水処理と土壌改良の達人Blog

低レベル放射性廃棄物の液体、放射性物質を含む廃水を減容可し安定化させる最も現実的な処理方法は固化処理です。これは日本でもアメリカでも共通するところです。液体状の放射性廃棄物を固化する方法として歴史的にみて、セメントや石膏のようなものが使用されてきました。吸水性のあるバーミキュライトやその他の粘土は吸い取ったものが漏れて出る心配がありました。固化してからの次の場所での二次汚染の問題です。

２０世紀末に米国オハイオ州のマイアミスバーグの米国エネルギー省のマウンド施設で旧来のセメントやその他の吸水性樹脂に替わる素材の試験が行われ、コスト、作業者の安全性、効率の良さ、長期間の安定性などの観点から採用されたのが吸水性樹脂のウオーターワークスＳＰ－４００(WaterWorks SP-400)で米国の原子力発電所、原子力関連施設、核開発の跡地の除染に標準的な固化方法として広く採用されています。米国の原子力関連企業ではＧＥ、ベクテル(Bechtel)、ショー(Shaw)グループ、フルーアコーポレーション(Flour Corporation)が既に採用しています。

使用に際しては熱処理は不要ですし、機械的な混合も不要ですし、旧来の吸水性樹脂にあったような粉塵の発生もなく作業される方も安全です、コストも作業時間も大幅にカットでき大量の処理が可能になりました。基本的にドラムの中に入れるだけです。極めて短時間で固化します。総重量もほとんど増えません。重量が軽くなることによる作業効率のアップは大きいです。

吸水性樹脂（吸水性ポリマー）としてウオーターワークスを他の、吸水性樹脂と比較した場合の特徴は、既存の吸水性樹脂が用途の性質上（例えば紙おむつ）、使い捨てを前提に製造されているのに対して、元々農業用で作られていますので土中で長期間有効な必要があり耐久性も含めて極めて丈夫なところがあります。

ウオーターワークスの使用上でメリットとなる物性は以下です。

（１）重量比で１００－１５０：１の高い吸水性を持つ。
（２）使う場合に機械的な攪拌が必要がない。要するにかき混ぜなくてもＯＫ。
（３）廃棄物の体積がほとんど増えない。
（４）非常に長い間、ゲルの状態で廃棄物を保持できる。バーミキュライトのように漏れない。
（５）二次的な汚染の可能性がほとんどない。
（６）容器の重量の増え方が小さい。

わが国で液体状廃棄物の固化処理に使用される方法はセメント固化、アスファルト固化、プラスチック固化などですがいずれの方法と比べてもウオーターワークスの方が優れています。

セメント固化は安価ですぐれた固化剤ですが、事前、事後に練り混ぜる工程が必要になります。米国のマウンド施設での試験でもセメントの場合は５５ガロンのドラムに２５ガロンの廃水しか入りませんし。固めるために入れるセメントの総重量も相当な重量になります。これの改良版として考えられた他の吸水性樹脂の場合でも９０ｋｇ投入していますが、ウオーターワークスの場合約４ｋｇの投入で済みます。

アスファルトの固化もアスファルト自体が可燃性ですし、専用の設備が必要ですし、固化体の長期耐久性に関して微生物による分解、性能の劣化やガス発生の可能性があります。

熱硬化性あるいは熱可塑性プラスチックの固化はプラスチック自体の可燃性がありますし、セメントよりは重量の減量ができますがウオーターワークスには遠く及びません。

このように作業される方々にとっても安全で効率の高い方がウオーターワークスＳＰ－４００を使った低レベル放射性廃棄物の液体（廃水）の固化です。

菌根菌は多くの植物が利用をします。書ききれないほどの種類の植物の数になります。その中である種の植物は非常に菌根菌に依存していて、それなしでは生き残りが難しくなります。

極めて菌根菌に対して依存性が高いのはアボガド、バナナ、全てのタイプの柑橘類、ブドウなどがそうです。

他のタイプの植物はここまで依存していませんが、根の部分に適正な量の菌根菌を選択することにより極めて大きなメリットを得ます。例えばアスパラガス、チョウセンアサガオ、メロン、トマト、胡椒、カボチャなどがそうです。こうした植物に共通することは根からあまり細かな根が出てないということです。サトウ大根、キャベツなどは菌根菌に依存する植物ではありません。

弊社の菌根菌製剤はバイオオーガニックスです。

土中から栄養分を取ってくること、特にリンですが、宿主の植物に運び込むのは大事な仕事ですが、菌根菌には病害虫を自然な形で抑制する機能があります。

活力の強化された植物は栄養状態の改善のみで得られるものではなく、菌根菌が根の部分を独特の方法で保護することからも来ています。まず根の周囲に粘性のある密生した菌糸（髪の毛のように細いものをイメージしてください）をコロニ―化して埋め尽くしていきます。そうすることにより病原菌が根の部分に侵入するのは難しくなります。ある研究によりますとGlomus mosseaeがいる根は周囲の土壌に多くの線虫類がいるにもかかわらずダメージは他と比べて７０％減であったという報告もあります。

