JPH1161118A - 酸性雨による土壌の酸性化防止剤 - Google Patents

酸性雨による土壌の酸性化防止剤

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JPH1161118A
JPH1161118A JP22040597A JP22040597A JPH1161118A JP H1161118 A JPH1161118 A JP H1161118A JP 22040597 A JP22040597 A JP 22040597A JP 22040597 A JP22040597 A JP 22040597A JP H1161118 A JPH1161118 A JP H1161118A
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JP
Japan
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acid rain
soil
slag
calcium silicate
pref
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JP22040597A
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English (en)
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Kunio Hisamatsu
國男 久松
Seikichi Tabei
清吉 田部井
Yoshiro Kaneda
嘉郎 金田
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Nippon Chemical Industrial Co Ltd
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Nippon Chemical Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、酸性雨による土壌の酸性化
を効率的に防止でき、且つ肥料効果を有する土壌の酸性
化防止剤を提供することにある。 【解決手段】 本発明に係る酸性雨による土壌の酸性化
防止剤は、塩基性珪酸カルシウムを主組成とするガラス
質粉体を有効成分とすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸性雨の降雨によ
り土壌が酸性化することを防止すると共に、植物の生育
に有効な肥料効果を有する酸性雨による土壌の酸性化防
止剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近時、石炭、石油等の化石燃料により発
生する硫黄酸化物及び窒素酸化物等が大気中で雨水に溶
け、pH2〜5の雨、いわゆる酸性雨として各地に降雨
している。酸性雨は、土壌中の有機物や石灰石によって
緩衝され、土壌は本来中性に保たれる。ところが、緩衝
能力以上の酸性雨が降ったり、火こう岩のように珪酸質
の含有量が多く、塩基性成分の含有量が少ない場合に
は、土壌は酸性化され易くなる。
【0003】この酸性雨が土壌に浸透すると、土壌を酸
性化すると共に、植物の育成に不可欠な土壌中の窒素、
リン、ナトリウム、カリウム及びマグネシウム等の元素
がイオン化して雨水に溶け出したり、また、難水溶性の
塩として含有する鉱物成分が土壌から流失してしまう。
このため、酸性雨の降雨が継続すると、その土地の植物
に生育不全、立ち枯れ等が発生し、植物の死滅、ひいて
は環境破壊を招いている。また、微生物は土壌中では、
有機酸の分解、硝化、脱窒、窒素固定、硝酸還元などに
基づき、炭素、窒素、硫黄などについての各種代謝機能
を営んでいる。また、植物根からは水、窒素系化合物、
硫黄系化合物、金属イオンなどの吸収が行われている。
こうしたことから、土壌の酸性化はこれらの物質代謝に
かかわる微生物群集の組成に大きく影響する。例えばバ
クテリアは、酸性下ではその代謝活動が弱いため、有機
物の分解が抑制されるだけでなく、硝酸を還元して窒素
ガスにしたり、硝酸を還元して硫化水素にする微生物的
緩衝作用も酸性化が進行すると抑制される。
【0004】こうした問題は、日本に限らず、国境を越
えて問題を引き起こしている。かかる酸性雨対策とし
て、従来、土壌に石灰を散布、あるいは混合して土壌を
中和する等の対策が行われてきた。
【0005】また、特開平3−247689号公報に
は、珪酸カルシウム水和物を主成分とする粉体からなる
土壌表面散布用の酸化防止剤が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載された珪酸カルシウム水和物は、結晶質のもの
であり、本発明が提案するガラス質のものではない。ま
た、結晶質の珪酸カルシウム水和物を主成分とする酸化
防止剤は、その酸化防止能の持続性に問題点がある。
【0007】従来、金属精錬スラグ及び黄燐製造の際に
生成する副生スラグのような塩基性珪酸カルシウムを主
組成とするガラス質粉体は、セメント混和材、コンクリ
ート用骨材、地盤改良材、鉄鋼造塊用添加剤又は珪酸石
灰肥料等として利用されてきた。しかしながら、本発明
者らが知る限りにおいて、酸性雨による土壌の酸性化防
止剤としての利用の知見はない。
【0008】従って、本発明の目的は、酸性雨による土
壌の酸性化を効率的に防止でき、且つ肥料効果を有する
土壌の酸性化防止剤を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
に鑑み、塩基性珪酸カルシウムを主組成とする土壌酸性
