河川水－底質間における医薬品類の物質移動現象のモデル化

• Project/Area Number: 16J09368
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Modeling and technologies for environmental conservation and remediation
• Research Institution: Kanazawa University (2017-2018); Public Works Research Institute (2016)
• Principal Investigator: 花本 征也 金沢大学, 環境保全センター, 講師 (10727580)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 抗生物質 / アジスロマイシン / レボフロキサシン / 陽イオン交換 / 収着モデル / 底質 / 鉱物 / 腐植 / 収着 / 陽イオン交換容量 / 有機炭素含有量 / 河川 / 収着競合 / 金属錯体 / 疎水性相互作用

Outline of Annual Research Achievements

昨年度の結果を元に、底質の構成成分である鉱物と腐植を用いて、アジスロマイシンとレボフロキサシンの河川底質への収着性（Kd）の予測可能性を検討した。具体的には、鉱物には、対象底質の主要な粘土鉱物であるイライトとクロライト、また、対象底質には含まれていないが世界的には広く分布しており陽イオン交換容量の高い粘土鉱物であるモンモリロナイトの３種を選定した。また、腐植の代わりに、底質を採取した河川流域の主要な土壌であり、負電荷サイトが主に腐植に由来する黒ボク土を対象とした。
その結果、レボフロキサシンは、単位負電荷当たりのKd（＝Kcec）が鉱物3種と黒ボク土で類似していたが、アジスロマイシンのKcecは鉱物3種が黒ボク土よりも100倍以上高かった。これにより、アジスロマイシンは鉱物と腐植への収着を別個に評価するべきであるという昨年度の成果が検証された。また、イライト、クロライト、黒ボク土のKcecを用いて、既存モデルにより、対象底質のKdを予測したところ、両物質共に、予測値は実測値の0.1から10倍の範囲内に含まれており、予測が可能であることが示された。また、対象底質において、アジスロマイシンは主に鉱物に収着していたのに対し、レボフロキサシンは鉱物と腐植の両方に収着していることが示された。また、両物質共に、選定した鉱物3種のKcecは類似しており、他物質での報告と併せて考えると、鉱物種別によるKcecの差異は小さいと考えられた。これらのことから、アジスロマイシンに関しては、本研究で使用したモデル式と入力値を用いることで、性状の異なる他の底質に対しても、収着性が予測可能であると考えられた。本研究で得られた結果を、河川水―底質間の医薬品類の物質移動のモデル化に活用したいと考えている。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Presentation] Modelling the sorption of macrolide antibiotic azithromycin on sediments (2019)
  • Author(s): Seiya HANAMOTO, Fumiaki OGAWA
  • Organizer: 11th Micropol & Ecohazard Conference 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Modelling the Sorption of Quinolone Antibiotic Levofloxacin on Sediments (2019)
  • Author(s): Seiya HANAMOTO, Fumiaki OGAWA
  • Organizer: The Water and Environment Technology Conference 2019 (WET2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] アジスロマイシンの河川底質への収着の予測可能性の検討 (2019)
  • Author(s): 花本征也、小川文章
  • Organizer: 第53回日本水環境学会年会
• [Presentation] 抗生物質の河川底質への収着特性 (2018)
  • Author(s): 花本征也、小川文章
  • Organizer: 第52回日本水環境学会年会
• [Presentation] 抗生物質の底質への収着メカニズムに関する検討 (2017)
  • Author(s): 花本征也、小川文章
  • Organizer: 第54回環境工学研究フォーラム
• [Presentation] 多摩川と桂川における抗生物質の減衰の差異とその要因 (2017)
  • Author(s): 花本征也、真野浩行、南山瑞彦
  • Organizer: 第51回日本水環境学会年会