2025/01/09 更新

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カワベ ヨシシゲ
川邉 能成
所属
理工学術院 創造理工学部
職名
教授

研究分野

  • 環境負荷、リスク評価管理

受賞

  • 「環境賞」優良賞

    2014年05月   公益財団法人日立環境財団および日刊工業新聞社   地圏環境リスク評価システムの開発  

    受賞者: 駒井 武, 川辺能成, 坂本靖英

  • 平成24年度土木学会論文賞

    2013年06月   公益社団法人 土木学会   東日本大震災における津波堆積物中の重金属類とそのリスク  

    受賞者: 川辺能成, 原 淳子, 保高 徹生, 坂本 靖英, 張 銘, 駒井 武

  • エンジニアリング奨励特別賞

    2009年07月   財団法人エンジニアリング振興協会  

    受賞者: 駒井 武, 川辺能成, 原 淳子, 西脇淳子, 竹内美緒

  • 資源・素材学会論文賞

    2006年03月   一般社団法人 資源・素材学会   熱水圧入法における貯留層内現象ならびにガス産出挙動に関する室内実験研究‐メタンハイドレート貯留層の浸透率評価に関する研究(第2報)-  

    受賞者: 坂本靖英, 駒井武, 川辺能成, 川村太郎, 天満則夫, 山口勉

 

論文

  • A novel and simple method for measuring nano/microplastic concentrations in soil using UV-Vis spectroscopy with optimal wavelength selection

    Kyouhei Tsuchida, Yukari Imoto, Takeshi Saito, Junko Hara, Yoshishige Kawabe

    Ecotoxicology and Environmental Safety     116366 - 116366  2024年05月

    DOI

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    1
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  • 東北地方太平洋沖地震による津波堆積物の堆積域の推定と重金属類の分布特性評価

    Yoshishige KAWABE, Junko HARA, Kuniyuki MIYAZAKI, Takeshi KOMAI

    Journal of Geography (Chigaku Zasshi)   132 ( 4 ) 327 - 340  2023年08月

    DOI

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    2
    被引用数
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  • Numerical Analysis on the Effect of Soil Properties on the Generation of Volatilization Flux from Unsaturated Soil Contaminated by Volatile Chemical Substances

    Monami Kondo, Yasuhide Sakamoto, Yoshishige Kawabe, Takeshi Komai, Noriaki Watanabe

    Environmental Modeling and Assessment   23   09914 - 09914  2023年07月  [査読有り]

    DOI

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    1
    被引用数
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  • Prediction of 1,4-Dioxane Migration in Groundwater and Evaluation of Remediation Measures in an Illegal Dumping Site Using a 2D-Numerical Model

    Thatthep Pongritsakda, Yasuhide Sakamoto, Jiajie Wang, Yoshishige Kawabe, Sanya Sirivithayapakorn, Takeshi Komai, Noriaki Watanabe

    Sustainability   15 ( 5 ) 3930 - 3930  2023年02月

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    Illegal dumping sites are usually characterized by complex contamination situations due to the presence of multiple contamination sources. To improve the efficiency of illegal waste dumping site remediation, this study developed a numerical model considering the effects of groundwater levels and hydraulic gradient changes on remediation operations. Using this model, the most likely sources of contamination for 1,4-dioxane at an illegal waste site in Iwate Prefecture, Japan, were successfully identified (including location, amount, and time of occurrence) by reproducing historical monitoring data (from 2010 to 2022) through history matching, and future contaminant migration in groundwater was predicted. In addition, based on quantitative evaluations of the remediation measures, we found that some remediation measures, such as impermeable wall construction, while having some effects on the control of contamination spreading, may accelerate the migration of contaminants off-site due to the change of hydraulic gradient. Therefore, remediation procedures should be more carefully considered for illegal dumping sites based on an understanding of the distribution of contamination sources and hydraulic gradient evolutions.

