| 研究課題/領域番号 |
09450380
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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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| 研究分野 |
資源開発工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
恒川 昌美 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40002026)
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| 研究分担者 |
広吉 直樹 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50250486)
平島 剛 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00175556)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1999
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| キーワード | 黄鉄鉱 / 黄銅鉱 / 石炭ズリ / 鉄酸化細菌 / 硫黄酸化細菌 / 天然有機酸 / ドデシル硫酸ナトリウム / 石灰 |
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| 研究概要 |
鉱山や炭鉱の開発に伴い、硫化鉱を含む岩盤中の浸透水や坑水から重金属を含む酸性汚濁水が発生するようになる。この汚濁水は操業中および休閉山後も継続して処理する必要がある。そのため、これら酸性汚濁水の発生を防止し、いったん汚染した土壌を修復する技術を開発することは、今後、環境と調和した資源開発を進めるうえで国際的にも重要な課題となっている。本研究では、このような汚濁水が発生する機構とその防止法、および汚染土壌の修復について系統的に調べ、以下のようなことを明らかにした。
1)強酸性環境における黄鉄鉱の化学的溶解は非化学量論的なものであり、鉄が優先的に溶出するため、黄鉄鉱の表面に元素硫黄が留まる傾向がある。そのため、環境中に硫黄酸化細菌が存在すると、黄鉄鉱からの硫黄化学種の溶出は促進される。鉄酸化細菌が存在する場合も、鉄(II)イオンが酸化剤である鉄(III)イオンへ速やかに酸化されるので、黄鉄鉱の酸化溶解は加速される。
2)黄鉄鉱の酸性環境中での微生物学的溶解を抑制するためには、イ)鉄(III)イオンを還元する、ロ)鉄(III)イオンを錯体形成する、ハ)鉱物表面の活性部位に鉄(III)以外のイオンを優先吸着させる、ニ)細胞活性を阻害する、などの作用が不可欠である。このような作用をする物質として、腐植物質(フルボ酸、フミン酸)や木酢液、タンニン酸などがあり、これらの黄鉄鉱溶解の抑制効果は低pHになるほど大きくなる。
3)常温、大気下にある硫酸溶液中においては、黄銅鉱の浸出は鉄(III)イオンよりも鉄(II)イオンにより促進される。これは十分な濃度の銅(II)イオンや鉄(II)イオンの存在下では、黄銅鉱が還元されて反応中間体Cu_2Sが生成し、溶存酸素や鉄(III)イオンによるこの中間体の酸化速度が黄銅鉱より高いことによる。
4)高硫黄石炭ずり中に棲息する鉄酸化細菌の増殖および鉄酸化活性はラウリル硫酸ナトリウム(SDS)の添加により阻害され、また高硫黄石炭ずりからの可溶性鉄分の溶出は石灰、炭酸カルシウム、ライムケーキの添加で顕著に抑制される。
5)鉱滓堆積場で鉛直方向に採取した試料について化学分析と棲息微生物の調査をしたところ、堆積場は全体的に石英に富んだ層からなるが、覆土されている上層部と鉱滓に富む深層部とでは重金属、硫酸塩等の分布が異なる。重金属を固定安定化する硫酸還元菌は上層部の方に棲息する。
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