| 研究課題/領域番号 |
21J23208
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
唐 佳潔 京都大学, 地球環境学舎, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| キーワード | トンネル掘削岩石 / 溶出挙動 / 環境曝露条件 / 逐次抽出 / 溶出試験 |
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| 研究実績の概要 |
当該年度の研究では、1年目に得られた実験結果をもとに、自然由来重金属等を含む土壌や岩石の再資源化に向けて、環境安全性評価方法の開発を目的とた。具体的には、トンネル掘削により採取された堆積泥岩と火成貫入岩（主には結晶質玄武岩）の2種類の岩石を使用した。これらの岩石から、ヒ素の溶出特性を液固比バッチ試験や上向流カラム試験によって調べ、地盤材料としての再利用時における環境安全性を評価した。
1年目に得られた溶出試験結果を基に、地質変化による溶出挙動の変化にも深く着目し、調査を行いました。具体的には、逐次抽出法を用いて岩石中のヒ素の化学形態や分布を詳細に調べ、火成岩の侵入や熱水変質などの地質変化が、ヒ素の移動や溶出特性に及ぼす影響について評価をした。その結果、貫入岩からのヒ素の浸出量は泥岩よりも多いことが判明し、掘削岩石の化学組成の違いが浸出挙動に影響を与えるは大きいことが明らかになったた。また、泥岩には、鉱物の酸化によってヒ素が放出される可能性のある黄鉄鉱が含まれていることが判明した。貫入岩には、より大きな液固比と比較的中性の pH はヒ素の浸出を促進する可能性があり、接触時間が長くなると貫入岩からの浸出が促進される可能性がある。本研究の実験材料として、2種類の岩石は同一のトンネル施工現場で採取されましたが、溶出挙動には大きな差がありました。今後は、トンネル掘削により採取された岩石のサンプリング方法についても検討する必要があることが判明した。
今年度は、大型カラム試験も開始した。具体的には、直径15 cm高さ90 cmの円筒カラム2本にそれぞれ岩石試料を充填し、一つは連続通水条件（15mL/h）、もう一つは週に1度105 mL/hを通水しました。この試験により、岩石中のヒ素移動過程や挙動を詳しく調べるため、化学分析は3年目に実施予定である。
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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
本研究課題の目的は、環境曝露を考慮した重金属の溶出挙動に関する数値解析手法の確立である。一年目は、溶出実験を行い、岩石への化学的および鉱物組成分析を実施して、環境曝露条件によっての溶出挙動の差異を確認することができた。2年目に実施予定であった数値解析手法開発の進展は予定より少し遅くなれたが、その代わりに、鉱物組成の違いが溶出挙動の変化に及ぼす影響に着目した実験を先行して実施し、これまで以上に実験データの収集ができた。
自己点検による評価では、数値解析手法の開発が進まなかった一方で、代わりに、実験データの収集を先行して進めたことで、3年目により集中して数値解析手法に取り組める予定である。また、一年目での溶出実験や岩石への分析により、環境曝露条件によっての溶出挙動の差異を確認することができたことは評価できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
３年目は、地質変化による溶出挙動の変化に関する詳細な分析を行い、現場観察や現場試験、文献調査、数値解析手法の開発等を進める予定である。同時に、カラム実験等で得られた溶出データを基に、より精度の高い数値解析手法を開発するために、pHや酸化還元電位などの要因が化学形態や溶出挙動に与える影響をより一層詳細に調査することが必要である。また、試薬などの理想系の化学実験ではなく、実際の現場の様子を評価するために土壌や地下水等の試料を収集し、試料に対する分析や試験を行うことで、数値解析手法や溶出試験の精度を向上させる必要がある。これらの現場試験については、1年目から蓄積したデータを精査することで、より精度のよい数値解析手法の提案を目指している。最後に、３年目には成果を取りまとめて査読付き雑誌論文を取りまとめることで、研究成果の広報や発信を行い、社会的に意義のある成果を生み出したいと考えている。
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