クロムの分子地球化学 : 同位体分別機構の解明と古環境解析への応用

铬的分子地球化学：同位素分馏机制的阐明及其在古环境分析中的应用

• 批准号: 11F01331
• 负责人: 高橋 嘉夫
• 金额: $ 1.28万
• 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: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11F01331/
• 关键词: クロム; モリブデン; タングステン; 同位体比; XAFS法; マンガン団塊; セシウム; 移行挙動; XAFS; 微量元素; 同位体; 鉛; 海洋; 炭酸イオン; マンガン団魂

Fan氏は、2011年11月に着任後、海洋地球化学、環境放射化学の分野で精力的に研究を推進した。1. 水酸化鉄およびマンガン酸化物へのクロムの吸着機構の解明 : クロム(Cr)・モリブデン(Mo)・タングステン(W)は同族元素であり、その化学的挙動は類似している。このうちクロムは、分配挙動や同位体比を利用した古海洋環境復元のためのプロキシとして期待されている。これら元素の堆積物への吸着反応をはじめ、固液界面における分配挙動や同位体分別の報告は多くされている一方で、そのメカニズムにはまだ不明な点が多い。そこで本研究では天然試料の分析・室内実験・量子化学計算の3つの手法を用いてより詳細な固液界面における微量元素の吸着反応に関する研究を行った。Cr(VDを鉄水酸化物表面に吸着させ、吸着量の測定やEXAFS解析による吸着構造の決定を行い、MoやWの結果と比較した。その結果、Crは鉄鉱物表面に四面体構造のまま吸着していることが分かった。さらに鉄水酸化物にCr、Moは外圏錯体、Wは内圏錯体として吸着していることが分かった。また、Cr・Mo・Wの濃集の順序は天然試料の分析結果と同様であり、三瓶温泉に堆積する鉄水酸化物にCrやMoよりWが濃集している現象は、吸着元素の構造の違い(内圏錯体か外圏錯体)により決定されることが示唆された。さらに水酸化鉄へのクロム酸の吸着構造を量子化学計算の安定構造解析から推定した結果、やはり外圏錯体が安定であることが分かった。また外圏錯体を生成することは、クロム酸の同位体比が水酸化鉄などに吸着する際に変化しないこれまでの知見をサポートする結果であり、本研究は室内実験、野外調査、量子化学計算などの多方面からクロム酸の吸着現象を扱った研究として極めて重要である。成果の一部は、TakahashietaL (2014)に報告済みである。2. 放射性セシウムのバーミキュライトへの吸着に及ぼす腐植物質の影響 : 福島原発事故により放射性セシウムが環境中へ放出された結果、セシウムがバーミキュライトなどの粘土鉱物・雲母に安定に取り込まれる現象が注目を集めているが、その際、環境中に存在する腐植物質がこの取り込みにどのような影響を及ぼすかは明確ではない。この点についてFan氏は、XAFS法、選択的溶出法などを主な手段とし、腐植物質の存在の有無によるバーミキュライトへのセシウムの吸着挙動の違い、特に腐植物質が鉱物表面を覆うことによりセシウムの吸着が阻害される効果を明らかにした(Fan et al., in press)。また、EXAFSが示す構造データと、RIPなどの放射性セシウムの固相に吸着される強さの指標とがよく相関することを示し、これまで不明確だったRIPの意味をEXAFS法から明確にした(Fan et al., submitted)。

