非鉄金属製錬業から排出されるヒ素の環境溶出試験に関する調査・研究

• 研究課題/領域番号: 20K22463
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0401:材料工学、化学工学およびその関連分野
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 藤田 哲雄 東北大学, 環境科学研究科, 客員准教授 (60752558)
• 研究期間 (年度): 2020-09-11 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2020年度)
• 配分額: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: スコロダイト / ヒ素 / 環境溶出試験 / X線照射 / ヒートサイクル / scorodite / 溶出試験

研究開始時の研究の概要

ヒ素を始めとする忌避元素の処理方法、特に最終処分する方法について検討することを最終目的とし、難溶性ヒ素-鉄化合物scoroditeに関して、火災などのリスクによって及ぼされる環境影響をオフラインの環境溶出試験を行うことで明らかにし、ヒ素処理－最終処分におけるリスク分析の一助とする。
得られた環境溶出試験の結果を元に、ステークホルダーへの社会的受容調査をすることによって、ヒ素をどの様に最終処分、保管/管理するのが最も良いか明らかにし、ヒ素処分の実用化に繋げていく。

研究実績の概要

スコロダイトに関して今まで未想定の環境変化に対する溶出試験の一部を行い、その影響度を調査した。具体的には放射線(X線)の影響、湿潤－乾燥の繰返し、低温－室温の繰返しの影響を調べた。それらの溶出特性に与える影響は小さく、問題がない事が分った。
放射線の影響は、長期的な紫外線などの影響を特定の放射線を照射する加速試験を考えていたが、東北大学ラジオアイソトープセンター佐藤先生やSpring-8高輝度光科学研究センター八木先生らのアドバイスを受けてX線回折装置(管電圧50kV管電流32mA)による最大7日間のX線照射を実施した。照射後スコロダイトを環境省告示13号の溶出試験にかけた結果、X線照射時間に関わらずAs溶出値は0.04～0.07mg/Lと低く(※As溶出基準値≦0.3mg/L)、X線の影響は殆ど無かった。X線よりも波長の短い放射線は高エネルギーではあるが振幅が小さいため結晶の中を透過して殆ど影響を与えないと考えられるので、地球上に降り注ぐ放射線の影響も極小さいものになると推測される。
湿潤－乾燥(60℃)の繰返し(計11回)によるスコロダイト溶出特性への影響も殆ど無かった。しかし、今回DOWAメタルマインに委託合成したスコロダイトのAs溶出値が繰返しによって0.14mg/L±0.03mg/Lと少し高めであった。高めのAs溶出値の原因は繰返し操作でFeの溶出値が極端に低くなったためと推測されたのでゲーサイトを5%添加して繰返し試験を再度実施し(5回)、As溶出値0.02mg/L±0.01mg/Lを確認した。
室温(25℃)－低温(-20℃)の繰返し(計11回)によるスコロダイト溶出特性への影響も殆ど無かった。繰返し以降のスコロダイトのAs溶出値が0.09mg/L±0.02mg/Lと少し高かったので、ゲーサイトを5%添加して試験を再度実施し、As溶出値0.01mg/Lを確認した。