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2021 Fiscal Year Research-status Report

Transition in mechanisms of toxic metal(loid) leaching with alteration of physicochemical surface structure of excavated rock

Research Project

Project/Area Number 20K12211
Research InstitutionMeiji University

Principal Investigator

加藤 雅彦  明治大学, 農学部, 専任准教授 (00578312)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 肴倉 宏史  国立研究開発法人国立環境研究所, 資源循環・廃棄物研究センター, 室長 (70331973)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords還元 / ヒ素 / 変質 / 掘削岩
Outline of Annual Research Achievements

ヒ素を含む掘削岩はトンネル工事等で大量に発生するため,周辺環境にヒ素が溶脱しないように対策し,再利活用が求められている.対策の設計には,掘削岩からのヒ素溶脱量の正確な評価が必要である.掘削岩からのヒ素溶脱は岩表面上に存在する特定のヒ素吸着形態から生じることがわかっている.しかし,溶脱過程において大気曝露等によって岩表面が構造変質しヒ素形態が易溶化するため,正確にヒ素溶脱量が評価できていない.本研究では,溶脱過程におけるヒ素形態の変化を岩表面の構造変質と関連付けながら解明する.
2021年度は還元曝露における掘削岩の変質と重金属等の放出量との関係を明らかにすることを試みた.4種類の掘削岩に対して微生物接種として牛ふん堆肥の0.85%NaCl抽出液とグルコース溶液を用いて還元試験を行った.掘削岩の種類によってヒ素放出量は異なった.すなわち,掘削岩Aのヒ素放出量は,微生物を接種しグルコースを添加した処理において,培養期間に伴って増加する傾向であった.他方,他の掘削岩のヒ素放出量は,培養期間を通じて微生物接種によらずグルコース添加によって未添加よりも低位で推移した.掘削岩Aでは鉄放出量,マンガン放出量が増加することで,ヒ素放出量が増加する関係がみられたが,他の岩種ではこれらの関係は判然としなかった.これらのことから,掘削岩中で還元が進行したとしても掘削岩によってヒ素放出機構が異なることが示唆された.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2021年度は,還元曝露における掘削岩の変質と重金属等の放出量との関係を明らかにすることであった.岩種によって還元されやすさは異なるものの,いずれの供試掘削岩も微生物とグルコースの添加によってマンガン還元まで進行することがわかった.また,還元が進行しても必ずしもすべての岩からヒ素放出が増加するわけではなく,岩ごとにヒ素放出機構が異なることがわかった.そのため,おおむね順調に進展していると考えた.

Strategy for Future Research Activity

掘削岩の再利用を想定した屋外曝露試験を2020年度から実施している.5 m3程度の掘削岩を充填した試験容器の側面に各パラメータ(Eh,pH,水分量など)を測定できるセンサーを複数の深さで設置,モニタリングを行っている.下方には溶脱水の回収装置を設置,ヒ素溶脱量を評価している.これまでの2年間で得られた成果の何が,屋外曝露試験の結果に当てはまるか検討する.

Causes of Carryover

2021年度は計画よりも消耗品費が約3万円程度下回ったが,およそ計画通り執行できたと考えている.2022年度では2021年度に実施できていない分析を進めるため,その分を消耗品費として使用する予定である.

  • Research Products

    (11 results)

All 2022 2021

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] The effects of redox conditions on arsenic re-release from excavated marine sedimentary rock with naturally suppressed arsenic release2022

    • Author(s)
      A. Kamata, M. Ueshima, H. Sakanakura, T. Miura, M. Katoh
    • Journal Title

      Environmental Geochemistry and Health

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1007/s10653-021-01178-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Characteristics of the immobilization process of arsenic depending on the size fraction released from excavated rock/sediment after the addition of immobilization materials2021

    • Author(s)
      A. Osono, M. Katoh
    • Journal Title

      Journal of Environmental Management

      Volume: 298 Pages: 113534

    • DOI

      10.1016/j.jenvman.2021.113534

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Contribution of immobilization material for arsenic immobilization in excavated rock with different particle size2021

    • Author(s)
      N. Manabe, M. Katoh
    • Journal Title

      Japanese Geotechnical Society Special Publication

      Volume: 9 Pages: 302-306

    • DOI

      10.3208/jgssp.v09.cpeg146

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Behavior of hazardous metal(loid)s release from excavated marine sedimentary rock under atmospheric exposure with drying-wetting cycles2021

    • Author(s)
      Y. Yoshida, H. Sakanakura, T. Miura, M. Katoh
    • Journal Title

      Japanese Geotechnical Society Special Publication

      Volume: 9 Pages: 363-368

    • DOI

      10.3208/jgssp.v09.cpeg149

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 微生物とグルコース添加による還元環境下における掘削岩4種からのヒ素放出挙動2021

    • Author(s)
      中居萌恵,肴倉宏史,加藤雅彦
    • Organizer
      第56回地盤工学研究発表会
  • [Presentation] 大気曝露と乾湿繰返しによる掘削頁岩からの重金属等放出挙動の変化2021

    • Author(s)
      吉田悠人,肴倉宏史,三浦俊彦,加藤雅彦
    • Organizer
      第56回地盤工学研究発表会
  • [Presentation] ヒ素破過曲線を用いたFe系資材による掘削岩のヒ素不溶効果と再溶出性2021

    • Author(s)
      眞鍋典子,加藤雅彦
    • Organizer
      第56回地盤工学研究発表会
  • [Presentation] ヒ素破過曲線を用いたFe系資材を添加した掘削岩におけるヒ素不溶化過程と再溶出性2021

    • Author(s)
      眞鍋典子,加藤雅彦
    • Organizer
      第26回地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会
  • [Presentation] 屋外での乾湿繰返しを取り入れた大気曝露による掘削海成堆積岩中からの重金属等放出量の変化2021

    • Author(s)
      吉田悠人,肴倉宏史,三浦俊彦,加藤雅彦
    • Organizer
      第26回地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会
  • [Presentation] 26)ヒ素破過曲線を用いた掘削岩のヒ素不溶化過程におけるヒ素不溶化効果と再溶出性2021

    • Author(s)
      眞鍋典子,加藤雅彦
    • Organizer
      第14回環境地盤工学シンポジウム
  • [Presentation] 27)大気曝露下での乾湿繰返しによる掘削頁岩からの重金属等放出量の変化2021

    • Author(s)
      吉田悠人,肴倉宏史,加藤雅彦
    • Organizer
      第14回環境地盤工学シンポジウム

URL: 

Published: 2022-12-28  

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