もし病害虫等が根圏に入ってきたら菌根菌は敵対的な行動を取ります。何か特別な抗生物質のようなものを侵入者の種類に応じて作り、あるものは線虫類の周囲を菌糸で覆い、動きを止めて無力化するようです。無力化された線虫からは栄養分を吸収して宿主の植物に渡します。

菌根菌は他にも驚くようなことをします。ある研究者が発見したのは森の中の若い苗木の３０％ほどの光合成によりもたらされる物質を古い木から受け取っていたという
ことがあります。菌根菌は実際、土中で栄養分を探すだけでなく菌糸を張りめぐらして土中でクモの巣状のウエッブネットワークを形成して新しく来た隣人である若い苗木に栄養分を与えて育てていこうとします。植物のインターネットとも言えるような状態です。

弊社の菌根菌製剤はバイオオーガニックスで内生のみのもの内生、外生の混合したものがあります。

菌根菌は植物との間で共生関係にあり、双方に栄養分のやり取りがあります。両者の存在がそれぞれにメリットのある状態です。

菌根菌のあるイメージはいろいろな本でも解説がありますが、簡単にイメージを描いていただく方法として両手を出して、下に向けていただき指を太い根と考えてください。

一方は指だけ、もう一方は無数の細長い毛に覆われていることを想像してみてください。細長い毛とは菌根菌の出している菌糸を例えたものです。大量に出ている毛は土中の様々な部分にアクセスが可能で養分が吸収できます。

自然界では植物側がもっと肥料成分が必要と思っても、人間がするように施肥がある訳でなく、植物は自らの力で道を開く必要があります。植物と菌根菌の間には長年の共生関係があり、植物の栄養吸収のための大事な補完ルートになっています。非常に興味ある因果関係です。

菌根菌は植物の栄養吸収能力を高めて、さらに病虫害に対するストレス耐性を強化し、植物の健康状態を改善して成長を促進します。植物が健康になると土壌にとってはよき炭素の供給源となり土壌の生物相の活動は促進されます。よくなった土壌環境は植物と菌根菌の双方に良い成長のための環境になります。

弊社の菌根菌の製品にはバイオオーガニックスがあります。

弊社には芝用の微生物剤のＢＦＬバイオグリーンＬという製品があります。主なユーザーはゴルフ場です。微生物部分と、海藻抽出物が合体した優れモノです。

農業用途で、海藻抽出物を含まない微生物の部分とゼオライトを一緒に使用したケースでは作物全体の成長が促進されて、作物の収穫量が増えただけでなく、根がより深く伸び、主要な栄養素も微量栄養素も吸収が自然な形で促進されて非常に健康な状態となったと報告がありました。おそらくこれは土中で微生物が増殖して、さらにゼオライトとの土中での相乗効果によるところが大であると考えます。

もう一つのメリットが、今まで使用したよりも少ない肥料になったということです。

ブログの中で何回も低レベルの放射性物質を含む廃液を固化する物質を選定する実験の際に名前が出てきましたアメリカのオハイオ州マイアミスバーグのマウンド施設に関して少し説明を致します。

マウンド施設は１９４７年にアメリカ原子力委員会(AEC)の第二次大戦後に初めて作られた恒久的な施設でした。マウンド施設やデイトンの付近のいくつかの研究所はマンハッタン計画の一部として機能しておりました。マウンド施設の名称の由来は先住民の古いマウンドに由来しています。元々の使命は核兵器のために中性子を作ることでした。

以後４０年以上の間、この施設はアメリカの必要不可欠な兵器の製造工場となり、非核型の兵器のタイマー、起爆装置、トランスデューサー、火器の研究開発と製造をしました。さらに戦後、重要になったことは核兵器のためにトリチウムを取扱うことになったことです。

冷戦終了後は、閉鎖と取り壊しをして、商業目的の再開発が始まったのですが、そこで問題になったのが、浄化の際に出てくるトリチウムを含む排水で廃棄場所に持って行く前には固化する必要があり、そこで選定されたのが吸水性樹脂のウオーターワークスＳＰ－４００でした。

離島で防風林などの樹木を移植する際に問題となるのが水の問題です。基本的に水不足の場所ですし、植えてからゴルフ場の散水のように給水することができません。雨が都合よく十分に降ってくれればいいのですが、期待はできません。水がなければ人間同様、植物は生存できません。簡単で人手もかけずに植物に給水する方法があります。弊社の農園芸専用の保水剤の吸水性樹脂のウオーターワークスです。

ウオーターワークスは水不足の例えば沖縄県の沖縄本島、石垣島、与那国島、南大東島などの防風林の移植の公共事業に約２０年ほど使用されていますので安心してご使用になれます。樹木を植える際に植穴の中に、吸水した樹脂を入れます。

