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濱本　昌一郎 (ハマモト　シヨウイチロウ)

農学研究院　基盤研究部門　生物環境工学分野教授
産学・地域協働推進機構教授

研究者基本情報

■ 学位
  • 博士（工学）, 埼玉大学, 2010年03月
■ URL
researchmap URLホームページURL■ ID 各種
Researcher ID
  • E-6755-2012
J-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • 土壌コロイド
  • 土壌ガス
  • 放射性Cs
  • 多孔質体
  • 根圏土壌
  • X線CT
  • 物質移動
  • 温度環境
  • 物質輸送係数
  • 環境リスク
  • 廃棄物処分場覆土
  • 透水
  • マルチフェーズ輸送
  • マイクロ・ナノバブル
研究分野
  • 環境・農学, 地域環境工学、農村計画学
  • 社会基盤（土木・建築・防災）, 地盤工学
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2023年04月 - 現在
    北海道大学, 大学院農学研究院, 教授
  • 2016年10月 - 2023年03月
    東京大学大学院農学生命科学研究科, 准教授
  • 2013年 - 2016年09月
    東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 助教
  • 2010年04月 - 2013年09月
    埼玉大学大学院理工学研究科, 助教
学歴
  • 2007年04月 - 2010年03月, 埼玉大学, 大学院理工学研究科, 環境科学・社会基盤コース
  • 2004年04月 - 2007年03月, 東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 生物・環境工学専攻
  • 2000年04月 - 2004年03月, 北海道大学, 農学部, 農業工学科

研究活動情報

■ 論文
■ その他活動・業績
■ 書籍等出版物
■ 主な担当授業
  • 生物環境工学演習, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 地域環境学特論Ⅰ, 2024年, 修士課程, 農学院
  • 実践農学総論, 2024年, 修士課程, 農学院
  • 物理学概論, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 卒業論文, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 土壌物理学, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 土質力学, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 学外実習Ⅰ, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 学外実習Ⅱ, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 生物環境工学演習Ⅰ, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 生物環境工学演習Ⅱ, 2024年, 学士課程, 農学部
  • 環境と人間, 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 農地環境工学, 2024年, 学士課程, 農学部
■ 所属学協会
  • 農業農村工学会
  • アメリカ土壌科学会
  • 土壌肥料学会
  • 混相流学会
  • 地盤工学会
  • 土壌物理学会
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • 農耕地におけるCO2固定を目的に施用される岩石粉末の動態と環境影響
    科学研究費助成事業
    2024年04月01日 - 2029年03月31日
    西村 拓; 山崎 琢平; 濱本 昌一郎
