実施例1:重金属汚染土壌を原位置で生態学的に修復する方法は、以下のステップを含み
:
S1、前処理:
まず、鉛、亜鉛、カドミウムで共同汚染された土壌を緩耕し、緩耕深さは1.8mであり
、その後耕起し、耕起深さは0.6mであり、3回耕起した後、3回回転耕起し、最後に
25日間自然風乾し、自然風乾期間、3日ごとに土壌を耕起し、耕起深さは0.6mであ
り、前処理土壌を得、
S2、発酵処理:
前処理土壌の表層土壌に発酵菌、粗い砂、木炭粉末を混合し、発酵菌は市販のバチルス・
コアギュランスであり、木炭粉末は市販品であり、表層土壌を円錐形土壌パイルに積み上
げ、円錐形土壌パイルを積み上げる過程中、円錐形土壌パイルの垂直方向に沿って25c
mごとに厚さ4cmのわら粉末の層を敷き、15日間自然発酵し、発酵処理後の土壌を得
、
円錐形土壌パイル上に孔径3cm、孔深0.2mの通気孔を垂直に開設し、ミスト散水法
により円錐形土壌パイルに水分を供給し、円錐形土壌パイルの表層15cmの土壌の含水
率を62wt%に維持し、夜間期間、円錐形土壌パイル上を保温用のプラスチックフィル
ムで覆い、
ここで、表層土壌の厚さは0.6mであり、発酵菌の混合量は15g/Kgであり、粗い
砂の混合量は25kg/tであり、粗い砂の粒子径は1mmであり、木炭粉末の混合量は
8kg/tであり、円錐形土壌パイルの底部直径は1.8mであり、高さは1.2mであ
り、
S3、植物濃縮処理:
発酵処理後の土壌を耕起し、耕起深さは0.6mであり、その後草本植物を植え、草本植
物の間隔は0.3mであり、草本植物が2年間成長した後に根こそぎ抜き取り、
ここで、草本植物は第1草本植物、第2草本植物、第3草本植物を含み、第1草本植物、
第2草本植物、第3草本植物の植物比は1:1:1であり、第1草本植物、第2草本植物
、第3草本植物は均一に混合して植え、
第1草本植物はテフロシア・カンジダであり、第2草本植物はインディアンマスタードで
あり、第3草本植物はポインセチアコルディフォリアであり、
その後土壌を再耕起し、耕起深さは0.6mであり、ポプラの木を再植し、ポプラの木の
間隔は2mであり、ポプラの木成長期間、同時にポプラの木間に白ルパンを植え、白ルパ
ンの間隔は0.3mであり、ポプラの木が5年間成長した後に根こそぎ抜き取り、植物濃
縮処理後の土壌を得、
S4、真菌濃縮処理:
植物濃縮処理後の土壌を耕起し、耕起深さは0.6mであり、耕起後の土壌を面積に応じ
て3つの等しい大きさの3m×3m領域に分割し、それぞれ第1領域、第2領域、第3領
域に記し、
まず、第1領域内に豚バラタケを植え、第2領域内にキクラゲを植え、第3領域内に椎茸
を植え、1年後、根こそぎ抜き取り、
次に第1領域内にクリタケを再植し、第2領域内に長根茸を再植し、第3領域内にアガリ
クス・ビスポラスを再植し、1年後、根こそぎ抜き取り、
次に第1領域内に傘茸を再植し、第2領域内にアガリクス・ブラゼイを再植し、第3領域
内に竹菌を再植し、1年後、根こそぎ抜き取り、
S5、消毒減菌処理:
1.5kg/m
2の散水量で真菌濃縮処理後の土壌に体積濃度95%のアルコール溶液を
注ぎ、アルコールを燃焼させ、アルコール自体の減菌消毒作用およびアルコール燃焼によ
る高温で土壌を消毒減菌処理し、消毒減菌処理後の土壌を得、
S6、pH調整処理:
1.3kg/m
2の添加量で消毒減菌処理後の土壌に草木灰を添加し、土壌を6回耕起し
、耕起深さ0.6mであり、草木灰と土壌を完全に混合させ、重金属汚染土壌の生態学修
復を完成する。
2013年以降、市内のある地域の面積1.7km
2の汚染土地で重金属修復試験を実施
し、修復前に、該地域土壌中の鉛、亜鉛、カドミウムの含有量を測定し、結果は以下の表
1に示され:
表1 地域土壌の鉛、亜鉛、カドミウムの初期含有量表
10年間の修復後、該地域土壌の重金属含有量を測定し、結果が以下の表2に示され:
表2 修復後の地域土壌の鉛、亜鉛、カドミウムの含有量表
表2の結果から分かるように、本発明の実施例1の方法を用いて重金属汚染土壌を原位置
で生態学的に修復した後、該地域土壌の鉛、亜鉛、カドミウムの含有量が大幅に低下し、
鉛含有量は平均7mg/kgであり、亜鉛含有量は平均13mg/kgであり、カドミウ
ム含有量は平均0.6mg/kgであり、重金属含有量は農地の正常レベルに戻り、該原
位置生態学修復方法は鉛の除去率が99.27%に達し、亜鉛の除去率が98.08%に