（１）水不足などの環境ストレスが強い場所での樹木の移植に最適です。
（２）水を７５％節約して散水、給水作業を大幅に削減します。
（３）生分解性があるだけでなく、樹脂は根との間に強い親和性を持ち、根が直接樹脂から水を吸い上げます。

セシウム等の放射性物質を含む廃液、低レベル放射性廃棄物の液体を安定的に固化処理できる吸水性樹脂のウオーターワークスＳＰ－４００（以下ウオーターワークス）は米国で長年、原子力発電所や原子力関連施設での低レベルの放射性物質を含む排水を固化して廃棄するために使用されてきている特殊な吸水性樹脂です。机上の空論でなく現実に成果をあげている製品です。

アメリカ合衆国オハイオ州のマイアミスバーグにありました米国エネルギー省の原子力関連施設のマウンド施設で品質を評価する試験を行った上で使用されてきています。マウンド施設の場合はトリチウムを含む廃液でした。

低レベルの放射性物質を固める素材の変遷ですが、マウンド施設で行った実験の結果をベースに説明します。まず最初に使われたものはセメントや粘土でした。問題は固化に時間がかかったり、漏れ出てくる可能性があることでした。固まったものから漏れ出てくるのは避けなければなりません。さらに、５５ガロンのドラム（約２００リットル）に対して入れることのできる廃液は僅かに２５ガロンでした。次に説明する他の以前の吸水性樹脂がこの改良になりますのが、セメントの重量は９０ｋｇを超える量が必要と推定されます。

その後に最初に使用した他のタイプの吸水性樹脂の場合、５５ガロンのドラムに４０ガロンの廃液を入れることができましたが、固めるためには２００ポンド（約９０ｋｇ）必要でしたし、重量も廃液と樹脂の量を併せるとかなりの重量になりました。さらに樹脂の状態が細かな粉末で作業される方には粉塵を吸いこむ危険性がありました。

ウオーターワークスＳＰ－４００の場合は５５ガロンドラムに５３ガロンの廃液を入れて、約４ｋｇ入れるだけで攪拌もしないで固めることができましたし、固化後も漏れることはありませんでした。

植物を水不足や寒さや暑さなどのストレスから守る水溶性の抗ストレスポリマーのアンチストレスを使用後に農薬を使用する場合、以下の２点の心配をされると思います。アンチストレスにより形成される皮膜に関する件です。

（１）展着剤などにより皮膜が破れるのではないか？
（２）皮膜により農薬が付着しなくなるのではないか？

植物用の抗ストレスポリマーのアンチストレスは半透過性の膜であり、硬いフィルムのようなものではありません。硬いフィルムの場合はガス交換が円滑に進まず植物は死に至る場合があります。アンチストレスは他の化学物質、例えば農薬類が植物上で散布後、急速に乾燥しすぎることがないようにしたり、雨などにより流されないように機能します。これは半透過性の膜であることにより得られるメリットです。

農薬の展着剤により皮膜が破られる可能性はほとんどないと言ってもいいです。１９８８年の発売以来農薬の展着剤により皮膜が破られたという報告はありません。

微生物剤テイゾーＳＴのドライとリキッドの双方のタイプは安定化した共生する窒素固定菌のアゾスピリルム（アゾスピリラム,Azospirillum）を土中に種子をまく前に種子上にコーティングするための微生物剤です。

種子が本剤で処理されますと芝の根と窒素固定菌は極めてダイナミックな相互作用を起こして共生する活動をします。アゾスピリルム（アゾスピリラム）は空気中の窒素を固定して植物に与えることができますし、さらに根の成長を促進する物質を放出します。根の成長によりさらに窒素固定菌が定着する場所が増えます。これは双方にメリットのあるWIN-WINの関係になります。

窒素固定菌は利用可能な土中の栄養分をより多く植物に与えることができ、化学肥料以外で窒素分が吸収できます。

テイゾーＳＴはバケツから大きな専用の装置を含めて種子と混ぜ合わせて使用します。

菌数はドライの場合、アゾスピリルム（アゾスピリラム）を１ｇあたり１ｘ１０の５乗を含み、リキッドの場合は１ｃｃあたり、１ｘ１０の６乗を含みます。
使用方法はドライの場合１ｋｇの本剤を１００ｋｇの種子に使用します。均等にカバーできるように十分にかき混ぜてください。処理後は速やかに植えてください。

リキッドの場合は８オンス（約２４０ｍｌ）を１００ポンド（約４５ｋｇ）に使用します。使用するメリットをまとめてみます。

（１）アゾスピリルム（アゾスピリラム）は空中の窒素を固定して植物に与えます。
（２）根の成長を促進します。
（３）発芽を促進します。
（４）植物の持つストレス耐性を強化します。