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山崎 誠子; 山田 国見; 梅田 浩司; 花室 孝広; 田上 高広*
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火成活動や地殻変動の理解のためには、それぞれの地質イベントが起こった順序や時間についての情報が不可欠である。各種年代測定法のなかでも、K-Ar年代法は多くの地質試料に適用でき、数万年から数億年という広範囲の年代測定が可能という利点から、これまで岩石・鉱物の年代決定のために幅広く用いられてきた。近年では断層ガウジ中に二次的に晶出した雲母粘土鉱物のK-Ar年代測定から、熱水を伴う断層活動の時期を推定できる可能性が示されている。原子力機構東濃地科学センターでは、断層粘土の年代測定を目的として、平成21年度からK-Ar年代測定システムの構築を進めている。カリウムは炎光光度計を用いて、リチウムを内部標準とした積分法により定量し、アルゴンは希ガス質量分析計を用いて感度法により定量している。これまでに分析ラインを構築し、標準試料を用いて定量法の妥当性の評価を進めており、今後は細粒かつ微少試料の測定に向けて、加熱手順の改良や検出器の調整等を実施する予定である。
南條 功; 天野 由記; 岩月 輝希; 村上 裕晃; 佐々木 祥人; 吉川 英樹
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JAEA幌延深地層研究所では、地下施設の建設が周辺地質環境に与える影響を評価するための技術開発を目的として、地下坑道で地下水の採水と間隙水圧及び物理化学パラメーター(pH,電気伝導度,溶存酸素,酸化還元電位,水温)の同時連続観測が可能なモニタリング装置を製作・設置し、観測を行っている。設置したモニタリング装置による観測の結果、観測区間すべてにおいて立坑掘削の影響に伴う水圧低下の傾向が示され、立坑により近い区間において大きな水圧変化が確認された。また、地下水中の微生物群集について遺伝子解析を行った結果、深度が深くなるにつれてメタン生成菌が優占する群集組成であり、地下水の酸化還元状態を反映した微生物組成となっていることが示された。今後の連続観測により地下水湧水量と水圧・水質の変化量などの関係を整理していく。また、本装置の稼働にあたってガスの発生が原因と思われる水圧異常値が確認されていることから、ガスの発生に対応した水圧・水質モニタリング装置の改良を行い、観測技術を整備していく。
山本 祐平; 青才 大介; 水野 崇
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地下水中に存在するコロイドはさまざまな元素の挙動に影響を与えることが予想され、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、コロイドによる元素の挙動への影響を評価する必要性が指摘されている。しかし、地層処分が想定される深度300m以深におけるコロイドに関する研究例は少ない。これは、被圧・嫌気状態で存在している地下水中のコロイドが、採水時の圧力解放による脱ガス,空気暴露による酸化,掘削時の人為的な汚染等により変質するという問題のほか、コロイドの存在量が希薄であるために分析に必要な量を回収することが困難であることに起因する。本研究では、地下水中のコロイドの化学的特性を把握することを目的として、その回収及び分析手法の検討を行った。コロイドの回収及び前処理では、試料が酸化されないことを確認した。電子線,赤外線,X線を用いた分光分析を実施した結果、少ない試料量でコロイドの元素組成やその酸化状態を把握できることが示された。本研究で採用したコロイドの回収・分析手法を用いることで、コロイドが元素の挙動に及ぼす影響評価のために必要な化学的特性の情報を取得できることを示した。
福永 栄*; 宮坂 郁*; 吉川 英樹
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地下水有機物の微生物による利用性を評価するため、深度の違う二つの井戸から採取された地下水サンプル及び酢酸溶液を対象にUltimate BOD(究極まで時間をかけたときのBOD)分析などを行った。その結果、深度500mの井戸から得られた地下水に含まれる有機物の一部は好気性微生物に利用されうることが示された一方、多くの部分は微生物によっても分解されず、分解されてもその速度は酢酸より遅いことがわかった。酢酸など易分解物質で得られた微生物反応速度を用いた場合、地下環境における微生物活性を過大評価する可能性が示唆された。本研究は、経済産業省による「処分システム化学影響評価高度化開発」の一環として実施した。