    現有のX線回折装置と新規購入のMcCroneXRD用鉱物試料粉砕機を用いて，内部標準試料を用いた粉末X線回折と回折データのフルパターンマッチング解析によって土壌内外の玄武岩の移動を把握することを試みた．
    国頭マージ土壌を充填した土壌カラムに連続滴下給水を行う不飽和浸透実験では，地表面近傍に混合した玄武岩が土壌中を下方に移動することを示す結果を得た．また，玄武岩を混合した火山灰土を土壌槽に充填したものに人工降雨を与える実験では，地表面流出水と共に流亡する土砂中の玄武岩量を測定することに成功した．いずれの結果も，土壌中の玄武岩の減少がいわゆる風化促進による化学反応に伴う鉱物の減少だけではなく，土壌内外における水の移動に伴う玄武岩の移動の影響を受けることを示唆した重要な成果となった．特に，水食に伴う玄武岩利流出量は，玄武岩混入量が増すと大きくなり，20%-質量混合した場合は，1 mmの地表面流出水量あたり10 kg/haの玄武岩が流出するようなケースもあった．すなわち，傾斜地の場合，玄武岩の減少量をそのまま化学反応に関連する大気中の二酸化炭素吸収とみなすことは，二酸化炭素吸収量を過大評価になる可能性があることが示唆された．
    モデルを用いた数値計算については，PCを導入し，計算を試行し始めている．
    実験結果は，2025年度の日本地球惑星科学連合大会，Kirkham conference(米国土壌科学会主催），農業農村工学会，土壌肥料学会に発表する予定で準備を進めている．
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 東京大学, 24K01867
  • 腐植および粘土コロイド物質が土壌中のマイクロプラスチック凝集と輸送に与える影響
    科学研究費助成事業
    2025年10月01日 - 2028年03月31日
    濱本 昌一郎
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 北海道大学, 25KF0124
  • 土壌内のマイクロ・ナノプラスチック挙動の解明と運命予測モデルの構築
    科学研究費助成事業
    2024年04月01日 - 2028年03月31日
    濱本 昌一郎; 竹村 貴人; 斎藤 健志; 西村 拓; 大竹 豊; 二瓶 直登; 杉本 卓也; 石田 尚之
    今年度は、土壌中からのマイクロプラスティック（MPs）の定量法の確立に向けた予備的検討を中心に行った。土壌中MPsの分析には数多くの手法が提案されており、フーリエ変換赤外分光法やラマン分光法を用いた分光分析が代表的であるが、特に微小なMPsについては適用が難しい。そこで、熱分解ガスクロマトグラフ質量分析計（熱分解GC/MS）を用いた熱分解分析により、ナノスケールを含む微小なMPsを定量できる手法が提案されている。しかし、この手法はMPsの抽出行程に課題がある。例えば、分析前の夾雑物除去や土粒子からのMPsの分離のために実施される土壌有機物の分解行程では、従来法である過酸化水素を用いることでMPsの劣化が報告されている。そこで、フェントン試薬を用いた有機物分解、NaI水溶液による比重分画、熱分解GC/MSによるMPsの抽出・定量を異なる土壌を用いて検討した。模擬MPsとしてポリエチレン（PE, 直径150-180マイクロm）とポリ塩化ビニル（PVC, 106-250マイクロm）を豊浦砂、沖積土、火山灰土に添加し、回収率を確認した。PEについては、土壌の種類によらず回収率は80以上で高い値が得られた。一方、PVCについては、豊浦砂が100%近いのに対し、沖積土で50%程度、火山灰土で30%程度と低い値が得られた。このことからフェントン処理による有機物分解時のpH変化や生成される鉄酸化物の存在が、特定のプラスティックの回収に影響を与えることが示唆された。実際のマルチ連用土壌でのプラスティック抽出実験から、非マルチ連用土壌よりもマルチ連用土壌で高いPE抽出が確認され、本手法の有効性が示された。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 24H00529
  • 水田における形態別メタン動態の解明と包括的予測モデル構築
    科学研究費助成事業
    2024年06月28日 - 2027年03月31日
    濱本 昌一郎
