| 研究課題/領域番号 |
21K12264
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
斎藤 健志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (30735668)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 地中熱利用 / 持続可能性 / 地下熱・地下水環境 / 環境影響評価 |
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| 研究実績の概要 |
新たな冷暖房システムである地中熱ヒートポンプ（GSHP）システムを含め、地下の熱利用が世界的に注目されている。地下の熱利用に当たっては、その持続的な利用と発展が強く望まれているが、詳細なモニタリングに基づく原位置での観測事例に乏しく、その運用に伴う地下環境への影響は、十分に解明されていない。本研究では、特にGSHPシステムの稼働が地下温度と地下水質に及ぼす影響を定量的に評価すると同時に、温度変化が地下水質変化を引き起こすメカニズムの解明、そして、最小限の環境影響で持続的にシステムを長期運用するための方策を検討する。
初年度は、GSHPシステムの稼働による実測値に基づく短期的な地下環境影響評価を中心に、地下温度変化が地下水質変化を引き起こすメカニズム解明についても、研究に取り組んできた。具体的なGSHPシステムの稼働条件としては、クールビズ期間（5月～9月）は28℃設定の冷房運転、ウォームビズ期間（11月～3月）は20℃設定の暖房運転を行った。システムの熱源となる地中熱交換器から最も近い、水平距離で1 mの地点においては、数ヵ月間の冷房運転ならびに暖房運転により、最大2℃程度の温度上昇および温度低下が認められた。これらの温度変化による地下水質への影響は、特になかったと考えられる。
地下温度変化が地下水質変化を引き起こすメカニズムの解明に対しては、複数の土壌や堆積物における重金属類（ホウ素、ヒ素、鉛）の吸着脱離特性について、その温度依存性試験に取り組んだ。結果の一例としては、ホウ素では明確な温度依存性が認められなかったのに対し、ヒ素は概して、温度上昇に伴う吸着量の増加が確認された。
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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
当初の計画では、今年度、GSHPシステムの稼働による実測値に基づく短期的な地下環境影響評価を主として、一部では、地下温度変化が地下水質変化を引き起こすメカニズム解明にも、取り組み始める予定であった。特に、後者に関しては、土壌や堆積物における重金属類の吸着脱離特性について、その温度依存性試験を精力的に進めてきたこともあり、おおむね順調に研究は進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度も継続して、GSHPシステムの稼働による実測値に基づく短期的な地下環境影響評価を進め、同時に、地下温度変化が地下水質変化を引き起こすメカニズム解明に関し、本格的に、重金属類の土壌や堆積物における吸着脱離に関わる温度依存性試験などに取り組む予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
GSHPシステムの経年劣化が見受けられるようになってきたため、次年度以降、そのメンテナンス費用が不可欠な状況となり、初年度は可能な限り支出を抑え、研究を進められるよう努めてきた。また、次年度からは、地下温度変化が地下水質変化を引き起こすメカニズム解明に関し、本格的に実験に取り組むこともあり、それに関わる物品費や外部機関などでの実験に関わる旅費、さらには、成果発表等に関わる旅費などに支出する予定である。
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