達し、カドミウムの除去率が99.45%に達した。
実施例2:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、S1において、緩耕深さは1.5
mであり、耕起深さは0.5mであり、2回耕起し、2回回転耕起した。
実施例3:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、S1において、緩耕深さは2.0
mであり、耕起深さは0.8mであり、5回耕起し、3回回転耕起した。
実施例4:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、S1において、15日間自然風乾
し、自然風乾期間、2日ごとに土壌を耕起し、耕起深さは0.8mであり、前処理土壌を
得た。
実施例5:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、S1において、30日間自然風乾
し、自然風乾期間、3日間土壌を耕起し、耕起深さは0.5mであり、前処理土壌を得た
。
異なる前処理方法が重金属汚染土壌原位置生態学修復に及ぼす効果を検証するために、汚
染土地の重金属修復試験において、対照試験用に鉛、亜鉛、カドミウム含有量が同じであ
る汚染土地を多数設定し、各汚染土地の領域面積は1km
2であり、鉛、亜鉛、カドミウ
ム含有量を調整し、鉛、亜鉛、カドミウム含有量を965±5mg/kg(鉛)、678
±5mg/kg(亜鉛)、113±5mg/kg(カドミウム)に維持し、10年間の修
復後、該地域土壌の重金属含有量を測定し、結果は以下の表3に示され:
表3 修復後の地域土壌の鉛、亜鉛、カドミウム含有量表
表3の結果から分かるように、異なる前処理方法は重金属汚染土壌原位置生態学修復効果
に一定の影響を与え、ここで、実施例3、実施例4の処理効果は実施例1とほぼ同様であ
り、実施例2、実施例5は実施例1よりも、鉛、亜鉛、カドミウムの除去率が著しく低下
し、このことから、緩耕、耕起、回転耕起の深さおよび回数を減少し、耕起間隔時間を延
ばし、耕起深さを減少すると、前処理効果がいずれも低下し、
したがって、実施例3、実施例4および実施例1の処理効果が良好であるが、実施例3は
緩耕、耕起、回転耕起の処理労力が多く、実施例4は耕起の処理労力がより多いことを考
慮すると、実施例1の全体的な効果は相対的に優れている。
実施例6:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、S2において、円錐形土壌パイル
の垂直方向に沿って20cmごとに厚さ3cmのわら粉末の層を敷く。
実施例7:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、S2において、円錐形土壌パイル
の垂直方向に沿って30cmごとに厚さ5cmのわら粉末を敷く。
実施例8:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、S2において、自然発酵時間は1
0日間である。
実施例9:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、S2において、自然発酵時間は2
0日間である。
実施例10:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、表層土壌の厚さは0.5mであ
り、発酵菌の混合量は10g/Kgであり、粗い砂の混合量は15kg/tであり、粗い
砂の粒子径は0.5mmであり、木炭粉末の混合量は5kg/tであり、円錐形土壌パイ
ルの底部直径は1.5mであり、高さは0.8mである。
実施例11:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、表層土壌の厚さは0.8mであ
り、発酵菌の混合量は20g/Kgであり、粗い砂の混合量は30kg/tであり、粗い
砂の粒子径は2mmであり、木炭粉末の混合量は10kg/tであり、円錐形土壌パイル
の底部直径は2.0mであり、高さは1.5mである。
実施例12:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、円錐形土壌パイル上に孔径2c
m、孔深0.2mの通気孔を垂直に開設し、ミスト散水法により円錐形土壌パイルに水分
