JP6168929B2

JP6168929B2 - 酸性硫酸塩土壌の改良材及び改良方法

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Publication number: JP6168929B2
Application number: JP2013184386A
Authority: JP
Inventors: 小口　深志; 深志小口; 祐二新井; 阿部　敏之; 敏之阿部
Original assignee: Maeda Corp
Current assignee: Maeda Corp
Priority date: 2013-09-05
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2033-09-05
Also published as: JP2015052036A

Description

本発明は、酸性硫酸塩土壌の改良材及び改良方法に関するものであり、特に、天然ゼオライトを主原料とした酸性硫酸塩土壌の改良材及び改良方法に関するものである。

建設工事において、黄鉄鉱や白鉄鉱等を含有する地山を掘削したり、このような地山の掘削土を用いて盛り土を行ったりすると、還元状態であった土壌が空気に触れて酸化し、強酸性の硫酸塩土壌となることが知られている。従来、このような酸性硫酸塩土壌に対して改良材を添加し、植物の生育を阻害しないようにする方法として、焼却灰を水酸化ナトリウムとともに水熱反応させた人工ゼオライトを用い、この人工ゼオライトのナトリウムイオンを所定の陽イオンとイオン交換した土壌改良材が開発されている（特許文献１参照）。

この特許文献１に記載された土壌改良材は、フライアッシュ等の人工ゼオライトを水酸化ナトリウム溶液と水熱反応させ、人工ゼオライトに含まれるナトリウムイオンをカルシウムイオン単体、鉄イオン、水素イオン、マグネシウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン等の陽イオンとイオン交換することにより製造する。

このような土壌改良材によれば、人工ゼオライトに含まれるナトリウムイオンの含有量を適切に調節することにより、酸性硫酸塩土壌の酸化の進行に伴って土壌の酸性を改善するとともに、植物の発芽や生育を阻害しないという優れた効果を奏する。

特開２００７−２００７号公報

上述した従来の土壌改良材は、フライアッシュ等からなる焼却灰を水酸化ナトリウムとともに水熱反応させた人工ゼオライトを主原料としており、焼却灰には一定の品質が要求される。しかし、人工ゼオライトの原料として使用できる品質の焼却灰を安定して入手するのは困難な場合が多い。

また、ナトリウムイオンを低減させた人工ゼオライトは、その製造方法がやや複雑であり、かつ高度な品質管理が必要であり、容易に人工ゼオライトを製造することができるとは言い難かった。

さらに、フライアッシュ等の焼却灰には重金属が含まれているのが一般的であるが、適切に重金属を除去しなければ土壌改良材として使用できなくなるおそれがある。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、酸性硫酸塩土壌の土壌改良において、原材料の入手が容易であり、長期間にわたって安定した中和特性を発揮することにより、植物の発芽及び生育を阻害しない土壌改良材及び土壌改良方法を提供することを目的とする。

本発明の酸性硫酸塩土壌の改良材及び改良方法は、上述した事情に鑑み提案されたもので、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明の酸性硫酸塩土壌の改良材は、天然ゼオライトを主原料とし、ナトリウムイオン以外の所定の陽イオンを溶出させる陽イオン材を混入させたことを特徴とするものである。

ここで、天然ゼオライト及び陽イオン材の最大粒径が１００μｍ未満であり、天然ゼオライトの陽イオン交換容量が１００ｍｅｑ／１００ｇ以上であることを特徴とするものである。

また、陽イオン材は、天然ゼオライトに対する重量比２％の易水溶性の材料である水酸化カルシウムと、天然ゼオライトに対する重量比１０％の難水溶性の材料である炭酸カルシウムとが混合されたものであることを特徴とするものである。

また、天然ゼオライトへの陽イオン材の混入量は、陽イオン材が肥料成分として許容される最大量を超えない範囲となるように調整されていることが好ましい。

本発明の酸性硫酸塩土壌の改良方法は、上述した改良材に対して、水、繊維質安定剤、増粘剤及び肥料成分を加えてスラリー状とし、酸性硫酸塩土壌の表面に散布することを特徴とするものである。

本発明の酸性硫酸塩土壌の改良材及び改良方法によれば、天然ゼオライトを主原料とするため、原材料の入手が容易である。また、易水溶性の陽イオン材と難水溶性の陽イオン材を使用することにより、散布当時から長期間にわたって安定した中和特性を発揮することができる。

また、天然ゼオライト及び陽イオン材の最大粒径を所定値未満に規定することにより、水、繊維質安定剤、増粘剤及び肥料成分を加えてスラリー状として散布する際に、容易かつ均一な散布を行うことができる。

また、陽イオン材が肥料成分として許容される最大量を超えない範囲となるように、改良材の混入量を調整することにより、植物の発芽及び生育を阻害することがない。

本発明の実施形態に係る酸性硫酸塩土壌の改良材で用いる陽イオン材の性状等の説明図。中和試験結果の説明図。酸緩衝試験結果の説明図。植物生育試験用ポットの模式図。植物生育試験結果の説明図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１〜図５は本発明の実施形態に係る酸性硫酸塩土壌の改良材及び改良方法を説明するもので、図１は改良材で用いる陽イオン材の性状等の説明図、図２は中和試験結果の説明図、図３は酸緩衝試験結果の説明図、図４は植物生育試験用ポットの模式図、図５は植物生育試験結果の説明図である。

＜酸性硫酸塩土壌の改良材＞
本発明の実施形態に係る酸性硫酸塩土壌の改良材は、主原料として天然ゼオライトを使用し、これにナトリウムイオン以外の所定の陽イオンを溶出させる陽イオン材を混入させて製造する。ナトリウムイオン以外の所定の陽イオンとは、例えば、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、カリウムイオンである。

＜陽イオン材＞
天然ゼオライトに混入させる陽イオン材は、易水溶性の材料及び難水溶性の材料の２種類であることが好ましい。すなわち、易水溶性の材料を用いることにより、天然ゼオライトと瞬間的に陽イオン交換させて、改良材として即効性の作用を生じさせる一方、難水溶性の材料と遅行的にイオン交換させて、改良材として長期にわたって作用を生じさせることができる。

易水溶性の材料として、例えば、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）₂）を使用することができる。また、難水溶性の材料として、例えば、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）を使用することができる。なお、各材料は、これらに限られるものではなく、本発明の改良材としての条件を満たすものであれば、他の材料を用いることができる。

図１を参照して、陽イオン材の性状等に対する検討結果を説明する。陽イオン材の性状等を考察した結果、易水溶性の材料として、塩化カルシウム（ＣａＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏ）を使用することが考えられるが、改良材として使用した場合に含有する塩素が植物の生育に悪影響を与える場合があり、陽イオン材としての使用には工夫が必要となる。同様に、易水溶性の材料として、硝酸カルシウム（Ｃａ（ＮＯ₃）₂・４Ｈ₂Ｏ）を使用することが考えられるが、改良材として使用した場合に含有する窒素が植物の生育に悪影響を与える場合があり（窒素分過剰となり）、陽イオン材としての使用には工夫が必要となる。

さらに、二水石膏（ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ）、過リン酸石灰（Ｃａ（Ｈ₂ＰＯ₄）₂・Ｈ₂Ｏ（４０％）＋ＣａＳＯ₄（６０％））についても考察を行った。その結果、本実施形態では、植物の生育に有害な物質が溶出しないこと、肥料成分の調整の容易さ等、種々の要因を総合的に勘案して、易水溶性の材料として、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）₂）を使用し、難水溶性の材料として、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）を使用することとした。

本発明の改良材は、水、繊維質安定剤、増粘剤及び肥料成分を加えてスラリー状とし、このスラリーを改良対象土壌である酸性硫酸塩土壌の表面に散布することにより、土壌改良を行う。このため、改良材の主原料となる天然ゼオライトは、最大直径が１００μｍ未満であり、陽イオン交換容量が１００ｍｅｑ／１００ｇ以上であることが好ましい。また、陽イオン材は、最大粒径が１００μｍ未満であることが好ましい。

また、本発明の改良材は、例えば、盛り土材料に酸性硫酸塩土壌を使用し、この酸性硫酸塩土壌の強酸性を改良して植物の生育を阻害しないようにすることを目的の一つとしたものであり、この場合には、植物育成のための肥料成分の含有量が重要な要素となる。そこで、天然ゼオライトに陽イオン材を混合する際に、陽イオン材の混入量が肥料成分としての最大量を超えない範囲で調整する必要がある。

＜酸性硫酸塩土壌の改良方法＞
上述したように、本発明の酸性硫酸塩土壌の改良方法は、改良材に対して、水、繊維質安定剤、増粘剤及び肥料成分を加えてスラリー状とし、酸性硫酸塩土壌の表面に散布するものである。すなわち、盛り土材料に酸性硫酸塩土壌を使用し、この酸性硫酸塩土壌に改良材を散布することにより、植物の生育を阻害しない土壌を生成することができる。繊維質安定剤、増粘剤及び肥料成分は、土壌改良材に使用するものとして一般的に知られている材料を用いればよい。

