| 研究課題/領域番号 |
22K13787
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分09080:科学教育関連
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| 研究機関 | 茨城工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
澤井 光 茨城工業高等専門学校, 国際創造工学科, 講師 (30784962)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 汚染土壌 / 土壌分解 / 簡易分析 / フッ素 / 有害元素 / 土壌 / 環境教育 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
土壌中有害元素（フッ素・ヒ素・クロムなど）の化学分析をテーマとする実験教材は，汚染土壌の概念をより具体的に習得させるために効果的である。本研究では，設備的・時間的資源が限られる中～高等教育レベルの学校教育現場でも運用可能な土壌の簡易分解・有害成分分離・化学分析の一連の手法を教材として新規に開発し，実践型環境教育コンテンツとして学校教育に昇華・還元することに挑戦する。
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| 研究実績の概要 |
フッ素含有土壌（フッ素濃度：235±14 mg/kg, 粒径0～1 mm）を試料として用い，塩基性分解剤と家庭用電子レンジを併用した簡易分解について基礎検討を行った。分解剤10 mLと土壌0.1～0.5 gをテフロン製密閉容器に封入し，1分間，700 Wのマイクロ波を照射して得られた分解物上澄みをろ過および過塩素酸分解-水蒸気蒸留法に供してフッ素を分離し，La-ALC吸光光度法を用いてフッ素濃度を定量した。
超純水を用いた場合ではフッ素定量値は定量限界以下であった。分解剤として1 M Na2CO3を用いると，試料添加量が小さいほどフッ素定量値が土壌中フッ素濃度とよい一致を示したがばらつきは大きくなった（e.g.，0.1 g, 258±69 mg/kg; 0.5 g, 168±6.6 mg/kg）。土壌試料量が小さい場合は，分解剤が過剰となることで定量的に分解されたと考えられるが，一方で試料の代表性が損なわれたと考えられる。
試料量0.5 gの条件において，1 M NaOH, 50 mM および100 mM EDTAを分解剤に用いたところ105 mg/kg(NaOH); 137~143 mg/kg(EDTA)の定量値が得られ，土壌中フッ素濃度に対して40～60％程度の回収率であった。本法による土壌分解においては，Na2CO3を用いた場合の定量値が最も大きく，分解剤の塩基性強度以上に塩基濃度の強さが分解効率に影響を及ぼすことが示唆された。一方でEDTAのような錯形成剤の効果が確認されたことから，効果の高いNa2CO3とEDTAを混合して用いたところ，フッ素定量値は127±8 mg/kgとそれぞれを単独で用いた場合よりも小さくなった。たとえばH2EDTA2-によるNa2CO3の中和やイオン強度増加による活量の減少によって互いに土壌分解に及ぼす効果が相殺する可能性がある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
塩基性分解剤と電子レンジを用いた簡易土壌分解処理法の開発において，当初目標としていた定量的なフッ素分離を達成する条件を見いだせたことから。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度は，1 M Na2CO3を分解剤に選択することで土壌中フッ素の110 %を抽出する方法を見いだした。しかし精度には課題が残るため，引き続き効果的な分解条件の探索を継続する。また土壌分解物からフッ素を分離する為の固相抽出等の検討を進める。
さらに，対象をクロム，ヒ素含有土壌へと拡大し，これらの簡易分析を可能とする条件を検討する。
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