    DOI

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  • Applicability of Alkaline Waste and By-products as Low Cost Alternative Neutralizers for Acidic Soils

    Isiri Upeksha Nagasinghe, Takeshi Saito, Takato Takemura, Ken Kawamoto, Toshiko Komatsu, Naoki Watanabe, Yoshishige Kawabe

    ISIJ International   63 ( 2 ) 228 - 234  2023年02月  [査読有り]

    DOI

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 高次元データ駆動解析による歴史津波堆積物の高精度判別

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)

    研究期間:

    2018年04月
    -
    2021年03月
     

    駒井 武, 後藤 和久, 中村 謙吾, 桑谷 立, 川辺 能成

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    地球化学的調査による高次元データ取得と津波堆積物の統計数理解析に基づき、日本沿岸で過去1万年程度の間に発生した巨大地震津波の頻度を正確に把握することを目的とする。そのため、高密度で堆積物コア試料を地球化学的に分析し、従来の地質データと統合して得られた高次元データをスパースモデリング手法により解析した。この新技術により、各種のイベントや歴史的な事象を数理統計的に差別化して、歴史的な巨大津波による堆積物を高精度で判別できる包括的フレームワークを構築し、日本沿岸における地震津波イベントの頻度、浸水範囲の特定精度を向上させることを目指す。
    東日本および西日本の国内数カ所の調査地点においてジオスライサー調査を新規に実施し、津波堆積物のコア試料を収集した。また、産総研および高知大学で保管されている既往のコア試料を対象として地質学的、地球化学的な解析作業を実施した。得られたコア試料は、高知大学コアセンターが所有するコアスキャニング装置により高密度で分析し、元素、有機物、粒径分布、粘土含有量等の分布をマッピングして高次元データを集積した。
    特定地域における海洋堆積物と津波堆積物を対象にして、堆積状況に加えて風化や化学的変換に基づく物理化学プロセスに関して統計数理解析を実施した。具体的には、主成分分析や独立成分分析等により地質現象を支配する典型的なプロセスを抽出することで、地質情報を含むデータ駆動に基づいて津波堆積物をほかの堆積物と判別できることを確認した。
    スパースモデリング手法を取得した高次元データに適用し、津波堆積物と非津波堆積物の統計数理的な分別に必要な統計数理情報を集積した。また、地質データおよび微化石等を含む津波堆積物の要素モデリングの機械学習を通じて、モデリングの規範となる事象や基底を抽出して、津波堆積物の地球化学特性に基づき津波堆積物の汎化性能を向上させた。

  • アジア有害元素汚染地域における食のリスク評価と専用大気PIXE分析システムの構築

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)

    研究期間:

    2010年
    -
    2012年
     

    世良 耕一郎, 村尾 智, 中村 剛, 川辺 能成

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    バングラデッシュ・モンゴルにおいて種々の食品・水・住民の毛髪等を採取・分析し有害元素濃度を測定した。また汚染の拡散状況を把握、曝露経路を同定した。毛髪分析により住民の曝露状況を把握、さらに住民の食生活を考慮した総合摂取量を推定した。その結果、有害元素総摂取量の管理が可能となった。また農作物中の有害元素動態を観察する目的で、「専用大気PIXEニ検出器同時分析システム」を構築、全元素の同時定量分析法が確立された。それに伴い、軽元素検出用Si(Li)に装着する「先端キャップ」を開発し、軽元素に対する感度を二桁向上させた。さらに同法を用いた「生きた植物に対する定量分析法」を開発、有害元素の植物内動態観察が初めて可能となった。

  • 自然浄化能を活用した有機塩素化合物汚染土壌の原位置修復

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)

    研究期間:

