JP2014126561A - Decontamination method for reducing and decontaminating forest tree volume successively and in cascading manner while recycling contaminated material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原発事故後放散されたセシウムで汚染された農林地を生活できる状態にするために、汚染された森林樹木と地表腐食層を回収し、燃焼しあるいはメタン発酵させて減容化しながら除染し、その過程で樹液成分を回収して、農耕できない放置農地を雑草や害虫が野放図に荒廃することを抑制する薬剤として供給する、除染樹木を再生エネルギーに回収活用しながら汚染農林地を逐次波及的に除染する森林樹木減容化除染法に関する。 The present invention collects contaminated forest trees and surface corrosive layers, and reduces the volume by burning or methane fermentation in order to make the cesium-contaminated agricultural and forested land after the nuclear accident live. Contaminated farmland while decontaminating and recovering sap components in the process and supplying untreated agricultural land that cannot be cultivated as a chemical to prevent weeds and pests from being devastated openly The present invention relates to a decontamination method for reducing the volume of forest trees.
これまでは、汚染農林地を逐次波及的に除染する森林樹木減容化除染法についての提示はなく、除染や減容化処理について個別に提示するものであった。 Until now, there has been no presentation on the decontamination method for reducing the volume of forest trees that sequentially and continuously decontaminate contaminated farmland, but it has been presented individually for decontamination and volume reduction treatment.
個別の除染は、微細な粘土質に吸着したセシウムを物理的に分級分離する方法や水溶液や薬液を使って分離する方法が示されている。また森林については表土腐食層の植物質を発酵処理し、セシウムを吸着した粘土質汚泥を分離する減容化手法が提示されている。しかしながら、セシウムを分離し除染する技術的手法は提示されても、除染率は100%ではなく、田畑を復興し農耕自体を再興して営農するのには不十分で、そのまま荒廃させ雑草繁茂が一層荒廃を促進する状況が続いている。また、腐食層を除去するとむき出しの表土は降雨により流下浸食され、地表崩壊まで引き起こす。
本発明は、現状の除染技術では農業復興できるまで除染することが不可能であり、結果的に農地は放耕田畑となり、雑草が繁茂して回復が難しい状態になっている事実に着目し、樹木精油に害虫を忌避しあるいは抑制し、草木成長を抑制する、フェノール抗酸化物質やフィトンチッド等のアレロパシーがあり、樹幹部をチップ化し乾燥処理をする過程で効率的にそれが得られること、及びチップを10cm程度の厚さでマルチングすると、地表面の生物生息環境を保護し、地表流出を防止する効果があることに着目している。また、福島原発発災時に放散されたセシウムは樹木の葉、樹皮に付着し、その後これらが脱落して腐食層を形成していっているのであり、汚染し落葉した腐食層と樹木表皮を選別して除染すれば、除染物の減容化が可能であることが分かってきている。また本発明は、根から吸収されたセシウムは樹幹部表面近くの維管束・導管を通過するが、大半のセシウムが、植物体内の雲母質であるプラントオパールに存在し、樹幹内部にはわずかしか存在しないことに着目している。
この間発明者は片山栄作千葉大学工学部と除染法を探り、セシウムが雲母微粒子に吸着し、植物体に置いては植物の中のガラス質であるプラントオパールに多くのセシウムが吸着されていることを片山栄作教授が明らかにすることを確認してきた。このことから山林においては、プラントオパールを有す葉や茎の表面部分にセシウムが存在し、落葉後のセシウムは腐食層に存在し、この腐食層を剥離除去し、伐採して樹皮を剥離することが山林除染の基本課題であることが明確になってきた。
田畑に雑草が繁茂するとその種が落ち、復旧するのに時間と手間を要し、復興を困難にさせる。汚染された田畑では販売できる作物を栽培できないことから放耕され、雑草が繁茂し復興を一層困難にさせている。ところが、この田の土壌は粘土質であり、粘土に強固に固着したセシウムは容易には遊離しないことが明らかになっており、田に飛散落下したセシウムは表層の粘土に強固に固着し、深く移動していない。出願者下川は1cm以下の深さしか汚染されていないことを確認した。汚染された田でも、福島においては、表層に近い汚染土を除去すればセシウム汚染からの回復は可能であり、回復までの間の雑草繁茂を抑制すれば、農業復興の速度を大幅に改善できる。Individual decontamination methods include a method of physically classifying and separating cesium adsorbed on fine clayey materials, and a method of separating using aqueous solution or chemical solution. In addition, for forests, a volume reduction technique has been proposed for fermenting the plant matter of topsoil corrosive layers and separating clay sludge adsorbed with cesium. However, even if a technical method for separating and decontaminating cesium is presented, the decontamination rate is not 100%, and it is not enough to revitalize the field and revitalize the farming itself. The situation in which Shigeru promotes further devastation continues. In addition, when the corrosive layer is removed, the exposed topsoil is eroded by rainfall and causes the surface to collapse.
