Wolff-Boenisch(2004)による〔『The dissolution rates of natural glasses as a function of their composition at pH 4 and 10.6, and temperatures from 25 to 74℃』(4843p)から〕

『天然ガラスの、pH4とpH10.6および25〜74℃の温度におけるそれらの組成の関数としての溶解速度』


Abstract
 Far-from-equilibrium dissolution rates of a suite of volcanic glasses that range from basaltic to rhyolitic in composition were measured in mixed flow reactors at pH 4 and 10.6, and temperatures from 25 to 74℃. Experiments performed on glasses of similar composition suggest that dissolution rates are more closely proportional to geometric surface areas than their BET surface areas. Measured geometric surface area normalized dissolution rates (r +,geo) at 25℃ were found to vary exponentially with the silica content of the glasses. For pH 4 solutios this relation is given by:
   log r +,geo (mol/m2/s) = - 0.03・[SiO2(wt%)] - 7.58,     (A1)
and at pH 10.6±0.2 this relation is given by:
   log r +,geo (mol/m2/s) = - 0.02・[SiO2(wt%)] - 7.02,     (A2)
These equations can be used to estimate lifetimes and metal release fluxes of natural glasses at far-from-equilibrium conditions. The lifetime at pH 4 and 25℃ of a 1 mm basaltic glass sphere is calculated to be 500 yr, whereas that of a 1 mm rhyolitic glass sphere is 4500 yr. Estimated nutrient release rates from natural glasses decrease exponentially with increasing silica content.』

要旨
 組成が玄武岩質から流紋岩質までの範囲をもつ一連の火山ガラスの平衡から離れた溶解速度が、pH 4 および 10.6 そして25〜74℃の温度範囲で混合フロー反応器で測定された。類似の組成のガラスについて行われた実験は、溶解速度がBET表面積よりも幾何学的表面積にうまく比例することを示す。25℃で測定した幾何学的表面積で標準化した溶解速度(r +,geo )は、ガラスのシリカ含有量と指数関数的に変動することがわかった。pH 4 について、この関係は次式で表わされる:
   log r +,geo (モル/m2/秒) = - 0.03・[SiO2(wt%)] - 7.58     (A1)
そして、pH 10.6±0.2 では、この式は次式で与えられる:
   log r +,geo (モル/m2/秒) = - 0.02・[SiO2(wt%)] - 7.02     (A2)
これらの式は、平衡から離れた条件での天然ガラスの存続時間と金属放出フラックスを見積るのに使うことができる。1 mm の玄武岩質ガラス球のpH 4 および25℃での存続時間は500年と計算され、一方 1 mm の流紋岩質ガラス球の場合は4500年である。天然ガラスからの見積られた栄養分放出速度はシリカ含有量が増えるとともに指数関数的に減少する。』

1. Introduction
2. Theoretical background
3. Material and methods
 3.1. Materials and sample preparation
 3.2. Experimental methods
4 Results
 4.1. Steady state dissolutio rates
 4.2. SEM
5. Discussion
6. Experimental and computational uncertainties
7. Conclusions
Acknowledgments
References



戻る