• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2012 Fiscal Year Research-status Report

環境に負荷を与えない、ケイ酸を利用した、放射性SrやCsの除去方法の開発

Research Project

Project/Area Number 24651072
Research InstitutionTokyo University of Marine Science and Technology

Principal Investigator

高橋 美穂(田中美穂)  東京海洋大学, 海洋科学技術研究科, 准教授 (30236640)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Keywordsケイ酸 / ストロンチウム / セシウム / 錯体
Research Abstract

淡水でケイ酸を天然の水の飽和量まで溶解できるイネ用の肥料のケイ酸を用い、田畑にある90Srや137Csの除去を試みた。
家庭園芸用培養土を1mmのメッシュにかけ、1週間110℃で乾燥させ、1gを使用した。これに全量として10-5gのセシウム(Cs)とストロンチウム(Sr)を別々に吸着させ、振とうさせ、Cs とSrの定量とケイ酸とCs とSrの錯形成について調べた。
土にはSr、Csが、ブランクとして、50ppb、1.8ppb含まれていることがわかった。
土にSrを吸着させ、水で1-14日間振とうすると平均109%、ケイ酸水溶液で平均104%のSrが回収された。このことから、土壌に元々含まれているSrも抽出されたことがわかった。このときの水溶液は環境に優しいpH 6-7で生じることも確認した。FAB-MSにより、土から抽出されたケイ酸水溶液には、ストロンチウムが存在していることを確認した。これにより、土に含まれるケイ酸を利用することにより、土壌に負荷なく、土壌からSrをほぼ100%回収できることがわかった。
土にCsを吸着させて、水またはケイ酸水溶液で、1-14日間振とうし、Csを回収した。このときに土壌からの溶出溶液はpH 6-7であった。水のみでは平均3.8%、ケイ酸水溶液では0.96%しか回収できなかった。ケイ酸に硝酸アルミニウムを加えた溶液では、pH 4-9において、Csの回収率が4.3%に上がった。Csに関してはケイ酸が抽出を抑えることもわかった。FAB-MSから、Csとケイ酸の錯体のピークは非常に小さかった。ケイ酸と錯形成しにくいことがCsの土壌からの回収を悪くさせている原因と思われる。また、ケイ酸が土壌中のCsを溶出しないので、「Csの固定剤」としての役割を果たせるのではないかと考える。今後、環境にやさしいCsの回収に関して、さらなる情報を得る必要があると考える。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

土壌にストロンチウムを加え、環境に優しいpH領域(pH 6-7)において水またはケイ酸水溶液の溶出によって、ストロンチウム(Sr)は土壌から100%(100%に土壌にもともと含まれているSrも加えて)抽出されることが明らかにした。このことは、ケイ酸とSrが錯形成し、土壌に吸着しているSrイオンが「イオン交換サイトからはがされて」溶出していると考えられる。このSrの土壌からの溶出に関しては、研究目的および本研究者の予測と一致しており、非常に良い研究成果を得られたと考えており、達成度は満足のいくものであった。
一方、セシウム(Cs)に関しては、土壌からの水による抽出が水のみでは平均3.8%、ケイ酸水溶液では0.96%しか回収できなかった。また、他の研究者らによって、さまざまな有機酸による抽出が報告されているが、クエン酸、アスコルビン酸、乳酸、酒石酸、酢酸すべて1mM水溶液による抽出では、土壌からの抽出溶液はpH5-6であり、Csの抽出は5-6%であった。土壌から抽出した有機酸による抽出でも、pH 5-6の範囲で抽出を行ったが、回収率は、5-6%であった。さらに、pH を変化させ、硝酸アルミニウム(Al(NO3)3)によって抽出を試みたところ、4-7%の回収率であった。このことから、Csの場合には土壌からの溶出を考えるので、あれば、さらに、抽出させる酸を考察する必要がある。ケイ酸によって、土壌からのCsの抽出を阻害できることがわかった。例えばわき水を飲料水として利用する森林域においては、Csを土壌にとどめることを求められているので、これらを利用することも可能であると考える。
この点から、研究は当初の予定通りに遂行できると考えている。

Strategy for Future Research Activity

淡水でケイ酸を天然の水の飽和量まで溶解できるイネ用の肥料のケイ酸を用い、田畑にある90Srや137Csの除去を試みた。
家庭園芸用培養土を1mmのメッシュにかけ、1週間110℃で乾燥させ、1gを使用した。これに全量として10-5gのセシウム(Cs)とストロンチウム(Sr)を別々に吸着させ、振とうさせ、Cs とSrの定量とケイ酸とCs とSrの錯形成について調べた。
土にはSr、Csが、ブランクとして、50ppb、1.8ppb含まれていることがわかった。
土にSrを吸着させ、水で1-14日間振とうすると平均109%、ケイ酸水溶液で平均104%のSrが回収された。このことから、土壌に元々含まれているSrも抽出されたことがわかった。このときの水溶液は環境に優しいpH 6-7で生じることも確認した。FAB-MSにより、土から抽出されたケイ酸水溶液には、ストロンチウムが存在していることを確認した。これにより、土に含まれるケイ酸を利用することにより、土壌に負荷なく、土壌からSrをほぼ100%回収できることがわかった。
土にCsを吸着させて、水またはケイ酸水溶液で、1-14日間振とうし、Csを回収した。このときに土壌からの溶出溶液はpH 6-7であった。水のみでは平均3.8%、ケイ酸水溶液では0.96%しか回収できなかった。ケイ酸に硝酸アルミニウムを加えた溶液では、pH 4-9において、Csの回収率が4.3%に上がった。Csに関してはケイ酸が抽出を抑えることもわかった。FAB-MSから、Csとケイ酸の錯体のピークは非常に小さかった。ケイ酸と錯形成しにくいことがCsの土壌からの回収を悪くさせている原因と思われる。また、ケイ酸が土壌中のCsを溶出しないので、「Csの固定剤」としての役割を果たせるのではないかと考える。今後、環境にやさしいCsの回収に関して、さらなる情報を得る必要があると考える。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

