2013 Fiscal Year Annual Research Report
水田土壌の微視的な酸化還元スポットの分布とカドミウム形態との関係
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22380046
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| Research Institution | National Institute for Agro-Environmental Sciences |
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Principal Investigator |
山口 紀子 独立行政法人農業環境技術研究所, その他部局等, 主任研究員 (80345090)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋本 洋平 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (80436899)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 硫化カドミウム / 水田土壌 / 酸化還元 |
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| Research Abstract |
1. 資材によるカドミウム溶出抑制メカニズムの解明
硫黄（S）含量の異なるゼロ価鉄資材を塗布した濾紙をカドミウム（Cd）添加土壌と接触させて埋め込み湛水培養した。SPring-8、BL37XUにおいて、資材近傍のCd集積部位のマイクロビームCd K吸収端X線吸収スペクトル近傍構造（μXANES）測定をおこない、最小二乗法フィッティングから硫化カドミウム（CdS）の存在割合を算出した。ゼロ価鉄資材粒子は、還元培養後も核の部分は残留しており、粒子の周辺に酸化鉄が沈着していた。酸化鉄の集積部分、鉄資材から離れた部分にCdの集積スポットが存在した。また、集積部位のCdの形態は、硫黄含量の多い鉄資材上ではCdS、S含量の少ない資材上では鉄鉱物吸着態であることが示された。土壌中にもSが存在するが、より効率的にCdSを生成させ、Cdの溶出を抑制するには、Sを含有する鉄資材を利用することが有効であることが明らかになった。
2. 水田土壌の酸化過程におけるカドミウム可溶化メカニズムの解明
Cd添加土壌を湛水培養後、落水し、Eh, pHおよびCd溶出量を測定した。土壌固相はSPring-8 BL01b1においてCd K吸収端X線吸収スペクトル近傍構造（XANES）測定をおこない、最小二乗法フィッティングからCdSの存在割合を算出した。落水後1週間程度でEhが+400ｍV程度まで上昇し、それにともないCdSの存在割合も減少した。CdSの存在割合が多いほどCd溶出量が少ない傾向が示された。灰色低地土では、落水から50日経過しても、20％程度のCdSが残存していた。落水後も土壌中には局所的な還元的な領域が存在することが示唆され、昨年度おこなった土壌中Cd形態の局所分布を分析した結果と一致した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
水田土壌における酸化還元電位の変動にともなう硫化カドミウムの生成過程が、局所的な酸化還元スポットの存在程度と併せ、明らかになりつつある。研究は計画どおり順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究成果より、水田土壌にはスポット的にカドミウムが集積した部位が存在し、カドミウム集積部位に鉄が局在する場合は酸素結合態、鉄存在量が少ない場合は硫黄結合態であることが明らかになった。現地水田土壌では、水管理、有機物の混入度合などさまざまな要因が混在するため、カドミウム形態を変化させる支配要因を抽出することが困難であった。そこで、今後はナイロンメッシュを用いた根域制御ポット試験により、イネを栽培し、根圏、非根圏の酸化還元電位の変動とカドミウム形態の関連を明らかにする。
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Research Products
(4 results)
