合物は、更に石灰（ＣａＣＯ_３）を用いて中性化され、そのポイントで、更により多いヒ素および鉛が土壌粒子から結合しなくなった。更に、可溶性のヒ素および鉛は、より高いｐＨで鉄（ＩＩ）と安定的な錯体を形成した。これは、可溶性のヒ素および鉛の量が劇的に減少することから分かった。

１２．５ｇ（１０００ｇの未処理土壌に対する値）に対するコンポストＢの相対的な量が減じる、重金属の除去の有効性に影響がなかったようであり、これは、少量の鉱物放出性重金属であっても重金属の除去に効果的となり得、同様の封鎖処理（例えば、中性ｐＨまたはアルカリｐＨ）にとっても効果的となり得ることが示唆された。

実施例６
リン除去
未処理土壌は実施例５と同様に採取された。リン、ヒ素、鉛の各レベルを調べ、それを表１０に示す。１０００ｇの未処理土壌は、１００ｇのコンポストＢと十分に混ぜられた。２４０ｍＬの水が、土壌／コンポスト混合物を洗浄するのに使用された。洗浄された水は（または廃水）は、流出と同様なものであった。リン、ヒ素および鉛の各レベルは、ｒで処理された。洗浄された水は、その後、石灰層と活性炭層を連続的に通過させた。廃水中のリン・レベルは、重金属レベルの減少につれ、劇的に減少した。

同様の試験を、相当に少ない量のコンポストＢを用いて行った。即ち、１０００ｇの未処理土壌に対してコンポストＢを１２．５ｇ用いて同様の試験を実施した。驚くべきことに、洗浄された水およびろ過された水が個々のリン・レベルに対して試験された際の結果は、１００ｇのコンポストＢ（表１０参照）を用いて実施された結果に匹敵するものであった。このような結果から、少量の鉱物放出性コンポストは、土壌からのリン除去に効果的となり得、引き続く同様の封鎖処理（例えば、中性ｐＨまたはアルカリｐＨ）にとっても効果的となり得ることが示唆された。

本明細書にて言及された及び／又は出願データ・シートに掲載された米国特許、米国特許出願公報、米国特許出願、外国特許、外国特許出願および非特許文献の全ては、参照することによって、本願明細書に全て組み込まれる。

上記記載から分かるように、本明細書で記載された本発明の特定の態様はあくまでも例示のためにすぎず、本発明の概念および範囲を逸脱しないことを前提として種々の変更が可能であることを理解されたい。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲に記載されたようなものは除いて特に限定されることはない。

Claims (33)

