| 研究課題/領域番号 |
21H01424
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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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| 審査区分 |
小区分22030:地盤工学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 (2022-2023)
東京大学 (2021) |
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研究代表者 |
濱本 昌一郎 北海道大学, 農学研究院, 教授 (30581946)
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| 研究分担者 |
竹村 貴人 日本大学, 文理学部, 教授 (30359591)
大竹 豊 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50425617)
杉本 卓也 筑波大学, 生命環境系, 助教 (70899509)
石田 尚之 同志社大学, 理工学部, 教授 (80344133)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
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| キーワード | コロイド / 多孔質体 / 気液界面 / カラム実験 / 原子間力顕微鏡 / マイクロ流路 / X線CT / 封入空気 / 間隙水組成 / AFM / マイクロ流路デバイス / イオン交換 / マクロ流路 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
地盤内部に存在するナノ・マイクロスケールのコロイド態微粒子は、汚染物質のキャリアーとして働き、土壌・地下水汚染の拡大に寄与することが知られている。地盤内のコロイド粒子は固液・気液界面への捕捉や汚染物質への分配を伴いながら、複雑な液相ネットワーク内を移動する。本研究では，気液界面存在下における多孔質体中のコロイド粒子挙動の実態把握に基づき、不飽和地盤内でのコロイド粒子の地盤内分配・移動特性を解明する。さらに、汚染土壌におけるコロイド粒子およびコロイド担体汚染物質の移動領域・環境影響範囲評価に資するコロイド粒子の地盤内移動モデルを提案する。
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| 研究成果の概要 |
本研究は気液界面存在下における多孔質体中のコロイド粒子挙動の解明を目的とした。コロイド粒子懸濁液を用いたカラム通水実験から、間隙水の化学組成に応じて封入空気存在がコロイド粒子挙動を促進することが示唆された。また、X線CT画像解析から封入空気の存在形態（径・分布）が透水性に影響を与えることを明らかにした。また本実験条件下では、カラム実験およびマイクロ流路実験ともに、陽イオン交換反応下でのコロイド粒子脱着現象は確認できなかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究から封入空気の存在が、多孔質体中の通水性ならびにコロイド粒子挙動に影響を与えることを明らかにした。自然土壌環境において、地下水下の飽和帯では封入空気は存在することが考えられ、土壌内のコロイド挙動のより精緻な予測に向けた重要な基礎的知見が得られた。さらに、X線CT画像解析から、吸水下では排水下に比べて連結した空気ネットワークが形成されることを明らかにし、土壌水分ヒステリシスが土壌内物質挙動に与える影響について重要な知見が得られた。イオン交換反応下でのコロイド脱離挙動についても、カラム実験、原子間力顕微鏡、マイクロ流路などの異なるスケールで実験からコロイド挙動を解析した点は学術的意義が高い。
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