土の凍結面近傍におけるクラスレート・ハイドレート生成機構に関する研究

土壤冻结表面附近笼形物和水合物形成机理研究

• 批准号: 14760156
• 负责人: 渡辺 晋生
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Mie University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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-14760156/
• 关键词: クラスレート・ハイドレート; 新エネルギー; 資源循環; 土壌環境修復; 凍土; 凍上現象; 一方向凍結法; アイスレンズ; ハイドレート; 土壌環境; 凍土・凍上; 地球温暖化ガス; ガラスビーズ

本年度は土中のクラスレート・ハイドレートの生成・解離過程を明らかにすることを目的に、ガラス粉体とTHF水溶液を用いて様々な一方向凍結実験を行った。この結果、粉体中のハイドレートの成長形が、塩濃度、冷却速度、温度勾配、初期含水比などによって平滑なレンズ状、歪んだレンズ状、樹枝状、間隙状と異なることを明らかにし、結果を公表した。次に、粉体中にほぼ純粋な結晶として析出したレンズ状のハイドレート(ハイドレートレンズ)の成長過程を観察し、土の凍上現象の原因であるレンズ状の氷(アイスレンズ)との析出・成長・融解メカニズムの相違点をまとめ、論文として公開した(一部は投稿準備中)。実際の凍土や海底堆積物中においてメタンハイドレートが生成するには、メメタンなどのガスの発生源の特定やその分布を知る必要がある。また、近年地球温暖化や宇宙開発、伝染病発生源などの観点から、凍土中の微生物についての知見が注目されている。そこで、メタン生成菌などの微生物を試料に混入し一方向凍結実験を行い、蛍光顕微鏡を用いてアイスレンズやハイドレートレンズ近傍の微生物の挙動を連続的に観察した。この結果、凍結の進行やレンズ状結晶の成長に伴う微生物分布の再配置、活性の低下などが明らかになった。また、微生物活性をもとに、レンズ状結晶近傍の温度環境をモニターする方法を模索した。次に、こうした被圧力下で微生物の活性がどのように変化するかを調べ、論文として公開した。また、土の凍結に関する知見をもとに、一方向凍結法を用いた土壌の浄化法について実験観察を行い、結果を論文にまとめた。今後は、土の凍結に関するより基礎的なメカニズムを明らかにすると同時に、土の凍結と土壌微生物の関係を明らかにすることや土の凍結を効果的に利用する技術開発を行っていく必要があると思われる。

This year, the production and dissociation process in the soil were clearly described as follows: the use of powder and THF aqueous solution, and the freezing process in one direction. The results are as follows: growth form, concentration, cooling rate, temperature matching, initial water content ratio, smooth shape, crooked shape, dendritic shape, interstitial shape, etc. Next, the investigation of the growth process of pure crystal in powder, the cause of freezing phenomenon, the precipitation, growth and melting of pure crystal in powder, and the disclosure of paper (one part is under preparation). In fact, it is necessary to know the distribution of specific species in frozen seabed deposits. In recent years, the warming of the earth has led to the development of the universe, the emergence of diseases, and the discovery of microorganisms in frozen soil. In addition, the micro-organisms produced by the bacteria were mixed into the sample in one direction, and the micro-organisms were observed in the vicinity of the micro-mirror. The results, freezing and growth of crystals are accompanied by the redistribution of microbial distribution and the reduction of activity. The method for simulating the temperature and environment near the crystal is described. The activity of microorganisms under stress is regulated and disclosed. For example, the freezing method is used in the freezing method, and the freezing method is used in the freezing method. In the future, it is necessary to explore the technical development of the relationship between soil freezing and soil microorganism.

项目成果

K.unio Watanabe, H.Kiyosawa, K.Fukumura, T.Ezaki, M.Mizoguchi: "Spatial and temporal variation in thaw depth in Siberian tundra near Tiksi"Permafrost. (In press). (2003)

K.unio Watanabe、H.Kiyosawa、K.Fukumura、T.Ezaki、M.Mizoguchi：“提克西附近西伯利亚苔原解冻深度的时空变化”永久冻土。

Kunio Watanabe: "Remediation of soil using directional freezing technique"Materials Integration. 17(In press). (2004)

Kunio Watanabe：“利用定向冻结技术修复土壤”材料集成。

渡辺晋生, 横川公亮: "ガラス粉体中のTHFハイドレートの成長形と塩濃度依存性"土壌の物理性. 96(印刷中). (2004)

Shino Watanabe、Kimisuke Yokokawa：“玻璃粉中 THF 水合物的生长形式和盐浓度依赖性”土壤物理特性 96（出版中）。

K.Watanabe, H.Kiyosawa, K.Fukumura, T.Ezaki, M.Mizoguchi: "Spatial and temporal variation of thaw depth in Siberian tundra near Tiksi"permafrost. 2. 1211-1216 (2003)

K.Watanabe、H.Kiyosawa、K.Fukumura、T.Ezaki、M.Mizoguchi：“提克西附近西伯利亚苔原解冻深度的时空变化”永久冻土。

中西 秀文, 渡辺 晋生: "凍結しつつある多孔質体中の窒素化合物の移動について"三重大学生物資源学部卒業論文. 40 (2003)

Hidefumi Nakanishi、Shino Watanabe：“关于冷冻多孔材料中氮化合物的运动”，三重大学生物资源学院毕业论文 40 (2003)。