第11 章室内実験によるカイネティックスを用いた野外風化速度の見積り

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1、第11章　室内実験によるカイネティックスを用いた野外風化速度の見積りHaraldSverdrup　および　PerWarfvinge化学工学第2学科Lund大学,Box124S-22100,Lund,スウェーデンはじめに　化学風化を理解することは、多数の重要な環境問題を分析して理解するために重要である。土壌と水の酸性化は、風化の地球化学的性質と密接に結びついている。土壌と岩石の風化は、酸性化した生態系に対しての唯一の自己修復メカニズムを示している。珪酸塩鉱物の風化は、何が世界的な気候変化を起こすのかを理解するのに、重要な役割を果たすと思われる

2、。生態系の変化は、主要元素と少量元素の両方について、局所的な化学条件と気候条件の変化に密接に結びついている。局所的な影響が広い地域にわたって複合した結果として、これらの大規模な循環を規制している。新しい地球化学の理解を基にした役立つ手段を用いて、そのような生態系の変化は、現在定量的に取組み始めることができるようになり、それらの原因と結果も正確に評価できるようになってきた。林業と農業におけるバイオマス生産の長期的持続性についてのアセスメント、水質アセスメント、あるいは核廃棄物貯蔵の安全性は、その系の地質学的および鉱物学的な特性に由来する風化速

3、度についての知識を必要とする。地球化学モデルの重要性　モデルというものは特に研究において重要であるが、それは、それ自体が正当であるという結果を作りだすためではなく、複雑で非線形の系を調べたり、そのような系からのデータを解釈することができるようにするためである。　モデルを用いて、1つの実験で同時に起こるいくつかの過程の相互作用を研究できる。基本的にどのモデルも次の2つの目的のうちの1つまたは両方のために使える：　＊ある系についての総合的な解釈を、そのサブシステムおよび提案され組み合わされたサブシステムの数学的表現に基づいて、試験すること。　＊

4、過去にものごとがどのように、そしてなぜ作用したかを説明し得る可能性に基づいて、将来起こりうることを予測すること。　研究者が式を作り、係数のパラメータを決めざるを得ない時、研究者の生態系についての正式な理解の程度が試験されることになる。したがって、モデルは、その作成者のその系に対する知識と理解が統合されて担われるものと、見ることができる。モデルを作るのに｢ことによれば｣はなく、すべてのパラメータは、唯一の正確な原則に従って定量値が割り当てられることになる。良いモデルと悪いモデル　モデルというものは、1組の観測または実験から得られた何らかの結果

5、または解釈である。良いモデルは、次の規準に忠実なものである：　＊モデルは明快でなければならない。モデルが用いている原則と原理を、点検し理解することが可能でなければならない。　＊モデルを試験することが可能でなければならない。定義して決定することができるような入力データに対して、解くことができなければならないし、観測可能な出力結果を与えなければならない。そのようなモデルは、メカニズム、システム、様式、あるいは原理が頭の中で理解できるものであり、1つの式あるいは1組の式または原則として具体化できるものである。もし原理と原則が多い場合は、すべての結

6、がりと重要性を見失わないようにするために、コンピュータプログラムを実際には利用する。あるモデルが良いか悪いかは、そのモデル内にある原理が適当であるかどうかに関係しない。もし、モデルが良ければ、特定の原理が組み入れられたモデルの実行結果が正確であるか、あるいは誤っているかを確かめることができる。土壌と流域モデル-38-　流域溶質モデルが広範囲にわたること、ならびに異なった過程のモデル化が異なった方法により行なわれていることから、基本的な物理と化学の原理に基づくことが要求されるモデルでさえ、経験的手法が重要な要素であることが示されている。このこ

7、とは、個々の過程を数式化することについては事実であるが、ある化学成分または化学過程の大きさを別のものに結びつけるパラメータ値を選択する場合には特にそうである。流域溶質モデルが広い範囲にわたることは、いくつかの理由で生じてきた。このような多様性をもたらしてきた重要な要因は次のようなものである：　1．管理の目的　2．選択された、従属変数および独立変数　3．あるモデルを実証することができるデータの入手可能性　4．流域特性の相違　5．モデル作成者の科学的素養。　実質的には、ここで説明するすべてのモデルは、管理責任を明確に定めた組織からの資金援助を受

8、けて開発された。例えば、土壌と水の酸性化を扱うモデルは、長距離を大気運搬された汚染物質が陸上と水中の生態系に及ぼす影響を評価するための科学的基準を与えるために、政府の環境担当機関