    今年度は、X線CT装置を用いた水田土壌中メタンバブルおよび根系分布の可視化・定量化に取り組んだ。茨城県水田土壌から採取した土壌をワグネルポットまたは500 mlのプラスティック製ボトルに充填し、水田環境を模擬した湛水土壌を作成した。これらの模擬水田土壌を用いて種もみを播種し、人工気象器内で約1か月栽培した。CT画像撮影には、卓上型μフォーカスX線装置を用いて、印加電圧や電流を調整しながら、Segmentationが可能な画像撮影条件の検討を行った。得られた画像から根を抽出するためのアルゴリズムを検討した。具体的には、最表層の画像から根と断定できる箇所を目視で特定し、この箇所を探索範囲として1枚下の画像から根の抽出とノイズ除去のための画像処理を全画像に対して順に繰り返すことで、根の三次元マップを作成した。土壌内のメタンバブルについては、単純閾値から抽出することができた。このように、今年度の成果から、水稲を栽培したポット中の根系分布およびメタンバブルの成長程度をCT撮影により把握することが可能となった。また、実際の栽培実験に向けて、稲わら投与や水稲栽培の有無の違いがメタンバブルの発生速度に与える影響に関する予備的検討、各種関連測定項目（溶存メタン濃度やpH/Eh）の測定手法の確認を行った。特に、ポット内のメタンバブル濃度測定については、ポットを水の張ったバケツ内で破壊し、バブルの全回収とGCを用いたバブル濃度の測定を行う。これらの手法のプロトコルを確立し、次年度の本実験に向けた検討を終えた。
    日本学術振興会, 挑戦的研究(開拓), 北海道大学, 24K21262
  • ダイズの放射性セシウム吸収に関する包括的研究
    科学研究費助成事業
    2024年04月01日 - 2025年03月31日
    二瓶 直登; 高橋 秀和; 市橋 泰範; 濱本 昌一郎; 高木 恭子; 小林 奈通子; 岡野 夕香里; 中田 隆
    （ア）福島県内で日本、世界のコアコレクション、および福島大学が独自に集めた品種系統を含めた337品種を用いた2年分の栽培結果を元に、葉の133Cs濃度、子実の133Cs濃度、および葉/子実比の比を用いてゲノムワイド関連解析（GWAS）により、吸収および転流に関するQTL、候補遺伝子の同定を試みた。また、葉、子実の他元素も測定し、Csと関連する元素のネットワーク解析を行った。
    （イ）HAK5のアミノ酸配列をターゲットとしたノックダウン個体(KD)と対象個体（WT）を、異なるK濃度（低Kと高K）の水耕液で栽培後、137Cs+と42K+を含む溶液に浸漬した。HAK5の発現は、低Kで栽培したWTでは高 Kに比べて増加したが、KDでは増加しなかった。137Cs+ 吸収量は、WTでは高Kに比べ低Kで増加したが、KDでは栽培時のK濃度によらず低い吸収量であった。地上部の137Cs+ 吸収も根と同様の傾向で、低Kで栽培したKDではWTのようにCs吸収の増加はみられなかった。42K+ の吸収は137Cs+ と同様に、WTでは低K で吸収量が増加したが、KDでは低K、高Kとも低かった。。以上より、ダイズのHAK5がCs吸収に関与する候補とした。
    （ウ）KDの子実のCs濃度を評価するため、0.1ｍM K+溶液に133Csを0.1mM添加してWT、KDを栽培した。子実の133Cs+ 濃度は、WTに比べKDでおよそ60%低下した。子実以外の他部位のCs濃度も子実と同様の結果であった。
    （エ）異なるK+濃度（0, 0.01, 0.1, 1, 3mM）で栽培したダイズのHAK5の遺伝子発現を確認したところ、0.1ｍM以下で栽培すると発現量が大幅に高まった。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 福島大学, 23K21251
  • ダイズの放射性セシウム吸収に関する包括的研究
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2021年04月01日 - 2025年03月31日
    二瓶 直登; 高橋 秀和; 市橋 泰範; 平賀 勧; 濱本 昌一郎; 小林 奈通子; 岡野 夕香里; 辰野 宇大
    （ア）Cs吸収に関与する遺伝的制御について、これまでに得た複数の候補遺伝子から選抜し、その欠損体を用いた評価を行った。また、異なる環境で栽培したダイズのRNA-seq解析に基づく検討により、Cs吸収を担う候補遺伝子を同定した。
    （イ）土壌の多様な成分や微生物、物理性を含めた栽培環境がダイズのCs吸収能に与える影響を明らかにするため、福島県内でダイズが栽培されている圃場から土壌、微生物のデータを包括的に取得した。
