福島県に局在するバーミキュライト/風化黒雲母懸濁液のメソ構造とセシウムイオンの吸着挙動

Mesoscopic structure of vermiculite and weathered biotite clays in suspension with and without cesium ions

元川 竜平   ; 遠藤 仁*

Motokawa, Ryuhei; Endo, Hitoshi*

福島第一原子力発電所事故により環境中へ放出された放射性セシウムが、福島県を中心に広範な地域に対して環境汚染をもたらした。事故直後、放射性セシウムは大気エアロゾルに付着して輸送され、その後、降雨などの様々な原因によって地表に沈着したと考えられる。地表の放射性セシウムは、水を介して拡散し、土壌に吸着しているが、その中でも特に風化黒雲母・バーミキュライトといった特定の粘土鉱物に濃縮され、強くとり込まれることが明らかにされている。土壌は雨水による湿潤・懸濁と乾燥を繰り返すため、セシウムイオンは環境中で拡散し、徐々に風化黒雲母・バーミキュライトに収着したと考えられる。粘土鉱物中へのセシウムイオン吸着メカニズムの検討は、X線回折法やX線吸収微細構造法、顕微鏡観察などを用いてこれまでに数多くの報告がされている。当然、今回の事故の関連でも、様々な分析による結果が報告されている。この中で、粘土鉱物のナノ-メソスケールの構造を定量的に明らかにして、イオンの吸着挙動との関係を報告した例はない。粘土の結晶ドメインやその界面、微粒子、ボイド等の知見も、セシウムイオンの吸着を理解するために重要と思われるが、この情報を得るためにはナノ-メソスケールの構造を観察する必要がある。そこで我々は、X線小角散乱法を用いて、バーミキュライト・風化黒雲母/セシウム懸濁液の構造解析を行い、セシウムイオンの吸着に伴う粘土鉱物の構造変化を明らかにした。

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