JP7141576B1 - 有毒有機物汚染農地土壌の化学酸化修復および土壌肥沃度の回復方法 - Google Patents

有毒有機物汚染農地土壌の化学酸化修復および土壌肥沃度の回復方法 Download PDF

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Abstract

【課題】複合酸化修復後の土壌の肥沃度を回復および改善し、植物が修復後の農地で正常に成長できる方法を提供する。【解決手段】土壌修復の技術分野に関し、具体的には、有毒有機物汚染農地土壌の現場化学酸化修復および土壌肥沃度の回復方法に関し、複合酸化修復された有毒有機汚染土壌を洗浄し、有機肥料と窒素・リン・カリウム肥料を加える方式で土壌肥沃度を回復することによって、作物が修復された農地により早く適応し、正常に成長することを可能にする。【選択図】図1

Description

本発明は、土壌修復の技術分野に関し、具体的には有毒有機物汚染農地土壌の化学酸化修
復および土壌肥沃度の回復方法に関する。
従来の方法では化学酸化によって有毒有機汚染物で汚染された土壌を除去および修復する
場合、汚染物の除去にのみ注意を払い、農地土壌の肥沃度修復を無視する。複合酸化修復
後の土壌の肥沃度を回復および改善し、植物が修復後の農地で正常に成長できる方法が求
められている。
上記の問題を解決するために、本発明は、有毒有機物汚染農地土壌の現場化学酸化修復お
よび土壌肥沃度の回復方法を提供し、複合酸化修復された有毒有機汚染土壌を洗浄し、有
機肥料および窒素・リン・カリウム肥料を添加する方式で土壌肥沃度を回復し、具体的な
技術的解決策は以下のとおりである。
本発明によって設計された現場化学酸化修復および土壌肥沃度の回復方法は、具体的に以
下のステップを含む。
S1、化学酸化修復
S1-1、3つの化学酸化試薬パック(DF-1、DF-2、DF-3)を汚染農地土壌に加
えて、土壌中の有毒有機汚染物を除去する。
S1-2、含水率を維持し数日間反応した後、土壌中の有毒有機汚染物を除去する。
S2、土壌洗浄
ステップS1-2で修復された農地土壌を洗浄して残留の酸化剤と一部の二次汚染物を除
去する。
S3、土壌肥沃度回復
S2で得られた土壌を乾いたら、土壌の質量に比例して有機調味料と化学肥料を添加し、
耕作と混合を行い土壌を湿らせる。
本発明の一側面として、前記ステップS1において、前記試薬パックは過酸化カルシウム
、硫酸第一鉄七水和物、シュウ酸カリウムおよび過硫酸ナトリウムの混合物からなり。
添加された酸化剤重量と汚染土壌の乾燥重量の割合で、DF-1中の過酸化カルシウムの
添加量が2.88g/kgであり、硫酸第一鉄七水和物の添加量が1g/kgであり、シ
ュウ酸カリウムの添加量が1.33g/kgであり、過硫酸ナトリウムの添加量が6.8
6g/kgであり、DF-2中の過酸化カルシウムの添加量が1.44g/kgであり、
硫酸第一鉄七水和物の添加量が1g/kgであり、シュウ酸カリウムの添加量が1.33
g/kgであり、過硫酸ナトリウムの添加量が6.86g/kgであり、DF-3中の過
酸化カルシウムの添加量が2.88g/kgであり、硫酸第一鉄七水和物の添加量が0.
