本研究は,土壌浸透水からの硝酸態窒素を直接除去する技術の開発を目指すものである。土壌に,その場の浸透水量とほぼ等しい飽和透水係数をもった土壌(低透水性土壌層と呼ぶ)を設置し,その下層に硫黄等の電子供与体を投入しておくと,水が浸透した場合に,低透水性土壌層の水分飽和度が上昇し,酸素拡散が抑制される。開発上の一番の難点は低透水性土壌層をどのように調整するかという点にあったが,試行錯誤の結果,砂とシルト土壌を混合することにより,0.01md^<-1>〜0.lmd^<-1>程度の浸透水量に対応できることが明らかになった。低透水性土壌層として,宇ノ気産の砂と平均粒子径(メーカー値)0.01mmのシルトを3:1に混合したものを用い,内径0.15m,高さ0.8mのカラムを2本用意し,1本には低透水性土壌層と硫黄と中和剤である炭酸カルシウムを投入し,もう一本には,硫黄と炭酸カルシウムのみを投入,供給水量0.025,0.05,0.1md^<-1>で硝酸カリウムを添加して約20mg-Nl^1とした水道水を供給したところ,それぞれ79%,84%,94%の窒素除去率が得られた。このように,本研究で開発を目指していた方法についてはフィージビリティが示され,なおかつ,その最も重要なポイントである低透水性土壌層について,現場の代表的浸透水量に等しい飽和透水係数をもつ土壌を用いればよいこと,さらには,そのような土壌層を得るため,粒子径の異なる士壌を混合すればよいことなどが明らかとなった。また,土壌水流,酸素拡散に関するモデルを作成し,現場におけるパラメーターが得られれば,流量と酸素供給抑制効果との関係が計算できることを明らかにした。今後,実際の場への適用に関しては,流量変動にいかに対応するか,また,さらに低流量の場合にいかに窒素除去を行うかが課題となるが,まずは当面の目的をほぼ達成したと考えられる。
1 0 0 0 OA 窒素酸化物-水溶液系の反応機構
- 著者
- 林 良茂 川西 琢也 清水 宣明 藤原 保彦 中根 隆
- 出版者
- 公益社団法人 大気環境学会
- 雑誌
- 大気環境学会誌 (ISSN:13414178)
- 巻号頁・発行日
- vol.31, no.2, pp.75-87, 1996 (Released:2011-11-08)
- 参考文献数
- 24
- 被引用文献数
- 1
NO2-NO-N2-水溶液系半回分式吸収実験を1.5×102<PNO2<6.2×102Pa, 0.4<PNO<5.1Paの条件下で行い, 水溶液中の [NO2-],[NO3-] の経時変化を調べた。暴露時間の経過に伴う吸収速度の変化から, 吸収速度を支配する反応式を推定し, 反応機構の移り変わりを調べた。その結果, 反応は以下の機構で進行することが明らかとなった。N2O4 (g) (2NO2 (g)) +H2O (1) =2H++NO2-+NO3-NO (g) +NO2 (g) (N2O3 (g)) +H2O (1) =2H++2NO2-↓3/2N2O4 (g) (3NO2 (g)) +H2O (1) =2H++2NO3-+NO (g)NO2-+NO2 (g) =NO3-+NO (g)拡散支配領域でのデータとこの領域で適用できるDanckwertsの提示した速度式から液相反応 [A4/1], N2O4 (a) (2NO2 (a)) +H2O (1) =2H++NO2-+NO3-, の反応速度定数kA4/1を求めた。そして吸収液のpHの影響を調べた結果, kA4/1=1.85 [H+] -0.20の関係を得た。この関係式は, pH=5~13の水溶液中にNO2 (a), N2O4 (a) が共存する条件下において, 反応速度定数kA4/1を十分に表現している。