今年度の土壌を使用したケイ酸を主として、SrやCsの溶出を検討するための高純度試薬、特殊実験器具などの消耗品を購入する。また、FAB-MSを使用するための、消耗品の購入、ESI-MSによる測定のための窒素ガスや消耗部品などを購入する。SrやCsを定量するため、ICP-MSを使用する。この機器の使用に関するアルゴンガスや装置を使用するためのメンテナンス部品などを購入する。
また国際学会や国内学会でSrの溶出挙動、Csの固定剤としての使用について、発表し、報告する。旅費として、今年度交付額1600千円の20%を予定している。
「設備備品費、人件費・謝金」は、予定していない。
また、研究経費の90%を占めるものはない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2013 2012

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

  • [Journal Article] Selectivity of silica species in ocean observed from seasonal and local changes.2013

    • Author(s)
      Miho Tanaka, Kazuya Takahashi, Masao Nemoto and Naho Horimoto
    • Journal Title

      Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy

      Volume: 104 Pages: 423-429

    • DOI

      10.1016/j.saa.2012.11.040

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Determination Method of Multi Elements in Ferromanganese Samples by LA-ICP-MS2013

    • Author(s)
      Junichi Hirata, Kazuya Takahashi, and Miho Tanaka
    • Journal Title

      Anal. Sci.

      Volume: 29 Pages: 151-155

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ionized silica in the estuary of a river as supply to seawater:identification and ionization efficiency of silica species by FAB-MS.2013

    • Author(s)
      Miho Tanaka and Kazuya Takahashi
    • Journal Title

      Estuarine, Coastal and Shelf Science,

      Volume: 121-122 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1016/j.ecss.2013.02.010,

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ESI-MSによるモリブデン青法における錯体生成反応の解析2012

    • Author(s)
      髙橋茉莉子, 田中美穂
    • Journal Title

      分析化学

      Volume: 61 Pages: 1049-1054

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Removement of Sr from Soil Using Silicic Acid Solution2013

    • Author(s)
      Miho Tanaka, Kazuya Takahashi
    • Organizer
      5th International FESTEM Symposium on Trace Elements and Minerals
    • Place of Presentation
      Avignon, France,
    • Year and Date
      20130522-20130524
  • [Presentation] 90-Srに含まれる土壌からの環境にやさしい除去方法の開発2013

    • Author(s)
      田中美穂、高橋和也、寺田愛、平田純一
    • Organizer
      第73回分析化学討論会
    • Place of Presentation
      函館
    • Year and Date
      20130518-20130519
  • [Presentation] 水圏への鉄・シリカ溶出に対するスラグ炭酸化処理の影響2013

    • Author(s)
      中本大輔、相本道宏、田中美穂
    • Organizer
      鉄鋼協会 第165回春季講演大会
    • Place of Presentation
      東京電機大
    • Year and Date
      20130327-20130329
  • [Presentation] シリカ化学種からみた黄砂の海水への役割2012

    • Author(s)
      田中美穂、高橋和也
    • Organizer
      日本分析化学会第61年会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      20120919-20120921
  • [Presentation] The Yellow sand and Seawater Interaction in the Point of Silica Speciation2012

    • Author(s)
      Miho Tanaka, Kazuya Takahashi
    • Organizer
      19th International Mass Spectrometry Conference, Kyoto 2012
    • Place of Presentation
      Kyoto
    • Year and Date
      20120915-20120921
  • [Presentation] Study on Reaction Process of the Complexation of Silicomolybdic and Phosphomolybdic2012

    • Author(s)
      MarikoTakahashi, Miho Tanaka
    • Organizer
      19th International Mass Spectrometry Conference, Kyoto 2012
    • Place of Presentation
      Kyoto
    • Year and Date
      20120915-20120921
  • [Presentation] The difference between the measurement of FAB-MS and ESI-MS on silica speciation2012

    • Author(s)
      Miho Tanaka, kazuya Takahashi, Mariko Takahashi
    • Organizer
      61th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
    • Place of Presentation
      Vancouver Convention Centre, Vancouver, BC, Canada
    • Year and Date
      20120520-20120524

URL: 

Published: 2014-07-24  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi