物理・化学的なクロッギングが地盤の重金属等捕捉機能に及ぼす影響の解明

阐明物理和化学堵塞对土壤捕获重金属等能力的影响。

基本信息

批准号：
22K04309
负责人：
加藤智大
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

計画した2つのサブテーマについて、以下のような検討を行った。サブテーマ(1)「透水性能の不確実性が重金属等捕捉機能に及ぼす影響の評価」では、掘削土から溶出する物質の挙動評価を行った。具体的には2年目以降の実験系の確立を目的に、実際の建設工事で発生した頁岩と泥岩を対象にバッチ溶出実験し、自然由来のヒ素とホウ素の実験結果に対して1次反応速度論モデル式をフィッティングすることで、反応速度パラメータを取得した。また、公定法の振とう式バッチ溶出試験と、非振とう式試験の比較も実施し、非振とう式は既存のモデルに整合した一方、振とう式では整合しない結果が得られた。以上の結果から、破砕性を有する自然由来の土壌・岩石試料には振とう式試験は適さない可能性が示唆された。サブテーマ(2)「吸着層の物理・化学的クロッギングが地盤の透水性に及ぼす影響の解明」では、吸着材を山砂に混合して吸着層を模擬した供試体について、蒸留水や塩化カルシウム溶液、水酸化第二鉄溶液を通水する定水位透水試験を実施した。特に、盛土では掘削土から高濃度でカルシウムや鉄などの電解質を含む浸透水が吸着層に流入する可能性があり、それらが吸着層の透水性に影響を及ぼすことで、重金属等の捕捉機能にも影響する可能性がある。そこで、吸着材として一般的な、カルシウム/マグネシウム系材料を山砂に混合し、濃度の異なる電解質を通水して透水係数の時間変化を評価した。その結果、蒸留水と塩化カルシウム溶液を通水した場合には10-5 m/s程度の透水係数が得られた一方で、水酸化第二鉄溶液を通水した場合には透水係数が2オーダーほど小さくなる結果が得られた。黄鉄鉱を含有する掘削土など、鉄イオンを含む浸透水の流入が見込まれる場合には、透水性の低下を考慮して盛土内に水を溜めないような構造とする必要性が示唆され、吸着層を含む盛土の構築に向けた重要な成果が得られた。

关于两个计划的分主题进行了以下考虑。对于副主题（1）“评估渗透性不确定性对捕获重金属等能力的影响”，我们评估了从挖掘土壤中浸出的物质的行为。具体来说，我们从第二年开始就建立了实验体系，对实际施工过程中产生的页岩和泥岩进行了批量洗脱实验，并根据自然产生的砷和硼反应的实验结果进行了一级反应。通过拟合动力学模型方程得到速率参数。我们还将官方的摇动批量溶出试验与非摇动方法进行了比较，发现非摇动方法与现有模型匹配，而摇动方法给出了不一致的结果。上述结果表明，振动试验可能不适合天然存在的具有破碎性的土壤和岩石样品。副主题（2）“阐明吸附层的物理和化学堵塞对地面透水性的影响”是通过将吸附剂与山砂混合来模拟吸附层的恒定透水性试验的研究。使溶液和氢氧化铁溶液通过的情况下进行。特别是在堤坝中，挖出的土壤中含有钙、铁等高浓度电解质的渗水有可能流入吸附层，影响吸附层的渗透性，影响其截留重质的能力。金属等也可能受到影响。因此，将常用的吸附剂钙/镁基材料与山砂混合，使含有不同浓度电解质的水通过沙子，以评估水力传导率随时间的变化。结果，当水通过蒸馏水和氯化钙溶液时，获得约10-5 m/s的水力传导率，而当水通过氢氧化铁溶液时，水力传导率为2。我们得到的结果是随着数量级的增加而变小。当预计含有铁离子的渗水流入时，例如在含有黄铁矿的挖掘土壤中，建议有必要考虑渗透性的降低，并创建防止水在路堤内积聚的结构。获得用于建造包括层的路堤的资金。