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土壌改良剤とは、土壌の物理的性質、通常は肥沃度（植物に栄養を与える能力）、そして時には機械的性質を改善するために土壌に添加される製品です。一般的に、「土壌改良剤」という用語は、土壌改良材（または土壌改良、土壌状態）というカテゴリーのサブセットとして考えられており、このカテゴリーには、より広範な肥料や無機材料が含まれると理解されることが多いです。[ 1 ]建設の文脈では、土壌改良は土壌安定化とも呼ばれます。
土壌改良剤は、劣悪な土壌を改良したり、不適切な土壌管理によって損傷した土壌を再生したりするために使用できます。劣悪な土壌をより使いやすくすることができ、土壌を最高の状態に維持するために使用できます。[ 2 ]
土壌の質を改善する能力があるため、さまざまな材料が土壌改良材として説明されています。例としては、バイオ炭[ 3 ] 、骨粉、血粉、コーヒーかす、堆肥、堆肥茶、ココナッツ繊維、肥料[ 4 ] 、わら、泥炭、ミズゴケ、バーミキュライト、硫黄、石灰、吸水性ポリマー[ 5 ] 、バイオソリッド[ 6 ]、岩粉[ 7 ]などがあります。
多くの土壌改良剤は、有機作物や有機庭園の維持に関心のある人々のために、認証された有機製品の形で販売されています。ほぼすべての種類の土壌改良剤は、オンラインストアや地元の園芸店、園芸用品店などで簡単に入手できます。[ 8 ]
ポリアクリルアミドは土壌改良剤として広く研究されてきた。[ 9 ] 1950年代にモンサント社が「線状土壌改良剤」としてクリリウムという商標で導入した。土壌改良技術は、1951年12月29日にペンシルベニア州フィラデルフィアで開催された「土壌構造の改善」に関するシンポジウムで発表された。この技術は詳細に文書化され、ポリマー土壌改良剤に特化した1952年6月号の土壌科学誌第73巻に掲載された。ポリアクリルアミド土壌改良剤の元の配合は、圃場条件下で線状ポリマーを架橋するカルシウムを含んでいたため、使用が困難であった。クリリウムはモンサント社によって放棄された。水溶性土壌改良剤には次のような利点がある。[ 10 ]
したがって、これらは
水を強く保持するポリアクリルアミドの架橋形態は、ブロードリーフP4やスウェルゲルなどの商品名で園芸や農業によく使用されます。農地での使用に加えて、これらのポリマーは、近くの河川や小川の水質を保護するために、建設現場で侵食防止に使用されます。 [ 11 ]非イオン性モノマーとして、アクリル酸などのアニオン性モノマーやDADMACなどのカチオン性モノマーと共重合することができ、結果として得られる共重合体は、用途によって異なる適合性を持つ可能性があります。
ポリアクリルアミドは、一部の鉢植え用土にも使用されています。[ 12 ]ポリアクリルアミドの別の用途としては、N-メチロールアクリルアミドとN-ブトキシアクリルアミドの製造における化学中間体としての使用があります。 [ 13 ]
土壌改良剤の最も一般的な用途は、土壌構造を改善することです。土壌は時間の経過とともに圧縮される傾向があります。土壌の圧縮は根の成長を妨げ、植物が栄養分や水分を吸収する能力を低下させます。土壌改良剤は、土壌のふかふか感と質感を高め、土壌を柔らかく保つことができます。[ 14 ]
何世紀にもわたり、人々は土壌の肥沃度を高め、植物の健全な生育を促すために様々なものを土壌改良材として加えてきました。堆肥、粘土、泥炭といったこれらの資材は、今日でも広く利用されています。多くの土壌改良材は、炭素や窒素などの栄養素に加え、有益なバクテリアも供給します。
カルシウム、マグネシウム、リンなどの追加栄養素も、改良材によって補うことができます。これにより土壌が豊かになり、植物がより大きく強く成長できるようになります。[ 15 ]
土壌改良材は、土壌の陽イオン交換容量（CEC）を大幅に増加させることもできます。土壌は植物栄養素の貯蔵庫として機能します。土壌が特定の栄養素群、つまり陽イオンを貯蔵する相対的な能力。最も一般的な土壌陽イオンは、カルシウム、マグネシウム、カリウム、アンモニウム、水素、ナトリウムです。