1. プレバイオティック材料、プロバイオティック材料および１またはそれよりも多い鉱物グルコン酸塩を組み合わせて、コンポスト混合物を形成すること、
   堆肥化条件を制御してコンポスト混合物を分解させること、ならびに
   コンポスト混合物を十分に安定化および成熟させること
   によって調製されるコンポストであって、該コンポストが、１またはそれよりも多い鉱物を、それぞれの鉱物グルコン酸塩の消化された生成物として含んでいる、コンポスト。
2. プレバイオティック材料が１またはそれよりも多いセルロース材料を含んで成る、請求項１に記載のコンポスト。
3. セルロース材料が、刈り取った芝、葉または麦である、請求項２に記載のコンポスト。
4. プロバイオティック材料が乳酸菌を含んで成る、請求項１〜３のいずれかに記載のコンポスト。
5. 鉱物グルコン酸塩が、グルコン酸銅、グルコン酸第一鉄、グルコン酸第二鉄、グルコン酸マグネシウム、グルコン酸亜鉛、グルコン酸コバルト、グルコン酸カルシウムまたはグルコン酸カリウムである、請求項１〜４のいずれかに記載のコンポスト。
6. 鉱物グルコン酸塩がグルコン酸第一鉄である、請求項５に記載のコンポスト。
7. １またはそれよりも多い鉱物がコンポスト中に約１〜５Ｗ／Ｗ％存在する、請求項１〜６のいずれかに記載のコンポスト。
8. プレバイオティック材料、
   プロバイオティック材料、および
   １またはそれよりも多い鉱物グルコン酸塩
   を含んで成るコンポスト混合物。
9. プレバイオティック材料がセルロース材料である、請求項８に記載のコンポスト混合物。
10. セルロース材料が、刈り取った芝、葉または麦である、請求項９に記載のコンポスト混合物。
11. プロバイオティック材料が乳酸菌を含んで成る、請求項８に記載のコンポスト混合物。
12. 鉱物グルコン酸塩が、グルコン酸銅、グルコン酸第一鉄、グルコン酸第二鉄、グルコン酸マグネシウム、グルコン酸亜鉛、グルコン酸コバルト、グルコン酸カルシウムまたはグルコン酸カリウムである、請求項８に記載のコンポスト混合物。
13. 鉱物グルコン酸塩がグルコン酸第一鉄である、請求項８に記載のコンポスト混合物。
14. コンポスト化の方法であって、
    プレバイオティック材料、プロバイオティック材料および１またはそれよりも多い鉱物グルコン酸塩を組み合わせて、コンポスト混合物を形成すること、
    コンポスト混合物をコンポスト・ベースに組み込むこと、
    堆肥化条件を制御し、コンポスト混合物を分解させること、ならびに
    コンポスト混合物を十分に安定化および成熟させること
    を含んで成るコンポスト化方法。
15. コンポスト混合物に通気を行うことを更に含んで成る、請求項１４に記載のコンポスト化方法。
16. 堆肥化条件の制御には、約１１０°F〜１６０°Fとなるように温度を制御すること、および、約５０〜６０％となるように含水率を制御することを含む、請求項１４または１５に記載のコンポスト化方法。
17. プレバイオティック材料が１またはそれよりも多いセルロース材料を含んで成る、請求項１４〜１６のいずれかに記載のコンポスト化方法。
18. セルロース材料が、ウッド・チップ、ウッド屑、ウッド・ペレット、葉または麦である、請求項１４〜１７のいずれかに記載のコンポスト化方法。
19. プロバイオティック材料が乳酸菌を含んで成る、請求項１４〜１８のいずれかに記載のコンポスト化方法。
20. 鉱物グルコン酸塩が、グルコン酸銅、グルコン酸第一鉄、グルコン酸第二鉄、グルコン酸マグネシウム、グルコン酸亜鉛、グルコン酸コバルト、グルコン酸カルシウムまたはグルコン酸カリウムである、請求項１４〜１９のいずれかに記載のコンポスト化方法。
21. 鉱物グルコン酸塩がグルコン酸第一鉄である、請求項２０に記載のコンポスト化方法。
22. コンポスト・ベースが肥やしを含んで成る、請求項１４〜２１のいずれかに記載のコンポスト化方法。
23. 重金属を含んだ土壌を処理する方法であって、
    （ａ）１またはそれよりも多い土壌結合重金属を含んだ土壌を供すること、および
    （ｂ）土壌に対して鉄含有コンポストを加えること
    を含んで成り、
    加えられる鉄含有コンポストが、（ｉ）プレバイオティック材料、（ｉｉ）プロバイオティック材料、および、（ｉｉｉ）グルコン酸第一鉄をコンポスト化することによって調製され、鉄含有コンポストによって土壌ｐＨが５未満の酸性ｐＨへともたらされ、それによって、土壌結合重金属の少なくとも一部が生物学的に利用可能となる、処理方法。
24. 土壌を洗浄し、生物学的に利用可能な重金属の少なくとも一部を液相へと抽出することを更に含んで成る、請求項２４に記載の処理方法。
25. 酸性ｐＨを５よりも高いｐＨへと中性化すべくアルカリ添加剤を加え、それによって、生物学的に利用可能な重金属の少なくとも一部を鉄（III）、鉄（II）またはそれらの組合せへと結合させる、請求項２４に記載の処理方法。
26. アルカリ添加剤が、ドロマイト、水酸化ナトリウムまたは石灰である、請求項２５に記載の処理方法。
27. １またはそれよりも多い重金属が、鉛、ヒ素またはそれらの組合せである、請求項２３〜２６のいずれかに記載の処理方法。
28. プロバイオティック材料が乳酸菌を含んで成り、プレバイオティック材料が肥やしを含んで成る、請求項２３〜２７のいずれかに記載の処理方法。
29. 土壌改質方法であって、
    （ｉ）プレバイオティック材料、（ｉｉ）プロバイオティック材料、および（ｉｉｉ）１またはそれよりも多い鉱物グルコン酸塩をコンポスト化することによって調製された鉱物放出性コンポストを土壌に適用すること、ならびに
    鉱物放出性コンポストにて鉱物グルコン酸塩にそれぞれ相当する１またはそれよりも多い鉱物を放出させること
    を含んで成る、土壌改質方法。
30. １またはそれによりも多い鉱物グルコン酸塩が、グルコン酸銅、グルコン酸第一鉄、グルコン酸第二鉄、グルコン酸マグネシウム、グルコン酸亜鉛、グルコン酸コバルト、グルコン酸カルシウムおよびグルコン酸カリウムから成る群から選択されることを特徴とする、請求項２９に記載の土壌改質方法。
31. １またはそれによりも多い鉱物グルコン酸塩が、グルコン酸マグネシウム、グルコン酸カルシウムおよびグルコン酸カリウムから成る群から選択されることを特徴とする、請求項２９に記載の土壌改質方法。
32. 土壌および廃水からリンを除去する方法であって、
    （ａ）１またはそれよりも多い土壌結合リン形態を含む土壌を供すること、
    （ｂ）土壌に対して鉄含有コンポストを加えることであって、鉄含有コンポストが、（ｉ）プレバイオティック材料、（ｉｉ）プロバイオティック材料、および（ｉｉｉ）グルコン酸第一鉄をコンポスト化することによって調製され、鉄含有コンポストによって土壌ｐＨが５未満の酸性ｐＨへともたらされ、それによって、土壌結合リンの少なくとも一部が可溶性を有するようになること、
    （ｃ）可溶性リンを溶液相中へと抽出して廃水を得ること、ならびに
    （ｄ）アルカリ材料層および活性炭層を通して廃水をろ過すること
    を含んで成る、方法。
33. アルカリ材料層が、ドロマイト、水酸化ナトリウム、石灰またはそれらの組合せを含む、請求項３２に記載の方法。

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