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https://hdl.handle.net/2115/70060

Soil interfacial electric phenomena and agriculture/environment : from basic to application

日本語

2014

日本土壌肥料学会

Japanese Journal of Soil Science and Plant Nutrition

85(3)

274-278

土壌は，多量の電荷を持っており，多い場合は， 1m3あたり1 億クーロンに達する．これは， 1kW の電気ストーブを120 日間つけっぱなしにして流れる電気量に相当する．これに起因する特性は，土壌に様々な現象を引き起こす．アロフェン質火山灰土下層土にイオン溶液を種々pH で浸透させると，pH が高くなるほどカチオンは流出が遅れ，アニオンは流出が速くなる．これは，pH が高くなるほどアロフェン質火山灰土の負電荷量が増え，正電荷量が減ることにより，静電吸着量が変化するためである．アロフェン質火山灰土（B 層）をカラムに均一に充填し，種々のpH の1mM 塩化ナトリウム溶液を飽和浸透させて，その飽和透水係数を測定した．図1 に示すようにpHが高くなったり，低くなったりすると，飽和透水係数が小さくなる．これらの原因を検討するため，土壌の分散凝集実験を行った．1mM 塩化ナトリウム溶液中に土壌を加え，種々pH に平衡させて良く振とうし，振とう直後の濁りと，振とう静置12 時間後の濁りを濁度計で測定したところ，pH4 以下およびpH 10 以上で良く分散し，その間のpHでは凝集した．土壌が分散するのは，電気的反発力が発生するためである．分散しやすい条件では，土粒子表面近傍に形成される拡散電気二重層が厚くなり，そのため，土粒子同士が接近した状態では，拡散電気二重層が重なる．その状態においては，粒子間の濃度が外液中の濃度より高まるため，浸透圧差により土粒子間に反発力が働く．この電気的反発力の大きさを評価するため，ゼータ電位（土粒子近傍の電位）を用いて電気的反発ポテンシャルエネルギーを計算した．分散条件では，大きな値となり，凝集条件では小さな値を示し，飽和透水係数の変化と良く対応した．飽和透水係数が低下するのは，その溶液条件で電気的反発力が大きくなり土粒子が分散して，粗間隙を目づまりさせたためである．土壌の電荷特性とイオンの吸着状態は，イオン移動の遅速，土壌構造の変化，透水性の変化をもたらすため，養分移動，汚染物質移動，土壌侵食，農地の水利用，流域の水・物質循環等の農業や環境問題と密接に関係する．また，有機物で覆われた土粒子や微生物は，柔らかいコロイド粒子として，その界面電気特性を捉える重要性が指摘されるようになり，関連する現象の理解と応用が進展している．2013 年名古屋大会でのシンポジウムでは，界面電気現象の基礎理論を平易に解説した．そして，測定法と現状における課題，微生物の固体表面への付着，汚染土壌の修復技術についての研究の講演へと繋げた．難解なイメージがあり敬遠されがちな界面電気現象の基礎を理解し，今後の基礎及び応用研究の展開をもたらす機会となればと考える.

学術雑誌論文

Version of Record

© 2014 一般社団法人日本土壌肥料学会

0029-0610

2424-0583