    2005年
    -
    2007年
     

    井上 千弘, 千田 佶, 白鳥 寿一, 須藤 孝一, 原 淳子, 川辺 能成

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    本研究では、自然界に存在する鉱物と微生物による脱塩素反応を有効に活用しながら、有機塩素化合物で汚染された土壌の修復を行うプロセスを開発することを目的とした。主な研究成果は以下の通りである。
    1. 黄鉄鉱によるTCE脱塩素反応は、嫌気的条件下より好気的条件下で良好に進行することが明らかになった。その際、TCEは有機酸を経て最終的に二酸化炭素と塩化物イオンまで変換した。黄鉄鉱は酸化されて、硫酸イオンと鉄イオンが放出された。また、黄鉄鉱による反応速度は酸素濃度に依存した。
    2. 嫌気的条件下で黄鉄鉱のほか、硫化鉄、黄銅鉱などの硫化鉱物によるTCE脱塩素反応が進行することが明らかになった。その反応速度は黄鉄鉱が最大であった。
    3. 硫酸還元環境下から採取した試料から得られた嫌気微生物の集積培養系によりTCEがエチレンまで脱塩素された。この集積培養系によるTCE脱塩素反応ではメタン生成細菌の制御が重要であった。
    4. いくつかの有機塩素化合物で汚染されたフィールドにおいて、地下水中の有機塩素化合物の自然減衰に関する長期データを採取し、それぞれのフィールドにおける自然減衰の要因を明らかにした。
    5. TCEなどの有機塩素化合物の土壌粒子への吸着や地下水中での拡散、微生物反応や化学反応による分解を含むモデルを作成し、これらの物質の実汚染サイトにおける挙動を予測した。
    6. 以上のデータにもとづいて、汚染土壌と黄鉄鉱の混合および分解微生物の活性化を組み合わせた有機塩素化合物汚染土壌修復プロセスの基本設計を行った。
    7. クロロベンゼンなどの芳香族炭化水素が黄鉄鉱により好気および嫌気条件下で分解されたことから、黄鉄鉱によるダイオキシン類分解の可能性が示された。

Misc

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産業財産権

  • 水中の低濃度の放射性セシウムのモニタリング方法及びモニタリング装置

    特許第5354627号

    保高 徹生, 川本 徹, 川辺 能成, 佐藤 利夫

    特許権

    J-GLOBAL

  • コールベッドメタンハイドレート製造装置及びコールベッドメタンハイドレート製造方法

    川村 太郎, 山本 佳孝, 川辺 能成, 原 淳子, 樋口 知, 内田 努, 大賀 光太郎

    特許権

    J-GLOBAL

 

現在担当している科目

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他学部・他研究科等兼任情報

  • 理工学術院   大学院創造理工学研究科

学内研究所・附属機関兼任歴

  • 2023年
    -
    2024年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

特定課題制度(学内資金)

  • 自然由来汚染土壌からの重金属類の動態に関する研究

    2023年  

     概要を見る

    2010年における土壌汚染対策法の改正に伴い、自然由来重金属類による土壌汚染がわが国で増加傾向にある。また、土壌中に含まれる重金属類は雨水などの浸透により帯水層へ到達し、地下水汚染を引き起こすことがある。特にわが国における地下水汚染では、ヒ素やフッ素による汚染件数が上位を占めており、その多くが自然由来によるものと考えられている。一方、地下水位は季節変動などにより変動するため、飽和帯と不飽和帯の境界における透水性、毛管圧力、マトリックポテンシャルなどに変化が生じ、間隙水中の重金属類などの移動や土壌からの溶出挙動が異なってくるものと考えられる。実際にあるVOC汚染現場の地下水中のVOC濃度は地下水位の変動により大きく変動しており、地圏環境中における重金属類などの移動挙動や土壌からの溶出挙動は大きく影響を受けることが明らかになっている。そこで、本研究では、実験と数値モデルにより、飽和帯と不飽和帯の境界における、地下水位の変動に伴う水頭や土壌の透水性の変化が自然由来重金属類の動態に及ぼす影響について検討した。カラムに砂質土壌を充填し、不飽和帯に模擬汚染物質としてNaCl溶液を注入した。その後、水位を変化させ飽和帯へ移行するNaCl濃度を測定することで動態を評価した。その結果、飽和帯と不飽和帯の境界における移動現象については、概ね一次元移流分散方程式で評価できることが明らかになった。また、地下水位の変動により、土壌内では水頭差の変化にともなう流れや水飽和率の変化が生じたため、水位上昇の過程では、汚染物質の帯水層への移行量は減少した。一方、水位上昇がなくなり水位が一定になると、土壌の水飽和率が大きくなり透水性が増し、水位上昇前より汚染物質の帯水層への移行量は増加した。水位低下の過程では、土壌が水を保持しやすくなることで、水飽和率の変動がほとんどなくなり、汚染物質の移動に大きな影響を及ぼさないことが明らかになった。