インドベンガル地方の地下水中のヒ素の挙動とその地球化学的対策法の開発

印度孟加拉地下水中砷的行为及地球化学对策的发展

• 批准号: 02F00189
• 负责人: 高橋 嘉夫
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00189/
• 关键词: ヒ素; XAFS法; 酸化還元反応; 酸化鉄; 水-岩石反応; As(III); As(V)比; 有機ヒ素; イネ; ラテライト; 吸着; 除去方法; XANES法; 分配係数

インド西ベンガル地方におけるヒ素汚染に関する以下の研究を行った.(1)土壌中のAs(V)/As(III)比の定量に基づくヒ素の溶出挙動の解明〔緒言〕インド西ベンガル地方におけるヒ素に関する研究は数多く行われているが、未だ完全なヒ素溶出メカニズム解明には到っておらず、急務の課題である。本研究では実際のフィールドで採取したサンプルを用いた実験と室内実験の両結果をもとに、ヒ素の土壌・地層-土壌水・地下水への溶出メカニズムを明らかにすることを試みた。〔試料・研究手法〕インド'・西ベンガル州の土壌(湛水および非湛水状態のもの)を用いた。採取時のpH,Ehも測定した。土壌水・地下水中のAsおよびその他の元素(Cr,Fe,Mn,Ceなど)の定量についてはICP-MS・AESで測定し、湛水・非湛水状態の土壌試料中の各元素の存在状態(価数)決定にはKEK PF-BL12Cにて蛍光XANES法をもちいて測定した。加えて選択的溶出実験により、各元素がどの土壌相(交換性陽イオン・炭酸塩・マンガン酸化物・鉄酸化物・有機物の5相)に濃集しているか検討した。また、室内実験では土壌試料を水分飽和度・pH・温度を変化させて、Asおよび各元素の液相への溶出を特に酸化還元状態の変動に注目してその影響を調べた。〔結果と考察〕土壌水・地下水中ではAsを含むほとんどの元素において、非湛水状態下よりも湛水状態下で高い濃度がみられた。このことは室内実験でも同様の傾向を示していた。蛍光XANES法の測定結果は、湛水土壌でAsはAs(III):As(V)=60:40の割合で存在しており、還元状態で多く存在していることがわかる。選択的溶出実験では湛水・非湛水ともにAsは鉄酸化物相に最も多く濃集していた。また、土壌水・地下水中濃度および溶出実験において、もしAsの溶出が鉄酸化物だけに依存しているならばFe/As比は湛水・非湛水にかかわらず一定になるはずである。しかし、両実験におけるFe/As比は湛水土壌のほうが非湛水土壌よりも大きくなっており、Asの溶出はFeの溶出のみに依存していないことが推測される。以上の結果より、Asの溶出に還元的環境での鉄酸化物の溶出が影響している(Nickson, et al.,2000)というこれまでの見解に加えて、還元が進むにつれAs自身がAs(V)からAs(III)に形態を変化し溶出しやすくなることで、As全体の溶出にも影響してくるということが本研究において考察された。(2)イネ中のヒ素化合物のXAFS法によるスペシエーション〔緒言〕インド西ベンガル地方では稲作が主体となっているため、ヒ素を含む土壌からイネへヒ素が移行した場合のヒ素の化学状態の変化は、ヒ素の毒性評価や挙動解明のために重要な研究課題である。〔試料・研究手法〕インド・西ベンガル州のヒ素の汚染がみられる土壌とヒ素汚染が進行していない土壌でイネを採取した。これを根、茎、実などに分離し、EXAFS法によるヒ素のスペシエーションを行った。実験は、高エネルギー加速器研究機構Photon Factory BL-12Cで行った。〔結果と考察〕いずれの試料でも、ヒ素のK吸収端EXAFSスペクトルを得ることができた。考えられるヒ素の化学種として、酸素との二重結合を持っている無機ヒ素と、イネの中で生成し、炭素と一重結合を持つ有機ヒ素がある。本研究の結果、EXAFSパラメータである結合距離およびデバイワーラー因子からこれらのヒ素の化学種が区別可能であることが分かった。生体中のヒ素の状態分析には、HPLC結合ICP質量分析計などが用いられるが、この方法の場合には試料の分解操作が必要で、この間にヒ素の化学形態が変化してしまうため、適切な分析手段とはいえない。しかしEXAFS法では完全非破壊の条件でヒ素の状態分析が可能なため、ヒ素のスペシエーション法として今後重要になると予想される。

