動電学的手法による粘土質水田土壌中のカドミウム除去

タイトル	動電学的手法による粘土質水田土壌中のカドミウム除去
担当機関	（独）農業・食品産業技術総合研究機構農村工学研究所
研究期間	2009～2011
研究担当者	久保田富次郎人見忠良濵田康治白谷栄作三重野俊彦塩濵圭治
発行年度	2009
要約	動電学的手法(EK法)は、粘土質水田土壌中のカドミウムと同族元素である亜鉛の移動や除去に有効である。
キーワード	EK法、重金属汚染土壌、カドミウム、動電学的手法、交換性塩基
背景・ねらい	近年の国際的な食品安全基準の見直しを背景として、国内においても食品および土壌中のカドミウム(Cd)濃度の低減が大きな課題となっている。Cd汚染農地対策技術として、これまでに吸収抑制策やファイトレメディエーション、土壌洗浄法等の研究が進められているが、多様な現場条件に対応するため対策メニューを充実させる必要がある。本研究では、工場跡地等の重金属汚染土壌の原位置浄化技術として開発が進められてきた動電学的手法(EK法)に着目する。EK法は、汚染土壌に電圧を印加して土壌中の重金属イオンを電位勾配に沿って移動させ除去を図る工学的手法である。これまで、我が国の水田土壌を対象としたEK法の有効性は確認されていないので、日本のCd汚染が高い2ヶ所の粘土質水田土壌を対象として、EK法によるCdおよび同族元素であるZnの除去の可能性をカラム試験により検討する。
成果の内容・特徴	EK法による土壌浄化試験のために、図1に示すカラム試験装置を用いる。供試土壌として農地土壌では高いCd濃度(13mg kg^-1)の細粒灰色低地土壌Aと、比較的低いCd濃度(0.42mg kg-1)をもつ細粒強グライ土壌Bを用いる。陰極槽に希硝酸を投入し、陰極液のpHを酸性(2～3程度)に維持することで、重金属で汚染された粘土質水田土壌中のCdやZnは、陰極側に移動し一部は除去される(表1)。土壌中に広く存在する重金属を考慮すると、EK処理によるCdの除去に先行する元素と順序はFe>Mn>Zn>Cdである(図2)。この傾向は土壌Bでも類似しており、Fe>Mn>Zn(>Cd)の順であった。そのため、Cdの除去を図る場合、土壌中のFe、MnおよびZnの含量がCdの除去効率に影響する可能性がある。 Cuの除去(図2)は緩慢に進行するのでCdの除去を目的としたEK処理を行った場合、微量要素の一つであるCuの0.1M HCl抽出量の増減は小さいことが予想される。 EK処理を施すことにより土壌pHの顕著な低下がすすみ、Ca、MgおよびKなどの交換性塩基および可給態リンが失われる(表2)。このことから、EK処理土壌において作物栽培を行う場合は、処理土壌の低pHの矯正や交換性塩基および燐肥の投入等の土壌改良が必須である。
成果の活用面・留意点	本成果は、小型カラム試験の結果をまとめたものであり、除去率は実験条件や通電時間等によって変わることに留意する必要がある。 EK法は、一般にCECが高い土壌やアロフェンを多量に含む火山灰土壌には適さないとされている。
図表1
図表2
図表3
図表4
カテゴリ	水田土壌改良