The present invention focuses on the fact that the current decontamination technology cannot be decontaminated until it can be reconstructed, and as a result, the farmland becomes a plowed field, and weeds grow and are difficult to recover. There are allelopathies such as phenol antioxidants, phytoncides, etc. that repel or suppress pests in tree essential oil and suppress plant growth, and that can be obtained efficiently in the process of chipping the trunk and drying it It is noted that mulching the chip with a thickness of about 10 cm has the effect of protecting the biological habitat environment on the ground surface and preventing surface runoff. Also, the cesium released during the Fukushima nuclear disaster adheres to the leaves and bark of the trees, and then they fall off to form a corrosive layer. Select the corroded and fallen corroded layer and the tree skin. It has been found that decontamination can reduce the volume of decontaminated products. In the present invention, cesium absorbed from the root passes through vascular bundles and conduits near the trunk surface, but most of the cesium is present in the plant opal, which is mica in the plant body, and there is a slight amount inside the trunk. Focuses on not existing.
During this period, the inventor explored the decontamination method with Eisaku Katayama, Faculty of Engineering, Chiba University, and cesium was adsorbed on mica fine particles, and a large amount of cesium was adsorbed on the plant opal that is glassy in the plant. It has been confirmed that Professor Eisaku Katayama reveals. For this reason, in mountain forests, cesium is present on the surface of leaves and stems with plant opal, and the cesium after defoliation is present in the corrosive layer. It has become clear that this is the basic issue of deforestation.
When weeds grow in the fields, the seeds fall, and it takes time and effort to recover, making recovery difficult. The contaminated fields are cultivated because they cannot cultivate crops that can be sold, and weeds grow, making recovery more difficult. However, the soil of this field is clayey, and it has been clarified that cesium firmly fixed to the clay does not release easily, and the cesium that has fallen into the field firmly adheres to the surface clay, Not moving. Applicant Shimokawa confirmed that only a depth of 1 cm or less was contaminated. Even in a contaminated field, in Fukushima, it is possible to recover from cesium contamination by removing contaminated soil close to the surface layer, and if weed weed growth before the recovery is suppressed, the speed of agricultural recovery can be greatly improved. .
本発明は、以上のような従来の欠点に鑑み、汚染地を逐次波及的に除染する森林木材減容化除染法を提供することを目的としている。
現段階の森林除染は、樹木を伐採し地表腐食層をはぎ取りそれらをそのまま中間貯蔵する手法が実施され、減容化については燃焼減容化が検討されている。
セシウム汚染された地表腐食層をはぎ取ると、降雨に対する干渉層が亡失し、降雨による表土流出を押し止められず、浸食災害となる危険性を有している。また、伐採樹木は燃焼による減容化処理が検討されているが、大量の燃料を要し、伐採樹木の燃焼は燃料がカーボンニュートラルな素材であるとはいえ、結果的に温暖化を促進する二酸化炭素を短期的には増大させる。貯蔵場所が限定されていることが燃焼減容化を助長し、短期的な二酸化炭素の排出過多を促進する。一方で、農業生活の基本となる農地は、有効な手段が無いことから完全除染されるまで放置され、雑草が繁茂し復興を困難にさせている。
本発明は、除染を進めながら、農業生産活動を早く復活できるように、雑草や害虫に依る農地の荒廃を抑制し、国土を保全しながら林地が除染できるように、自前の森林材の有する特性・成分を活用し、経済的にも稼働エネルギー等も循環活用するエコロジカルな森林樹木減容化除染法である。An object of the present invention is to provide a forest wood volume reduction decontamination method that sequentially and repeatedly decontaminates contaminated sites in view of the above-described conventional drawbacks.