    （ウ）福島県内でダイズのコアコレクション（337品種）を栽培し、開花期の葉、子実の133Cs濃度を測定した。葉と子実の133Cs濃度比を用いてゲノムワイド関連解析（GWAS）により、葉から子実へ移行する候補遺伝子の同定を試みた。分析が済んだ85品種の葉、子実のCs濃度、および葉と子実のCs濃度比の最大値と最小値はそれぞれ22倍、24倍、97倍であった。葉と子実のCs濃度比についてGWAS解析を行った結果、p値が高い(7.5以上)ローカスがいくつか検出された。
    （エ）基肥でK施肥を行うとCs吸収抑制効果は高かったが、K追肥ではCs抑制効果はみられなかった。またCa施肥については土壌型により結果が異なり、灰色低地土ではCs濃度が低下したが、黒ボク土ではCs濃度の低下はせず、Ca輸送体の関与は判然としなかった。作物が吸収しやすい分画(F1)としにくい分画(F2)に分けて検討したところ、ダイズのCs吸収はイネやソバよりF2分画の割合が高く、ダイズは広い分画のCsを吸収することが示された。
    （オ）ダイズのCs蓄積経過を明らかにするため生育期間中の一定期間だけCsを供給して水耕栽培をしたところ、ダイズのCs吸収はK、Caと同様に生育後半まで続いた。また、およそ55%が転流によって蓄積したものであり、45%が根から直接吸収して子実に蓄積したと算出された。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 福島大学, 21H02325
  • 気液界面存在下における地盤内のコロイド粒子挙動の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2021年04月01日 - 2024年03月31日
    濱本 昌一郎; 竹村 貴人; 大竹 豊; 石田 尚之; 杉本 卓也
    本研究では，気液界面存在下における多孔質体中のコロイド粒子挙動の実態把握に基づき、不飽和土壌内でのコロイド粒子の土壌内移動特性を解明することを目的とする。本年度はまず、X線CTを用いた不飽和土壌の間隙構造のキャラクタリゼーションと、間隙構造パラメータと各種物質輸送係数の関係について調べた。粒径の異なる砂試料を用いて、異なる水分状態（完全飽和、封入不飽和、連続不飽和（脱水・吸水過程））にある砂充填カラムを作成し、物質輸送係数として飽和・不飽和透水係数、ガス拡散係数、通気係数を測定した。また各水分条件において、X線CT装置を用いて液相・気相の間隙径分布に加え、各相の屈曲度・連結性を定量的に評価した。結果、封入空気の気泡径と分布が封入不飽和状態下での透水係数の低下度に大きく影響を与えること、同一水分条件下で吸水過程は脱水過程に比べ粗大間隙ネットワークの連結性が高く、結果としてガス拡散係数および通気係数が高くなること、など気液界面存在下における間隙構造と物質輸送特性に関する貴重な基礎的知見が得られた。さらに本年度は、間隙水の化学的特性が多孔質体中のコロイド挙動に与える影響を調べるため、Na+やCa2+などのイオン種やイオン濃度を変えた条件で砂充填カラムへのラテックス粒子注入実験を行った。二価陽イオン存在下ではコロイド粒子沈着が促進することや、NaとCaとのイオン交換反応時における沈着コロイド粒子の脱離挙動が、DLVO理論に基づくコロイド粒子と充填粒子表面との相互作用力によって説明できることを示した。また次年度に向けて、マイクロ間隙流路を用いたコロイド粒子挙動直接観察の装置セットアップや、AFMを用いたコロイド粒子と充填粒子表面との相互作用力測定に関する実験を開始した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 東京大学, 21H01424
  • バブル態メタンの土壌内挙動の解明とメタンガス運命予測モデルの構築
    科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
    2019年06月28日 - 2021年03月31日
    濱本 昌一郎; 常田 岳志; 小島 悠揮
