土壌の金属イオンの吸着挙動を解明

Investigation of adsorption behavior of metal ions in soils

山口 瑛子  ; 高橋 嘉夫*; 奥村 雅彦   

Yamaguchi, Akiko; Takahashi, Yoshio*; Okumura, Masahiko

粘土鉱物は土壌中に豊富に存在し、多くの陽イオンを吸着することから様々な元素の環境動態を支配している。粘土鉱物の吸着の強さは分子レベルの吸着構造によって異なるため、分子レベルの吸着構造が何によって決定するのか、系統的な理解が重要である。本研究では、広域X線吸収微細構造(EXAFS)測定と第一原理シミュレーションを用いて、ラジウムをはじめとした多くの陽イオンの吸着構造を系統的に解明した。その結果、吸着構造の決定には吸着イオンの大きさと水和エンタルピーが重要であるということを示した。

Clay minerals are abundant in soils and control the environmental behavior of various elements because they adsorb many cations. Since the strength of adsorption of clay minerals depends on the adsorption structure at the molecular level, a systematic understanding of what determines the adsorption structure at the molecular level is important. In this study, we systematically elucidated the adsorption structures of many cations, including radium, using extensive X-ray absorption fine structure (EXAFS) measurements and first-principles simulations. The results show that the size and hydration enthalpy of adsorbed ions are important in determining the adsorption structure.