ヒドロキシアルミニウム変質粘土表面における原子・分子レベルのセシウム吸着挙動解析

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福島汚染土壌の放射性Csの汚染状態は極めて低濃度であるため、通常の化学分析で捉えることはできない。そこで研究対象となる土壌の実態を知るために、福島土壌で放射性Csを安定吸着していると想定されるhydroxy-interlayered vermiculite (HIV)含有土壌を採取、調査した。福島県内11か所で、土壌を採取し、乾燥、分級後に粉末X線回折法（XRD）による分析を実施した。乾式篩で分級した試料(0.25～1 mm)の画分の放射線量も測定した。この土壌の放射性Cs濃度(137Cs, 134Cs)は、NaIシンチレーション検出器で確認した。XRD測定の結果、すべての試料に石英の強いピークと雲母、角閃石、カオリナイト、長石が観測され、1.4nmのピークが観測される試料については ギブサイト（G）が含まれていた。この約1.4 nmの弱いピークは層状珪酸塩の底面反射であり、これは黒雲母の風化で形成されたバーミキュライト（風化黒雲母）と考える。すなわち、Alの水酸基シート（ギブサイトシート）あるいはそれが不完全に形成されたオリゴマーを風化黒雲母層間にもつ、いわゆるhydroxy-interlayered vermiculite (HIV)であると推測できた。この土壌に関しては、約17000 Bq/kgの他の土壌試料よりも高い放射能が検出された。このHIV含有土壌から放射性Csを脱離するため溶融塩・硫酸処理を実施したところ、3000Bq/kg以下に除染することができたことから、このHIVのイオン交換サイトとヒドロキシアルミニウム周辺が放射性Csの安定吸着サイトになっていることが推測できた。