モンゴル・フブスグル湖沼堆積物に認められるモノハイドロカルサイトの生成と安定性

金沢大学環日本海域環境研究センター炭酸塩鉱物は天然に最も多く存在する鉱物の一つであり,炭酸塩鉱物の生成とその堆積物中への保存は地球表層環境におけるCO_2の挙動に影響を与える最も重要な地球科学プロセスの一つである。カルシウム炭酸塩鉱物の一つとしてモノハイドロカルサイト(CaCO_3・H_2O:以後MHC)が存在する。MHCは準安定鉱物であり,乾燥条件では数年間変化しないが,高温の水中に存在するとカルサイトやアラゴナイトへ短時間で相変化する。したがって,MHCは炭素循環に関わるような地球科学的研究対象となる保存期間を持たないと考えられ,その生成や安定性はほとんど検討されてさていない。一方報告者らはモンゴルに位置する古代湖のフブスグル湖において20万年前の堆積物中からMHCの存在を見出した。この発見はMHCがこれまで考えられてきた以上に安定であり,特定の環境条件でMHCが地球表層環境におけるCO_2の挙動に重要な役割を果たす可能性を示唆している。そこで本研究では室内実験からMHCの生成条件や安定性を評価することを目的とし,これまで定量的な検討のなされていないMHCの生成におよぼすMg^の影響,準安定相の理解に必須となる低温(10〜50℃)におけるMHCの変質挙動とその速度について検討を行った。その結果,MHCの生成には母液のMg/Ca比が0.3以上を必要とすることが認められた。またpH11の溶液条件において,MHCの結晶相への相変化は結晶相の核形成と結晶成長の二つのプロセスに特徴づけられ,それぞれのプロセスの活性化エネルギーは114.5kJ/mol,61.2kJ/molと見積もられた。研究課題/領域番号:13555218, 研究期間(年度):2001-2004出典：研究課題「モンゴル・フブスグル湖沼堆積物に認められるモノハイドロカルサイトの生成と安定性」課題番号19840022（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-19840022/）を加工して作

Interdisciplinary Study on Environmental Transfer of Radionuclides from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident

金沢大学環日本海域環境研究センター2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震に起因して、福島第一原子力発電所が水蒸気爆発を起こし、大量の放射性物質が原発周辺に放出された。放出された放射性物質の中で、総放出量と半減期から、原発周辺の土壌汚染の主な原因は放射性セシウム(Cs)であるといわれている。原発周辺の広範囲で放射性Csが土壌表層の細粒物質に濃集していることが確認されており、土壌に普遍的に含まれている層状粘土鉱物がCsの主な取り込み媒体と指摘されている。 福島県の土壌は阿武隈花崗岩を母岩としており、その風化生成物である層状粘土鉱物のであるスメクタイト、バーミキュライト、イライトの存在が確認されている。層状粘土鉱物は層状の結晶構造を持っており、層間に保持される陽イオンは溶液中の陽イオンと交換可能である。Cs+はこれら粘土鉱物への親和性が特に高いため、原発事故により放出されたCsは層状粘土鉱物の層間に強固に保持されていることが予想されている。しかし溶液中の主要陽イオンが高濃度である場合、強固に保持されたCs+であっても他の陽イオンとの交換によりCs+は溶脱する可能性がある。自然界において粘土粒子が接触する天然水は主要陽イオンを様々な濃度で含んでいる。したがって天然の土壌に吸着した放射性Cs+が天然環境に溶出することが懸念される。環境中における放射性Csの動態の理解には、天然土壌からの主要陽イオンによるCs溶脱挙動の理解が必須である。本研究は福島県第一原発周辺に分布する土壌粘土を用いて、主要陽イオン（Na+, K+, Mg2+, Ca2+, NH4+, Li+）添加によるCs(133Csおよび137Cs)の脱離挙動を系統的に検討した。また標準的なスメクタイトに保持されている微量セシウムを対象に主要陽イオンによる脱離実験も行った。研究課題/領域番号:25110506, 研究期間(年度):2013-04-01 – 2015-03-3

シュベルトマナイト-ヒ酸相互作用の地球化学的研究

取得学位：博士(理学)，学位授与番号：博甲第571号，学位授与年月日：平成15年3月25日,学位授与年：200

Carbon isotope stratigraphy and depositional oxia through Cenomanian/Turonian boundary sequences (Upper Cretaceous) in New Zealand

