電場における地盤環境中汚染物質の輸送特性に関する研究

地面环境污染物在电场中的输运特性研究

基本信息

批准号：
13750475
负责人：
中川啓
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750475/
关键词：
電気泳道電気浸透流地下水・土壌汚染数値計算モデル遺伝的アルゴリズム SCE-UA法化学平衡計算重金属の吸着・陽イオン交換反応電気化学的汚染除去遺伝的アルゴリズム(GA)集団混合進化法(SCE-UA法)数値計算コード反応輸送シミュレーション

项目摘要

本研究は、研究代表者が開発した電気泳動・拡散数値計算コードを電気浸透やそのほかの土壌・地下水環境で起こりうる反応を取り込んだ汎用性の高いコードへ改良することと、改良された数値計算コードの適用性を検証するための実験データの取得、さらに実験結果と数値計算結果の比較による適用性の検討を目的とした。平成13年度には、数値計算コードの改良を行った。従来の電気泳動・拡散数値計算コードでは化学反応項を推定する方法に、非線形最小二乗法を用いていたが、この方法では適切な解が得られないことが想定された。そのため化学反応項の推定部分に、遺伝的アルゴリズムやSCE-UA法などの大域的探索手法を用いる方法を提案した。この方法は陽イオン交換反応を考慮した数値計算コードとして作成し、従前に行われた室内カラム実験の結果と比較し、SCE-UA法が非線形最小二乗法の代替手法として用いることができる可能性が示唆された。平成14年度には、数値計算コードの検証に用いる実験データの取得に関して、電気化学的修復法そのものの水理化学的特性の把握も含めて検討した。電気化学的処理を施した場合の重金属やその他の土壌中化学種の動態について比較し,透水性や粘土含量の影響,また物質移動に寄与するメカニズムについて実験的に考察し、同時に実験結果を数値計算コードの検証に用いることを目的とした。実験からは透水性が高く粘土含量が低い土壌条件で,この手法が有効であるということが分かった。また,電気泳動速度,電気浸透流速および水圧による流速を評価した結果,電気泳動が、最もイオン輸送に効くことが明らかとなった.現段階では数値計算コードの完成に至っていないが、重金属の表面錯形成反応と陽イオン交換反応を考慮したモジュールを完成しており、この成果を踏まえ直ちに電気化学的修復モデルを完成させる。

本研究旨在将主要研究者开发的电泳/扩散数值计算代码改进为高度通用的代码，融合了电渗和土壤/地下水环境中可能发生的其他反应，并开发改进的数值计算。实验数据验证了代码的适用性，并通过实验结果与数值计算结果的比较来检验其适用性。 2001年，我们改进了数值计算代码。传统的电泳/扩散数值计算代码使用非线性最小二乘法来估计化学反应项，但假设该方法不能提供适当的解决方案。因此，我们提出了一种使用遗传算法和SCE-UA方法等全局搜索方法来估计化学反应项的方法。该方法被创建为考虑阳离子交换反应的数值计算代码，并将结果与之前实验室柱实验的结果进行比较，以确定SCE-UA方法是否可以用作非线性最小二乘法的替代方法被建议。 2002年，我们研究了用于验证数值计算代码的实验数据的获取，包括了解电化学修复方法本身的水化学特性。我们比较了经过电化学处理时土壤中重金属和其他化学物质的动态，通过实验考虑了透水性和粘土含量的影响以及有助于传质的机制，同时对实验结果进行了数值分析。目的是用它来验证计算代码。实验表明，该方法在高渗透性和低粘土含量的土壤条件下是有效的。此外，对电泳速度、电渗流速和水压流速进行评估的结果表明，电泳对于离子传输最有效。虽然现阶段尚未完成数值计算代码，但重金属表面我们已经完成了一个考虑复杂形成反应和阳离子交换反应的模块，基于这些结果，我们将立即完成电化学修复模型。