5g/kgであり、シュウ酸カリウムの添加量が0.66g/kgであり、過硫酸ナトリ
ウムの添加量が3.43g/kgである。
本発明の一側面として、前記ステップS1において、前記複合酸化修復反応時間が7日間
であり、土壌含水率が1:1に維持される。
本発明の一側面として、前記ステップS3において。
有機肥料は完全に分解された動物糞尿(有機物32.31%、全窒素2.05%、全リン
2.11%および全カリウム1.82%)であり、添加された有機肥料重量と土壌乾燥重
量の割合で、有機肥料の添加量が3%であり。
化学肥料は窒素・リン・カリウム複合化学肥料(N:P:KO=20:20:1
0)および尿素であり、添加量がN:150kg/hm,P:75kg/hm
およびKO:37.5kg/hmで計算され。
耕作と混合を行い60日間土壌を湿らせる。
本発明の別の改善された解決策として、有毒有機物汚染農地土壌の化学酸化修復および土
壌肥沃度の回復方法は、具体的に以下のステップを含む。
S1、土壌掘削とふるい分け
S11、目視とX線蛍光技術により汚染土壌の汚染範囲と汚染程度を判断して、掘削を実
施する。
S12、土壌中の汚染物の含有量に応じて掘削した土壌を非処理土壌と処理土壌に分け、
非処理土壌と処理土壌を別々に保存する。
S2、汚染土壌のふるい分け
S21、処理土壌を振動篩で長さ≧20mmの作物根茎、枝と巻きひげを濾過し、濾過し
た作物根茎、枝と巻きひげを別々に保存する。
S22、粒子サイズで土壌をふるい分け、大きな土壌粒子、作物の葉、小さな土壌粒子と
粘土に分ける。
S3、土壌洗浄
ステップS22でふるい分けられた大きな土壌粒子、小さな土壌粒子と粘土を洗浄土壌と
して、大きな土壌粒子を酸化剤とともに浮選機で浮選洗浄し、小さな土壌粒子を酸化剤と
ともに液体サイクロンで回転洗浄し、粘土を酸化剤とともにクラリファイアで攪拌洗浄す
る。
S4、土壌肥沃度回復
S41、ステップS12で収集された非処理土壌、ステップS3で洗浄した大きな土壌粒
子と小さな土壌粒子を埋め戻し土壌として使用する。
S42、非処理土壌とステップS21で収集された作物根茎、枝と巻きひげと、ステップ
22で収集された作物断片を混合し、一定期間保湿を続けて埋め戻し。
S43、ステップS3で処理され乾燥された大きな土壌粒子と有機肥料および化学肥料を
混合し、一定期間保湿を続けて埋め戻し。
S44、ステップS3で処理され乾燥された小さな土壌粒子と有機肥料および化学肥料を
混合し、一定期間保湿を続けて埋め戻し、優勢な植物を使用し1つの成長周期の吸収およ
び固化を実施した後、作物を植えることができる。
S45、ステップS3で処理された粘土を濃縮して、フィルターケーキとして圧縮し無害
廃棄物として埋める。
本発明の一側面として、上記修復方法で使用される施肥混合装置は、具体的に以下の構造
を有する。
施肥耕作の前進方向を正方向とし、前記施肥混合装置は混合装置と施肥装置が順次接続さ
れてなる。
前記施肥装置は、給料ボックス、および給料ボックス下方に配置された配布装置で構成さ
れる。
前記給料ボックス上に、底部に貫通穴を備えた収集溝が設けられる。
前記配布装置は、収集筒を介して収集溝に接続された配布管、配布管上に位置しばね室付
きの固定シェル、ばね室中の圧縮ばね内に挿通された伸縮ロッド、および前記伸縮ロッド
に接続された鋤の刃を含む。
前記固定シェル内に、ばね室の位置に対応し配布管を貫通するスロットを含み、前記伸縮
ロッドの配布管に近い一端にフィードホール付きのバッフルが設けられる。
鋤の刃が農地を耕し押されると、伸縮ロッドが固定シェルの近くに押し付けられ、バッフ
ルがスロットに沿って移動し、フィードホールが配布管内に位置され、さらに給料ボック
ス内の材料を配布管に沿って振りかける。
鋤の刃が押されない場合、伸縮ロッドが圧縮ばねの作用下で固定シェルから離れ、バッフ
ルがスロットに沿って戻り、配布管を塞ぎ、さらに給料ボックス内の材料が配布管に沿っ
て振りかけられるのを防止する。
具体的には、前記混合装置は、2つの垂直板と、2つの垂直板を接続するための水平仕切
