2013 Fiscal Year Annual Research Report
土粒子界面電気現象を応用した土壌・水・大気環境保全技術の確立
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25252042
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
石黒 宗秀 北海道大学, 農学研究院, 教授 (00294439)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柏木 淳一 北海道大学, 農学研究院, 講師 (40241369)
佐藤 努 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10313636)
小林 幹佳 筑波大学, 生命環境科学研究科(系), 准教授 (20400179)
北川 巌 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究所, 主任研究員 (30462360)
鈴木 克拓 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 中央農業総合研究センター, 主任研究員 (90354068)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | リン酸 / 界面活性剤 / 分散凝集 / 土壌 / 電気的反発力 / ゼータ電位 / 溶質移動 |
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| Research Abstract |
リン酸が土壌の分散凝集に及ぼす影響を明らかにするため、熱帯多雨地域で広く分布するフェラルソル土壌を用いて、リン酸吸着実験、土粒子分散凝集実験を行った。分散凝集実験は、動的光散乱法を用いて測定し、急速凝集速度と測定凝集速度の比である安定度比を用いて評価した。理論的に評価するため、ゼータ電位を用いて電気的反発ポテンシャルエネルギーを計算し、分散凝集挙動との関係を調べた。試料土壌は、ｐHが低いと凝集し、ｐHが高いと分散する土壌であるが、リン酸の吸着量が増加するに従い、低ｐHにおいても分散する傾向を示した。これは、リン酸の吸着に伴い、土壌の表面負荷電量が増加し、土粒子間の電気的反発力が増加するためであることが、ゼータ電位測定と電気的反発ポテンシャルエネルギーの計算から明らかになった。土壌が分散して土壌流亡を起こしやすくなることがないように配慮する必要があることがわかった。
土壌に炭素を貯留し、二酸化炭素ガス濃度の上昇を抑える目的のため、水田暗渠埋設部に木材チップともみ殻を埋めてその効果を検討した。木材チップは貯留効果が大きく、不耕起土壌中での炭素貯留効果と同等の効果があることがわかった。もみ殻は、分解されるため効果が小さく、炭素貯留効果を上げるためには、材質を選定する必要があることを明らかにした。
洗剤の主成分である界面活性剤ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム（DBS)の、黒ぼく土中での移動実験を行った。DBSは、土壌に疎水性相互作用で吸着することがわかった。土壌ｐHが上昇すると、土壌の負荷電が増加してDBSとの電気的反発力が増し、吸着量が減少して移動が速くなることがわかった。DBSは、土壌中で分解されることが期待されたが、100mMNaCl土壌溶液中では、ほとんど分解されずに流出することが明らかとなった。
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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
土壌のリン酸吸着が分散凝集に及ぼす影響について、基本的な成果が得られた。界面活性剤研究、二酸化炭素の土壌中における動態研究等、他の研究課題も着手され、進行中。
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| Strategy for Future Research Activity |
リン酸の吸着が土壌の分散に及ぼす影響に関する研究を、溶液条件を増やして展開するとともに、その基本的メカニズムを明らかにするため、構成粘土鉱物毎に実験を行う。界面活性剤の土壌吸着移動現象を明確にするため、溶液条件を増やすとともにシリカ、砂等の基本的成分との相互作用に関しても研究を進める。二酸化炭素の土壌中での発生機構に関して、土壌構造およびその荷電特性に着目して研究を展開する。福島原子力発電所事故で問題となっている放射性物質の土壌中での挙動に関する研究に着手する。種々の課題に対して、野外圃場での研究展開を図る。
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