＜中和試験＞
図２を参照して、本発明の改良材に対する中和試験結果を説明する。本発明の改良材として、天然ゼオライト／５ｋｇ、消石灰／０．１ｋｇ（対ゼオライト比２％）、炭酸カルシウム０．５ｋｇ／（対ゼオライト比１０％）を基本配合とした。試験体の製造には、改良材として、天然ゼオライト／１ｋｇ、消石灰／２０ｇ、炭酸カルシウム／１００ｇを添加して、モルタルミキサで１０分間攪拌した。また、希硫酸（０．０１８Ｎ）として、濃硫酸（３６Ｎ）を２０００倍に希釈し、ｐＨ３程度に調整した。そして、希硫酸１００ｍｌに対して、改良材を１ｇ単位で５ｇまで投入し中和傾向を観察した。また、対照材として、天然ゼオライト単体についても中和試験を行った。

図２から明らかなように、天然ゼオライト単体は殆ど中和効果がないのに対して、本発明の改良材では良好な中和効果を奏することが判明した。

＜酸緩衝試験＞
図３を参照して、本発明の改良材に対する酸緩衝試験を説明する。酸緩衝試験に用いた本発明の改良材は、上述した通りの配合となっている。また、対照材として、人工ゼオライトを所定の陽イオン材でイオン交換した改良材を用いた。

図３から明らかなように、本発明の改良材は、従来用いていた人工ゼオライトを所定の陽イオン材でイオン交換した改良材と、ほぼ同様の酸緩衝結果を示し、酸緩衝材として有効であることが判明した。

＜植物生育試験＞
図４及び図５を参照して、本発明の改良材に対する植物生育試験結果を説明する。植物生育試験では、図４に示すような培養ポット１０を用いた。この培養ポット１０は、上部に散水パイプ１１が配設されており、散水パイプ１１にドリップ孔１２を開口し、このドリップ孔１２から水２０を供給できるようになっている。また、培養ポット１０の底面には、排水孔１３が開口している。

培養ポット１０の内部には、下側から、排水層用礫を約３ｃｍ厚、排水層用砂を約２ｃｍ厚、酸性硫酸塩土壌を７５０ｇ、本発明の改良材、培養土を１００ｇ：約２ｃｍ厚で積層し、培養土の上面に種子を播き、その上に種子が隠れる程度の目土を行っている。

そして、図４に示す培養ポット１０を用いて、トールフェスク及びオーチャードグラスの種子を播いて、植物生育試験を行った。試験結果を図５に示す。図５から明らかなように、人工ゼオライトを使用した改良材と、本発明の改良材とでは、植物生育に大きな差は見られなかった。これに対して、無体策の土壌を用いた場合には、改良材を使用した場合と比較して、植物生育が劣っていた。この植物生育試験により、本発明の改良材は、人工ゼオライトを使用した改良材と同様の使用方法で、十分な植物生育効果が発現することが判明した。

＜従来技術との比較＞
本発明の酸性硫酸塩土壌の改良材は、天然ゼオライトを主原料としており、この天然ゼオライトに陽イオン材（ナトリウムイオン以外のカルシウムイオン、マグネシウムイオン、カリウムイオン等を溶出させる材料）を混入させたものである。

天然ゼオライトは、人工ゼオライトと比較して入手が容易である点で、安定した供給が可能である。また、人工ゼオライトとして使用するフライアッシュ等の焼却灰には重金属が含まれている場合が多く、この場合には重金属を除去しなくてはならないが、天然ゼオライトでは、重金属の除去作業は殆ど不要である。また、人工ゼオライトのナトリウムイオンを他の陽イオンとイオン交換する工程はやや複雑であるが、本発明の改良材は、天然ゼオライトを主原料として、所定の陽イオン材を混入させるだけなので、容易に製造することができる。

また、酸緩衝試験結果でも述べたように、本発明の天然ゼオライトを主原料とする改良材は、人工ゼオライトを主原料とした改良材と比較して、同様の酸緩衝効果を発揮して、十分な植物生育効果を得ることができる。

１０培養ポット
１１散水パイプ
１２ドリップ孔
１３排水孔
２０水

Claims

天然ゼオライトを主原料とし、ナトリウムイオン以外の所定の陽イオンを溶出させる陽イオン材を混入させた酸性硫酸塩土壌の改良材であって、
前記天然ゼオライト及び前記陽イオン材の最大粒径が１００μｍ未満であり、前記天然ゼオライトの陽イオン交換容量が１００ｍｅｑ／１００ｇ以上であり、
前記陽イオン材は、前記天然ゼオライトに対する重量比２％の易水溶性の材料である水酸化カルシウムと、前記天然ゼオライトに対する重量比１０％の難水溶性の材料である炭酸カルシウムとが混合されたものである、
ことを特徴とする酸性硫酸塩土壌の改良材。
請求項１に記載の改良材を用い、当該改良材に対して、水、繊維質安定剤、増粘剤及び肥料成分を加えてスラリー状とし、酸性硫酸塩土壌の表面に散布することを特徴とする酸性硫酸塩土壌の改良方法。