火山灰質粘性土における重金属の保持ならびに輸送機構に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650511
• Research Institution: TOKAI UNIVERSITY
• Principal Investigator: 本間 重雄 東海大学, 工学部, 教授 (80119700)
• Keywords: 地盤環境汚染 / 土壌汚染 / 重金属 / 汚染物質の輸送 / 吸着と拡散 / 室内カラム試験 / 浸透 / 火山灰質粘性土

Research Abstract

重金属による地盤環境の汚染機構を解明するため、銅イオン(Cu^<2+>)および鉛イオン(Pb^<2+>)を用いた室内カラム試験を実施し、関東ロームに代表される火山灰質粘性土を対象として両イオンの土組成への吸着特性と間隙中での移流分散特性について検討した。カラム試験による吸着実験では、イオン濃度1mg/L〜20mg/L、流出間隙体積相当量(1PV)のイオン溶液を試料土に自然浸透させ、浸透前後のイオン濃度差より吸着量を求めた。実験より、重金属イオンに対するロームの吸着特性は、溶液の平衡濃度の上昇につれて吸着量が減少する強い非線形性を示し、Freundlich型またはLangmuir型の吸着関数で表現しえることが示された。比較のため実施した豊浦砂に対する実験結果から、ロームは砂の約10倍〜20倍の吸着量を示し、さらに吸着量は土の初期含水状態に大きく左右されることが示された。
次に、重金属イオンの土中における移流分散特性を把握するため、流れ分析に基づくカラム試験を実施した。浸出溶液の累積間隙体積に対するイオン濃度の破過曲線を求め、上記の吸着関数を取り込んだ移流-分散方程式の理論解と重ね合わせて分散係数および遅延係数を評価した。その結果、分散係数は浸透溶液の実流速に比例するD_L=A_L・Veの線形関係が確認され、豊浦砂における分散長はA_L=0.1〜0.25(cm)、ロームについてはA_L=2〜4(cm)の値が得られた。また、遅延係数はR=3.5〜13.0の値を示し、特に銅イオンに対しては吸着による遅延効果が著しいことが分かった。
最後に、実験により得られた吸着および分散特性を取り込んだ地盤環境汚染シミュレーションプログラムを作成し、工場跡地や産業廃棄物処分場における表層地盤(ローム層)から帯水層までの多層地盤に対し、浸出重金属による地盤および地下水汚染の広がりを再現し、汚染の進行の具体的イメージを明らかにした。以上の研究成果を成果報告書としてまとめ報告した。

Research Products

• [Publications] Shigeo Honma: "Finite element model for the injection and distribution of chemical Grout in Soils."Proceedings of International Conference on Anchoring & Grouting towards the New Century. 1. 129-134 (1999)
• [Publications] 本間重雄,岩田尚親 他: "到達時間分布に基づく汚染帯水層の浄化効率に関する研究"東海大学紀要工学部. 39・1. 153-157 (1999)
• [Publications] 本間重雄,杉山太宏 他: "掘削工事の情報化施工に関する一考察"東海大学紀要工学部. 39・1. 159-163 (1999)
• [Publications] 近藤博,本間重雄 他2名: "ロードセルの動的応答特性"東海大学紀要工学部. 40・1. 95-99 (2000)
• [Publications] 本間重雄 他12名: "エコ・スポーツパーク(仮称)事業 環境影響評価調査業務委託学術調査報告書"北海道・旭川市. 1-301 (2000)
• [Publications] 本間重雄 他2名: "土の力学(発刊予定)"東海大学出版会. 220 (2001)