を供給し、円錐形土壌パイルの表層10cmの土壌の含水率を60wt%に維持する。
実施例13:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、円錐形土壌パイル上に孔径3c
m、孔深0.2mの通気孔を垂直に開設し、ミスト散水法により円錐形土壌パイルに水分
を供給し、円錐形土壌パイルの表層20cmの土壌の含水率を65wt%に維持する。
実施例14:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、発酵菌は枯草菌である。
実施例15:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、発酵菌はバチルス・リケニフォ
ルミスである。
異なる発酵処理方法が重金属汚染土壌原位置生態学修復に及ぼす効果を検証すると、汚染
土地の重金属修復試験時、対照試験用に鉛、亜鉛、カドミウム含有量が同じである汚染土
地を多数設定し、各汚染土地の領域面積は1km
2であり、鉛、亜鉛、カドミウムの含有
量を調整し、鉛、亜鉛、カドミウムの含有量を965±5mg/kg(鉛)、678±5
mg/kg(亜鉛)、113±5mg/kg(カドミウム)に維持し、10年間の修復後
、該地域土壌の重金属含有量を測定し、結果が以下の表4に示され:
表4 修復後の地域土壌の鉛、亜鉛、カドミウム含有量表
表4の結果から分かるように、異なる発酵処理方法は重金属汚染土壌原位置生態学修復の
効果に一定の影響を与え、ここで、実施例7、実施例9、実施例11、実施例12、実施
例13の処理効果は実施例1とほぼ同様であり、実施例6、実施例8、実施例10、実施
例14、実施例15は実施例1に比べて、鉛、亜鉛、カドミウムの除去率が著しく低下し
、このことから、わら粉末の使用量を減らし、発酵時間を短く、発酵菌などの混合量を減
らし、発酵菌の組成を変化させるなどの例では、いずれも発酵処理効果が低下し、
したがって、実施例7、実施例9、実施例11、実施例12および実施例1の処理効果の
方が良好であるが、実施例7はわら粉末の使用量が多く、実施例9は発酵時間が長く、環
境温度要求は高く、実施例12は孔開け作業量が多く、ミスト散水時間が長いことを考慮
すると、実施例1の全体的な効果は相対的に優れている。
実施例16:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、発酵処理後の土壌を耕起し、耕
起深さは0.5mであり、その後草本植物を植え、草本植物の間隔は0.5mであり、草
本植物が2年間成長した後に根こそぎ抜き取る。
実施例17:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、発酵処理後の土壌を耕起し、耕
起深さは0.8mであり、その後草本植物を植え、草本植物の間隔は0.1mであり、草
本植物が2年間成長した後に根こそぎ抜き取る。
実施例18:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、第1草本植物はヒメオドリコソ
ウであり、第2草本植物はルーであり、第3草本植物はレッサーフラワーロベリアである
。
実施例19:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、第1草本植物はグリーンワイル
ドアマランサスであり、第2草本植物はサザンカであり、第3草本植物はビデンスピロー
サである。
実施例20:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、土壌を再耕起し、耕起深さは0
.5mであり、龍井茶木を再植し、龍井茶木の間隔は3mであり、龍井茶木成が4年間成
長した後に根こそぎ抜き取る。
実施例21:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、土壌を再耕起し、耕起深さは0
.8mであり、ポプラの木を再植し、ポプラの木の間隔は1mであり、ポプラの木が6年
間成長した後に根こそぎ抜き取る。
実施例22:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、S3で植える樹木はナシの木で
ある。
実施例23:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、S3で植える樹木はアカシアの