In the current stage of forest decontamination, a method has been implemented in which trees are cut and the surface corrosive layer is removed and stored as they are, and combustion reduction is being considered for volume reduction.
If the surface corrosive layer contaminated with cesium is stripped, the interference layer against the rain will be lost, and the topsoil runoff due to the rain will not be prevented, resulting in a risk of erosion. In addition, the volume of felled trees is being considered for volume reduction by combustion, but a large amount of fuel is required, and the burning of felled trees promotes warming as a result, even though the fuel is a carbon-neutral material. Increase carbon dioxide in the short term. The limited storage location promotes combustion volume reduction and promotes short-term excess carbon dioxide emissions. On the other hand, the farmland that is the basis of agricultural life is left until it is completely decontaminated because there is no effective means, and weeds grow and make recovery difficult.
The present invention suppresses the devastation of farmland due to weeds and pests so that agricultural production activities can be restored quickly while proceeding with decontamination, so that the forest land can be decontaminated while preserving the national land. It is an ecological forest tree volume reduction decontamination method that utilizes the characteristics and components of the environment and uses the energy and operating energy in a circulating manner.
上記目的を達成する為に、本発明は、腐食層をはぎ取りそこを伐採樹木樹幹部チップ材でマルチングする運用法([請求項1]の構成要件)と樹幹部チップ化過程で乾燥し、乾燥中に発生する樹液成分より雑草抑制用と害虫抑制用のアレロパシー成分類を抽出し、一時的に放置されている農地に投与する運用法([請求項2]の構成要件)とで汚染地を逐次波及的に除染する森林木材減容化除染法を構成している。 In order to achieve the above object, the present invention is a method of stripping a corrosive layer and mulching it with a felling tree tree trunk chip material (constituent requirement of [Claim 1]) and drying it in the process of making a tree trunk chip. Extract allelopathic components for controlling weeds and pests from sap components generated in the sap and administer them to the farmland where they are temporarily left (constituent requirement of [Claim 2]). Consists of a decontamination method for reducing the volume of forest timber that is decontaminated sequentially.
以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
(1)請求項(1)は、伐採した樹木樹幹部でチップを製造し、そのチップを腐蝕層をはぎ取った地表面にマルチングするので、地勢・環境に適合していた生命資材である樹木が地中生態系を保護カバーすることになり、物理的にも緩衝材となり、風雨に依る土砂の飛散流出を抑制することができる。 したがって、森林の汚染樹木を広範囲に皆伐し、除染速度を大幅に早めることができる。作業量も貯蔵保管量も極小化でき、除染作業の最大の障害が除去できる。As is clear from the above description, the present invention has the following effects.
(1) Claim (1) manufactures chips with the trunk of the felled tree and mulch the chips on the ground surface from which the corrosive layer has been removed. It will protect and cover the underground ecosystem, and it will be a physical buffer, and it will be possible to suppress the scattering of sediments caused by wind and rain. Therefore, the contaminated trees in the forest can be cleared extensively and the decontamination rate can be greatly increased. The amount of work and storage can be minimized, and the biggest obstacle to decontamination work can be removed.
(2)前記(1)によって、マルチング材は生分解し、現地の生態系に悪影響を与えることはない。また、分解後にマルチング材を追加することも可能で、復興に向けた良好な土壌確保のためにも有益である。樹林は植林又は萌芽更新で再生できる。さらにまた樹幹部を燃焼させないので、一時的急激に温暖化作用の高い二酸化炭素を放出することも無い。(2) According to (1), the mulching material is biodegraded and does not adversely affect the local ecosystem. It is also possible to add mulching material after decomposition, which is beneficial for securing good soil for reconstruction. The forest can be regenerated by afforestation or sprouting. Furthermore, since the trunk is not burned, carbon dioxide with a high warming effect is not released temporarily and suddenly.
