有機質資材が有する土壌重金属の移行抑制効果の要因解明に関する研究

有机物质所具有的抑制土壤重金属迁移因素的研究

基本信息

批准号：
21K05835
负责人：
櫻井伸治
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka Metropolitan University (2022)Osaka Prefecture University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

重金属によって汚染された土壌でも安全な作物生産を行うため，有機質土壌改良資材（以下，資材）の農地投与による作物への重金属移行抑制（以下，不動化）の試みがなされている．これまでの研究で，牛ふんや鶏ふんを原料とする堆肥は，銅（Cu）に対して高い不動化効果を有する資材であることが判っている．本年度は，灌漑水や土壌のpHが資材の不動化効果に及ぼす影響を実験的に明らかにすることを目的とした．灌漑水のpHによって農地に投与されるCuの化学形態は異なることが十分予想されるため，資材の持つ不動化効果が低減または消失する可能性があるため，当該目的の着想に至った．具体的には，Cuを含む様々なpH（3，5，7，9）の灌漑水が農地に投与されることを想定した室内土壌バッチ試験を実施し，土壌中のCuの化学形態を2か月間追跡するとともに，灌漑水のpHによる資材の不動化効果の変容の有無を検討した．その結果，資材を投与しない場合，試験期間（2か月）通じて灌漑水のpHの影響が土壌中のCu化学形態に及ぼしていることが判り，灌漑水のpHが小さいほど，比較的移行性の高い化学形態が高い割合で存在していることが確認できた．また，資材の不動化効果は資材のpH緩衝能力が作用したことによって灌漑水のpHに関わらずCuの可給性の低下が認められ，不動化効果が担保されることが判った．さらに，灌漑水の全pH通じて，鶏ふん堆肥の場合，Cuと水溶性有機物との錯形成と思われる水溶態のCuが高い割合で検出された．また，鶏ふん投与土壌の水溶性有機物は，灌漑水pHに依存せず比較的高濃度で検出されたことから，水溶性のCu錯体は恒常的に生じることが示唆された．総じて，土壌や資材のpHがCuの化学形態に支配的であることが示唆された．

为了即使在被重金属污染的土壤中也能安全地生产作物，已经尝试通过向农田施用有机土壤改良材料(以下称为材料)来抑制重金属向作物的转移(以下称为固定化)。此前的研究表明，由牛粪和鸡粪制成的堆肥是一种对铜（Cu）具有很高固定化效果的材料。今年的目标是通过实验阐明灌溉水和土壤 pH 值对材料固定化效果的影响。我们为此提出了这个想法，因为完全可以预见，施用到农田中的铜的化学形式会根据灌溉水的 pH 值而有所不同，这可能会降低或消除材料的固定效果。具体来说，我们进行了室内土壤批量测试，假设将不同 pH 值（3、5、7、9）的含铜灌溉水注入农田，除了跟踪之外，还研究了土壤中铜的化学形态。在几个月的时间里，我们检查了材料的固定效果是否随灌溉水的 pH 值而变化。结果发现，在整个试验期间（2个月），当不施用任何材料时，灌溉水的pH值对土壤中Cu的化学形态有影响；并且证实了高反应性的比例很高；存在化学形式。此外，发现材料的固定效果得以维持，因为由于材料的 pH 缓冲能力，无论灌溉水的 pH 值如何，Cu 的利用率都会降低。此外，就鸡粪堆肥而言，在所有 pH 水平的灌溉水中都检测到了高比例的水溶性铜，这种铜被认为与水溶性有机物形成了复合物。此外，无论灌溉水的pH值如何，用鸡粪处理的土壤中的水溶性有机物都检测到相对较高的浓度，这表明水溶性铜络合物不断产生。总体而言，土壤和材料的 pH 值在铜的化学形式中占主导地位。