り板で構成され、前記仕切り板の上方に、2つの垂直板の中央に架橋されたパワーシャフ
トが設けられ、前記仕切り板の下方に、2つの垂直板中央に架橋され耕作歯付きの回転式
耕うん機軸が配置され、前記パワーシャフトは、垂直板上に設けられた伝達ギアを介して
動力を回転式耕うん機軸に伝達する。
混合装置の前方の施肥装置は、有機作料と化学肥料を鋤の刃で耕されたガリーに振りかけ
た後、混合装置は回転している耕作歯によって有機作料、化学肥料と土壌を均一に混合す
る。
従来の農地土壌修復方法と比べると、本発明は以下の有益な効果を有する。
本発明によって設計された有毒有機物汚染農地土壌の現場化学酸化修復および土壌肥沃度
回復方法は、複合酸化修復された有毒有機汚染土壌を洗浄して、有機肥料と窒素・リン・
カリウム肥料を添加する方式で土壌肥沃度を回復し、作物が修復された農地により早く適
応し、正常に成長することを可能にする。
本発明のフローチャートである。 本発明の実験例1の第4のセクションのデータ図である。 本発明の施肥混合装置の外観図である。 本発明の施肥混合装置の概略構造図である。 本発明の施肥装置の概略構造図である。 本発明の実験例2の大きな土壌粒子が処理された後の汚染物除去量の比較を示す折れ線グラフである。
[符号の説明]
1 混合装置
11 垂直板
111 伝達ギア
12 水平仕切り板
13 パワーシャフト
14 回転式耕うん機軸
15 耕作歯
2 施肥装置
21 給料ボックス
22 収集溝
23 貫通穴
24 配布装置
241 収集筒
242 固定シェル
2421 ばね室
243 配布管
2431 スロット
244 伸縮ロッド
2441 圧縮ばね
2442 バッフル
24421 フィードホール
245 鋤の刃
本発明の方法および達成効果をさらに説明するために、以下、実施例および実験例を併せ
て本発明の技術的解決策を明確かつ完全に説明する。
実施例1
実施例1は、主に農業用機器ヘッドと併せて使用される施肥混合装置の具体構造であり、
具他的に以下のとおりである。
施肥と耕作の前進方向を正方向とし、前記施肥混合装置は混合装置1と施肥装置2が順次
接続されてなる。
前記施肥装置2は、給料ボックス21、および給料ボックス21下方に配置された配布装
置24で構成される。
前記給料ボックス21上に、底部に貫通穴23を備えた収集溝22が設けられる。
前記配布装置24は、収集筒241を介して収集溝22に接続された配布管243と、配
布管243上に位置しばね室2421付きの固定シェル242と、ばね室2421中の圧
縮ばね2441内に挿通された伸縮ロッド244と、前記伸縮ロッド244に接続された
鋤の刃245とを含む。
前記固定シェル242内に、ばね室2421の位置に対応し配布管243を貫通するスロ
ット2431を含み、前記伸縮ロッド244の配布管243に近い一端に、フィードホー
ル24421付きのバッフル2442が設けられる。
鋤の刃245が農地を耕し押されると、伸縮ロッド244が固定シェル242の近くに押
し付けられ、バッフル2442がスロット2431に沿って移動し、フィードホール24
421が配布管243内に位置させ、さらに給料ボックス21内の材料を配布管243に
沿って振りかける。
鋤の刃245が押されない場合、伸縮ロッド244が圧縮ばね2421の作用下で固定シ
ェル242から離れ、バッフル2442がスロット2431に沿って戻り、配布管243
を塞ぎ、さらに給料ボックス21内の材料が配布管243に沿って振りかけられるのを防
止する。
具体的には、前記混合装置1は、2つの垂直板11、および2つの垂直板11を接続する
ための水平仕切り板12で構成され、前記仕切り板2の上方に、2つの垂直板11中央に
架橋されたパワーシャフト13が設けられ、前記仕切り板2の下方に、2つの垂直板11
中央に架橋され耕作歯15付きの回転式耕うん機軸14が設けられ、前記パワーシャフト
13は、垂直板11上に設けられた伝達ギア111を介して動力を回転式耕うん機軸14
に伝達する。
混合装置1の前方の施肥装置2は、有機作料と化学肥料を鋤の刃245で耕されたガリー
