| 研究概要 |
本年度は,まず1次元移流分散方程式に陽イオン交換反応と表面錯形成反応を熱力学平衡モデルとして組込んだ飽和土壌中の物質輸送モデルを開発した.また本モデルの解法としてCIP法による溶質輸送計算と化学平衡計算をカップリングして解く方法を提案した.数値計算結果は陽イオン交換カラム実験の結果をよく再現し,本手法の妥当性が確認された.さらに本モデルを鉛汚染土壌の酸洗浄シミュレーションに適用し,汚染除去率に及ぼす洗浄剤として投入する酸の流量や濃度の効果を検討するのに有用であることを示した.提案したモデルとその解法の利点は,計算負荷が低いこととアルゴリズムの簡便さであり,このことは考慮する化学種を増減することや,溶液中の錯体形成反応や溶解沈殿反応などの他の反応系にも拡張することにおいて有効であることが確認された.来年度は,この手法を,溶解沈殿反応を考慮した解析に拡張する予定である.
次に,既存の反応輸送モデルの適用性を調査するため,世界中で広く使用されているスペシエーションを計算するコードとして開発され,現在,バッチ反応や1次元の溶質輸送および土壌化学計算の逆解析も行うことが出来るように拡張されたPHREEQCを用いて,陽イオンカラム実験に対する検証解析を実施した.その結果,1次元の反応輸送の計算には十分適用できることが確認された.今後はどの程度の化学反応までを取り扱うことが出来るのか,その他のカラム実験結果への適応可能性,および土壌化学的パラメータの相違が水質変化に及ぼす影響について検討する予定である.なお,本研究で検討した計算コードは米国地質調査所USGSが公開しているものである.
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