    2020年度は、模擬水田土壌カラムを用いたメタンバブル挙動に関する室内実験を行った。本研究課題で研究対象とするつくば市の水田土壌から採取した攪乱土壌を直径5cm高さ6cmのアクリル製カラムに水中充填し、恒温室内にて約１か月培養した。稲わらを混入したカラムを準備し、稲わら投入によるメタンバブル生成速度の違いを検討した。カラムにはThermo-TDRを設置し、培養期間中の誘電率および熱特性変化を調べた。結果、稲わら投入カラムでは培養開始から１週間程度でメタンバブルの生成が見られ、バブル生成に伴って誘電率および熱物性の変化が見られた。特に、誘電率と熱容量はバブル量の増加とともに低下し、次年度実施するメタンバブルの生成量評価に関する現場モニタリングに関してこれらの物理量が有効な指標となることが確認できた。一方、稲わらを投入しなかったカラムでは、培養期間中バブルの生成は確認できなかった。このように、室内実験を通して有機物施用によりメタンバブルの生成が促進されることが確認できた。また、稲わらを投入したカラムを用いてＸ線CT撮影を行った。地表面から3㎝深度でメタンバブルの存在が確認でき、画像解析から個々のバブル体積や等価径、個数を算出した。一方で、湛水直下ではメタンバブル存在量は少なく、メタンバブルの深度分布について貴重な実験データが得られた。今後は培養温度や稲わら投入割合など諸条件を変化し、環境条件とメタンバブル生成速度に関する実験データを蓄積する予定である。
    日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 東京大学, 19K22921
  • ナノ材料の地盤内移動特性解明と移動モデル構築
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2018年04月01日 - 2021年03月31日
    濱本 昌一郎; 竹村 貴人; 山下 祐司; 斎藤 広隆
    2019年度は、封入空気の存在が多孔質体内のコロイド粒子（シリカ粒子）移動に与える影響について調べた。豊浦砂を充填したカラムに、真空条件下で給水することで完全飽和試料を作成した。このカラムを所定のサクションで脱水させたのち、再度給水させることで封入不飽和試料を作成した。封入空気の存在は、X線CT画像にて確認し、画像解析から封入空気の存在量および気泡径分布、さらに液相のネットワーク（屈曲度）について解析した。封入空気の存在（飽和度９０％程度）は、イオントレーサーの挙動に影響を与えなかったものの、完全飽和試料に比べてシリカ粒子の流出が早まる結果が得られた。一方、CT画像解析から封入空気の存在によって液相の平均屈曲度が増加する結果が得られた。物理的な間隙ネットワークの変化よりも、封入空気とコロイド粒子との相互作用が、コロイド粒子の流出に影響を与えたと考えられた。また、コロイド粒子の沈着がナノバブル挙動に与える影響について調べた。カルボキシルラテックス粒子をガラスビーズ充填カラムに注入し沈着させた後、ナノバブル水を注入した。ナノバブルの流出率はラテックス粒子の沈着下で低下した。注入するラテックス粒子濃度を変えた条件で実験した場合、ガラスビーズ表面への沈着量は注入濃度の上昇に伴い増加するものの、その後のナノバブルの流出特性には影響しなかった。また、ナノバブル沈着下でのラテックス粒子の流出挙動についても調べた。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 東京大学, 18H01530
  • 根圏メタボロダイナミックスの分子・数理基盤
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2018年04月01日 - 2021年03月31日
    杉山 暁史; 濱本 昌一郎
    根圏は「植物根から影響を受ける土壌領域」と定義され、根圏が土壌微生物の活性が高く、植物の生育に重要であることは広く受け入れられてきた。近年、次世代シーケンサー技術の発展により根圏の微生物叢を包括的に解析することが可能となり、根圏微生物叢は植物の健全な生長に重要な役割を担うと示唆されるなど、根圏微生物叢と植物生育の関係性について世界中で研究が進められている。根圏は植物微生物相互作用の中心的な領域であるが、土壌のどこまでが「根圏」なのかは不明である。根圏は植物根からの影響を受ける領域であるため、シグナル物質である植物二次代謝産物の動態を理解することが根圏の理解には必須である。しかし、根圏シグナル物質として機能する植物二次代謝産物の根圏での動態と機能は分子レベルでは解明されておらず、植物と根圏微生物叢の相互作用の解明への大きな障壁となっている。本研究では、根圏シグナル物質に着目して根圏をモデル化することを目指している。
