2015 Fiscal Year Annual Research Report
重金属汚染農地における有機物を利用した安全な作物生産管理に関する研究
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15H04568
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
堀野 治彦 大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 教授 (30212202)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 公人 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (30293921)
中桐 貴生 大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 准教授 (80301430)
櫻井 伸治 大阪府立大学, 生命環境科学研究科(系), 助教 (30531032)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 土壌汚染 / 重金属 / スペシエーション / 有機物 / 移行性 / 土壌吸着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
様々な種類の重金属による汚染農用地への対策として，広範囲の汚染土壌を復元するのではなく，食料生産の見地から作物の可食部への重金属移行を抑制する土壌・水管理の可能性を検討することを目的としている．今年度はその第一歩として，Cd，Pb，Cuを添加した土壌を対象に次のような実験を行い，いくらかの知見や問題点を整理しつつある．
１．異なる汚染（重金属種別）条件下での存在形態評価：植物体への可給性を念頭に土壌中の重金属のスペシエーション状況を，砂丘砂を対象に定量した．その結果，土壌中の重金属の可給態（＝水溶態＋イオン交換態＋炭酸塩態とした）は，100mg/kgDWの添加に対し，いずれの金属種でも約65～70％程度であったが，その構成割合は金属種によって異なっていた．なお，今年度は本実験時の土壌水分としてpF1.5を採用している．
２．有機物の添加による重金属の移行特性の変化：上記実験と同様に調整した砂丘砂に有機物として牛糞肥料を投与し，可給態量の変化を測定した．その結果，可給態濃度の減少率は，Cu>Pb>Cdとなり，特にCuの減少が顕著であった．これは主に有機物への重金属吸着によるものと推察された．他にも，有機物としてメタン発酵消化液を用いた実験も開始しているが，今のところ，牛糞のような大きな効果は示されていない．
３．重金属の濃度別吸着および競合的吸着特性の評価：CdとPbの濃度別単一添加における吸着状況や，両者の混合添加時の競合吸着特性について，土粒子表面電荷の異なる砂丘砂と水田土を対象に確認した．いずれの土壌でも，単一添加時には土壌吸着量はCd＞Pbであり，吸着総量は電荷を反映し水田土の方が大きかった．一方，両重金属が共存する場合には，添加濃度や土性の違いに応じて吸着特性に比較的大きな差が見られた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
土壌中の重金属を形態別にスペシエーション特定するには予想以上に手間がかかり，実験回数を増やすことは困難なことが分かったが，重金属種の数を作物への影響を勘案して4種から3種に減じることで進捗を担保することにした．これによる到達目標への影響はそれほど大きくないものと考えている．基本的に当初の予定実験が坦々と進められている状況にある．ただし，当初は実際にコマツナを供試作物とした実験も導入開始する予定であったが，は種時期の気温が低く生育不良によりリセットせざるを得なかった点が唯一の誤算であった．代わりに，いずれ確認すべき土壌への重金属の濃度別吸着特性を特定するための実験を開始しており，研究計画全体の進捗状況としては大きな問題は無い．
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| Strategy for Future Research Activity |
重金属汚染農地において可食作物を生育させるには，有機物投入による重金属の不動化が水環境に応じてどう変化するのかを実験的に調査し，作物への移行量への影響を明らかにすること，さらに適切な投入量や必要な補助剤に関する知見を提供することが重要である．そのためには，今年度開始した実験を引き続き条件を変えながら継続し，最終的な水管理・栽培管理のあり方を検討するに足るデ－タを蓄積する必要がある．したがって，実験方法等に大きな変更を予定するわけではなく，改めて次年度以降の実験要件を整理すると，まず供試土壌は，作土として利用されるもののうち，粒度・土性の大きく異なる砂丘砂と水田土とする．次に，添加重金属は従来の汚染報告例や一般的な毒性，さらには実験の効率化を考慮してCd，Pb，Cuの3種に絞る．また，供試作物としては，実績の多いコマツナを採用する．ただし，当初は最終的にトウモロコシも供試することを予定していたが，生育に時間がかかること，生産圃場の確保が困難なこと（重金属の添加が許可されない；あるいは大型ポットを用いてもその残土処理が困難）から回避せざるを得ないかもしれない．しかしながら，少なくともコマツナでの反復実験の数が十分確保できれば，予定した目標に向けた検討はできるものと思われる．以上の点を踏まえ，具体的には特に以下の課題について検討を継続する．
１．異なる汚染条件下での重金属スペシエーション評価：重金属の土壌中でのスペシエーションを定量評価する．特に植物体への移行性が重要なことから，可給態中の水溶態，イオン交換態，炭酸塩態の構成にも注目する．
２．有機物の添加による重金属の移行特性の変化：有機物の土壌投与量を変化させ，重金属の移行性に与える影響を評価する．
３．水環境の制御による重金属の移行変化：土壌の水分量やpHが重金属の形態分布に与える影響を評価する．
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