に振りかけた後、混合装置1は回転している耕作歯15を介して有機作料、化学肥料およ
び土壌を均一に混合する。
実施例2
実施例2は実施例1に記載の構造を基に、主に農地土壌の化学酸化修復方法および土壌肥
沃度回復方法を説明し、具体的に以下のとおりである。
S1、化学酸化修復
S1-1、3つの化学酸化試薬パック(DF-1、DF-2、DF-3)を汚染農地土壌に加
えて、土壌中の有毒有機汚染物を除去する。
S1-2、含水率を維持し数日間反応した後、土壌中の有毒有機汚染物を除去する。
S2、土壌洗浄
ステップS1-2で修復された農地土壌を洗浄して残留の酸化剤と一部の二次汚染物を除
去する。
S3、土壌肥沃度回復
S2で得られた土壌を乾いたら、土壌の質量に比例して有機調味料と化学肥料を添加し、
耕作と混合を行い土壌を湿らせる。
具体的に、前記ステップS1において、前記試薬パックは過酸化カルシウム、硫酸第一鉄
七水和物、シュウ酸カリウムおよび過硫酸ナトリウムの混合物からなり。
添加された酸化剤重量と汚染土壌の乾燥重量の割合で。
DF-1中の過酸化カルシウムの添加量が2.88g/kgであり、硫酸第一鉄七水和物
の添加量が1g/kgであり、シュウ酸カリウムの添加量が1.33g/kgであり、過
硫酸ナトリウムの添加量が6.86g/kgであり。
DF-2中の過酸化カルシウムの添加量が1.44g/kgであり、硫酸第一鉄七水和物
の添加量が1g/kgであり、シュウ酸カリウムの添加量が1.33g/kgであり、過
硫酸ナトリウムの添加量が6.86g/kgであり。
DF-3中の過酸化カルシウムの添加量が2.88g/kgであり、硫酸第一鉄七水和物
の添加量が0.5g/kgであり、シュウ酸カリウムの添加量が0.66g/kgであり
、過硫酸ナトリウムの添加量が3.43g/kgである。
具体的には、前記ステップS1において、前記複合酸化修復反応時間が7日間であり、土
壌含水率が1:1に維持される。
具体的には、前記ステップS3において。
有機肥料は完全に分解された動物糞尿(有機物32.31%、全窒素2.05%、全リン
2.11%および全カリウム1.82%)であり、添加された有機肥料重量と土壌乾燥重
量の割合で、有機肥料の添加量が3%であり。
化学肥料は窒素・リン・カリウム複合化学肥料(N:P:KO=20:20:1
0)および尿素であり、添加量がN:150kg/hm,P:75kg/hm
およびKO:37.5kg/hmで計算され。
耕作と混合を行い60日間土壌を湿らせる。
実施例3
実施例3は、実施例1に記載の構造を基に、主に農地土壌の化学酸化修復方法および土壌
肥沃度回復方法を説明し、具体的に以下のとおりである。
S1、土壌掘削とふるい分け
S11、目視とX線蛍光技術により汚染土壌の汚染範囲と汚染程度を判断して、掘削を実
施する。
S12、土壌中の汚染物の含有量に応じて掘削した土壌を非処理土壌と処理土壌に分け、
非処理土壌と処理土壌を別々に保存する。
S2、汚染土壌のふるい分け
S21、処理土壌を振動篩で長さ≧20mmの作物根茎、枝と巻きひげを濾過し、濾過し
た作物根茎、枝と巻きひげを別々に保存する。
S22、粒子サイズで土壌をふるい分け、大きな土壌粒子、作物の葉、小さな土壌粒子と
粘土に分ける。
S3、土壌洗浄
ステップS22でふるい分けられた大きな土壌粒子、小さな土壌粒子と粘土を洗浄土壌と
して、大きな土壌粒子を酸化剤とともに浮選機で浮選洗浄し、小さな土壌粒子を酸化剤と
ともに液体サイクロンで回転洗浄し、粘土を酸化剤とともにクラリファイアで攪拌洗浄し
、使用する浮選機、液体サイクロンおよびクラリファイアは、現在土壌修復技術でよく使
用される市販品であり。
その内に、前記酸化剤は過酸化カルシウム、硫酸第一鉄七水和物、シュウ酸カリウムおよ
び過硫酸ナトリウムの混合物からなり。
添加された酸化剤重量と大きな土壌粒子の乾燥重量の割合で、過酸化カルシウムの添加量
が11‰であり、硫酸第一鉄七水和物の添加量が3‰であり、シュウ酸カリウムの添加量
が4‰であり、過硫酸ナトリウムの添加量が20‰であり。
