研究課題
コロイド態微粒子が土壌中のナノバブル挙動に与える影響
研究組織
| 代表者 | 濱本昌一郎（東京大学大学院農学生命科学研究科） |
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| 共同研究者 | 上田義勝（京都大学生存圏研究所） 二瓶直登（東京大学大学院農学生命科学研究科） |
| 関連ミッション |
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研究概要
近年、ナノバブル（NB）の地盤環境工学分野における利用が注目されている。NBは気泡径がおよそ数十nm以上数µm以下の微細気泡で、表面積が大きく、液体中の分散性に優れ、気液界面での高い物理・化学的吸着効果を有する。これらNBの有する理化学性を活用した土壌浄化やCO2地中中和処理が検討されている。土壌浄化やCO2地中中和処理にNBを利用する際には、NBの土壌内挙動の理解が必要不可欠である。土壌中では、粘土鉱物由来の無機コロイド粒子や有機物由来の有機コロイド粒子など、ナノ・マイクロスケールの微粒子が存在している。これらコロイド態微粒子は、通常土壌溶液の化学的特性に応じて帯電しており、NB同様高い表面活性を有する。土壌内のコロイド態微粒子の存在は、NBとの相互作用によって投入したNB挙動に大きく影響を与えることが予想される。しかし、NBの土壌内挙動に関しては、ガラスビーズや砂充填試料を用いたNB注入実験など、コロイド態微粒子が存在しない環境下で移動特性を把握した研究がほとんどで、コロイド態微粒子の種類や存在量がNB挙動に与える影響については未解明な点が多い。本研究では、コロイド粒子存在下での土壌内のNB挙動特性を明らかにすることを目的とする。
具体的には、NBとコロイド態微粒子の相互作用解明のための室内バッチ実験を行い、NBの土粒子およびコロイド態微粒子への吸着・脱離実験を行い、分配係数、脱離/吸着係数などの物理パラメータを同定する。さらに、コロイド態微粒子存在下でのNB移動機構の解明に向けた室内カラム実験を実施する。カラム実験は、①コロイド態微粒子を注入し、土粒子に沈着させた後にNBを注入する条件、②NBを注入した後にコロイド態微粒子を注入する条件、③NBとコロイド態微粒子を同時注入する条件、にて行い、各条件でのNBとコロイド態微粒子の流出特性を明らかにする。最後に、物質分配や物質移動パラメータを組み込んだ土壌内NB-コロイド態微粒子移動モデルを構築し、室内実験結果を再現する。
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2019年8月1日作成
