| 研究課題/領域番号 |
15K17792
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
田中 雅人 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (60648195)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | XAFS / 有害元素 / 吸着構造 / 土壌 / ヒ素 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、結合の強さによってDebye-Waller(DW)因子の温度依存性が異なることに着目し、種々の温度条件で測定したEXAFSスペクトルの形状変化を量子化学計算に基づく分子動力学(ab initio MD)シミュレーションと併せて解析することで、吸着構造を詳細に決定する手法を確立することを目的としている。
今年度は最終的に土壌試料への適用を目指しているため、土壌に広く存在する非晶質アルミニウム水酸化鉱物についての研究を進めた。ヒ素化合物のアロフェンおよびイモゴライトに対する吸着実験を行い、As K吸収端EXAFS測定を行った。得られたEXAFSスペクトルは、アルミニウム水酸化鉱物であるギブサイトに対して同様の吸着実験を行った試料のEXAFSスペクトルとよく一致していた。アロフェンやイモゴライトの特徴的な球や柱状の形状は吸着構造にほとんど影響しないことが分かった。
アロフェンおよびイモゴライトのAl K吸収端XAFS測定を行い、土壌試料の化学種解析を行うために、土壌試料についてのスペクトルを用いてXANES領域のフィッティングを行った。その結果、土壌の種類によってアロフェンとイモゴライトの割合は異なっていたが、今回測定に用いた全ての土壌試料において、化学種は80%以上が非晶質アルミニウム水酸化鉱物であることが分かった。このことは、フェリハイドライト等の鉄水酸化鉱物と同様にアルミニウム水酸化鉱物が土壌中におけるヒ素化合物の吸着に寄与することを示唆している。
また、ヒ素化合物ー鉄水酸化鉱物の吸着モデルを用いたab initio MDシミュレーションによって得られた構造からXAFS解析プログラムFEFFを用いて理論EXAFSスペクトルを作成した。シミュレーション温度が高くなるほど減衰が早くなる傾向が見られ、実測と整合的な結果を得ることができた。
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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
放射光実験のビームタイム配分が少なかったため、室温のみであるが非晶質アルミニウム水酸化鉱物（アロフェンおよびイモゴライト）へヒ素化合物を吸着させた試料の測定できた。また、土壌中のヒ素吸着に対する非晶質アルミニウム水酸化鉱物の寄与が大きいことが確認され、土壌試料についての準備が整ったと言える。また、理論EXAFSスペクトルを得て実測と整合的な結果を得ることができたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
アルミニウム水酸化鉱物試料に対する測定温度を変えたEXAFS測定を行い、土壌試料への適用を目指す。
引き続き理論EXAFSスペクトルをもちいた実測のスペクトルとの比較・解析を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
ノートパソコンが故障したため、急遽新しいものを購入する必要があった。今年度の経費では不足であったため前倒し請求を行い、差額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
翌年度分と合わせて、おおむね当初の予定通り出張旅費等に使用する予定である。
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