添加された酸化剤重量と小さな土壌粒子の乾燥重量の割合で、過酸化カルシウムの添加量
が9‰であり、硫酸第一鉄七水和物の添加量が2‰であり、シュウ酸カリウムの添加量が
3‰であり、過硫酸ナトリウムの添加量が15‰であり。
添加された酸化剤重量と粘土の乾燥重量の割合で、過酸化カルシウムの添加量が7‰であ
り、硫酸第一鉄七水和物の添加量が1‰であり、シュウ酸カリウムの添加量が2‰であり
、過硫酸ナトリウムの添加量が10‰であり。
S4、土壌肥沃度回復
S41、ステップS12で収集された非処理土壌、ステップS3で洗浄した大きな土壌粒
子と小さな土壌粒子を埋め戻し土壌として使用する。
S42、非処理土壌とステップS21で収集された作物根茎、枝と巻きひげと、ステップ
22で収集された作物断片を混合し、18%の含水量で20日間保湿した後埋め戻し。
S43、ステップS3で処理され乾燥された大きな土壌粒子と有機肥料および化学肥料を
混合し、20%の含水量で30日間保湿した後埋め戻し。
S44、ステップS3で処理され乾燥された小さな土壌粒子と有機肥料および化学肥料を
混合し、22%の含水量で40日間保湿した後埋め戻し、ホソムギや高羊茅 を使用し1
つの成長周期の吸収および固化を実施した後、作物を植えることができる。
S45、ステップS3で処理された粘土を濃縮し、フィルターケーキに圧縮し無害廃棄物
として埋める。
その内に、有機肥料は動物糞尿であり、添加された有機肥料重量と埋め戻し土壌の乾燥重
量の割合で、有機肥料の添加量が3%であり。
化学肥料は窒素・リン・カリウム複合化学肥料であり、添加された化学肥料重量と埋め戻
し土壌の乾燥重量の割合で、窒素の添加量が0.15‰であり、リンの添加量が0.07
‰であり、カリウムの添加量が0.031‰である。
実験例1
本実験例は上記実施例2に記載の修復方法に基づき、本発明の農地土壌への実際修復効果
を説明する。
1、実験材料
実験場所は中国南京農業の試験農地であり、0~20cmの表層土を採集し、自然乾燥さ
せ、植物の残滓や石を取り除き、粉砕し、2mmのふるいに通して試験土壌として保存した
。前記試験土壌の基本物理的および化学的性質が表1に示される。そのうちに、12種類
の多環芳香族炭化水素であるナフタレン、アセナフテン、フルオレン、フェナントレン、
フルオランテン、ピレン、ベンゾ[a]アントラセン、クリセン、ベンゾ[b]フルオランテ
ン、ベンゾ[k]フルオランテン、ベンゾ[a]ピレン、ベンゾ[ghi]ペリレンの汚染濃度
がそれぞれ、14.49、14.49、70.85、26.95、34.58、806.
89、6.67、13.14、8.33、3.33、4.21および6.56μg/kg
であり、多環芳香族炭化水素の総含有量が1110.48μg/kgであった。
表1 土壌サンプルの物理的および化学的性質
Figure 0007141576000002
2、実験設計
試験土壌をプラスチック製バケツ(上端縁の直径25cm、底面直径20cm、高さ15
cm)に収集し、ホソムギを鉢植えサンプルとして植え、様々な土壌処理方法に従って鉢
植えサンプルを異なる実験組に分けた。
ブランク組:非汚染土壌+植栽植物。
対照組1:汚染土壌+無酸化処理+植栽植物。
対照組2:汚染土壌+DF-1酸化処理。
対照組3:汚染土壌+DF-2酸化処理。
対照組4:汚染土壌+DF-3酸化処理。
対照組5:汚染土壌+DF-2酸化処理+植栽植物。
対照組6:汚染土壌+DF-2酸化処理+土壌洗浄+植栽植物。
対照組7:汚染土壌+DF-2酸化処理+土壌洗浄+土壌肥沃度回復+植栽植物。
鉢植えサンプルの位置を温室でランダムに変更し、処理ごとに3つの並行サンプルを作成
し、栽培周期が60日であり、栽培過程中常に植物の成長状況を観察し、60日後サンプ
ルを採取して分析する。
3、サンプルを採取して分析する
60日の鉢植え試験が終了した後、土壌と植物サンプルをサンプリングする:
S1、根圏を引き抜き、穏やかに振とうした後、根圏に付着した土壌を根圏土壌とし、残
りの土壌を均一混合して非根圏土壌とする。
