| 研究課題/領域番号 |
21K05835
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分41030:地域環境工学および農村計画学関連
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| 研究機関 | 大阪公立大学 (2022)
大阪府立大学 (2021) |
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研究代表者 |
櫻井 伸治 大阪公立大学, 大学院農学研究科, 講師 (30531032)
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| 研究分担者 |
中桐 貴生 大阪公立大学, 大学院農学研究科, 准教授 (80301430)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 重金属 / 銅 / pH / 灌漑水 / 土壌 / 不動化 / 酸化還元状態 / 可給性 / 有機質資材 / 化学形態 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
工業排水など各種排水が適正な処理を経ず，それが農用地に灌漑されることによって，土壌が重金属によって広範囲に汚染されることがある．しかし，経済面，労力面さらに食糧生産の持続性の観点から，安全なレベルまで重金属を除染することは現実的ではない．本研究では，こうした汚染土壌においても重金属が農作物に移行しない土壌管理を模索しており，その方策として農用地への有機質資材の投与に着目した．本研究では，重金属添加土壌バッチ試験を通して，土壌pH，酸化還元電位（ORP），吸着の3要因に絞って注目し，有機質資材による重金属の移行抑制の機序，さらに各要因の重金属不動化への寄与度を把握する．
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| 研究実績の概要 |
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．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
土壌や有機質資材の緩衝能力が高かったため土壌pHを調整することは叶わなかった．灌漑水のpHを変化させる実験スキームを転換した．資材が有する重金属不動化効果とpHの関係性が明らかとなったことを考えると，ある程度の進捗はあったと考えられる．
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| 今後の研究の推進方策 |
有機質資材が有する重金属不動化効果に及ぼす要因として，特にpH，酸化還元状態に注目して，これらの様態変化による当該効果の変化を実験的にみてきたが，今年度も引き続きpH，酸化還元状態の検討を継続していく予定である．また，今年度は検討できなかったが，資材中の有機物の組成（特に腐植物質の定性的，定量的同定）を行い，重金属の移行を抑制する官能基を同定することを予定している．
また，現在，土壌の酸化還元電位を長期的かつリアルタイムで測っており，土壌中の好気状態と嫌気状態の変動に応じた電位の感度を検討している．
次年度は最終年度であるため，pH，酸化還元状態に代表される各種化学的性質が不動化効果に及ぼす影響度を定量的に評価できる手法を模索していく．
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