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深部地下水の物理化学パラメータ(pH, 酸化還元電位)の測定とその留意点

A Notice for the measuring of physicochemical parameters (pH, ORP) of deep groundwater

岩月 輝希; 森川 佳太*; 細谷 真一*; 吉川 英樹

Iwatsuki, Teruki; Morikawa, Keita*; Hosoya, Shinichi*; Yoshikawa, Hideki

地下水の物理化学パラメータは、金属元素の挙動や物質循環にかかわる重要なパラメータである。しかしながら、その測定では電極の応答性に依存して安定値の取得に長時間を要するとともに、地下水揚水時に溶存ガスの脱ガス等により値が変化する。本研究では、深度約500mの地下水を対象として、原位置及び地上において形状の異なる複数の電極を用いて物理化学パラメータを測定し、各電極の応答性について知見を得るとともに、溶存ガスの脱ガスに伴う物理化学パラメータの変化について補正方法の構築を試みた。測定の結果、地下水揚水時の脱ガスに起因して生じるpHの変化は約0.4であり、脱ガス量を補正することで原位置の値を見積もることができた。また、酸化還元電位は約-100mVであり、おもに二価鉄,硫酸イオンと硫化鉱物,炭酸鉄鉱物の酸化還元反応が支配反応であると考えられた。pHと酸化還元電位にかかわる主要なプロセスを解析する際は、脱ガス量とその成分を把握しpHを補正することにより、誤解釈を防ぐことが重要である。電極の選択に関しては、点状電極よりも面状電極,棒状電極の方がより短時間に酸化還元電位値を取得できることが明らかになった。

Physicochemical parameters of deep groundwater at the depth of 500 m were measured at ground surface and the in-situ sampling depth of borehole to understand the redox condition and dominant redox process. The results show that the redox potential at the depth was approximately -100 mV and was controlled by the reaction of chemical pairs of (Fe$$_{2}$$$$^{+}$$, SO$$_{4}$$$$^{2-}$$)/(FeS$$_{2}$$) or (SO$$_{4}$$$$^{2-}$$, FeCO$$_{3}$$)/(FeS). The pH value at ground surface changed approximately 0.4 from that at the in-situ depth by degassing of dissolved carbon dioxide. The time to reach the stable ORP value in monitoring depends on the shape and surface area of Pt electrode. The columnar-shape Pt electrode is more sensitive for deep groundwater rather than a dot-shape Pt electrode. It is important to correct the pH measured at ground surface for the analysis of in-situ redox reaction process.

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