JPH1147727A

JPH1147727A - 汚染土壌の浄化方法

Info

Publication number: JPH1147727A
Application number: JP9224468A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Kanbe; 浩美神戸; Naoki Murakami; 直樹村上; Koji Okamura; 幸治岡村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 1999-02-23
Also published as: EP1027940A1; CA2299352A1; WO1999007490A1; EP1027940A4

Abstract

(57)【要約】【課題】土壌浄化のための新規な方法の提供。【解決手段】有機物で汚染された土壌に、発酵を終了
した有機質材料を添加することを特徴とする、汚染土壌
の浄化方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機質材料を利用
した汚染土壌の浄化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】炭化水素化合物等で汚染された土壌から
汚染物質を除去する方法として、従来、物理的処理法
（焼却等）、化学的処理法（界面活性剤等による洗浄
等）、生物的処理法（汚染物質の微生物分解）が実施さ
れてきた。なかでも生物的処理法は低コスト、省エネル
ギーに特長があり、最近、バイオレメディエーション技
術として注目されている。バイオレメディエーション
は、炭化水素化合物等で汚染された土壌に栄養（窒素、
リン化合物）を添加し、撹拌等で土壌中に酸素を供給、
水分量を制御することにより土着菌の有機物分解能力を
高めて土壌を浄化する方法である。

【０００３】上記の従来技術の生物学的浄化方法におい
ては、通常、汚染土壌に窒素、リンを含む無機化合物を
添加することにより土着菌に栄養を補給することにより
それを活性化して土壌中の汚染物を分解・除去する方法
である（特表平７−５０７２０８号公報、特表平９−５
０１８４１号公報）が、汚染土壌中に汚染物分解菌が存
在しない場合や存在しても少い場合には効果が低い。ま
た、土壌細菌の増殖に好適なpH範囲は６〜９であり（服
部勉ら、「土の微生物学」（株）養質堂、ｐ．１３参
照）であり、この範囲外のpHを有する土壌においては浄
化が効果的でなく、あるいは、有効に土壌浄化を行うた
めには土壌のpH調整を行わなければならない、等の問題
点があった。

【０００４】特開平７−１００４５９号公報には、汚染
土壌に未完熟の有機質材料を添加して、土壌中でこれを
分解させ、その分解過程で土壌中の汚染物をも平行して
分解除去する方法が開示されている。しかしながら、こ
の方法においては有機質材料が分解完熟する過程で悪臭
が発生し、悪臭防止手段を別途構ずる必要があり、また
有機質材料の発酵完熟のために酸素が必要であり、この
ために空気の供給等、コストの面で不利であった。さら
に、発酵の程度で温度が上昇し、このために微生物が死
滅する危険がある。

【０００５】特開昭５６−６９２９１号公報及び特開昭
６３−２０１０８１号公報には、田畑などの土壌に有機
質材料を添加して土壌に栄養及び微生物を補給すること
により土壌の物理化学的及び生物的改良を行うことが記
載されている。しかしこれは、土壌を改良することによ
り農作物の収量を増加させることを目的としており、油
汚染された土壌等植物栽培に適さない土壌への添加につ
いて示唆されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、pH
調整の必要性や悪臭の発生を伴わないで、油などの有機
物により汚染された土壌を効率よく改良するための方法
を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく種々検討した結果、発酵が終了し完熟し
た有機質材料を、有機物で汚染された土壌に添加するこ
とにより上記の課題が解決されることを見出し、本発明
を完成させた。従って本発明は、有機質で汚染された土
壌に、発酵を終了した有機質材料を添加することを特徴
とする、汚染土壌の浄化方法を提供する。

【０００８】

【発明の作用効果】発酵が終了した有機質材料には窒素
化合物などの栄養分のほか多数の微生物が含まれてお
り、また強いpH緩衝力を有している。従って、この有機
質材料を土壌に添加することにより、土壌のpHが中性付
近から大きくずれていた場合でも中性付近に調整され、
また有機質材料から持ち込まれた微生物により土壌中の
汚染物が効果的に分解・除去される。他方、発酵が終了
した有機質材料は、急激に分解することがないから温度
が上昇せず、また悪臭を発することもない。また本発明
の方法により処理を行った土壌は植栽に適用できるとい
う効果も有する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の方法は、微生物により分
解され得る有機物により汚染された土壌に広く適用でき
るが、特に炭化水素系有機物、例えば切削油、潤滑油、
重油等の油類により汚染された土壌のために特に有効で
ある。本発明における有機質材料は、家畜などの動物の
糞尿の混ざった敷わらなどに由来する厩肥、その他の有
機材料を堆積して作った堆肥、排水を微生物処理する際
に用いる活性汚泥等である。