木である。
実施例24:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、S3で植えるマメ科作物はひよ
こ豆である。
実施例25:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、S3で植えるマメ科作物は赤イ
ンゲン豆である。
異なる植物濃縮処理方法による重金属汚染土壌原位置生態学修復の効果を検証するために
、汚染土地の重金属修復試験時、対照試験用に鉛、亜鉛、カドミウム含有量が同じである
汚染土地を多数設定し、各汚染土地の領域面積は1km
2であり、鉛、亜鉛、カドミウム
含有量を調整し、鉛、亜鉛、カドミウム含有量を965±5mg/kg(鉛)、678±
5mg/kg(亜鉛)、113±5mg/kg(カドミウム)に維持し、10年間の修復
後、該地域土壌の重金属含有量を測定し、結果が以下の表5に示され:
表5 修復後の地域土壌の鉛、亜鉛、カドミウム含有量表
表5の結果から分かるように、異なる植物濃縮処理方法は重金属汚染土壌原位置生態学修
復の効果に一定の影響を与え、分析は以下の通りであり:
1)耕起深さを低減し、草本植物の間隔を広げ、または耕起深さを増加し、草本植物の間
隔を狭めた後、修復後の地域土壌の鉛、亜鉛、カドミウム含有量が実施例1に比べてある
程度増加し、これは、草本植物が密集しすぎて草本植物の成長に影響を与えるか、または
草本植物がまばらすぎて草本植物の効果に影響を与えることによると考えられ、
2)第1、第2、第3草本植物の異なる組み合わせの下で、修復後の地域土壌の鉛、亜鉛
、カドミウム含有量は実施例1に比べてある程度増加し、このことから、実施例1の第1
、第2、第3草本植物の組み合わせは使用効果が比較的に最適であり、
3)樹木の間隔を増減した後、修復後の地域土壌の鉛、亜鉛、カドミウム含有量は実施例
1に比べてある程度増加し、これは、樹木が密集しすぎて樹木の成長に影響を与えるか、
またはがまばらすぎて樹木の作用効果に影響を与えることによると考えられ、
4)異なる樹木の組み合わせで植える場合、修復後の地域土壌の鉛、亜鉛、カドミウム含
有量は実施例1に比べてある程度増加し、このことから、実施例1の樹木の組み合わせは
使用効果が相対的に最適であり、
5)異なるマメ科作物の組み合わせで植える場合、修復後の地域土壌の鉛、亜鉛、カドミ
ウム含有量は実施例1に比べてある程度増加し、このことから、実施例1の樹木の組み合
わせは使用効果が相対的に最適である。
実施例26:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、植物濃縮処理後の土壌を耕起し
、耕起深さは0.5mであり、その後真菌を植え、3年後に根こそぎ抜き取り、真菌濃縮
処理後の土壌を得る。
実施例27:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、植物濃縮処理後の土壌を耕起し
、耕起深さは0.8mであり、その後真菌を植え、3年後に根こそぎ抜き取り、真菌濃縮
処理後の土壌を得る。
実施例28:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、まず、第1領域内にアガリクス
・ビスポラスを植え、第2領域内にクリタケを植え、第3領域内に長根茸を植え、1年後
、根こそぎ抜き取り、
次に第1領域内に竹菌を再植し、第2領域内に不死鳥茸を再植し、第3領域内にアガリク
ス・ブラゼイを再植し、1年後、根こそぎ抜き取り、
次に第1領域内にトリコロマ・ギガンテウムを再植し、第2領域内に毒バエ傘を再植し、
第3領域内にクリタケを再植し、1年後、根こそぎ抜き取る。
実施例29:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、まず、第1領域内に毒バエ傘を
植え、第2領域内にマッシュルームを植え、第3領域内に不死鳥茸を植え、1年後、根こ
そぎ抜き取り、
次に第1領域内に竹菌を再植し、第2領域内に椎茸を再植し、第3領域内に毒バエ傘を再
植し、1年後、根こそぎ抜き取り、
次に第1領域内に椎茸を再植し、第2領域内に豚バラタケを再植し、第3領域内にキクラ
ゲを再植し、1年後、根こそぎ抜き取る。