S2、植物サンプルをまず蒸留水で洗浄し、次に濾紙を使用して植物表面の水分を吸収さ
せ、植物を根と茎の接続位置から切り取り、根と茎の2つの部分に分割し、それぞれ異な
るジップロックバッグに保存し、分析に供する。
S3、土壌を採集し凍結乾燥し、完全に混合し、20メッシュのふるいを通過した後低温
冷蔵庫に入れ、分析に供する。
4、鉢植えサンプルを過硫酸塩で酸化処理した後のPAHs濃度分布
対照組2、対照組3、対照組4を選択し、異なる酸化剤のPAHs濃度への影響を比較し
、具体的なデータが図2に示される。
図2のデータから分かるように、対照組2、3、4の土壌におけるPAHsがともに減少
し、対照組2中のベンゾ[a]アントラセンが最も高い除去効果(46.62%)(P<0
.05)を有し、ベンゾ[k]フルオランテンとベンゾ[b]フルオランテンが類似し、対照
組2の除去率が42.07%であり、ベンゾ[a]ピレンの除去率が46.18%であり、
ベンゾ[ghi]ペリレン除去率が67.23%(P<0.05)であり、ピレンの除去率
が他の11種類のPAHs(P<0.05)よりも高く、94.52%であった。
対照組3中のピレンの除去率が94.22%(P<0.05)であり、ベンゾ[a]ピレン
除去率(73.09%)がDF-1の処理(46.18%)(P<0.05)よりも顕著に
高かった。
本発明にかかる化学酸化修復方法は、実験室中の土壌中の多環芳香族炭化水素、ニトロベ
ンゼンおよびアニリンなどの有機汚染に対して良好な除去機能を有し、汚染場所の多環芳
香族炭化水素バックグラウンド濃度が低いため、土壌の実際の修復効果を表現しにくく、
後の実験では含有量が相対的に高いピレンを目標汚染物として使用する。
5、鉢植えサンプルを過硫酸塩で酸化処理した後のピレン濃度分布
対照組2、対照組3、対照組4を選択し、異なる酸化剤およびサンプリング深さのピレン
濃度への影響を比較し、ピレンを例としてデータが表2に示される。
表2 異なる酸化剤の酸化処理した後の土壌サンプル中のピレン濃度への影響
Figure 0007141576000003
表2のデータから分かるように、過硫酸塩で酸化した後、鉢植えサンプル中のピレンの残
留濃度がすべて減少し、DF-2酸化剤による対照組3は最も高い処理効果を有する。こ
れは、対照組3では、硫酸第一鉄七水和物と過硫酸ナトリウムの比重が最も大きく、本実
験例で使用される土壌サンプルに対して、鉄イオンがS 2-をより容易に励起し、
酸化処理効果が改善され得るからであるため、本実験例でDF-2酸化剤による対照組3
が最適組であった。
それだけでなく、鉢植えサンプルの深さ分布の相関性を分析したところ、鉢植えサンプル
中の各点のピレンの濃度が鉢植えサンプル中の対応するサンプリングポイントの酸化深さ
と非常に高い相関性(P<0.01)があることが分かった。この点から分かるように、
現場での酸化過程中、公的な汚染物酸化効果を達成するために、酸化剤の汚染土壌の深層
までの伝達が非常に重要である。
6、酸化処理+土壌洗浄による植物発芽率への影響
本発明において、ホソムギ種の発芽率を応答指標として使用し、土壌のピレン汚染および
酸化処理の植物へのストレス効果を反映する。ブランク組、対照組1、対照組5、対照組
6を選択し、酸化処理+土壌洗浄の植物発芽率への影響を比較し、具体的なデータが表3
に示される。
表3 酸化処理前後の植物の発芽状況
Figure 0007141576000004
表3を参照し、ブランク組、対照組1および対照組5と比較すると、次のことが分かった

酸化処理した土壌は、洗浄されていないため、対照1の土壌に多くの多環芳香族炭化水素
が含まれ、種の発芽を著しく阻害し、土壌化学酸化で修復された後、対照1と比較すると
、対照5の処理では種発芽率が顕著に向上し、これは、酸化処理後の土壌中の種が受けた
悪影響が大幅に低減されることを意味する。
それだけでなく、対照組5と対照組6を比較すると、対照組5の土壌中に一定量の過硫酸
塩および酸化によって生成された硫酸塩が含まれ、種発芽過程に一定の影響を与えるが、
