水・岩石界面近傍の水の特性変化の状態分析

水/岩石界面附近水性质变化的状态分析

• 批准号: 18740338
• 负责人: 横山 正
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18740338/
• 关键词: 岩石・水反応; 遠心分離; 拡散; 溶解; 間隙水; 流紋碧; 電気二重層; 流紋岩; 岩石・水反応; 遠心分離; 拡散; 溶解; 間隙水; 流紋碧; 電気二重層; 流紋岩

岩石間隙水中の溶存イオン分布を調べるために,高速遠心分離器を用いて岩石(多孔質流紋岩)の間隙水を抽出し,遠心力を段階的に上げて溶液組成の変化を調べた.溶液中の陽イオン,陰イオン濃度はイオンクロマトグラフを用いて測定した.溶存Siの濃度は,モリブデンブルー法で測定した.溶存イオン濃度(Na^+,K^+,NH_4^+,Ca^2+,Mg^2+,Cr^-,NO_3^-,SO_4^2-)は,0-1000Gの遠心力(全聞隙水の0-60%を抽出した段階)ではあまり変化が見られなかったが,1000-10000G(同60-90%)では大きく増加した.溶存Siの濃度は遠心力によらずほぼ一定,もしくは>1000Gで減少した.pHは約5-6で,遠心力による変化は認められなかった.遠心力が高いほどより細い間隙にある水が抽出されるため,遠心力が上がるに連れて間隙水の組成は界面近傍の組成に近くなると考えられる.水・岩石界面では,固体表面から溶解したイオンが溶液中に拡散し,界面からバルク溶液に向かって濃度勾配が生じる.遠心力の増大に伴う陽イオンと陰イオン濃度の増加は,この溶解・拡散による濃度プロファイルに相当すると考えることができる.拡散プロファイルの形状には,各イオンの拡散係数が関係する.Na^+,K^+,NH_4^+,Ca^2+,Mg^2+,Cl^-,NO_3^-SO_4^2-については,濃度変化のパターンが比較的類似しており,バルク溶液中の拡散係数の文献値が各イオン間で類似していることと調和的である。一方,溶存Siは,バルク溶液中の拡散係数が他のイオンと類似しているにもかかわらず,濃度変化のパターンはかなり他のイオンと異なっている.このことは,界面近傍において,Siは他の元素とは異なった拡散挙動を示すという可能性を示唆している.

为了研究岩孔中溶解离子的分布，使用高速离心机提取岩石（多孔流纹岩）之间的孔隙水，并逐步增加离心力，以检查溶液组成的变化。使用离子色谱法测量溶液中阳离子和阴离子的浓度。使用钼蓝方法测量溶解的Si浓度。溶解的离子浓度（Na^+，K^+，Nh_4^+，Ca^2+，mg^2+，Cr^ - ，no_3^ - ，so_4^2-）在0-1000G时并未显着更改（从所有孔隙水的0-60％提取的步骤），但在1000-100G（60-90-90-90-90％）中显着增加。溶解的Si的浓度几乎是恒定的，或者在> 1000克时降低。 pH值约为5-6，由于离心力引起的变化未被认识到。由于离心力越高，并且随着离心力的增加，无法防止阳离子和阴离阴离子浓度的浓度，孔隙水的组成被认为更接近界面。在水圈界面上，离子从固体表面扩散溶解到溶液中，浓度梯度从界面朝向大块溶液。可以认为随着离心力增加的阳离子和阴离子的浓度增加，可以认为与溶解和扩散引起的浓度谱相对应。扩散曲线的形状涉及每个离子的扩散系数。对于na^+，k^+，nh_4^+，ca^2+，mg^2+，cl^ - ，no_3^-so_4^2-，浓度变化的模式相对相对相似，并且在每个离子之间相似，散布解决方案中扩散系数的文献值相似。另一方面，溶解的Si在与其他离子的大量溶液中具有相似的扩散系数，但是浓度变化的模式与其他离子完全不同。这表明SI可能与界面附近的其他元素表现出不同的扩散行为。