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舘 幸男; 佐藤 智文*; 赤木 洋介*; 川村 淳*; 中根 秀二*; 寺島 元基; 藤原 健壮; 飯島 和毅
Science of the Total Environment, 724, p.138098_1 - 138098_11, 2020/07
被引用回数：13 パーセンタイル：57.17(Environmental Sciences)福島第一原子力発電所周辺の河川流域における放射性Csの環境動態評価に資するため、汚染レベルが高い請戸川と小高川から採取された河川堆積物の特性を、放射性Csの収着と固定を支配する粒径サイズ, 粘土鉱物, 有機物に着目して評価した。
舘 幸男; 佐藤 智文*; 武田 智津子*; 石寺 孝充; 藤原 健壮; 飯島 和毅
Science of the Total Environment, 724, p.138097_1 - 138097_10, 2020/07
被引用回数：9 パーセンタイル：43.42(Environmental Sciences)福島第一原子力発電所周辺の河川流域における放射性Csの環境動態評価に資するため、汚染レベルが高い請戸川と小高川から採取された河川堆積物に対するCsの収着・固定挙動を、放射性Csの収着と固定メカニズムと、Cs濃度や、粘土鉱物や有機物といった堆積物特性との関係に着目して評価した。
吉川 英樹; 川北 護一*; 藤原 和弘*; 佐藤 智文; 浅野 貴博*; 佐々木 祥人
Materials Research Society Symposium Proceedings, Vol.1475, p.617 - 622, 2012/06
高レベル放射性廃棄物についての微生物影響評価の一環として、マトリックス拡散に対するバイオフイルムの影響をシナリオと実験データにより検討した。バイオフイルム中の放射性核種の拡散としてCsについて実験したところ、実効拡散係数が自由水中の拡散係数より低いものの、岩石に比べると桁違いに大きいことが示された。バイオフイルムのマトリックス拡散への影響は少ないことが示唆された。
吉田 泰*; 吉川 英樹; 佐藤 智文*
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分システムにおいて、ガラス固化体より溶出したRaは、Raの炭酸塩固相の溶解度に対して未飽和であっても、方解石との共沈反応により固相に取り込まれることが予想される。したがって、Raの溶解度の評価のためには共沈反応を考慮した溶解度評価モデルを構築する必要がある。Raと化学的類似性のある陽イオンの方解石への取り込み挙動から、微量元素を取り込んだ固溶体の生成が予想される。よって、固溶体固相の反応を表す固溶体式導出のためのパラメータ取得を目的として、微量元素を共沈させる実験を行った。また、微量元素を含む方解石を用い、方解石平衡液内での微量元素浸出試験を行い、微量元素の溶出量を測定した。この実験値に対して、固溶体式を用いた計算を行い、固溶体式の適用性の確認を行った。実験の結果、沈殿速度の遅い領域において、元素分配比は2.6e-3から7.9e-3となった。また、この溶液/固相中のBa/Ca存在量より固溶体式を導出した。方解石平衡水中での方解石結晶は、表面より約25の単位格子分が反応に寄与していることが報告されており、この領域を考慮し、固溶体式でBa濃度を計算した結果、実験値と整合した結果となった。
吉田 泰*; 吉川 英樹; 中澤 俊之*; 佐藤 智文*
no journal, ,
Caよりイオン半径の大きい2価の陽イオンについて方解石に対する共沈反応の傾向性を調べるために実験を行った。共沈反応は一般的に元素分配比で評価され、また、元素分配比は方解石の沈殿速度の影響を受けることが知られているため、幅広い沈殿速度の領域で元素分配比を測定する実験を行った。トレーサにはRa及びBaを用いた。実験の結果、Ra及びBaの元素分配比は、既往の報告値と同様に、沈殿速度の減少に伴い小さい値となった。RaとBaの元素分配比はともに小さく、結晶格子のひずみなどにより結晶内に取り込まれることが予想された。また、BaとRaでイオン半径が異なるにもかかわらず、元素分配比は同程度の値となり、RaとBaの共沈反応においては、イオン半径の大きさの違いは共沈反応に顕著な影響を与えないことが示された。
吉川 英樹; 三浦 雅彦*; 佐藤 智文*; 松原 正明*
no journal, ,
硫酸還元菌を用いてバイオフィルムを形成させ特性評価とCs収着試験を実施した結果を報告する。
佐々木 祥人; 浅野 貴博*; 天野 由記; 佐藤 智文; 岩月 輝希; 吉川 英樹
no journal, ,
微生物活動は、地下における地球化学環境を形成する一つの要因である。地下施設建設時の掘削から埋め戻しにおいては、微生物活動が酸化還元状態に影響を与えることが考えられる。そこで、北海道幌延地下研究施設の深度140mに位置するボーリング孔を利用し、酸化還元状態及び微生物相の変化を定量的な手法により調査した。ボーリング孔にパッカーを設置し大気を遮断し、孔内を還元状態に変化させ2か月間に渡り微生物相の変化を調査した。地下水状態は、パッカー設置後、10日間で還元状態(ORPobs約-480mV)に戻った。全菌数の分析から地下水中の微生物数は、減少した。微生物相の変化を16S rRNAと機能遺伝子を対象としたリアルタイムPCR法により定量的に調査した結果、ドメイン・バクテリア(16S rRNA)金属還元菌(Geobacteracea 16S rRNA),硝酸還元(nirS),脱膣菌(nosZ),メタン酸化菌(pmoA)還元環境になった後に減少した。一方、ドメインアーキア(16s rRNA),硝酸還元菌(nirS),硫酸還元菌(dsr),メタン生成菌(mcrA)が5日目で増加が見られた後に減少する結果となった。それぞれの群は微生物生態学的に密接に関係しているものと考えられる。本調査により、深地層における微生物相の変化は、酸化還元状態の変化に伴い速やかに起こることが明らかになった。