【００１０】本発明の有機質材料、例えば上記の厩肥、
堆肥等は発酵が終了して完熟したものでなければならな
い。なお、発酵においては、有機質が微生物の作用によ
り分解し、特に蛋白質は分解されて有機窒素は無機化す
る。この過程で大量の熱と悪臭が発生するが、発酵終了
後には分解が緩慢となりもはや多量の熱や悪臭を発生し
ない。また、活性汚泥は実質的に発酵を行わないので厩
肥、堆肥と同等の効果を有する。

【００１１】本発明においては、汚染物質の種類、汚染
の程度、有機材料の種類等により異るが、通常、汚染土
壌に対して、５〜５０重量％、好ましくは５〜１０重量
％の発酵済有機質材料を添加する。処理温度は例えば１
０〜３０℃のごとく地上の常温でよい。分解時間は、汚
染物の種類、汚染の程度（汚染物の濃度）等により異る
がおよそ１〜１０週間である。

【００１２】実際の作業としては、例えば汚染土壌を耕
して、それに有機質材料を混入し、混合すればよい。土
壌の種類、有機質材料の混入量によっては処理途中の耕
起は必ずしも必要でない。

【００１３】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。実施例１．有機質資材の栄養としての添加効果潤滑油で汚染した土壌について厩肥（例えば牛糞厩肥）
又は下水コンポストを添加して土着菌を活性化させるこ
とにより、油分を浄化させた例を図１のＡに示す。この
時の実験条件は６mmメッシュの篩をかけ礫等を除いた土
壌２００ｇに、潤滑油を噴霧しながら混合して均一に汚
染させ（約５０００ppm に調製）、厩肥又は下水コンポ
ストを各々１０wt％量添加し、３０℃のインキュベータ
ー内で４週間培養した。含水量調整試験体の総重量を測
定し、その減少分に相当する無菌水の補充を２回／週
（総重量法）、スパーテルを使った撹拌を１回／週実施
した。またこの時土壌はステンレス丸型ポット（径１０
cm×高さ６cm、フタ付）に入れて実験した。

【００１４】土壌中の油分定量は各土壌サンプル中より
約６ｇずつ３点、サンプリングし乾燥させた後、粉砕
し、ｎ−ヘキサンにより抽出しｎ−ヘキサンを留去して
８０℃の恒温槽内で８時間乾燥させた後の残渣の重量を
はかり油分量とした。図１のＡより厩肥、下水コンポス
トを添加することより油分残存率が低下することがわか
った。

【００１５】排水処理場から採取した活性汚泥を遠心機
（６０００rpm ×２min ）にかけ上清を捨てて残った汚
泥を汚染土壌に対して１０％量（湿重量）添加し均一に
なるように撹拌して混ぜて上記と同様に培養、土壌中の
油分定量を行った結果を図１のＢに示す。活性汚泥は３
箇所の工場の排水処理場から入手した。図１のＢより活
性汚泥を添加した場合にも浄化は進んだ。

【００１６】以上より、有機質材料を汚染土壌へ添加し
た場合には土着菌を活性化させ汚染土壌を浄化できるだ
けの栄養の添加効果が得られる。実施例２．他の土壌への適用性実施例１は全て同じ土壌（表１中のＡ土壌）を用いて実
験した結果であるが、他の種類の異なる土壌（表１参
照）に厩肥（牛糞厩肥）を添加した場合について検討し
た結果を図２〜４に示す。実験方法は上記の実施例と同
様である。

【００１７】

【表１】

【００１８】図２〜４より今回検討したいずれの土壌に
おいても、厩肥を添加することにより良好に浄化が進む
ことがわかった。実施例３．他の汚染物質に対する適用性実施例１及び２では潤滑油で汚染された土壌について検
討したが、実施例３では他の汚染物質、例えばＣ重油で
汚染された土壌についての適用性を示す。土壌をＣ重油
で汚染させ上記と同様に厩肥（牛糞厩肥）を添加し、培
養後、各土壌よりサンプリングし、乾燥、粉砕後、ジク
ロロメタンにより油分抽出を行い、残存油分の経時変化
を調べた結果を図５に示す。これよりＣ重油で汚染され
た土壌を浄化する場合についても有効である。

【００１９】実施例４．土壌pHの調整効果潤滑油で汚染した酸性土壌に栄養として無機塩、又は厩
肥（牛糞厩肥）を添加した場合について残存油分の経時
変化を図６に示す。実験条件は上記と同様であり、無機
塩についてはリン酸塩、ＮＨ₄Ｃｌの混合物（Ｋ₂ＨＰ
Ｏ₄, ＫＨ₂ＰＯ₄, ＮＨ₄Ｃｌを１８：１２：４０の
割合で混合し、土壌に対して窒素量として２５０ppm 添
加した）を添加した場合について示した。

【００２０】図６より、無機塩を添加した場合には浄化
は全く進まなかったが、厩肥を添加した場合には順調に
浄化が進んだ。この原因としては土壌pHの不適正が考え
られたために調査した結果を表２に示す。表２より、厩
肥を添加することにより土壌pHが４．３から６．１まで
上昇していることがわかる。これは培養４週経過後まで
維持されていた。したがって、厩肥にはpH緩衝効果があ
るので無機塩を添加する場合に比べpHを調整する手間及
びコストを省くことができる。

【００２１】土壌pHの測定方法は実験書（土壌標準分析
・測定法委員会編「土壌標準分析・測定法」（（株）博
友社）ｐ．７０〜７１）に準拠して次のように行った。
土壌１０ｇを５０mlの遠沈管に計り取り、２５mlの蒸留
水を入れる。これを振とう機（ＹＡＭＡＴＯ製ＳＡ３
１）にかけ横方向にスピードは１８０ｓ・ｐ・ｍで１０
分間振とうする。遠沈管を１時間以上静置し、pHメータ
（ベックマン製Ｐ／Ｎ１２３１３２ＰＨＩ−１０）で
上清の土壌懸濁液のpHを測定した。

【００２２】

【表２】

【００２３】実施例５．微生物相の持ち込み効果厩肥による微生物相の持ち込み効果を調査するために、
厩肥（牛糞厩肥）を滅菌して添加し、未滅菌のまま添加
した場合との差異をみた結果を図７に示す。実験条件は
実施例１と同様である。ただし、厩肥の滅菌はオートク
レーブ（１２１℃，１．２気圧、２０分間）滅菌を１日
おきに３回実施したものを用いた。この時、厩肥中の微
生物数を１／１００ＮＢ寒天培地を用いた希釈平板法に
より測定し、コロニーが生成しないことを調べ、確実に
滅菌されていることを確認した。

【００２４】図７より、滅菌した厩肥を添加した場合浄
化がほとんど進まないのに比べ、未滅菌の厩肥を添加し
た場合は浄化が進むことがわかった。これより、厩肥に
は微生物相の持ち込み効果があり、土着菌がいない、ま
たは数が少ない汚染土壌を浄化する場合には特に有効で
ある。

【００２５】実施例６．土壌物性の改良土壌に厩肥と無機塩をそれぞれ添加してカラムに充填後
４週間培養した時の油残存率を示す。厩肥と土壌約２kg
（湿土重量）をステンレス製バット内で均一に混合した
後、カラム（塩ビ管、径５cm×高さ５０cm）に充填し
（充填密度：１．１１ｇ／cm³）３０℃のインキュベー
ター内で培養した。なお実施例１で行ったような撹拌処
理は行わなかった。油分定量する時はカラムから土壌を
全部外へ抜き出し上端から５cm、中央部分を５cm、下端
から５cm切り取った。それぞれの底面の中央部をコルク
ボーラー（φ１９mm）でくり貫きそれを均一に混合した
後、３等分しサンプルとした。油分分析は実施例１と同
様に行った。

【００２６】図８より、厩肥を添加した場合には上層部
において油分の分解がみられた。これは厩肥の添加によ
り土壌の通気性が改良され、上層部には微生物活動に必
要な空気が供給されたためと考えられる。一方、無機塩
を添加した場合は上層部でもあまり分解が進まなかっ
た。本来、無機塩添加で間欠撹拌培養を行った場合には
厩肥添加時と同程度に分解が進むことから今回の結果の
差は厩肥添加による土壌の通気性の改良効果によると考
えられる。すなわち、通常の浄化処理に必須である撹拌
処理を省略または低頻度化することが可能となる。また
同時に厩肥を土壌に添加することで土壌の粘性を低下さ
せ土壌の撹拌動力の省力化効果が期待できる。

【００２７】実施例７４週間浄化処理した後の土壌を用いて植栽試験を行っ
た。肥料無添加の油汚染土壌（含有油分量４５００ppm
、以下無肥料土壌）と１０％厩肥（牛糞厩肥）を添加
して４週間浄化処理した油汚染土壌（含有油分量３３０
０ppm 、以下厩肥土壌）をプランターに充填した。これ
らの土壌と林から採取した油で汚染されていない土壌
（以下非汚染土壌）に市販の二十日ダイコンを播種し
た。播種後、２日に１度灌水を行った。また２週間目以
降、週に１回微粉ハイポネックス（Ｎ：Ｐ：Ｋ＝５：１
０：５）(HYPONEX社製）の原液を５００倍に希釈して施
肥した。

【００２８】１週間後から発芽し始め、無肥料土壌では
２１個中８個しか発芽していなかったのに対し、非汚染
土壌では２１個中１６個、厩肥土壌では１９個発芽して
いた。その後、無添加土壌でも徐々に発芽し始め、最終
的には１６個発芽していた（非汚染土壌と厩肥土壌では
２０個）。１１週間後に両者の生長を比較した。無肥料
土壌は地上部乾燥重量が０．０９０±０．０２７ｇ、地
下部乾燥重量が０．１００±０．０３１ｇ、厩肥土壌は
地上部乾燥重量が０．２２７±０．０９０ｇ、地下部乾
燥重量が０．８８０±０．２７８ｇ、非汚染土壌は地上
部乾燥重量が０．１９３±０．０６５ｇ、地下部乾燥重
量が０．６８５±０．２４１ｇであった。このように厩
肥土壌は無肥料土壌よりも著しく生長が良く、非汚染土
壌よりも僅かに生長が良かった。厩肥土壌は特に地下部
が発達しており、油分の影響による生長阻害は無く、正
常に発育していたと考えられる。

【００２９】本実施例より厩肥添加を行って浄化処理し
た土壌は、浄化処理後直ちに植栽が可能であることを確
認した。結果を図９に示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１において、Ａは、土壌中の油分を下水コン
ポスト又は厩肥により分解した場合の油分残存率の経時
変化を示すグラフである。また、図１のＢは、土壌中の
油分を排液処理場の活性汚泥により分解した場合の油分
残存率の経時変化を示すグラフである。

【図２】図２において、Ａは土壌Ｂに含まれる油分を厩
肥により分解した場合の油分残存率の経時変化を示すグ
ラフである。また、図２のＢは、土壌Ｃに含まれる油分
を厩肥により分解した場合の油分残存率の経時変化を示
すグラフである。

【図３】図３において、Ａは土壌Ｄに含まれる油分を厩
肥により分解した場合の油分残存率の経時変化を示すグ
ラフである。また、図３のＢは、土壌Ｅに含まれる油分
を厩肥により分解した場合の油分残存率の経時変化を示
すグラフである。

【図４】図４において、Ａは土壌Ｆ中の油分を厩肥によ
り分解した場合の油分残存率の経時変化を示すグラフで
ある。また、図４のＢは、土壌Ｇ中の油分を厩肥により
分解した場合の油分残存率の経時変化を示すグラフであ
る。

【図５】図５は、Ｃ重油により汚染された土壌を厩肥に
より浄化した場合の油分残存率の経時変化を示すグラフ
である。

【図６】図６は、土壌中の油分分解に対する厩肥のpH緩
衝効果を示すグラフである。

【図７】図７は、土壌中の油分分解に対する厩肥の微生
物持込み効果を示すグラフである。

【図８】図８は、土壌中の油分分解に対する厩肥の添加
による通気の効果を示すグラフである。

【図９】図９は、油汚染された土壌の厩肥による浄化効
果を植物栽培により確認した図であり、生物の形態を示
す図面代用写真である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機物で汚染された土壌に、発酵を終了
した有機質材料または実質的に発酵を行わない有機質材
料を添加することを特徴とする、汚染土壌の浄化方法。
【請求項２】前記汚染有機物が炭化水素系物質である
請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記有機質材料が堆肥又は厩肥である、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】前記有機質材料が厩肥である、請求項３
に記載の方法。
【請求項５】前記厩肥は牛糞厩肥である請求項４に記
載の方法。