| 研究課題/領域番号 |
26252009
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| 研究機関 | 首都大学東京 |
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研究代表者 |
小崎 隆 首都大学東京, 都市環境科学研究科, 教授 (00144345)
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| 研究分担者 |
矢内 純太 京都府立大学, 生命環境科学研究科(系), 教授 (00273491)
塚田 祥文 福島大学, 環境放射能研究所, 教授 (50715498)
山口 紀子 独立行政法人農業環境技術研究所, 土壌環境研究領域, 研究員 (80345090)
和穎 朗太 独立行政法人農業環境技術研究所, 物質循環研究領域, 研究員 (80456748)
中尾 淳 京都府立大学, 生命環境科学研究科(系), 助教 (80624064)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 放射性セシウム捕捉ポテンシャル / 土壌生成プロセス / 粘土鉱物学 / 酸素同位体比分析 / SEM-EDX / EXAFS / 腐植の鉱物表面被覆率 / 層間Alポリマー |
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| 研究実績の概要 |
1.土壌採取および一般理化学性分析
日本（京都，福島）およびマレーシア（キナバル山複数標高帯）の非火山地帯および日本国内の火山地帯（熊本阿蘇，鳥取大山，青森六ヶ所村）において土壌採取を行い，試料調整と一般理化学性分析を行った．次年度にはウクライナ（チェルノブイリ近郊）およびアメリカ（サバンナ・リバーサイトおよびサンタカタリナ山の複数標高帯）において土壌採取を行う予定である．
2.土壌生成プロセスの進行と放射性Cs固定能の関係解明
2.1.化学風化：「Cs固定黒雲母」を作製し，Csの固定状態をSEM-EDXおよびEXAFSによって分析したところ，Csが層間内部まで侵入し，かつ層間で内圏錯体を形成していることが分かった．すなわち，雲母層間に固定されたCsの環境挙動を追跡するための試料として有用であることが確認できた．このCs固定黒雲母をメッシュバッグに封入し，京都，福島，キナバル山の土壌サンプリング地点に埋設した．次年度以降カプセル回収し，Csの固定形態や残留率を調べるとともに，H27年度に土壌サンプリングを予定している地点にも埋設を行う予定である．
2.2.腐植の蓄積：京都府立大大野演習林の褐色森林土の0－30 cm深から3 cmごとに土壌を分割採取し，そこから湿式篩別することにより得た，<20 μmサイズの粒子について，腐植の除去と層間Alポリマーの除去を逐次的に行った．これらの除去に伴うCs吸着能の変化について調べたところ，層間へのCs吸着は、地表に近いほど鉱物表面への腐植の被覆率増加によって阻害され、深くなるほど Al ポリマーの層間への固定によって阻害されることが明らかになった．土壌表層での腐植のCs吸着効果が大きいことが確認できたため，次年度には，その効果が生じるメカニズムの詳細について，microscopicな方法を用いて調べる予定である．
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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
本課題は「おおむね順調に進展している」．詳細は以下の通りである．
1. 全球スケール（広域）土壌サンプリングおよび一般理化学性の分析：温暖湿潤サイト（土壌温度；Isohyperthermic，土壌水分；ustic-hyperudic）の候補地がインドネシアからマレーシアキナバルへと変更になった．これは，後者が目的の気候条件を満たすだけでなく，サイト間の距離が短く回収が容易であることに加えて，気象ステーションによる長期観測が実施されていたためであり，計画を改善する方向での変更である．H26年度に調査予定であったウクライナについては，カウンターパートの研究機関がある東部の政情不安から，延期を余儀なくされた．現在キエフにある別の研究機関（National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine）と交渉中である．
2. 土壌生成プロセスの進行と放射性Cs固定能の関係解明
2.1. 化学風化プロセス：長期埋設試験に用いるために作製した「Cs固定黒雲母」の層間における，Csの空間分布と化学形態を実験的に確認することができた．これにより，環境条件の違う土壌における，雲母層間でのCsの化学形態および残存量の時空間変動を追跡する準備を整えることができた．埋設調査も予定通り順調に実行された．
2.2. 腐植の蓄積プロセス：雲母層間へのCs吸着が、鉱物表面への有機物の付着によって大きく阻害されることが確かめられた．次年度には，腐植の団粒形成効果に着目し，超音波を用いた段階的な団粒破砕が<20 μmサイズの粒子のCs吸着能に及ぼす影響について調べる予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究課題は調査サイトの変更が加えられたことを除き，ほぼ予定通りに進展している．そのため，今後の推進方策は概ね計画書に記載した通りである．一方，計画書に記載は無いが，新たに以下の２検討を加えたい．
１）透過型電子顕微鏡（TEM）を用いた黒雲母層構造変化の追跡法の検討
未風化の状態では直線的な層配列をしている黒雲母は，風化に伴い構造に歪みを生じる．そこで，TEM画像をもとに層構造の歪度を数値化し，Csの化学状態との関連についての解析を試みる．
２）磁力選別による土壌からの黒雲母回収法の検討
Cs固定黒雲母を封入したメッシュバッグの中に，他の鉱物の混入があることは避けられない．そこで，回収したメッシュバッグから黒雲母のみを単離する方法として，磁力選別法の妥当性について検討を試みる．
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