化防止剤について、鋭意研究を重ねた結果、塩基性珪酸
カルシウムを主組成とするガラス質粉体である金属精錬
の際や、黄燐製造の際に生成する副生スラグが、酸性雨
による土壌の酸性化を効果的に防止し、しかも、植物に
対して肥料効果を有することを見出し、本発明を完成す
るに至った。
【0010】即ち、本発明が提供しようとする酸性雨に
よる土壌の酸性化防止剤は、塩基性珪酸カルシウムを主
組成とするガラス質粉体を有効成分とすることを構成上
の特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明に係る酸性雨による土壌の
酸性化防止剤は、前記の通り塩基性珪酸カルシウムを主
組成として含有するガラス質粉体を有効成分として含有
することが大きな特徴である。
【0012】ここで、ガラス質とは、X線的回折上、特
定の回折線強度をもって、明確に同定できない強度にア
モルファス化しているものを言う。
【0013】また、塩基性珪酸カルシウムの塩基度(C
aO/SiO2の重量比)は、通常1〜5、好ましくは1
〜3である。この理由は、塩基度が1より小さくなる
と、該酸性化防止剤中のカルシウム成分量が少なくなっ
て、持続的な土壌の中和作用が得られにくくなる傾向に
あり、一方、5より大きくなると、アルカリ分が多くな
って、土壌のアルカリ化を促進する傾向があるために好
ましくないためである。
【0014】かかるガラス質粉体としては、必要に応じ
て合成品であってもよいが、工業的且つ実用的には、特
に、黄燐製造の際に生成する副生スラグ及び/または金
属精錬の際に副生する副生スラグが好ましい。
【0015】本発明において、塩基性珪酸カルシウムを
主組成とするガラス質粉体を構成するスラグとしては、
例えばフェロシリコンスラグ、フェロクロムスラグ、フ
ェロマンガンスラグ、フェロボロンスラグ、フェロニッ
ケルスラグ等のフェロアロイスラグ、マグネシウム精錬
スラグ、高炉スラグ、電気炉スラグ等の製鉄スラグ、転
炉スラグ、ステンレス鋼スラグ等の製鋼スラグ、カルシ
リスラグ等の鉄鋼または非鉄金属精錬スラグ及び/また
は黄燐製造の際に生成する副生スラグ等が挙げられ、そ
れらは1種または2種以上であっても良い。
【0016】なお、本発明で用いるスラグはガラス化し
ているため、クロム等の環境に有害な金属がスラグ中に
混入していても、有害不純物が溶出する恐れはない。
【0017】かかるスラグの化学組成としては、Ca
O:40〜60重量%、SiO2:30〜50重量%、
MgO:0.1〜10重量%を有効成分として含有する
ものが好ましく、更に好ましくは、P25を0.5〜5
重量%含有するものが好ましく、特に、く溶性肥効成分
としてP25が0.5重量%以上、且つ酸可溶性肥効成
分としてSiO2を30重量%以上含有するものが、植
物の肥料効果の点で特に好ましい。
【0018】なお、スラグの性質上、酸化物表示で、A
23、Fe23、MnO、Cr23、Na2O及びK2
O等の成分あるいはF成分が不可避的に含有されていて
も差し支えない。
【0019】これらのガラス質スラグは、溶融スラグを
急冷処理、通常水冷して得られ、要すれば粉砕、分級し
て本発明の酸性雨による土壌の酸性化防止剤として使用
することができる。
【0020】また、塩基性珪酸カルシウムを主組成とす
るガラス質粉体は、平均粒径5mm以下、特に3mm以
下のものを使用することが好ましい。
【0021】かかる塩基性珪酸カルシウムを主組成とす
るガラス質粉体は、上記した副生スラグに限らず、直接
合成したものであってもよく、必要に応じて所定の組成
のものを調製して使用することができる。
【0022】なお、本発明に係る酸性化防止剤を施用す
るに当たり、必要に応じ常用されている肥料、殺虫剤、
殺菌剤等と併用しても何ら差し支えない。
【0023】また、施用の際の粉立を防止するため、例
えば硫酸マグネシウム(MgSO4・6H2O)、セメン
ト、石膏、ベントナイト、粘土等の無機質、廃糖密、M
C、CMC等の有機質等のバインダーにて造粒し、造粒
品として用いても差し支えない。この場合、該スラグ1
00重量部当たり1〜7重量部で配合すればよい。
【0024】本発明に係る酸化性防止剤の土壌への散布
時期、散布量については、酸性雨の降雨頻度、酸性雨の
pH値、土壌の現状pH等によって適宜決定すればよ
く、好ましくは酸性雨の降雨前あるいは降雨直後に、通
常50〜500g/m2、好ましくは150〜300g
/m2の範囲を目安として散布する。
【0025】更に、土壌表面に植物が生育している地
域、例えば山林、芝生等に、本発明の酸性化防止剤を散
布する際には、これらの植物が生育している土壌表面に
そのまま散布すればよい。なお、散布に当たっては、特
別な機器を必要とせず、農薬や肥料等を散布する通常の
手段、例えば背負い型の散布機、ヘリコプター等に設置
された散布機は勿論のこと、手で散布しても差し支えな
い。
【0026】
【作用】本発明の酸性雨による土壌の酸性化防止剤は、
塩基性珪酸カルシウムを主組成とするガラス質粉体を有
効成分として含有することを特徴とするものである。か
かる塩基性珪酸カルシウムは、アルカリ性物質である
が、水に難不溶性であるために、土壌のアルカリ性を急
速に促進することはなく、また、酸性雨が該塩基性珪酸
カルシウムに接触すると、カルシウムの酸性下での加水
分解を経て、酸性水溶液を極めて穏やかに中和し、pH
を酸性側から中性側に移行させることができる。
【0027】即ち、本発明に係る塩基性珪酸カルシウム
を主組成とするガラス質粉体を構成するスラグは、Ca
O:40〜60重量%、SiO2:30〜50重量%、
MgO:0.1〜10重量%を有効成分とするものが好
ましく、更に、P25を0.5〜5重量%含有するもの
が好ましく、特に、く溶性肥効成分としてP25を0.
