• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2022 年度 実績報告書

地下温度変化が地盤環境にもたらす影響:重金属等の存在形態と構造変化の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21H01426
研究機関京都大学

研究代表者

高井 敦史  京都大学, 地球環境学堂, 准教授 (30598347)

研究分担者 勝見 武  京都大学, 地球環境学堂, 教授 (60233764)
Gathuka Lincoln.Waweru  京都大学, 地球環境学堂, 特定研究員 (70885582)
加藤 智大  京都大学, 地球環境学堂, 助教 (80943612)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード自然由来 / 重金属等 / 地下温暖化 / 地盤汚染 / 熱的作用 / 移流分散 / 変形挙動
研究実績の概要

サブテーマ(2)に関連し,40度と20度の温度の違いが自然由来重金属等の溶出挙動に及ぼす影響を飽和上向流のカラム通水試験によって評価した。試料には,実際の建設工事現場で得られた2種類の掘削土(掘削土1,掘削土2)を全量2 mm以下に粉砕し用いた。
As溶出濃度の最大値に着目すると,掘削土1では40度で最大0.53 mg/Lで20度の3倍程度の値となり,掘削土2では40土では最大4.0 mg/Lで20度の1.3倍程度の値となり,高温条件のほうがAsの溶出濃度は大きくなることを明らかにした。また,最大濃度となるピークのPVFが小さくなることから反応速度の増加も示唆された。一方で,本研究で行った試験条件の範囲では掘削土の酸性化には温度が影響しないことを明らかにした。
本研究では,高温条件ほどAsの溶出濃度が大きくなった一方で,pHは温度条件に関わらず同程度であった。仮にAsの溶出量がアルカリ性になるほど促進された場合,負に帯電したAsイオンの斥力で脱着が促進されたことが理由の一つとして考えられるが,本研究では上記のような傾向は確認されず,土粒子表面のpH変化に伴う静電引力による脱着反応ではなく,Asを含む鉱物の溶解が溶出に寄与した可能性が指摘される。
掘削土1, 2ともにAsの溶出プロファイルに対して逆解析を実施した結果,掘削土1ではAsの溶出機構は溶解によるものと推定され,高温条件ほど溶解に関わる係数が大きな値となった。掘削土2では拡散律速溶出に関わる係数と溶解に関わる係数の両方が溶出機構として推定され,高温条件ほど拡散律速による溶出の促進も推察された。掘削土1, 2ともに表面洗浄による溶出量は0と推定され,Asの溶出反応は即時反応ではなく比較的長期にわたり続くことが確認された。このように,拡散と溶解の影響を切り分けて評価した事例は過去に無く,新たな知見を付与したと言える。

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

当初予定通り,サブテーマ(1)「地盤材料の物理的・水理的性質の変化」と,サブテーマ(2)「地盤材料に含まれる汚染物質の溶出特性に及ぼす影響」について所要の成果を収めている。

今後の研究の推進方策

サブテーマ(1)「地盤材料の物理的・水理的性質の変化」では,難透水性材料を対象とした実験的検討を進める。サブテーマ(2)「地盤材料に含まれる汚染物質の溶出特性に及ぼす影響」では,存在形態に着目して溶出メカニズムの変化に対する考察を深める。サブテーマ(1)と(2)で得られた知見を総合して,サブテーマ(3)「熱―水―力学―化学連成挙動を考慮した物質輸送のモデル化」に取り組む。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件)

  • [雑誌論文] Effect of dry-wet cycles on leaching behavior of recovered soil collected from tsunami deposits containing geogenic arsenic2023

    • 著者名/発表者名
      Jiajie Tang, Hirofumi Sakanakura, Atsushi Takai, Takeshi Katsumi
    • 雑誌名

      Soils and Foundations

      巻: 63 ページ: 101271

    • DOI

      10.1016/j.sandf.2022.101271

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluating temperature effects on leaching behavior of geogenic arsenic and boron from crushed excavated rocks using shaking and nonshaking batch tests2023

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Kato, Atsushi Takai, Yusuke Iwata, Lincoln W. Gathuka, Takeshi Katsumi
    • 雑誌名

      Soils and Foundations

      巻: 63 ページ: 101274

    • DOI

      10.1016/j.sandf.2023.101274

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Heat Transfer in Soft Clay: Pilot-Scale Experiment Using Solar Collectors2022

    • 著者名/発表者名
      Mohammed Sakr, Atsushi Takai, Atsushi Ogawa, Masaya Minari, Takeshi Katsumi
    • 雑誌名

      Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering

      巻: 148 ページ: 04022061-1-13

    • DOI

      10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0002838

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 自然由来の重金属等を含有する粘土の拡散溶出特性に及ぼす温度の影響2022

    • 著者名/発表者名
      小河 篤史,高井 敦史,肴倉 宏史,目黒 緑,勝見 武
    • 雑誌名

      地盤工学ジャーナル

      巻: 17 ページ: 181-194

    • DOI

      10.3208/jgs.17.181

    • 査読あり / オープンアクセス

URL: 

公開日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi