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コロイドやナノ鉱物は地球表層環境に普遍的に存在し、吸着能が高く，溶液中の微量元素を吸着し、地下水や河川中を移動するため、その生成や安定性は地球表層環境における元素の移動に影響を与える重要な地球化学プロセスである。コロイドやナノ鉱物は熱力学的に安定とは限らず、時間の経過にしたがって安定相へ相転移する準安定相であることが知られている。
本研究では、天然の地下水中における準安定鉱物の相転移挙動および相転移における微量元素の分配挙動の解明を目的とし、準安定鉄酸化水酸化物であるフェリハイドライトと希土類元素を対象に、(1) 天然の地下水中においてコロイドやナノ鉱物が希土類元素の挙動におよぼす影響の評価、(2) フェリハイドライトに対する希土類元素の吸着挙動の把握、(3) 天然の地下水中におけるフェリハイドライトの相転移挙動と吸着元素の固液再分配実験を行った。
その結果、(1)天然の地下水中において、ろ過後の地下水は重希土類に富むパターンを示す一方で、未ろ過の地下水は軽希土類に富むパターンを示したことから、軽希土類に富む浮遊粒子の移動が希土類元素パターンに影響を及ぼすことが明らかとなった。(2)室内実験において、フェリハイドライトに対する希土類元素の吸着実験を行い、pHが中性付近の条件でほとんどの希土類元素が吸着され、pH条件によって吸着体が変化する可能本研究で対象とした地下水は、Fe2+が安定な条件であり、フェリハイドライトの相転移が加速されることを期待したが、本研究で行った反応時間で相転移は確認されなかった。フェリハイドライトの相転移が確認されなかった理由として、地下水中に含まれる不純物イオンによって相転移が阻害されたと考えられるが、より詳細な検討が必要と考える。
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