| 研究課題/領域番号 |
11660237
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
農業土木学・農村計画学
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| 研究機関 | 宇都宮大学 |
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研究代表者 |
松川 進 宇都宮大学, 農学部, 教授 (70008069)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2000
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| 研究課題ステータス |
完了 (2000年度)
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| 配分額 *注記 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2000年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1999年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
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| キーワード | 酸性雨 / 硫酸溶液 / pH予測 / 化学平衡式 / ミキシング・セルモデル / 陰イオン吸着 / アルミニウムイオン / 火山灰土壌 / 土壌 / 酸緩衝機能 / ミキシング・セル |
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| 研究概要 |
土壌の酸緩衝機能を表す化学平衡式と、土壌中の水分移動を近似的に表すミキシング・セルモデルを結合し、pH2,3硫酸溶液が浸透した場合の土壌塩基類とアルミニウムイオンの溶脱予測を試みた。
化学平衡式はアルミニウムの溶解、溶解したアルミニウムイオンと塩基類との陽イオン交換、炭酸塩平衡、硫酸イオン吸着、および電気的中性条件、硫酸イオンと塩基類の質量保存則より構成した。溶解したアルミニウムイオンと塩基類のイオン交換は、1次鉱物の風化と共に酸緩衝機能を表す項として一括して化学平衡式の中に組み入れた。ミキシング・セルの諸元は土壌中の溶質移動の分散長に支配されるため、硫酸溶液浸透測定時に得られる硫酸イオンの相対濃度比曲線に、線形吸着を仮定した溶質移動式の解析解を適用して分散長を算出した。
土壌粒子と硫酸溶液との反応は両者の接触表面積に支配され、表面積は土壌粒子の粒径により異なる。酸緩衝機能が土壌粒子の粒径に依存することを明らかにするために、2mm以下と0.4mm以下の火山灰土壌の団粒をそれぞれ用いた。pH2,3硫酸溶液を粒径の異なる土壌カラムに浸透させ、塩基類の累積溶脱量および硫酸イオンの累積吸着量を比較すると、いずれも0.4mm以下団粒土壌の方が2mm以下団粒を上回った。従って、酸性溶液の浸透による酸緩衝容量は土壌と溶液の接触表面積に支配されることが明らかになり、これらの効果を予測式の中に考慮する必要性が示された。
化学平衡式とミキシング・セルモデルを用いた予測手法の中で、土壌粒子と溶液との接触の程度を考慮し、pH2硫酸溶液を浸透させた場合の溶脱液pH測定値と計算結果は良く一致した。しかし、pH3硫酸溶液浸透時の溶脱液pH測定値と計算値の適合は劣った。pH3硫酸溶液浸透時の硫酸イオン累積吸着量測定値と計算値を比較した結果、計算値が測定値を下回り、pH2に比較し硫酸イオン濃度が1/10と低い場合、硫酸イオンの吸着量を過小評価していることが要因と判断された。
陽・陰荷電を有し、pHと濃度により各荷電量が変化する火山灰土壌では、陰イオン吸着による緩衝機能の評価が重要であると言える。このため、硫酸や硝酸イオンの吸着量を、濃度と水素イオン濃度の関数として表す必要が判明した。
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