5重量%以上、且つ酸可溶性肥効成分として、SiO2
を30重量%以上含有するものは、植物に対しての肥料
効果も大きく、緩効性肥料としての機能を発揮するの
で、山林の土壌の酸性化の抑制を長期間保持すると共
に、山林の植物保護に極めて有効に作用する。
【0028】
【実施例】本発明の酸性雨による土壌の酸性化防止剤を
以下の実施例において更に詳細に説明するが、本発明は
これらに限定されるものではないことを理解されたい。 実施例1〜2 黄燐の製造において副生する溶融製燐スラグを急冷し、
粉砕、分級して得た平均粒径3mmのガラス状スラグ粉
体を調製した。なお、該スラグは下記組成を有してい
た。
【0029】
【表1】
【0030】表1のスラグ試料A及びBをpH4.3の
土壌に対してそれぞれ0.1重量%の割合で均一に土壌
表面に散布し、底に排水穴のある3リットルのポリエチ
レン製容器に入れ、酸性雨に相当するpH3の人工酸性
水溶液(塩基の当量比:SO4 2-:NO3 -:Cl-=5:
3:2)を霧吹き機を用いて、それぞれ200ml/日
ずつ土壌表面に均一に注ぎ、排水穴から排出される水の
pHを測定し、その結果を表3に示す。
【0031】比較例1 黄燐の製造において副生する溶融製燐スラグを徐冷し、
粉砕、分級して得た平均粒子径3mmの結晶質スラグを
調製した。なお、該スラグは下記組成を有していた。
【0032】
【表2】
【0033】実施例1と同様な操作で、排水穴から排出
される水のpHを測定し、その結果を表3に示す。
【0034】比較例2 スラグを無添加のもの(ブランク試料)を、実施例1と同
様な操作で、排水穴から排水される水のpHを測定し、
その結果を表3に示す。
【0035】
【表3】
【0036】実施例3及び比較例3 底に穴のあるpH4.3の土壌が入った3リットルのポ
リエチレン製容器を敷居により、2つの区画に分離し、
一方に、表1のスラグ試料Aを土壌に対して0.1重量
%の割合で均一に土壌表面に散布し、もう一方の区画に
は、何も添加しないで、2つの区画に同量のほうれん草
の種をまき、酸性雨に相当するpH3の人工酸性溶液
(塩基の当量比:SO4 2-:NO3 -:Cl-=5:3:2)
を50ml/日供給し、3カ月後の生育状態をそれぞれ
目視観察した。この結果、試料Aを添加したものの生育
状態は、平均約25cmの高さとなったのに対して、何
も添加していない方は、立ち枯れが発生したり、また、
生育しているものでも高さが10cm程度にしかなって
いなかった。
【0037】
【発明の効果】上記したとおり、本発明の酸性雨による
土壌の酸性化防止剤によれば、酸性雨降雨地域の土壌表
面に散布するだけで、その地域の土壌の酸性化を未然に
防止することができ、更に、植物に対して肥料効果があ
る成分も含まれているので、健全な植物の生育を維持す
ることができる。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩基性珪酸カルシウムを主組成とするガ
    ラス質粉体を有効成分とすることを特徴とする酸性雨に
    よる土壌の酸性化防止剤。
  2. 【請求項2】 塩基性珪酸カルシウムは、塩基度(Ca
    O/SiO2の重量比)が1〜5である、請求項1記載の
    酸性雨による土壌の酸性化防止剤。
  3. 【請求項3】 塩基性珪酸カルシウムを主組成とするガ
    ラス質粉体は、黄燐製造の際に生成する副生スラグ及び
    /または金属精錬の際に生成する副生スラグである、請
    求項1または2記載の酸性雨による土壌の酸性化防止
    剤。
  4. 【請求項4】 黄燐製造の際に生成する副生スラグ及び
    金属精錬の際に生成する副生スラグは、CaO:40〜
    60重量%、SiO2:30〜50重量%、MgO:0.
    1〜10重量%を有効成分として含有するものである、
    請求項1ないし3のいずれか1項記載の酸性雨による土
    壌の酸性化防止剤。
  5. 【請求項5】 更に、P25を0.5〜5重量%含有す
    る、請求項1ないし4のいずれか1項記載の酸性雨によ
    る土壌の酸性化防止剤。
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