佐々木 祥人; 浅野 貴博*; 伊勢 孝太郎; 佐藤 智文; 村上 裕晃; 雨宮 浩樹; 天野 由記; 岩月 輝希; 吉川 英樹
no journal, ,
これまでにさまざまな地域で深部地下の微生物についての研究が進められ、微生物相や微生物活動に関する情報が蓄積されつつある。微生物は、地下水水中の化学状態に影響するひとつの因子である。岩石表面は地下水中に比べ、鉱物や有機物が多く存在しており微生物反応の場としては好適環境であると考えられる。しかしながら、これまでの多くの研究は帯水相における水中の微生物相に関する報告であり、亀裂表面における付着微生物に関する報告は少ない。われわれは岩石表面と地下水中の微生物相を調べ、堆積岩表面に付着する微生物と浮遊している微生物相の違いを明らかにした。
寺島 元基; 舘 幸男; 佐藤 智文; 赤木 洋介*; 川村 淳*; 中根 秀二*; 藤原 健壮; 飯島 和毅
no journal, ,
福島第一原子力発電所周辺の河川流域における放射性Csの環境動態評価に資するため、多様な河川土壌に対して、粒径組成、有機物含有量、陽イオン交換容量、粘土鉱物組成、RIP等のCs収脱着に関わる基本特性データを取得するとともに、特性データ間の相関関係からCsの収脱着を支配するメカニズムを検討した。
舘 幸男; 佐藤 智文; 寺島 元基; 武田 智津子*; 藤原 健壮; 飯島 和毅
no journal, ,
福島第一原子力発電所周辺の河川流域における放射性Csの環境動態評価に資するため、多様な河川土壌に対して、粒径組成、有機物含有量、陽イオン交換容量、粘土鉱物組成、RIP等のCs収脱着に関わる基本特性データを取得するとともに、特性データ間の相関関係からCsの収脱着を支配するメカニズムを検討した。
伊藤 剛志*; 舘 幸男; 根本 一昭*; 佐藤 智文*; 武田 匡樹; 大野 宏和
no journal, ,
堆積岩中の物質移行モデルの確証に資するため、幌延URLの350m調査坑道において岩石マトリクス中の原位置トレーサー試験及び解析を行い、室内と原位置とのデータの整合性やモデルの適用性を評価した。
太田 良介*; 三津山 和朗*; 舘 幸男; 四辻 健治*; 佐藤 智文*; 佐藤 久夫*; Martin, A.*
no journal, ,
グリムゼル花崗閃緑岩を対象に、鉱物や間隙分布の不均質性を表現可能な核種移行モデルを開発し、不均質性が核種移行に及ぼす影響を評価するとともに、実測データとの比較からモデルの妥当性を確認した。
舘 幸男; 武田 匡樹; 大野 宏和; 伊藤 剛志*; 佐藤 智文*; 根本 一昭*
no journal, ,
Diffusion and sorption of radionuclides in potential host rocks are key processes controlling the safety of geological disposal of radioactive waste. Diffusion and sorption parameters have been derived from laboratory experiments using drilled or crushed rock samples. To set reliable parameters of diffusion and sorption relevant to performance assessment, it is necessary to understand in detail the processes of diffusion and sorption in laboratory and in situ conditions, and to confirm the consistency or the relationship of these parameters between both conditions. This paper presents new results of in situ diffusion test conducted in siliceous mudstone in the 350 m depth drift at Horonobe Underground Research Laboratory in Northern Hokkaido, Japan. In addition, laboratory diffusion tests were conducted using core samples from the site of in situ test. Diffusion and sorption parameters were derived and compared between in situ and laboratory tests.
