土壌ガススパージング法等における短絡流と汚濁物質の液相拡散距離の解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680642
• Research Institution: KANAZAWA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 川西 琢也 金沢大学, 工学部, 助教授 (80234087)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 良茂 金沢大学, 工学部, 教授 (60019750)
• Keywords: 地下水汚染 / 土壌汚染 / エアースパージング / 物質移動速度 / 不均一性 / 回収速度 / 拡散距離 / トレーサー

Research Abstract

地下水のエアースパージングや土壌ガス吸引法などの気相を通じて地下水・土壌汚染物質を回収する技術においては、低濃度の汚染物物質が長期間にわたって流出するprolonged tailingという現象が生ずることが知られている。従来、この原因については、土壌のミクロ孔における拡散速度に著しい分布があるためであると解釈されてきた。しかしながら、当研究グループでは、土壌気相と液相の分布(configuration)の不均一性がこれを生ずるのではないか、と考え、検討を進めてきた。
内径0.3m、深さ0.5mのカラムに、粒径0.5〜2.0mmの川砂を充填し、ある水位まで水を入れる。ここにエアースパージングを模した形でカラム底から0.1mのところから窒素を吹き込む。窒素ガスに炭酸ガスとヘリウムの2つのトレーサーを導入し、カラム中の水が炭酸ガスでほぼ飽和した後に、流通ガスを純窒素に切り替える。その濃度変化からカラム内の液一気間の物質移動速度の解析を進めた。
結果として、溶解した炭酸ガスの回収速度は、両対数に時間と濃度をプロットした場合に、ほぼ直線的に現象する、というprolonged tailingの現象が観察された。砂の層は、ミクロ孔を多量に含んでいるとは考えられないため、我々の予測どおり、土壌中の気相と液相のconfigurationの不均一性により、prolonged tailingが生じたと考えられる。また、回収速度の分布より、土壌中の拡散距離の分布を算出した。

Research Products

• [Publications] Kawanishi, T., Amano, H., Masani, E., Hayashi, Y., Kamata, N., Kubo, M., Fujita, M., Muramoto, K.: "Estimation of soil degradation rate constants from vertical distribution of soil carbon content"Journal of Chemical Engineering Japan. (in press). (2003)
• [Publications] Shimizu, N., Ogino, C., Kawanishi, T.Hayashi, Y.: "Fractal analysis of Daphnia motion for acute toxicity bioassay, Environ. Toxicol., 17, 441-448. 2002"Environmental Toxicology. 17. 441-448 (2002)
• [Publications] Wu, J., Song, B., Xing, A., Hayashi, Y., Talulidar, M.M.R.: "Esterification reactions catalysed by surfactant-coated Candida Rugosa lipase in organic solvent"Process Biochemistry. 37. 1229-1233 (2002)
• [Publications] Dadang, S., Kawanishi, T., Shimizu, N., Hayashi, Y.: "Nitrate removal rate in a continuous column denitrification reactor using hydrogen generated by electrolysis with carbon anodes and stainless cathodes"Water Science and Technology. 46,11-12. 39-44 (2002)
• [Publications] Toda, H., Uemura, Y., Okino, T., Kawanishi, T., Kawashima, H.: "Use of nitrogen stable isotope ratio of periphyton for monitoring nitrogen sources in a river system"Water Science and Technology. 46,11-12. 431-435 (2002)
• [Publications] Toda, H., Mochizuki, Y., Kawanishi, T.Kawashima, H.: "Denitrification in shallow groundwater in a coastal agricultural area in Japan"Nutrient Cycling in Agroecosytems. 63,2-3. 167-173 (2002)
• [Publications] 岡出光正, 川西琢也 他9名: "小規模事業場排水処理対策全科-小規模事業場排水対策マニュアル普及版-"環境コミュニケーションズ. 382 (2002)