インド西ベンガルlocal におけるるるるるるに关する下行の行った.(1) Explanation of quantitative analysis of As(V)/As(III) ratio in soil and its dissolution behavior Introduction〕インド西ベンガル地におけるヒ素に关する Researchはnumber多く行われているが、Uncompleted なヒ element dissolution メカニズム clarification には to っておらず、urgent issue である. The results of this study were obtained using the indoor environment of the indoor environment.に、ヒprime soil・stratum-soil water・groundwaterへのsolubleメカニズムを明らかにすることをtestみた. 〔Samples and research methods〕インド'・西ベンガル州の土壌 (淊淈び无淑水STATEのもの)を用いた. The pH and Eh were measured at the time of collection. Quantification of As elements (Cr, Fe, Mn, Ceなど) in soil and groundwater ICP -MS・AES measurement, water and non-water state soil sample determination of the presence state (factor) of each element in the soil sample KEK PF-BL12C is measured using XANES method. Add えて选択's dissolution material, each element's がどの土壌phase (exchangeable positive イオン・carbonic acid桩・マンガン acid compound・iron acid compound・organic substanceの5phase)にconcentrationしているか検した.また、Indoor 実験では soil sample をMoisture saturation・pH・Temperature させて、AsおよThe liquid phase of each element is dissolved, the special acidification and reduction state are changed, the attention is paid attention to, and the effect is adjusted. 〔Results and Investigations〕The soil water and groundwater contain the element むほとんどのにおいて, and the よりもwater state has a high concentration of がみられた in the non-water state.このことは内実験でも同様の tendenciesをshowしていた. The measurement results of the XANES method are as follows: As(III):As(V)=60:40, the cut and combine is present, and the reduced state is as many as possible. The selected dissolution solution is the most concentrated one, the most concentrated one.また、The concentration of および dissolved in soil water and groundwaterにdependenceしているならばFe/As ratioはzan水・non-zan水にかかわらず必になるはずである.しかし、両実験におけるFe/As比はzan水土壌のほうが不zan水土壌よりも大きくなっており, As のsoluble はFe のsoluble のみにdepends on していないことが speculate される. The above results show that the dissolution and reduction environment of As and As and the influence of the dissolution of iron acid compounds on the environment (Nickson, et al. al., 2000) というこれまでの见に加えて、回元が进むにつれAs itselfがAs(V)からAs(III)にThe dissolution of the morphology has changed, and the dissolution of the whole As has affected the dissolution. In this study, the dissolution was investigated. (2) XAFS method of イネ中のヒprime compoundによるスペシエーション〔 Introduction〕インド西ベンガル国产では稲主となっているため、ヒThe chemical state of the element is the chemical state of the element. Toxicity evaluation of chemical and chemical substances is an important research topic in explaining the current situation. 〔Samples and research methods〕インド・西ベンガル州のヒ素のcontaminationがみられる土壌とヒ素contaminationが carried out and the soil 壌でイネをwas collected.これをRoots, stems, 実などにSeparationし, EXAFS method によるヒ素のスペシエーションを行った.実験は, 高エネルギーPhoton Factory BL-12C accelerator research institution. 〔Results and examination〕いずれのSampleでも、ヒ素のK absorption end EXAFSスペクトルを得ることができた. The chemical species of えられるヒ素のとして, acid element との double combination をhold っている inorganic element と, イネの中でGeneration し, carbon と double combination をhold つorganic element がある. The results of this study, EXAFS combined distance testラーfactor からこれらのヒ素のchemical species が であることが分かった. Analysis of the status of analytes in the body, HPLC combined with ICP mass spectrometer, use of いられるが, and このmethod for occasions. The decomposition operation of the sample is not necessary, the chemical form of the substance is not changed, and the analysis method is appropriate. The EXAFS method is a completely non-destructive condition and it is possible to analyze the state of the elements.ため、ヒ素のスペシエーション法として will be important in the future になると yu think される.

项目成果

R.Bhattacharyya et al.: "Use of "red earth"-low cost remedial option for arsenic removal"JOURNAL DE PHYSIQUE IV. 107. 177-180 (2003)

R.Bhattacharyya 等人：“使用“红土”- 低成本补救方案去除砷”JOURNAL DE PHYSIQUE IV。

R.Bhattacharyya et al.: "Groundwater arsenic mobilization in the Bengal Delta Plain and Laterite, the possible remedial measure-A case study"Applied Geochemistry. 18. 1435-1451 (2003)

R.Bhattacharyya 等人：“孟加拉三角洲平原和红土中的地下水砷动员，可能的补救措施 - 案例研究”应用地球化学。

R.Bhattacharyya et al.: "Groundwater arsenic mobilization in the Bengal Delta Plain and Laterite, the possible remedial measure -A case study"Applied Geochemistry. (accepted).

R.Bhattacharyya 等人：“孟加拉三角洲平原和红土中的地下水砷动员，可能的补救措施 - 案例研究”应用地球化学。

R.Bhattacharyya et al.: "High arsenic groundwater : Mobilization, metabolism and mitigation - an overview in the Bengal Delta Plain"MOLECULAR AND CELLULAR BIOCHEMISTRY. 253. 347-355 (2003)

R.Bhattacharyya 等人：“高砷地下水：动员、代谢和缓解 - 孟加拉三角洲平原概述”分子和细胞生物化学。

D.Chatterjee et al.: "Mobilization of arsenic in sedimentary aquifer vis-a-vis subsurface iron reduction processes"JOURNAL DE PHYSIQUE IV. 107. 293-296 (2003)

D.Chatterjee 等人：“与地下铁还原过程相比，沉积含水层中砷的流动”JOURNAL DE PHYSIQUE IV。