嶋本 洋子*; 高橋 嘉夫*; 天野 由記; 松崎 浩之*; 村松 康行*; 岩月 輝希
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放射性ヨウ素が高濃度に含まれる放射性廃棄物は地層処分される予定であるため、地下環境でのヨウ素の移行挙動の理解は重要である。幌延地域は、地下深部に高ヨウ素濃度の地下水が存在しており、地層処分された放射性ヨウ素のナチュラルアナログ研究としては最適な場所である。本研究では、珪藻質-珪質泥岩中のヨウ素の移行挙動を理解するため、地下水及び岩石中のヨウ素の分布,化学形態,ヨウ素同位体比(
I/
I)の測定を行った。その結果、地下水中の塩素濃度は海水よりも低濃度であるが、ヨウ素は海水よりはるかに高濃度であり、続成過程で固相から溶出したと考えられる。また、ヨウ素同位体比は、間隙水よりも岩石から抽出したヨウ素の方がやや高い値であったため、地下水中のヨウ素は声問層よりは下位の層準から移動してきた可能性が高い。これらのことから、一度岩石中に有機態として蓄積していたヨウ素が続成過程で特に稚内層においてヨウ素イオンとして解離し、圧密によって上位の声問層まで移動した可能性が考えられた。
坂本 愛; 田中 孝幸; 乙坂 重嘉
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本研究は、潮汐作用の影響を受ける茨城県久慈川河口域の溶存有機物を対象に、その挙動を最も複雑にすると考えられる物理的な寄与・除去効果を除いた擬似現場実験(閉鎖系ボトル内での時系列観測)の結果を現場観測結果へ適用することにより、その挙動を支配する変動因子を明らかにすることを目的とした。結果、久慈川河口域での溶存有機炭素(DOC)濃度は、1.0
0.1(12月)から1.90.2mgC/L(6月)の範囲で季節・周日変化を示した。また、擬似現場実験で得られたDOC濃度変化量に対する各効果は、独立栄養生物による生成・消費効果が
DOC=-0.42AOU+0.03(AOU:見かけの酸素消費量(飽和DO-現場DO))、従属栄養生物による炭素消費効果がバクテリア1個体あたり0.2pgC、光分解効果が-10-3mg/L(DOC/
UVindex, UVindex:紫外線の強さを指標化したもの)であった。これらの値を現場に適用させた結果、独立栄養生物効果が最も寄与率が高いことがわかった。また、間接的に求めた物理効果、例えば河床再懸濁物質からの溶出による有機物の供給も主要な変動因子であると言える(寄与率:50%以上)。
香西 直文; Jiang, M.; 宇都宮 聡*; 桑畑 進*; 大貫 敏彦
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微生物細胞表面に生成したナノ粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察する方法としてイオン液体による蒸着法を検討した。実験では、親水性及び疎水性イオン液体を用いた。その結果、親水性イオン液体で蒸着した試料では、微生物細胞の形状を保ったままでナノ粒子を観察できた。一方、疎水性イオン液体を用いた場合には細胞がつぶれた形状を示した。この結果から、親水性イオン液体蒸着法は微生物起源のナノ粒子を観察する有効な方法であることがわかった。
田中 万也; 鈴木 義規*; Jiang, M.*; 宇都宮 聡*; 大貫 敏彦
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多くの元素は化学状態によってその化学的性質を大きく変化させる。そのため近年では、環境中での元素循環を正しく理解するためには、元素の濃度や同位体比だけでなくそれらがどのような化学形態であるのかにまで踏み込んで議論を行う必要があると考えられるようになってきた。微生物はあらゆる環境中に存在し、元素の化学状態変化に重要な役割を果たしている。演者らは微生物と水溶液中に溶解した元素とが相互作用する細胞表面及びその近傍を"バイオ反応場"として着目した。そして、そこで起こる未知の化学反応プロセスによる元素の化学状態変化の発見及びその機構解明を目的として研究を進めている。バイオ反応場にはタンパク質,脂質,糖鎖などの生体分子が存在する。バイオ反応場ではこれらの生体分子と元素とが複雑な相互作用をすることで、特異な機能が発現する可能性がある。本講演ではバイオ反応場がもたらす重元素の化学状態変化及びそれに伴う鉱物化について紹介する。