Since taking office in November 2011, Mr. Fan has been actively promoting research in the fields of marine geochemistry and environmental radiochemistry. 1. Explanation of the adsorption mechanism of water-acidified iron-based acidified material:クロム(Cr)・モリブデン(Mo)・タングステン(W) is a homologous element of であり, and the chemical reaction of その is similar to している.このうちクロムは、Allocate the やisotope ratioをUtilize the ancient marine environment restoration のためのプロキシとしてLook forward to されている.これら element accumulation への adsorption reaction を は じ め, solid-liquid interface に お け る distribution 挙 kinetic や isotope The respective reports are は多くされている方で and そのメカニズムにはまだUnknown な点が多い. This research is based on the analysis of natural samples, laboratory experiments, and quantum chemical calculations. The method is used to analyze the solid-liquid interface in detail, and the trace elements are adsorbed and reacted. The research is carried out. The surface of Cr(VD iron hydride) is adsorbed, the adsorption amount is measured, the adsorption structure is determined by EXAFS analysis, and the results of MoW areした。 The outer circle is wrong, the inner circle is wrong, and the inner circle is sucked. The order of concentration of Cr・Mo・W and the analysis results of natural samples and the accumulation of three bottles of hot springs The acidification of iron water, Cr, Mo, W, concentration phenomenon, and the structure of adsorbed elements are prohibited. Outer circle wrong body)によりdeterminationされることがshows instigationされた.さらに Water acidified iron へのクロム acid の sorption structure を Quantum chemical calculation の stable structure analysis か ら estimation し た results, や は り outer rim error body が stability で あ る こ と が points か っ た. The また outer ring compound を generates することは, the クロム acid のisotope ratio がwater acid The results of this study are as follows: Field investigations and quantum chemical calculations are very important in many aspects of the sorption phenomenon of acid. Resultの一は、TakahashietaL (2014) reported by 済みである. 2. The influence of radioactive sulfate and humic substances: The Fukushima Hara accident resulted in the release of radioactive materials into the environment,セシウムがバーミキュライトなどのclay 鉱物・Mica に stabilized にtakeり込まれるphenomenonが看を集めているが、その界、existing in the environmentするHumic substance がこのtake り込みにどのようなeffect を和ぼすかはclear ではない.この点についてFan's は,セシウムのAbsorbing and moving のviolation い、Special humic substances が鉱object surface を うことによりセシウムの灌 hinders されるeffect を明らかにした(Fan et al., in press).また、EXAFSがshowすstructuralデータと、RIPなどのradioactive セシウムのsolid phase にsorbing されるstrong さのindexとがよくrelatedすることをshowし、これまでUnclearだったRIPのmeaningをEXAFS法からclearにした(Fan et al., submitted).

项目成果

Investigation of Cs(I) uptake on Beishan soil combined batch and EDS techniques.

• DOI: 10.1016/j.apradiso.2011.07.004
• 发表时间: 2012
• 期刊: Applied radiation and isotopes : including data, instrumentation and methods for use in agriculture, industry and medicine
• 作者: Q. Fan;J. Z. Xu;Z. Niu;P. Li;W. S. Wu

Investigation of cesium adsorption on soil and sediment samples from Fukushima Prefecture by sequential extnaction and EXAFS technique

通过顺序萃取和 EXAFS 技术研究福岛县土壤和沉积物样品中铯的吸附

• 发表时间: 2012
• 期刊: Geochemical Journal
• 影响因子: 0.8
• 作者: H. B. Qin;Q;H. Fan;et al.
• 通讯作者: et al.

Environmental behavior of radiocesium : its heterogeniety in aerosols, soils, and particulate matters

放射性铯的环境行为：其在气溶胶、土壤和颗粒物中的异质性

• 发表时间: 2012
• 作者: 高橋嘉夫;Q. H. Fan;山口紀子;Yoshio Takahashi;Yoshio Takahashi;Yoshio Takahashi
• 通讯作者: Yoshio Takahashi

Subseafloor Biosphere Linked to Global Hydrothermal Systems; TAIGA Concept

海底生物圈与全球热液系统相关；

• 发表时间: 2015
• 作者: Editors: Ishibashi;Jun-ichiro;Okino;Kyoko;Sunamura;Michinari
• 通讯作者: Michinari

An EXAFS Study on the effect of mineralogy composition and naturalorganic matter on cesium adsorption and mobility

矿物成分和天然有机物对铯吸附和迁移率影响的 EXAFS 研究

• 发表时间: 2013
• 作者: J.Z.Xu;Q.H.Fan;et al;Q. H. Fan and Y. Takahashi
• 通讯作者: Q. H. Fan and Y. Takahashi