対照組6の土壌が洗浄処理され、種の発芽率がある程度増加し、これは、土壌を洗浄すれ
ば化学修復後の土壌の再利用効率を改善できることを示す。
6、酸化処理+土壌洗浄+施肥の植物発芽率への影響
ブランク組、対照組1、対照組6、対照組7を選択し、施肥の植物発芽率への影響を比較
し、具体的なデータが表4に示される。
表4 酸化処理前後の植物発芽状況
Figure 0007141576000005
表4のデータを参照して、ブランク組、対照組6および対照組7と比較すると、次のこと
が分かった。
まず、汚染された土壌を修復処理しても、短時間内で植栽植物の発芽率が非汚染土壌より
も高くなることがないため、土壌汚染を回避することが最適な修復方法であることが分か
った。
それだけでなく、対照組6と対照組7を比較すると、土壌肥沃度の回復により植栽植物の
発芽率が増加し、酸化処理+土壌洗浄+土壌肥沃度回復後の土壌中の植物の発芽率が非汚
染土壌に非常に近いことが分かるため、これは、本発明が植物種の環境ストレス効果をあ
る程度低減することができるのを示している。
7、異なる処理方法の植物成長への影響
ブランク組、対照組1、対照組5、対照組6および対照組7を選択し、異なる処理方法の
植物成長への影響を比較し、データが表5に示される。
非汚染土壌の植栽植物の平均新鮮重量を100とすると、地上部分の平均新鮮重量が75
%を占め、75とし、地下部分の平均新鮮重量が25%を占め、25とする。
汚染土壌中の植栽植物の地上部分の新鮮重量比=(汚染土壌中の植栽植物の地上部分の新
鮮重量/非汚染土壌の植栽植物の地上部分の新鮮重量)×75。
汚染土壌中の植栽植物の地下部分の新鮮重量比=(汚染土壌中の植栽植物の地下部分の新
鮮重量/非汚染土壌の植栽植物の地下部分の新鮮重量)×25。
表5 酸化処理前後の植物発芽状況
Figure 0007141576000006
表5のデータから分かるように、汚染された土壌は植物の地上部分および地下部分の新鮮
重量をある程度抑制する。酸化処理により、植物地上部分と地下部分の新鮮重量比が増加
した。
非汚染土壌と比較すると、汚染物のピレンが植物のバイオマスを大幅に抑制し、地上部分
と地下部分の新鮮重量がともに減少した。
過硫酸塩で酸化した後、植物のバイオマスが酸化前よりもわずか増加した。
土壌を洗浄した後、植物の地上部分と地下部分の新鮮重量比が大幅に増加した。
土壌肥沃度回復した後、植物の地上部分と地下部分の新鮮重量比が最大値に達し、微小汚
染土壌中の植物の新鮮重量に近づく。
8、現場化学酸化修復+土壌肥沃度回復後の試験土壌の物理的および化学的性質変化
試験土壌の現場化学酸化修復+土壌肥沃度回復後の物理的および化学的性質変化を比較す
るために、対照組7を基に、以下の実験組を設計した。
対照組7a:汚染土壌+DF-1酸化処理+土壌洗浄+土壌肥沃度回復+植栽植物。
対照組7b:汚染土壌+DF-2酸化処理+土壌洗浄+土壌肥沃度回復+植栽植物。
対照組7c:汚染土壌+DF-3酸化処理+土壌洗浄+土壌肥沃度回復+植栽植物。
ブランク組、対照組7a、対照組7bおよび対照組7cを選択し、試験土壌の現場化学酸
化修復+土壌肥沃度回復後の物理的および化学的性質変化を比較し、データが表6に示さ
れる。
表6 土壌肥沃度回復後の試験土壌の物理的および化学的性質変化
Figure 0007141576000007
表6のデータを参照して、ブランク組、対照組7a、対照組7bおよび対照組7cを比較
すると、次のことが分かった。
3種類の酸化剤については、各酸化剤に対応する試験土壌が現場化学酸化修復のみを受け
、土壌中の有機物、N、P、Kの含有量がともに減少し、そのうちに、有機物の含有量の
減少が最も顕著であった。
現場化学酸化修復+土壌肥沃度回復した後、3種類の酸化剤に対応する試験土壌の有機物
、N、P、Kの含有量がすべてブランク組中の非汚染土壌の各成分の含有量を超え、その
うちに、有機物の含有量の増加が最も顕著であった。
土壌肥沃度回復した後、対照組7cの有機物の平均含有量が最も高く(17.51±0.