    ダイズ根から分泌されるダイゼインの土壌中での動態を、移流分散方程式を基にしたダイゼイン移動の支配方程式に土壌中での分配係数や一次分解速度定数といったパラメータを組み込むことでシミュレーションした。また、実際の生育環境である圃場土（灰色低地土）で、根近傍の濃度が生育初期で最も大きいことが示唆された。これらの結果を3種類の根箱装置および疑似根を用いた装置を用いて検証したところシミュレーションと同等の結果が得られた。土壌中の有機物や粘土鉱物組成が動態に与える影響も明らかにし、植物根から分泌された代謝物の移動についての考察を行った。さらに、特性の異なる豊浦砂を用いた解析（シミュレーション及び根箱装置を用いた実証試験）も行った。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 京都大学, 18H02313
  • 液-気-化学連成場における地盤内のファインバブル挙動の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2016年04月01日 - 2019年03月31日
    竹村 貴人; 濱本 昌一郎; 斎藤 広隆; 鈴木 健一郎
    本研究では，ファインバブルの理化学性把握，気・液・化学連成場における地盤内のファインバブル挙動解析，現場スケールでのファインバブル移動特性把握を行なった．これらの結果を踏まえ，地盤内におけるO2態/CO2態ファインバブルの移動領域・環境影響範囲の推定，ファインバブルを用いた効率的なCO2地中中和処理工法の提案を行なった．その結果，通水溶液のpH 条件がファインバブルの移動特性に与える影響，異なるpH条件でのファインバブルの存在寿命について実験により明らかにした．また，原位置試験より，CO2地中中和処理のための滞水層中のファインバブルの挙動についての評価を行なった．
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 日本大学, 16H04411
  • 根によるCs吸収プロセスの解明と根圏土壌における水・溶質移動モデルの構築
    科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    2016年04月01日 - 2019年03月31日
    濱本 昌一郎; 二瓶 直登; 西村 拓
    作物によるセシウム吸収抑制に対してカリウム施肥効果の低い土壌（カリウム問題土壌）が存在する．これらカリウム問題土壌を対象として，CsおよびK動態を室内カラム・バッチ実験により明らかにすること，さらに根箱実験により粘土鉱物の存在が根近傍域での水・イオン動態を定量的に把握することを目的とした．結果，上記カリウム問題土壌の中には，バーミキュライトの存在により添加したKが強く固定され，交換態Kが増加しにくい土壌が存在することが分かった．また根箱実験から，バーミキュライトを添加することで，根近傍域数mm以内のKおよびCs濃度は大きく低下し，ダイズ根によるイオン吸収は抑制されることを実験的に示した．
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 東京大学, 16K15003
  • 福島原発事故で沈着した放射性セシウムの生活圏内再分布のモデル化と影響予測
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    2015年04月01日 - 2018年03月31日
    西村 拓; 溝口 勝; 飯田 俊彰; 大澤 和敏; 登尾 浩助; 塩澤 昌; レンシュラー クリス; 濱本 昌一郎; 山崎 琢平; 二瓶 直登; 吉田 修一郎; 小暮 敏博; 奥村 大河; 羽田野 聡
    対象とした流域から出る137Cs(以下RCs)の流出速度は小さく，かつ流出懸濁物質量と高い相関を持っていた．しかし，その関係は2015年夏の台風による大きな出水を境に変化した．対象流域を小さく絞り，実踏と数値計算によってRCs流出を検討した結果，土砂ならびにRCsの流出は，流水部分近傍の限定された部分を起源としていることが示唆された．
    降雨毎に流出RCs量を精査すると，流出土砂の少ない時に採水試料が相対的に大きな放射能を示す事があった．そこで，採水試料からRCsを含む粒子を分画し，得られた粒子を電子顕微鏡等で観察・分析した結果，流出水中の懸濁物質の中にセシウムボールが含まれていたことがわかった.
