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岩月 輝希; 石井 英一; 本多 照幸*
no journal, ,
本研究では、北海道幌延地域を対象として、過去-現在までの地質現象とそれらの地球化学環境との関連性を整理したうえで、地球化学環境の長期変遷にかかわるシナリオを構築し地下水の塩分濃度,pH,酸化還元状態の変動幅を見積るとともに、その環境変動を経た現在の地層におけるナチュラルアナログ元素の分布状態から、それらの元素の挙動について考察した。その結果、地層の形成プロセスで分類した領域ごとに地下水の塩分濃度,pH,酸化還元電位の長期変動幅を推測できた。また、ランタノイド元素の濃度分布から、水理地質特性や長期的な地球化学環境の変動に伴い領域スケールで元素が移動した可能性は小さいと推測できた。
山本 祐平; 青才 大介; 水野 崇
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分にかかわる安全評価では、元素の地下水中の挙動の把握が必須である。元素の挙動はそのサイズと化学状態に依存するため、それらに関する情報の取得と評価手法の開発は重要である。しかし地下水は一般的に被圧・嫌気状態で存在しており、採水時に化学状態が変化するため、従来の採水法では原位置の環境を保持したまま元素のサイズ分布と化学状態を決定することは難しい。そこで本研究では瑞浪超深地層研究所内に建設された地下200mの研究坑道において掘削したボーリング孔(07MI07号孔)からの湧水を利用して原位置の環境を保持した状態でろ過を行い、地下水中の元素のサイズ分布と化学状態に関する情報の取得と評価を試みた。分析対象元素のうち、Yはろ過膜の孔径の減少に伴ってろ液中の濃度が減少した。さらに化学種計算の結果から、分子サイズの異なるY-有機物錯体の存在が示唆された。本研究で用いた原位置でろ過を行う手法によって、地下水の被圧・嫌気状態を維持したまま地下水中の元素濃度のサイズ依存性を明らかにでき、化学種計算を組合せることで地下水中の元素の挙動予測に重要な知見の取得が可能であることが示された。
青才 大介; 吉田 治生*; 水野 崇
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全評価において地下環境における元素の挙動を把握することは重要である。元素の挙動は岩盤との反応や地下水流動状態,地下水の地球化学特性に支配されるが、地下水中のコロイドが元素の挙動に与える影響を検討する必要がある。しかし、地球化学特性により変化するコロイドを、地球化学特性を保持して採取・分析することは困難となっている。そのため本研究では、地下水中のコロイドを、被圧・嫌気状態を保持して採取する手法について検討した。ボーリング孔の孔口に、ろ過膜を取り付けたステンレス製の耐圧・気密性を有するろ過ホルダーを装着し、地下水のろ過及びろ液の回収を行った。ろ液についてはおもにろ過ホルダーの素材であるステンレスの含有元素について微量元素分析を行った。その結果、被圧・嫌気状態を保持したろ過が可能であったが、ステンレス含有元素の溶出が確認された。不動態化処理によって、一時的に溶出を防ぐことが可能であったが、時間経過に伴って、再び含有成分が溶出してくるため、今後は機材からの溶出を防ぐために対策を検討していく予定である。
鈴木 庸平*; 福田 朱里*; 幸塚 麻理子*; 石村 豊穂*; 角皆 潤*; 萩原 大樹; 水野 崇
no journal, ,
微生物の代謝活動はナノスケールの産物を媒体として、物質循環に影響を及ぼすと幅広く認識されるが、地下深部での実態は明らかでない。本研究では、地上から掘削されたボーリング孔(MIZ-1号孔:掘削長約1300m)を対象に、深度約1150メートルの花崗岩体から採取された地下水試料を調査した。結果の概要として、(1)塩化物イオン濃度が海水の10分の1程度の深層地下水は、電子供与体として約1mMの生成起源不明のメタン(
C=-25.9‰)と溶存有機物を1.2ppm含み、二酸化炭素以外の主要な電子受容体に乏しいこと、(2)全菌数は5
10
細胞・ml
でDNAに基づく群集構造解析の結果、難分解性の芳香族炭化水素をエネルギー源にするThauera属の微生物が優占すること、(3)ナノスケールの鉄・シリカを含有する粒子に微生物細胞が共存していることが明らかになった。
水野 崇; 齋 正貴; 萩原 大樹; 青才 大介; 山本 祐平
no journal, ,
本研究では、瑞浪超深地層研究所で進めている地球化学研究について、現在までの第2段階での成果を取りまとめ、概念モデルとの相違点を明確にしたうえで、その妥当性を示すための手法を検討する。第1段階で構築した概念モデルに対して、第2段階での結果では、深部地下水の上昇及び断層を境界とした水質分布の変化、の2点が新たに確認された。これらは研究坑道の掘削に伴い生じたものと考えられ、第1段階で構築した概念モデルと第2段階で新たに確認できた事象の違いは、研究坑道掘削が原因であると考えられる。以上のことから、第1段階の概念モデルは、第2段階の調査結果に基づいて妥当であったと考えられる。
の炭素同位体比守屋 耕一*; 森泉 純*; 山澤 弘実*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子
no journal, ,