(3)請求項2は、手を入れられない農地の雑草・昆虫による攪乱を抑制し、生分解して化学物質による汚染も無いので、本格的に農業復興する段階で、素早く農業復興手順に移ることができる。かく、森林を除染して農業復興するのに必要で妥当な構成である。(1)〜(3)の構成で農業復興に向けた除染の社会的効果が実現される。(3) Claim 2 suppresses disturbance by weeds and insects in farmland that cannot be reached, and is biodegraded and free from chemical contamination. Can move. Thus, it is a necessary and reasonable structure to decontaminate the forest and restore agriculture. The social effects of decontamination for agricultural reconstruction are realized with the configuration of (1) to (3).
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の意義を特徴づける除染処理機能ブロック図であって、森林を構成する山1.より、汚染された腐蝕質2.をはぎ取りd、汚染された葉3を収集bし、皮剥ぎcした樹皮部4と、汚染されていないあるいは規制値を超えていない低濃度の樹幹部5がある。汚染された腐蝕質2と葉3は燃焼gまたは発酵処理eで、樹皮部4は燃焼gされ、各々汚泥8または灰9に減容化され、比較的高濃度に減容化した汚染物である汚泥8と灰9は中間貯蔵施設10に移送する。汚染されていないあるいは規制値を超えていない低濃度の樹幹部5は、チップ化fし、低温乾燥hされ樹液水14が回収される。乾燥されたチップ13は山に返しマルチングj被覆する。山が風雨で浸食されることなく、植生を維持できる。一方乾燥中に回収された樹液水14には植物の成長を抑制し、あるいは害虫を忌避するアレロパシーが存在し、抽出kすることができる。高温にしないあるいは機械的な手段に依る乾燥hは、これら成分の熱変性を回避できるので、そのままアレロパシー機能を保持出来る。汚染された田畑15にこれを散布するmことに依り耕作までの田畑の荒廃を抑制管理する。ここで低温乾燥hには、高温で内温度下で真空吸引等で樹液水14を回収する機械的処理法を含んでいる。 FIG. 1 is a functional block diagram of decontamination processing that characterizes the significance of the present invention. 1. Contaminated corrosive material There is a bark portion 4 that has been stripped d, contaminated
図2は、本発明を実施する実施フロー図であって、セシウム汚染された立木は伐採aし、樹皮部4と枝は給湯ボイラ17に、葉3と腐蝕質はメタン発酵槽7または給湯ボイラ17に送り、燃焼し高濃度に減容化された灰9とメタン発酵槽7で濃縮減容化された汚泥8はドラム缶等の管理保持できる容器16に収納し減容化管理ロし、中間貯蔵施設10に移送する。汚染されていないあるいは規制値を超えていない樹幹部5はチップ11化し、乾燥チップ13にさせて山1に戻し、マルチング材20として表土を覆い、山土の流出荒廃を防ぐ。また、乾燥室12では、凝縮機18や真空吸引機で精油を含む樹液水14を回収し、アレロパシー精油を抽出し、耕耘できない農地15に散布し、雑草や害虫に依る荒廃を抑制する。これらの精油分は生分解し、環境に悪影響を与えない。山1での伐採aと腐蝕層剥ぎ取りdが森林除染イとなり、マルチング材20で表土保持される。給湯ボイラ17での燃焼と発酵槽7での処理で灰9と汚泥8に減容化される。農地はチップ乾燥で生じた樹液水中のアレロパシー成分19を散布mすることで雑草害虫は抑制され、農耕再開に備えられる。 FIG. 2 is a flow chart for carrying out the present invention, in which standing trees contaminated with cesium are cut a, bark 4 and branches are in hot water supply boiler 17,
表1は、南相馬市原町区押釜地区の粘土質の田における深さ1cmピッチでの放射性物質の放射線量(cpm)の計測値である。13cm深さの空き缶を田に叩き込み採取された土を1cm深さで漉き取り、各々の放射線量(cpm)を計測記録したものである。これに依ると汚染されているのは1cm以下である。これは東大医科学研究所の児玉教授が指摘した、セシウムは粘土質に強固に結合しているという見解を裏付け、千葉大学片山栄作教授が電子顕微鏡写真でその機構を証明したプラントオパールト雲母質におけるセシウムの結合形態によって解明されている。農地は、農耕作業に入る迄雑草の根で深く攪乱されなければ、表層近く1cm程度の表土のすきとりで除染し、農業復興に向かうことができる可能性を示している。つまり、雑草の繁茂の抑制がセシウム汚染農地の復興に向けたカギとなることを示している。
表2は、10mmから50mm厚の伐採して間もない杉板を42〜45℃の低温で乾燥したときの含水率の変化と横歪量を記録したものである。含水率60%以上であったスギ材が2日後に4番目の試料を除き25%以下になり試料番号1.2.3.5は15%以下となっている。チップ化した場合には45℃以下の低温でも2日間を要さずに乾燥する。