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 東京大学, 15H02467
  • 土中の炭素循環に応答した塩類集積プロセスに関する研究
    科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    2014年04月01日 - 2017年03月31日
    西村 拓; 濱本 昌一郎; 井本 博美; 石橋 咲耶
    1960年代から乾燥地・半乾燥地の塩類集積に関して、Naイオンが卓越するNa土壌とCa資材を用いた改良についての研究が広く行われてきた。一方、塩類集積地では、炭酸Ca等の炭酸塩が集積している所も多く、この場合、炭酸塩の水溶解性が低いため、塩類集積の改善が困難である。炭酸塩は、土中水と気相のCO2と化学平衡するため、土壌中のCO2濃度を高くするとよく溶解する。この点に着目し、土壌呼吸等による土壌中CO2濃度の変動と土中の炭酸カルシウムの溶解、さらにはこの溶解によって増大することが期待されるCaイオンのNa土壌改良効果を評価する土壌空気成分制御型室内土壌カラム実験装置を開発した。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 東京大学, 26660189
  • マイクロバブルの土壌内移動の解明と運命予測
    科学研究費助成事業 若手研究(A)
    2014年04月01日 - 2017年03月31日
    濱本 昌一郎; 二瓶 直登; 上田 義勝; 竹村 貴人; 中澤 博志
    近年，微細気泡（ファインバブル，FB）の地盤環境工学分野における利用が注目されている．本研究では，土壌内での微細気泡移動機構の解明と移動モデルの構築を目的とした．ガラスビーズ充填カラムへのFB水注入実験を実施した結果，FBは通水中にカラム内に捕捉され，捕捉率は低流速条件で大きいことが分かった．また，初期気泡密度が高くζ電位の低い酸素FBの方が空気FBよりもカラム内に捕捉されにくい結果が得られた．FBのガラスビーズへの吸着・脱離・捕捉を考慮した移動モデルで実験結果を再現することができた．
    日本学術振興会, 若手研究(A), 東京大学, 研究代表者, 競争的資金, 26709033
  • 地盤内の気泡挙動解析モデル構築と気泡注入工法の最適化にする研究
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2013年04月01日 - 2014年03月31日
    岩下 和義; 濱本 昌一郎
    本研究の目的は、気泡の物理特性および注入条件が地盤の不飽和化ならびに液状化強度に与える影響を解明することである. H25年度では、使用するマイクロバブルの安定性評価のために、異なる界面活性剤を使用した時の水中マイクロバブルの持続性や生成されるマイクロバブル径分布について調べた。結果、界面活性剤としてSDSを用いさらに水中SDS濃度を臨界ミセル濃度以上にした場合で、最も水中マイクロバブルが安定して存在することが分かった。生成されるマイクロバブル径は5-100μmであった。また、マイクロバブルの地盤内挙動把握を目的とし、飽和砂質地盤へのマイクロバブル注入実験を室内カラム試験より実施した。粒径の異なる砂試料を異なる締固め度でステンレス製カラムに充填し、カラムにマイクロバブル水を注入した。結果、通水中にマイクロバブルが砂試料内に補足されるために、通水流量および流出後のマイクロバブル濃度は時間とともに低下する結果が得られた。しかしながら、流出後と流入時のマイクロバブル径分布を比較した場合、両者に大きな差が見られず特定の径のマイクロバブルが試料内で捕捉されるという現象は確認されなかった。マイクロバブルの捕捉率は砂試料の粒径が小さいほど高く、通水後の飽和度は約70%程度まで低下することが分かった。一方で、同粒径砂試料を用いた場合、試料の締固め度の違いがマイクロバブルの捕捉率に与える影響は小さい結果が得られた。本研究を通して、マイクロバブルの地盤内挙動に関する重要な基礎的知見が得られた。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 埼玉大学, 連携研究者, 競争的資金, 25420496
