土・水環境技術の高度化に向けたコロイドおよびナノバブルの移動現象の解明

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本研究では，共存する有機コロイドの影響に焦点を絞り，土壌中におけるコロイドおよびナノバブルの移動現象を明らかにすることを目的とした．採用最終年度である当該年度は，昨年度から引き続き，前半はローザンヌ大学の de Anna 助教の下でマイクロ流路を用いた多孔質体中のコロイド移動の直接観察に関する研究に取り組んだ．また，昨年度までに得られた，多孔質体中に沈着したコロイド粒子が微細な気泡であるナノバブルの移動に与える影響に関する実験およびモデル解析の結果についてとりまとめ，国際誌に投稿し，現在査読中である．当該年度の研究成果は，以下の通りである．ローザンヌ大学 de Anna 助教との共同研究では，多孔質構造を有するマイクロ流路内に気泡を注入し作成した不飽和条件下において，蛍光コロイド粒子を注入する輸送実験を実施した．多孔質流路の流入口および流出口において，流動しているコロイド粒子の数濃度を画像解析により時間の関数として測定し，流入したコロイドのうちどれだけが流出してきたかを表す破過曲線を測定した．不均一な粒径，気泡の存在下では，流出口に到達するコロイドが経験する速度にばらつきが生じ，破過曲線がより滑らかになるという既往結果と整合する結果が得られた．沈着したコロイドがナノバブル移動に与える影響に関する研究については，コロイドあるいはナノバブル注入時は沈着速度項，純水注入時は脱離速度項を導入することで，得られた破過曲線が移流分散モデルにより良く説明できることを示した．また，この研究を通して，固体コロイドとナノバブルの共存下において，浮力の違いからそれらを区別して計数し濃度を測定可能な共振式質量分析計を初めて輸送実験に用い，共輸送実験へのその有用性を示すことに成功した．