蛍光分光測定と多変量解析を用いた深部地下水天然有機物と金属イオンの相互作用評価とその起源の整理

Evaluation of the interaction between deep groundwater natural organic matter and metal ions using fluorescence spectroscopy and multivariate analysis and arrangement of their origins

西 柊作*; 宮川 和也   ; 戸田 賀奈子*; 斉藤 拓巳*

Nishi, Shusaku*; Miyakawa, Kazuya; Toda, Kanako*; Saito, Takumi*

高レベル放射性廃棄物処分において、地下水中に存在する天然有機物(NOM)は、放射性核種と錯生成することで、その移行挙動を大きく変える。特に、表層環境のNOMに対しては、金属イオンとの結合を多様な環境条件下で表すことのできるモデルが提案されている。そうしたモデルを地層処分の安全評価で使用するためには、深部地下環境のNOMと核種の結合反応を評価し、表層環境のNOMと比較することで、両者の類似点や相違点を理解することが必要である。2021年春の年会では、NOMの蛍光が金属イオンと結合することで消光されることに着目し、NOMを含む堆積岩系の深部地下水に、ユーロピウムを添加する消光実験を行い、得られた励起蛍光マトリクスに対して、多変量解析法の一つであるParallel Factor Analysisを用いて、結合反応に寄与するNOMの蛍光成分を特定し、その物理・化学的性質や起源、ユーロピウムとの反応性を議論した。本発表では、新たな試料を追加して、より網羅的な議論を行う。

In HLW disposal, NOM changes radionuclides behavior. For surface NOM, models that express bonding with metal ions under various conditions have been proposed. To use such models in the safety evaluation of geological disposal, binding reactions between NOM in deep underground and nuclides are evaluated, and features are compared with the NOM in surface. In March 2021, we focused on the fact that NOM fluorescence is extinguished by combining with metal ions, and conducted quenching experiments where europium was added to the deep groundwater containing NOM. Using PARAFAC, a multivariate analysis method, fluorescent NOM components that contribute to binding are identified, and properties and reactivity with europium are discussed. In this presentation, new samples are added for more comprehensive discussions.