天野 由記; 別部 光里*; 遠藤 貴志*; 根本 一昭*; 佐藤 智文*; Thomas, B. C.*; Banfield, J. F.*
no journal, ,
We investigated the geochemical and microbial properties of groundwater samples and the habitat of biofilm collected from a borehole drilled in the Horonobe Underground Research Laboratories (Horonobe URL) at Horonobe area, Hokkaido, Japan. Samples were collected from a borehole at 140 m below the surface in the Horonobe URL, and the time series changes of geochemistry, microbial abundance, and microbial diversity were monitored for four days. To understand the ecological role of the biofilm in the deep subsurface, we analyzed metagenomically derived genome data from the groundwater samples. From the results of microscopic observation, it is indicated that abundant biofilm were collected in the groundwater samples. Analysis of 16S rRNA gene by next generation sequencing indicates that the biofilms were dominated by Candidatus Altiarchaeales (SM1 Euryarchaeon) in the methane- carbonate-rich groundwater. The genomes encode autotrophic metabolism that fix CO
via the Wood-Ljungdahl pathway and reductive tricarboxylic acid (TCA) cycles. The genes for polysaccharide biosynthesis were detected in the SM1 genomes. Biofilm phase were also characterized with accumulation/sorption of heavy metals such as Cr, Fe, Ni, Cu, Pb, Ce, Nd, U and Th. From the calculation of the bioaccumulation factor for the concentration of heavy metals, it is possible that the biofilms selectively accumulate heavy metals according to their metabolic activity. Hence, it is necessary to evaluate mechanisms of interaction between heavy metals, microbial community structure and metabolic activities of biofilms. The biofilm-mineral interaction provides an implication for the possible retardation of radionuclide migration in subsurface hydrology, which is of practical interest in geological disposal systems for high-level radioactive waste.
天野 由記; 別部 光里*; 佐藤 智文*; 望月 陽人; Thomas, B. C.*; Banfield, J. F.*
no journal, ,
The presence of microbes in deep subsurface environments may have important implications for the safety of underground repositories for high-level radioactive wastes. It has been suggested that biofilm may not exist in the deep subsurface due to low water flux, energy supply and physical space. We investigated spatial distribution of biofilm-forming Archaea, Candidatus Altiarchaeales, and the geochemical and microbiological properties of groundwater samples via study of boreholes drilled in the Horonobe Underground Research Laboratories (Horonobe URL), Horonobe area, Hokkaido, Japan. Samples were collected from four boreholes at 140, 250, 350 m below the surface in the Horonobe URL, and the time series changes of geochemistry, microbial abundance, and microbial diversity were monitored over several years. Analysis of metagenome and 16S rRNA genes by next generation sequencing indicates that the biofilms in methane- carbonate-rich groundwater were mainly dominated by Candidatus Altiarchaeales. Based on the section volume and the amount of discharged groundwater from the borehole, it is suggested that the biofilms occur within porous sedimentary rocks or fracture surfaces, rather than on the borehole walls. The biofilm accumulates heavy metals including Cr, Fe, Ni, Cu, Pb, Ce, Nd, U and Th. From the calculation of the bioaccumulation factor for the concentration of heavy metals, it is possible that the biofilms selectively accumulate heavy metals. Thus, the presence of biofilms provides a mechanism for retardation of radionuclide migration in the subsurface. This is of practical interest from the perspective of geological disposal systems for high-level radioactive waste in the deep subsurface.
