水溶性・非水溶性物質で汚染された土壌・地下水の熱・電気化学特性の解明と汚染度推定

近年，益々深刻化する廃棄物処分場や工場跡地における土壌・地下水汚染の早期発見および浄化過程の非破壊モニタリングは喫緊に要請されている社会的重要課題である．本研究の目的は，水溶性化学物質を含む液体，非水溶性物質（NAPL），土壌，水，空気のそれぞれの電気化学特性（本研究では比誘電率と電気伝導度）と熱特性（本研究では熱伝導率と体積熱容量）の違いに着目し，水溶性および非水溶性化学物質の混合物で複合汚染された土壌・地下水の汚染度を推定することである．本年度は，昨年度実施できなかった，水の代わりに水溶性化学物質を含む液体とNAPLを含む複合汚染を想定した実験を，空気を含む不飽和4相系土壌について実施した．また，これまでの実験結果を整理するとともに，誘電率モデルと熱伝導率モデルの実験結果への適応性を検討した．誘電率モデルにはMaxwell-De Loor model(MDモデル)とBirchak model(αモデル)を，熱伝導率モデルには直列モデルとBirchak model(αモデル)を使用した．その結果，不飽和4相系の場合は，飽和3系の場合と異なり，水溶性化学物質の溶解によるTDR波形の低減が見られなかった．このことから，不飽和4相系の場合，比誘電率を用いて水溶性化学物質の電気伝導度とNAPLの汚染度を推定することは難しいと言える．また，モデルの適用性に関しては，飽和3相系に関して水溶性溶液とNAPLが層構造を成している場合は，誘電率はαモデルの方がMDモデルよりも実験値をよく再現できたが，NAPLが水溶性溶液にランダムに存在する場合は，MDモデルの再現性の方がαモデルよりも良好であった．熱伝導率モデルの適用結果に関しては，直列モデルでは層構造，ランダム構造の何れの構造でも過小評価する結果となったが，αモデルについては両構造ともに精度よく推定できた．

近年，益々深刻化する廃棄物処分場や工場跡地における土壌・地下水汚染の早期発見および浄化過程の非破壊モニタリングは喫緊に要請されている社会的重要課題である．本研究の目的は，水溶性化学物質を含む液体，非水溶性物質（NAPL），土壌，水，空気のそれぞれの電気化学特性（本研究では比誘電率と電気伝導度）と熱特性（本研究では熱伝導率と体積熱容量）の違いに着目し，水溶性および非水溶性化学物質の混合物で複合汚染された土壌・地下水の汚染度を推定することである．本年度は，昨年度実施できなかった，水の代わりに水溶性化学物質を含む液体とNAPLを含む複合汚染を想定した実験を，空気を含む不飽和4相系土壌について実施した．また，これまでの実験結果を整理するとともに，誘電率モデルと熱伝導率モデルの実験結果への適応性を検討した．誘電率モデルにはMaxwell-De Loor model(MDモデル)とBirchak model(αモデル)を，熱伝導率モデルには直列モデルとBirchak model(αモデル)を使用した．その結果，不飽和4相系の場合は，飽和3系の場合と異なり，水溶性化学物質の溶解によるTDR波形の低減が見られなかった．このことから，不飽和4相系の場合，比誘電率を用いて水溶性化学物質の電気伝導度とNAPLの汚染度を推定することは難しいと言える．また，モデルの適用性に関しては，飽和3相系に関して水溶性溶液とNAPLが層構造を成している場合は，誘電率はαモデルの方がMDモデルよりも実験値をよく再現できたが，NAPLが水溶性溶液にランダムに存在する場合は，MDモデルの再現性の方がαモデルよりも良好であった．熱伝導率モデルの適用結果に関しては，直列モデルでは層構造，ランダム構造の何れの構造でも過小評価する結果となったが，αモデルについては両構造ともに精度よく推定できた．