土壌が保持できる陽イオンの総数、つまり土壌の総負電荷は、土壌の陽イオン交換容量です。CECが高いほど負電荷が高くなり、より多くの陽イオンが保持され、植物の根と交換されるため、植物が必要とする栄養素が供給されます。[ 16 ] [ 17 ]
土壌改良剤は、水分保持能力の低い乾燥した粗い土壌の保水性を改善するために使用できます。たとえば、有機物を加えることで、砂質土壌の保水性を大幅に向上させることができ、特定の植物のニーズに合わせて土壌のpHを調整したり、非常に酸性またはアルカリ性の土壌をより使いやすくするために加えることができます。 [ 18 ]堆肥や粘土の役割を果たす他の材料を使用して土壌を改良する可能性は、20世紀初頭に科学的に調査され、土壌改良という用語が作られました。このような材料を評価する基準は、多くの場合、費用対効果、土壌水分をより長期間増加させる能力、微生物活動を刺激する能力、栄養レベルを高める能力、植物の生存率を向上させる能力です。
最初の合成土壌改良剤は1950年代に導入され、当時は化学的に加水分解されたポリアクリロニトリルが最も広く使用されていました。ポリアクリルアミドとポリメタクリレート（吸水性ポリマー、超吸水性ポリマー、またはハイドロゲルとも呼ばれる）は、自重の数百倍もの水を吸収する能力があるため、1960年代から農業、園芸、造園分野で試験的に使用されるようになりました。
実験によって、これらのポリマーはアクリルアミドモノマー残渣量が多いため植物毒性があることが証明され、関心は薄れた。その後、製造技術の進歩によりモノマー濃度は毒性レベル以下にまで低下したが、これらのポリマーを植物の品質向上や生存率向上に利用した成功例は科学文献にはほとんど見られない。1980年代初頭に、プロペンアミド系およびプロペンアミド-プロペン酸系ポリマーや共重合体など、潜在的に効果的な新世代のツールが登場したことで、新たな展望が開かれた。
建設の文脈では、地下鉄やトンネル建設のための深いトンネルを掘削する場合など、非常に軟弱な土壌の有効強度と抵抗を向上させることを目的とした土壌改良技術がいくつかあります。[ 19 ]低圧化学浸透グラウトによる土壌安定化技術は、イーストリバー埋立地上の住宅開発において、杭基礎の代替として高層建築物の基礎補強にも使用されています。圧力グラウトは、廃棄物や不均質で粗い土壌のある場所では正しく適用するのが難しい場合があります。[ 20 ] [ 21 ]
土壌改良剤はさまざまな方法で施用できます。植え付け前に耕うん機で土壌に混ぜ込むものもあれば、植え付け後や生育期間中に定期的に施用するものもあります。土壌改良剤を施用する前に土壌検査を行い、土壌の組成や構造についてより詳しく知る必要があります。この検査によって、利用可能な条件に最も適した改良剤が決定されます。[ 22 ]
作物や庭に土壌改良剤を加えることは、植物をより健康にするための素晴らしい方法のように思えるかもしれませんが、一部の改良剤を過剰に施用すると、生態系に問題が生じる可能性があります。たとえば、多くの土壌改良剤に含まれる塩類、窒素、金属、その他の栄養素は、過剰に施用すると生産性が低下し、実際には植物の健康に悪影響を与える可能性があります。（肥料焼けを参照。）また、過剰な栄養素が水路に流れ込むこともあり、これは水質に悪影響を及ぼし、ひいては環境にも悪影響を及ぼします。[ 23 ]
{{cite web}}引用には一般的なタイトルを使用します（ヘルプ）...適用は土壌条件によって制限され、風成砂では理想的ですが、シルトや有機物が豊富な河川堆積物には適さない場合があります。
修復が必要な特定のサイトに対する地下バリアの選択、および特定のバリア技術の選択は、修復調査と実現可能性調査の部分に特に重点を置いたスーパーファンドプロセスによって行われなければなりません。現場で硬化することを想定した流体から構築されたバリアの場合、材料と接触する可能性のある廃棄物、浸出液、および地質との化学的適合性は特に重要です。EPAはガイダンス文書でこの適合性を強調し、廃棄物、浸出液、バリア材料の化学、サイトの地球化学、およびバリア材料と想定される処分サイトの化学環境との適合性試験の徹底的な特性評価がすべて必要であると述べています。