持続的な地中熱利用の長期運用を目指した地下熱・地下水環境影響評価

地下热/地下水环境影响评估旨在可持续地热利用的长期运行

• 批准号: 21K12264
• 负责人: 斎藤 健志
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12264/
• 关键词: 地中熱利用; 持続可能性; 地下熱・地下水環境; 環境影響評価

新たな冷暖房システムである地中熱ヒートポンプ（GSHP）など、地下の熱利用が世界的に注目されている。地下の熱利用にあたり、その持続的な利用と発展が強く望まれているが、原位置での長期モニタリングに基づく実測データに乏しく、その運用に伴う地下熱・地下水環境への影響は、十分に解明されていない。本研究では、特にGSHPの稼働が地下温度と地下水質に及ぼす影響を定量的に評価すると同時に、温度変化が地下水質変化を引き起こすメカニズムの解明、そして、最小限の環境影響で持続的にシステムを長期運用するための方策を検討する。本年度は、GSHPの稼働による実測値に基づく短期的な地下環境影響評価を進め、地下温度変化が地下水質変化を引き起こすメカニズムの解明に関連し、重金属類の土壌や堆積物における吸着・脱離・溶出に関わる温度依存性試験に取り組んできた。具体的なGSHPの稼働条件として、昨年度と同様、クールビズ期間（5月～9月）は28℃設定の冷房運転、ウォームビズ期間（11月～3月）は20℃設定の暖房運転を行った。システムの熱源となる地中熱交換器から最も近い、水平距離で1 mの地点で、数カ月間の冷房運転ならびに暖房運転の結果、最大2～3℃程度の温度上昇と温度低下が確認された。この傾向は、ほぼ昨年度の観測結果と同様であり、これら温度変化による地下水質への影響は、特にないと考えられる。地下温度変化が地下水質変化を引き起こすメカニズムの解明については、複数の土壌や堆積物における重金属類（ホウ素、ヒ素、鉛）の吸着特性に対して、温度依存性評価を進めた。結果の一例として、ヒ素は概して、温度上昇に伴う吸着量の上昇傾向が確認され、相対的に温度依存性が明確であった。また、同様の土壌や堆積物を対象に、重金属類（地下水環境基準に規定されるものが中心）の溶出特性について、その温度依存性評価にも着手し始めた。

地下热利用率吸引了全球的注意力，包括新的加热和冷却系统，地热泵（GSHP）。当使用地下热量时，强烈需要进行可持续的使用和开发，但是基于长期监控的原位监测，几乎没有实际数据，其操作对地下热量和地下水环境的影响尚未得到充分了解。这项研究定量评估了GSHP操作对地下温度和地下水质量的影响，同时还阐明了温度变化会导致地下水质量变化的机制，并讨论了确保系统可持续的长期操作的措施，其环境影响很小。今年，我们一直在基于GSHP操作中的实际测量值进行短期地下环境影响评估，并一直在研究与省下地下温度变化的机制变化的机制有关的与土壤和沉积物中重金属的吸附，解吸和洗脱有关的温度依赖测试。至于GSHP的特定操作条件，与去年一样，在28°C的凉爽BIZ期（5月至9月）处于空调，并在20°C的情况下加热温暖的BIZ时期（11月至3月）。在最接近地面热交换器的点，这是系统的热源，在1 m的水平距离处，加热系统，由于几个月的冷却和加热操作，确认了高达2-3°C的温度升高和温度下降到2-3°C。这种趋势几乎与去年的观察结果相同，人们认为由于温度变化而对地下水质量没有特别的影响。为了阐明地下温度变化导致地下水质量变化的机制，我们对多种土壤和沉积物中重金属（硼，砷，铅，铅）的吸附特性进行了温度依赖性评估。作为结果的一个例子，砷通常显示出随温度升高的吸附量增加，并且温度依赖性很明显。此外，我们已经开始评估类似土壤和沉积物的重金属（主要是在地下水环境标准中指定的重金属）的温度依赖性。

项目成果

TEMPERATURE CHANGE AND CO₂ PRODUCTION AND CONSUMPTION IN THE VADOSE ZONE OF ARAKAWA LOWLAND

荒川低地渗气区温度变化与CO₂的产生和消耗

• DOI: 10.2208/jscejer.77.3_72
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. G (Environmental Research)
• 作者: 斎藤健志・川本健・小松登志子

地圏における重金属類の動態に関わる温度依存性評価

评估地圈中重金属动态的温度依赖性

• 发表时间: 2022
• 作者: Kurita;K.;Saito;T.;Oguchi;C.T.;and Kawabe;Y.;栗田桂吾・斎藤健志・小口千明・川辺能成;栗田桂吾・斎藤健志・小口千明・川辺能成;栗田桂吾・斎藤健志・小口千明・川辺能成;斎藤健志;斎藤健志・川辺能成・小口千明
• 通讯作者: 斎藤健志・川辺能成・小口千明

Evaluation of temperature dependance for adsorption of heavy metals onto soils and sediments

土壤和沉积物吸附重金属的温度依赖性评估

• 发表时间: 2022
• 作者: Kurita;K.;Saito T.;Oguchi;C. T.;Kawabe;Y.
• 通讯作者: Y.

温度変化が土壌における有害重金属類の吸着特性に及ぼす影響の評価

温度变化对土壤中有害重金属吸附特性影响评价

• 发表时间: 2022
• 作者: Kurita;K.;Saito;T.;Oguchi;C.T.;and Kawabe;Y.;栗田桂吾・斎藤健志・小口千明・川辺能成;栗田桂吾・斎藤健志・小口千明・川辺能成
• 通讯作者: 栗田桂吾・斎藤健志・小口千明・川辺能成

Evaluating temperature dependence of arsenic and boron adsorption onto sediments

评估沉积物上砷和硼吸附的温度依赖性

• 发表时间: 2021
• 作者: Kurita;K. and Saito;T.
• 通讯作者: T.