土壌から大気へのCOフラックスを供給源ごとに分けて評価することは、森林内の炭素循環を理解するうえで重要である。供給源の一つである土壌有機物分解に由来したCOの炭素同位体比の推定方法を検討するため、土壌有機物(SOM)及び、一定温度で培養することで放出されたCO(SOMD-CO)の炭素同位体比の測定を行った。ごく表層を除いてSOMとSOMD-COの放射性炭素同位体比は異なり、特に深い層ではその差が大きくなった。これは、SOM全体よりも新しい炭素が分解に使用されていることを示す。また、培養の経過に伴いCO放出速度とその同位体比が大きく変化することが明らかとなった。
奥 俊輔*; 乙坂 重嘉; 皆川 昌幸*; 南 秀樹*; 乗木 新一郎*
no journal, ,
海洋における自成性バリウム(Ba-xs)は、植物プランクトンの取り込み等によって粒子中に濃縮され、海水中を沈降すると考えられている。このためBa-xsは、海洋における物質の鉛直輸送量の指標として利用できることが提唱されているが、このためにはBa-xsの水平輸送の影響についても議論する必要がある。そこで本講演では、日本海におけるセジメントトラップ実験の結果から、Ba-xsの水平輸送の効果について考察する。日本海における沈降粒子束は、春季,秋季及び冬季の3つの極大を示し、Ba-xs粒子束もおおむね同様の季節変動を示した。深度によってその関係は異なるものの、Ba-xsの粒子束は自成性マンガン(Mn-xs)粒子束と正の相関を示した。粘土鉱物の粒子束が増加する冬季から春季にかけてMn-xsの粒子束も顕著であるという結果から、この時期に比較的大規模な粒子の水平輸送が起こったと考えられる。さらに、上記で示したBa-xs粒子束とMn-xs粒子束との関係を併せて考慮すると、日本海のような縁辺海では、Ba-xsの粒子束は生物粒子の沈降ばかりでなく水平輸送の影響を強く受けていると言える。
香西 直文; 大貫 敏彦; 岩月 輝希
no journal, ,
北海道幌延町郊外の原子力機構深地層研究センター周辺に掘削された井戸から回収した地下水の分析を行い、おもにウランの化学形態をSEC-UV-Vis-ICP-MSにより検討した。その結果、SEC-UV-Vis-ICP-MS分析からウランを含む成分が電気的に中性なコロイドであること、ウランはケイ素とともに存在することがわかった。したがって、ウランはケイ酸との擬似コロイドとして地下水に含まれている可能性が高い。
Jiang, M.; 大貫 敏彦; 香西 直文; 田中 万也; 鈴木 義規; 宇都宮 聡*
no journal, ,
酵母を用いて希土類元素の鉱物化機構を調べる実験を行った。Ceを含む水溶液に酵母細胞を添加したところ、酵母細胞表面にナノサイズの鉱物が生成することをSEM分析により明らかにした。TEM-SAEDにより鉱物種を分析した結果、生成した鉱物はモナザイトであることがわかった。
鈴木 義規; 田中 万也; 香西 直文; 大貫 敏彦
no journal, ,
U(VI)と強い錯体を形成する有機酸(クエン酸,NTA及びEDTA)がShewanella putrefaciens(鉄還元菌)によるU(VI)の還元に与える影響について調べた。有機酸を含まない培地では、U(VI)は速やかにU(IV)へ還元され、ウラニナイトの沈殿を生じた。しかし、有機酸を含む培地では、還元して生じたU(IV)は、U(IV)-有機酸錯体を形成し、溶存したままであった。また、クエン酸を含む培地では、他の有機酸を含む培地より還元速度が遅かった。これらの結果から、錯形成の強い有機酸の存在下では、微生物還元により生じたU(IV)の化学形や還元速度に影響を与えることが明らかになった。
坂本 文徳; 大貫 敏彦; 藤井 力*; 家藤 治幸*
no journal, ,
本研究では濃度調整した鉛とウランを含む培地で酵母を育て、鉛とウランが酵母の生育にどのような影響を与えるか比較検討した。110
又は110
M濃度の鉛を含む培地で酵母を生育したが、110
M濃度の鉛を含む培地では生育しなかった。一方、110と110 M濃度のウランを含む培地では酵母は育たない。これらの結果は、酵母の成長に対してウランは鉛より阻害効果が高いこと,鉛とウランは異なる様式で酵母の成長を阻害することが示唆された。110 M濃度の天然ウランを含む培地で酵母は生育しないが、それと同程度の
放射能量を持つ
Uを含む培地で酵母は生育する。これらの結果から、110 M濃度の鉛とウランの化学毒性は酵母の生育に影響せず、ウランの放射能だけが影響していると考えられる。発表では、SEMとEDS解析や二次元電気泳動分析の結果についても詳しく考察する。
田中 万也; 谷 幸則*; 大貫 敏彦
no journal, ,
Mn(IV)酸化物は重元素に対して高い吸着能を示すと同時に、強い酸化力によりさまざまな重元素を酸化することが知られている。そのため、Mn酸化物は自然環境中の元素循環における重要な担体の一つとして考えられている。そこで、微生物が形成するMn酸化物よるCe(III)酸化過程について研究を行った。Mn酸化真菌及び真菌により形成させたMn酸化物を用いて希土類元素吸着実験を行った。その結果、pH3.8で分配係数パターンに大きな正のCe異常が認められた。しかし、pHが上昇するにつれて正のCe異常が小さくなり、pHが6.5
6.8ではCe異常の極性が正から負へと変化した。これはpHが中性付近ではCeが他の希土類元素に比べて選択的に水溶液中に存在していることを示している。XANESスペクトルの測定結果はCe異常の正負にかかわらずCe(IV)の存在を示しており、Mn酸化物によりCe(III)が酸化されたことを示した。したがって、pH中性付近で認められる負のCe異常はMn酸化物により一旦酸化されたCe(IV)が何らかの形で水溶液中に溶存していることを示唆している。