53c)、対照組7aの全窒素の平均含有量が最も高く(0.64±0.05c)、対照
組7cの全カリウムの平均含有量が最も高い(18.55±0.82c)。
以上のデータから分かるように、本発明の実施例2で設計された有毒有機物汚染農地土壌
の現場化学酸化修復および土壌肥沃度の回復方法は、複合酸化修復された有毒有機汚染土
壌を洗浄してから、有機肥料および窒素・リン・カリウム肥料を加える方法で土壌肥沃度
を回復し、作物が修復された農地により早く適応し、正常に成長することを可能にする。
実験例2
本実験例は上記実施例3に記載の修復方法に基づき、本発明の農地土壌に対する実際修復
効果を説明する。
実験場所は中国南京農業の試験農地であり、試験農地で均一分布した4つのサンプリング
領域を設置し、各領域に6つのサンプリングポイントを設置し、それぞれ各サンプリング
ポイントで0~40cm断面の土壌サンプルを採集し、該土壌サンプルの多環芳香族炭化
水素汚染物のバックグランド値の平均含有量が表7に示される。
多環芳香族炭化水素の名称と略語は、ナフタレン(Nap)、アセナフチレン(Acy)
、アセナフテン(Ace)、フルオレン(Flu)、フェナントレン(Phe)、アント
ラセン(Ant)、フルオランテン(Fla)、ピレン(Pyr)、ベンゾ[a]アントラ
セン(BaA)、クリセン(Chr)、ベンゾ[b]フルオランテン(BbF)、ベンゾ[
k]フルオランテン(BkF)、ベンゾ[同ピレン(BaP)、ベンゼン[1,2,3-cd]
ピレン(InP)、ベンゾ[a,n]アントラセン(DaH)、ベンゾ[ghi]ピレン(B
gP)である。この領域の土壌中の多環芳香族炭化水素の総量が2.6mg/kgであり
、Maliszewska-Kordybachの標準に従って、深刻汚染に属する。
表7 土壌サンプルの多環芳香族炭化水素汚染物のバックグランド値の平均含有量
Figure 0007141576000008
実施例3の方法で処理された後の大きな土壌粒子中の多環芳香族炭化水素汚染物の平均含
有量が図6に示される。
図6のデータから分かるように、実施例3の方法で大きな土壌粒子を処理した後、大きな
土壌粒子中の多環芳香族炭化水素汚染物の平均含有量が大幅に減少し、汚染物の総除去量
が87%以上に達し、修復標準を満たす。

Claims (1)

  1. ステップS1、化学酸化修復
    化学酸化試薬パックを汚染農地土壌に加えて、土壌中の有毒有機汚染物を除去するステ
    ップであって、前記化学酸化試薬パックはDF-1、DF-2、DF-3のうちの任意の1
    つ又は2つ以上の任意の組み合わせであるステップS1-1と、
    含水率を維持し数日間反応した後、土壌中の有毒有機汚染物を除去するステップS1-
    2と、
    合酸化修復反応時間が7日間であり、土壌含水率が50%に維持され、
    ステップS2、土壌洗浄
    ステップS1-2で修復された農地土壌をを洗浄して残留の酸化剤と一部の二次汚染物を
    除去するステップと、
    ステップS3、土壌肥沃度回復
    S2で得られた土壌を乾いたら、肥料混合装置を使用して、土壌の質量に比例して有機肥
    料と化学肥料を添加し、耕作と混合を行い、土壌を湿らせるステップと、
    を含み、
    前記ステップS1において、前記試薬パックは過酸化カルシウム、硫酸第一鉄七水和物、
    シュウ酸カリウムおよび過硫酸ナトリウムの混合物からなり、
    添加された酸化剤重量と汚染土壌の乾燥重量の割合で、DF-1中の過酸化カルシウムの
    添加量が2.88g/kgであり、硫酸第一鉄七水和物の添加量が1g/kgであり、シ
    ュウ酸カリウムの添加量が1.33g/kgであり、過硫酸ナトリウムの添加量が6.8
    6g/kgであり、DF-2中の過酸化カルシウムの添加量が1.44g/kgであり、
    硫酸第一鉄七水和物の添加量が1g/kgであり、シュウ酸カリウムの添加量が1.33
    g/kgであり、過硫酸ナトリウムの添加量が6.86g/kgであり、DF-3中の過
    酸化カルシウムの添加量が2.88g/kgであり、硫酸第一鉄七水和物の添加量が0.
    5g/kgであり、シュウ酸カリウムの添加量が0.66g/kgであり、過硫酸ナトリ
    ウムの添加量が3.43g/kgであり、
    有毒有機汚染物中のピレン含有量が高い場合、DF-1が汚染農地土壌に添加される化学
    酸化試薬パックであり、
    有毒有機汚染物中のベンゾ[a]ピレン含有量が高い場合、DF-2が汚染農地土壌に添加
    される化学酸化試薬パックであり、
    前記ステップS3において、
    有機肥料は完全に分解された動物糞尿であり、有機物32.31%、全窒素2.05%、
    全リン2.11%および全カリウム1.82%が含まれ、添加された有機肥料重量と土壌
    乾燥重量の割合で、有機肥料の添加量が3%であり、
    化学肥料は窒素・リン・カリウム複合化学肥料N:P:KO=20:20:10
    および尿素であり、添加量がN:150kg/hm、P:75kg/hmおよ
    びKO:37.5kg/hmで計算され、
    耕作と混合を行い、60日間土壌を湿らせる、
    ことを特徴とする有毒有機物汚染農地土壌の現場化学酸化修復および土壌肥沃度の回復方
    法。
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