Stratigraphic sections across the Cenomanian/Turonian boundary (C/T boundary) are identified in New Zealand and were deposited in southern high latitudes of the palaeo-Pacific. Lithological evidence for Cretaceous Oceanic Anoxic Event 2 (OAE2), which preceded and spanned the C/T boundary, is lacking in these sections. The correlative interval is identified, however, from a positive 2‰ carbon isotope excursion (CIE) and from clustered highest occurrences of Cenomanian-restricted dinoflagellate taxa together with the lowest occurrence of Turonian Heterosphaeridium difficile. A zone lacking benthic macrofossils encompasses the CIE. In some sections, this interval is also characterized by distinctive red mudstone beds; the thickest such red bed (6-18 m thick) may overlap or just overlie the main part of the CIE interval. Shelly macrobenthos, notably inoceramid bivalves, disappeared >500 kyr prior to the CIE. This suggests that environmental deterioration associated with OAE2 may have preceded the inferred volcanic trigger that has been identified from other regions. Strong intermediate water depth oxia during OAE2, which contrasts with oceanic anoxic conditions that occurred elsewhere on the globe, apparently prevailed during the later phase of OAE2 in the southernmost Pacific. New data from New Zealand indicate that causal mechanism(s) of OAE2 may be complex. © 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved

Fate of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Radionuclides through Loess over Pan-Japan Sea Area -Reaction, Transportation and Deposition-

金沢大学大学院自然科学研究科金沢大学工学部Nankai, UniversityChinese Academy of SciencesScedule:17-18 March 2003, Vemue: Kanazawa, Japan, Kanazawa Citymonde Hotel, Project Leader : Hayakawa, Kazuichi, Symposium Secretariat: XO kamata, Naoto, Edited by:Kamata, Naoto

Transformation kinetics of monohydrocalcite to aragonite in aqueous solutions

Monohydrocalcite (CaCO3·H2O; MHC) is a rare mineral in geological settings. It is metastable with respect to calcite and aragonite. This metastability of MHC is considered to make it a rare mineral in geological settings. Alteration experiments of MHC in aqueous solutions in a closed system were conducted at temperatures between 10 and 50 °C in order to measure its metastability quantitatively. In the present study, monohydrocalcite transformed to aragonite with time. There are two rate-limiting steps in the transformation of monohydrocalcite to aragonite: the nucleation and crystal growth of aragonite. On the other hand, the dissolution of monohydrocalcite is a faster process than the nucleation and crystal growth of aragonite. The amounts of aragonite were calculated from the X-ray diffraction (XRD) intensity to evaluate the rate of both the processes at different temperatures. The induction times for the nucleation of aragonite were estimated to be 2.7 ± 0.9×103, 5.4 ± 1.8×103, 3.2 ± 0.4×104, and 7.3 ± 0.4×105 s at 50, 40, 25, and 10 °C, respectively. The conventional rate constants by assuming a zero-order reaction of aragonite crystal growth were estimated to be 1.0 ± 0.3×10−5, 6.1 ± 0.8×10−5, 1.0 ± 0.3×10−5, and 1.6 ± 0.3×10−6 mmol·s−1 at 10, 25, 40, and 50 °C, respectively. From Arrhenius plots, the apparent activation energies were estimated to be 108.1 kJ·mol−1 and 80.7 kJ·mol−1 for the nucleation and crystal growth steps, respectively.出版者照会後に全文公

Phosphate sorption on monohydrocalcite

The sorption behavior and the mechanism of phosphate sorption on monohydrocalcite (CaCO3·H2O; MHC) were analyzed on the basis of sorption isotherms corresponding to three Mg concentrations. MHC is known to be metastable, and it quickly transforms to calcite or aragonite. However, a small amount of phosphate (30 μM) can significantly inhibit the transformation of MHC. At low phosphate loading, the sorption isotherms obtained are Langmuir adsorption isotherms. The mode of phosphate sorption is most likely to be adsorption on MHC surface at the low phosphate loadings. The Langmuir parameters indicate that the mass basis sorption capacity of MHC is significantly higher than those of aragonite and calcite. At higher phosphate loadings, the slopes of the obtained isotherms rapidly increase and deviate from that of a Langmuir isotherm. The slopes of the isotherms for low Mg concentrations are higher than those for high Mg concentrations. It is well documented that Mg inhibits the formation of calcium phosphate minerals. The saturation calculations performed in this study showed that the reacted solutions become supersaturated with respect to amorphous calcium phosphate at corresponding high phosphate loadings. The mode of phosphate sorption at higher phosphate loadings is considered to correspond to the formation of secondary calcium phosphate minerals.出版者照会後に全文公