Preliminary results for natural groundwater colloids in sedimentary rocks of the Horonobe Underground Research Laboratory, Hokkaido, Japan

北海道幌延地下研究施設の堆積岩中地下水に存在する天然コロイドに係る予察結果

笹本 広   ; 恩田 真吾*

Sasamoto, Hiroshi; Onda, Shingo*

コロイド濃度は、コロイドによる移行促進を扱うモデルにおいて重要なパラメータである。本研究の目的は、手法開発の一環として、幌延地下研究施設で採取した地下水中のコロイドを対象に、濃度や安定性に関わる特性を調べることである。幌延地下研究施設で得られた地下水中のコロイドは、数nm500nm程度の大きさで、コロイドサイズの中央値は、120nm程度であった。DLVO理論に基づくコロイドの安定性評価によれば、比較的大きなサイズのコロイド(直径100nmよりも大きいもの)は、より小さいサイズのコロイドよりも安定であることが示唆された。100nmよりも大きいコロイドの粒子濃度は、2.33101.1210pt/mLと見積もられ、重量濃度としては、451540g/L程度であると見積もられた。幌延の地下水中のコロイドは、諸外国におけるコロイド調査結果と比較すると、コロイドの安定性は低く、輸送性は中間的であると推定された。コロイドの安定性が低いのは、幌延の地下水のイオン強度がやや高めであること、輸送性が中間的であるのは、地下水中の溶存有機物濃度が他国の地下水と比べても同程度であるためと考えられる。

Colloid concentration is an important parameter in models of colloid-facilitated transport. The purpose of present study is to characterize colloid concentrations and colloid stability in natural groundwater from the Horonobe Underground Research Laboratory (URL) as for development of a procedure. The particle sizes of colloids in groundwaters from the Horonobe URL range from several nm to ca. 500 nm, with a mode particle size of ca. 120 nm. Evaluation of colloid stability by DLVO theory suggests that larger colloids (i.e., 100 nm in diameter) would be more stable than smaller colloids in some groundwaters. The estimated colloid particle concentrations ranged from 2.3310 to 1.1210 pt/mL, and mass concentrations were estimated to range from 45 to 1540 g/L for diameters greater than 100 nm. Colloids in Horonobe groundwaters appear to be less stable, with a moderate potential for transport, than colloids investigated in similar international studies. This reduced stability may be due to relatively higher ionic strengths and moderate dissolved organic concentrations in Horonobe groundwaters compared to their international counterparts.