異なる真菌濃縮処理方法による重金属汚染土壌原位置生態学修復の効果を検証するために
、汚染土地の重金属修復試験時、対照試験用に鉛、亜鉛、カドミウム含有量が同じである
汚染土地を多数設定し、各汚染土地の領域面積は1km
2であり、鉛、亜鉛、カドミウム
含有量を調整し、鉛、亜鉛、カドミウム含有量を965±5mg/kg(鉛)、678±
5mg/kg(亜鉛)、113±5mg/kg(カドミウム)に維持し、10年間の修復
後、該地域土壌の重金属含有量を測定し、結果が以下の表6に示され:
表6 修復後の地域土壌の鉛、亜鉛、カドミウム含有量表
表6の結果から分かるように、異なる真菌濃縮処理方法は重金属汚染土壌原位置生態学修
復の効果に一定の影響を与え、ここで、実施例27の処理効果は実施例1とほぼ同様であ
り、実施例26、実施例28、実施例29は実施例1に比べて、鉛、亜鉛、カドミウムの
除去率が著しく低下し、このことから、耕起深さを低下し、真菌の組成を変化させると真
菌濃縮効果が低下し、
したがって、実施例27および実施例1の処理効果は良好であるが、実施例27は深耕時
の深さが深く、作業量が多いことを考慮すると、実施例1の全体的な効果は相対的に優れ
ている。
実施例30:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、1kg/m
2の散水量で真菌濃
縮処理後の土壌に体積濃度95%のアルコール溶液を注ぐ。
実施例31:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、2kg/m
2の散水量で真菌濃
縮処理後の土壌に体積濃度95%のアルコール溶液を注ぐ。
異なる消毒減菌処理方法による重金属汚染土壌原位置生態学修復の効果を検証するために
、汚染土地の重金属修復試験時、対照試験用に鉛、亜鉛、カドミウム含有量が同じである
汚染土地を多数設定し、各汚染土地の領域面積は1km
2であり、鉛、亜鉛、カドミウム
含有量を調整し、鉛、亜鉛、カドミウム含有量を965±5mg/kg(鉛)、678±
5mg/kg(亜鉛)、113±5mg/kg(カドミウム)に維持し、10年間の修復
後、該地域土壌の重金属含有量を測定し、結果が以下の表7に示され:
表7 修復後の地域土壌の鉛、亜鉛、カドミウム含有量表
表7の結果から分かるように、異なる消毒減菌処理方法は重金属汚染土壌原位置生態学修
復の効果に一定の影響を与え、ここで、実施例31の処理効果は実施例1とほぼ同様であ
り、実施例30は実施例1に比べて、鉛、亜鉛、カドミウムの除去率が低下し、このこと
から、アルコール溶液の散水量を低減した後、消毒減菌効果が低下し、
したがって、実施例31および実施例1の処理効果は良好であるが、実施例31のアルコ
ール溶液使用量が多いことを考慮すると、実施例1の全体的な効果は相対的に優れている
。
実施例32:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、1kg/m
2の添加量で消毒減
菌処理後の土壌に草木灰を添加し、土壌を5回耕起し、耕起深さは0.5mである。
実施例33:本実施例は、以下の点で実施例1と異なり、2kg/m
2の添加量で消毒減
菌処理後の土壌に草木灰を添加し、土壌を8回耕起し、耕起深さは0.8mである。
異なるpH調整処理による重金属汚染土壌原位置生態学修復の効果を検証するために、汚
染土地の重金属修復試験時、対照試験用に鉛、亜鉛、カドミウム含有量が同じである汚染
土地を多数設定し、各汚染土地の領域面積は1km
2であり、鉛、亜鉛、カドミウム含有
量を調整し、鉛、亜鉛、カドミウム含有量を965±5mg/kg(鉛)、678±5m
g/kg(亜鉛)、113±5mg/kg(カドミウム)に維持し、10年間の修復後、
該地域土壌の重金属含有量を測定し、結果が以下の表8に示され:
表8 修復後の地域土壌の鉛、亜鉛、カドミウム含有量表
表8の結果から分かるように、異なるpH調整処理は重金属汚染土壌原位置生態学修復の
効果に一定の影響を与え、ここで、実施例33の処理効果は実施例1とほぼ同様であり、
実施例32は実施例1に比べて、鉛、亜鉛、カドミウムの除去率が低下し、このことから
、草木灰の使用量を低減した後、pH調整効果が低下する。
したがって、実施例33および実施例1の処理効果は良好であるが、実施例33の草木灰
使用量が多いことを考慮すると、実施例1の全体的な効果は相対的に優れている。