高温にせずに乾燥し、つまり乾燥室内で低温蒸発し、蒸発した水分を凝縮すれば容易に樹液水を得ることができることを意味する。常温に近い低温であるので成分は熱変性せず、雑草や昆虫を抑制するアレロパシーを抽出することができることを示している。
It means that sap water can be easily obtained by drying without raising the temperature, that is, by evaporating at a low temperature in the drying chamber and condensing the evaporated water. Since the temperature is close to room temperature, the components are not thermally denatured, indicating that allelopathies that suppress weeds and insects can be extracted.
本発明は、最も汚染されている森林を除染し、雑草等に依る農地荒廃を抑制して、セシウムに汚染された除染汚染物(葉・枝、バーク、腐蝕層)を減容化して中間貯蔵設備に送り、同時に農地を農業再興まで雑草荒廃を抑制して、農業復興に向けた環境整備をサポートする、汚染地を逐次波及的に除染する森林木材減容化除染法を進める装置を製造し、作業者を雇用する産業で利用される。 The present invention decontaminates the most contaminated forest, suppresses agricultural land devastation caused by weeds, etc., and reduces the volume of decontaminated contaminants (leaves, branches, barks, corrosive layers) contaminated with cesium. Proceed with the decontamination method to reduce the volume of forest timber, which is sent to the intermediate storage facility, and at the same time supports the development of the environment for agricultural reconstruction by suppressing weed devastation until the agricultural revitalization Used in industries that manufacture equipment and employ workers.
1:山、2:腐蝕層、3:葉、4:樹皮部、5:樹幹部、6:温水、7:発酵槽、8:汚泥、9:灰、10:中間貯蔵施設、11:乾燥前のチップ、12:乾燥室、13:乾燥チップ、14:樹液水、15:農地、16:ドラム缶等の容器、17:給湯ボイラ、18:凝縮機、19:アレロパシー成分、20:マルチング材、21:温水
a:伐採、b:収集、c:皮剥ぎ、d:剥ぎ取り、e:メタン発酵処理、f:チップ化、g:燃焼、h:低温乾燥、i:凝縮、k:成分抽出、m散布
イ:森林除染、ロ:減容化管理、ハ:農地の雑草・害虫抑制管理1: mountain, 2: corrosive layer, 3: leaf, 4: bark, 5: trunk, 6: warm water, 7: fermenter, 8: sludge, 9: ash, 10: intermediate storage facility, 11: before drying Chips: 12: drying chamber, 13: drying chips, 14: sap water, 15: farmland, 16: containers such as drums, 17: hot water boiler, 18: condenser, 19: allelopathic component, 20: mulching material, 21 : Hot water a: logging, b: collection, c: skin peeling, d: stripping, e: methane fermentation, f: chipping, g: combustion, h: low temperature drying, i: condensation, k: component extraction, m Scattering B: Forest decontamination, B: Volume reduction management, C: Farmland weed and pest control management
Claims (2)
を特徴とする汚染地を逐次波及的に除染する森林木材減容化除染法Decontamination operation method of stripping the corrosive layer and mulching it with the chip material of the felling tree trunk
Decontamination method for reducing the volume of forest timber by sequentially and repeatedly decontaminating contaminated areas
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