  • 地盤内の温度環境を考慮した物質移動―力学連成解析モデルの構築
    科学研究費助成事業 若手研究(B)
    2012年04月01日 - 2014年03月31日
    濱本 昌一郎
    熱環境変化による地盤内の物質移動・力学的特性変化把握を目指し，異なる温度環境下で圧密・物質移動試験を実施した．カオリン粘土を用いた圧密試験の結果，温度上昇により試料の圧密降伏応力・圧縮指数およびせん断剛性が増加する結果が得られ，温度上昇により土粒子間のセメンテーション作用が増加したことが理由として考えられた．物質移動特性の温度依存性については，温度上昇による透水係数および溶質拡散係数の増加が確認され，既存の予測モデルを用いて表現可能であることを示した．沖積粘土を用いた溶質移動実験の結果，温度変化が溶質分散特性に与える影響は遅延係数に比べ小さいことが分かった．
    日本学術振興会, 若手研究(B), 埼玉大学->東京大学, 研究代表者, 競争的資金, 24760375
  • 廃棄物処分場の覆土内部における水・熱・溶質・ガス挙動解析と環境リスク評価
    科学研究費助成事業 研究活動スタート支援
    2010年 - 2011年
    濱本 昌一郎
    本研究では,様々な物理的条件(締固め度や水分条件)を有する処分場覆土を用いて,覆土内の物質輸送特性,特にガス輸送特性把握に向けた室内実験を実施した.これらの実験結果と国内外の異なる土壌を用いて得られた物質・熱輸送係数測定値を整理することで,覆土の物理的性質を考慮した覆土内の溶質・ガス・熱同時輸送解析に資する輸送係数予測モデルを構築した.構築した予測モデルを用いて,覆土内部での温室効果ガス動態に関する数値解析を行った.
    日本学術振興会, 研究活動スタート支援, 埼玉大学, 研究代表者, 競争的資金, 22860012
  • 土壌における揮発性有機化合物のガス態移動機構の解明と環境リスク評価
    科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    2008年 - 2009年
    濱本 昌一郎
    平成21年度では、前年度に引き続き土壌中の移流・分散現象を再現したカラム実験を行い、土壌中のガス挙動を支配するガス輸送係数であるガス拡散係数・通気係数・ガス分散係数の相関関係把握および予測式構築を行った。さらに、土壌中のガス移動に加え、土壌中の溶質移動、熱移動、電気移動にも研究対象を広げ、これらの物質・熱移動を支配する物質輸送係数(ガス輸送係数、溶質拡散係数、熱伝導度、電気伝導度)間の類似性・相違について調べた。研究を通して、修正アーチー式をもとに、単粒構造を有する砂質土および団粒構造を有する団粒土に適用可能な、土壌の物理特性を考慮した物質・熱輸送係数予測式を構築した。構築した予測式を用いて、廃棄物処分場内における汚染・温室効果ガスおよび熱輸送の数値解析を行った。数値解析結果と現場における実測データとの比較、廃棄物処分場の汚染・温室効果ガス放出制御および安定化促進に向けた工学的手法の提案を行った。一般的に廃棄物処分場では廃棄物層の上方に覆土層が施工される。数値解析の結果、覆土層を極度に締固めた場合、緩詰め地盤に比べ、高い水分保持特性に起因して低いガス移動特性を導くことが分かった。一方で、メタンガスのように地表面付近で酸化されやすいガスでは、メタン酸化能力の低下により緩詰め地盤よりも温室効果の高いメタンガスがより放出されることが分かった。また、効果的に処分場からのガス放出を制御するためには、最低50cmの覆土層を確保する必要があることが示唆された。覆土層を極度に締固めた場合では、熱輸送がより促進され、廃棄物層から放出される熱はより早くに外気温と平衡に達し、覆土層の極度の締固めが処分場の安定化に寄与することが分かった。
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 埼玉大学, 08J06192