砒素のファイトレメディエーション効果を促す有機ヒ素分解細菌の実用化

• Project/Area Number: 17710061
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Environmental technology/Environmental materials
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 牧 輝弥 Kanazawa University, 自然科学研究科, 准教授 (70345601)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2007: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2006: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2005: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: ヒ素 / 細菌 / 有機ヒ素 / 金属集積植物 / モエジマシダ / ファイトレメディエーション / 環境浄化 / 土壌汚染

Research Abstract

金属を高レベルで吸収・蓄積する植物(金属集積植物)を用いて、ヒ素の汚染環境を浄化する技術(ファイトレメディエーション)の開発に取り組んだ。今年度は、有機金属の無機化細菌(分解細菌)が植物の有機ヒ素集積を促すことを、土壌栽培法を用いて実証した。化学物質による汚染事例のうち、国内でもっとも件数の多い物質はヒ素である。従って,ヒ素に関する成果が得られた意義は大きい。以下に成果を示す。【I有機ヒ素分解細菌の探索】環境試料(湖沼)中において,粒子物質が有機ヒ素の分解にかかわることを突き止め、有機ヒ素分解細菌を多数分離した。【II金属集積植物体内の金属定量】植物体内の金属定量法のみならず土壌中のヒ素濃度の定量法を確立する必要が生じ、連続ヒ素抽出法を考案し、酸抽出画分および水抽出各分の定量を可能とした。これによって土壌ヒ素の浄化量を評価しやすくなった【III金属集積植物の生理機能の解明】ヒ素化学種が植物のヒ素集積に及ぼす影響を明らかにした。土壌栽培においても、モエジマシダは,無機ヒ素に較べ,メチルヒ素を1/20程度と少量しか集積せず,有機ヒ素の浄化量も少なくなった。【IV細菌による植物のヒ素集積の促進】土壌栽培したモエジマシダに,有機ヒ素分解細菌株を接種した結果,植物のヒ素集積が約10倍に促進された。また、実汚染サイトでのファイトレメディエーションの実施を見据えた野外実験を行ったところ、細菌による植物のヒ素集積の向上およびヒ素浄化促進を実証した。

Research Products

• [Journal Article] Ecophysiological analysis of halobacteria in bioaerosol (2008)
  • Author(s): T.Maki, S. Susuki, F. Kobayashi, M. Kakikawa, M. Yamada, T. Higashi, C. Hong, Y. Tobo, H. Hasegawa, K. Ueda, Y. Iwasaka
  • Journal Title: Jouranal of Ecotechnology Research (印刷中)
  • NAID: 130004956033
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Influence of EDTA and chemical species on arsenic accumulation in Spirodela polyrhiza L. (duckweed). (2008)
  • Author(s): M.A. Rahman, H. Hasegawa, K. Ueda, T. Maki, C.Okumura, M. M. Rahman
  • Journal Title: Ecotoxicology and Environmental Safety (掲載確定)(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arsenic accumulation in duckweed (Spirodela polyrhiza L.): A good option for phytoremediation. (2007)
  • Author(s): M.A. Rahman, H. Hasegawa, K. Ueda, T.Maki, C.Okumura, M.M. Rahman
  • Journal Title: Chemosphere 69 Pages: 493-499
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nanometer-sized alumina coated with chromotopic acid as solid phase metal extractant from environmental samples and determination by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (2007)
  • Author(s): A.Ramesh, B.Aparna Devi, H.Hasegawa, T.Maki, K.Ueda
  • Journal Title: Microchemical Journal 86(2007) Pages: 124-130
• [Journal Article] Determination of iron in phytoplankton cultures by radiochemical analysis with 55Fe (2007)
  • Author(s): C.Okumura, H.Hasegawa, T.Maki, K.Ueda
  • Journal Title: Journal of Ecotechnology Research 13(1) Pages: 11-14
  • NAID: 130004956010
• [Journal Article] Effects of chemical species and microbial activity on arsenic accumulation by the hyperaccumulator fern (2007)
  • Author(s): T.Maki, R.Tsutsumibata, D.Tsunekawa, T.Kakimoto, H.Hasegawa, K.Ueda
  • Journal Title: Journal of Ecotechnology Research 13(1) Pages: 15-19
  • NAID: 130004956011
• [Journal Article] Adsorption of platinum (IV), palladium (II) and gold (III) from aqueous solution onto L-lysine modified crosslinked chitosan resin (2007)
  • Author(s): K.Fujwara, A.Ramesh, T.Maki, H.Hasegawa, K.Ueda
  • Journal Title: Journal of Hazardous Materials (印刷中)
• [Journal Article] Adsorption of inorganic and organic arsenic from aqueous solutions by polymeric Al/Fe modified montmorillonite (2007)
  • Author(s): A.Ramesh, H.Hasegawa, T.Maki, K.Ueda
  • Journal Title: Separation Purification Technology (印刷中)
• [Journal Article] 赤潮原因藻の増殖を抑制する鉄キレート剤の探索とその生理生態への影響、「閉鎖性海域の汚濁の現状と今後の課題」 (2006)
  • Author(s): 牧輝弥
  • Journal Title: 日本海水学会 60(4) Pages: 243-252
• [Journal Article] Bacterial degradation of antibiotic residues in a marine fish farm sediment of Uranouchi Bay and phylogenetic analysis of the antibiotic-degrading bacteria using 16S rDNA sequences. (2006)
  • Author(s): Maki T., Hasegawa H., Kitami H., Fumoto K., Munekage Y., Ueda K.
  • Journal Title: Fisheries Science 印刷中
  • NAID: 10017391507
• [Journal Article] Isolation of monomethylarsonic acid (MMAA)-mineralizing bacteria from arsenic contaminated soils of Island Ohkunoshima. (2006)
  • Author(s): Maki T., Takeda N., Hasegawa H., Ueda K.
  • Journal Title: Applied Organometallic Chemistry 印刷中
• [Journal Article] Seasonal dynamics of dimethylarsenic acid degrading bacteria dominated in Lake Kibagata. (2006)
  • Author(s): Maki T., Watarai H., Kakimoto T., Takahashi M., Hasegawa H., Ueda K.
  • Journal Title: Geomicrobiology of Journal 印刷中
• [Journal Article] Determination of Cu, Pb, Fe, and Zn in polymer fractions of a hyperaccumulating plant (2005)
  • Author(s): Kobayashi F., Maki T., Nakamura Y., Ueda K.
  • Journal Title: Analytical Science 21 Pages: 1553-1556
• [Journal Article] 自作できる簡易比色計の感度および精度向上に関する工夫 (2005)
  • Author(s): 長谷川浩, 高橋真, 牧輝弥, 上田一正
  • Journal Title: 工学教育 53 Pages: 105-108
• [Presentation] ヒ素無機化細菌を利用した有機ヒ素汚染土壌のファイトレメディエーション (2008)
  • Author(s): 牧輝弥
  • Organizer: こまつものづくり技術シーズ発表会
  • Place of Presentation: 小松市民会館,小松市,石川県
  • Year and Date: 2008-02-27
• [Presentation] Composition of halophilic bacteria survived in bioaerosol (2007)
  • Author(s): T.Maki, S. Susuki, F. Kobayashi, M. Kakikawa, M.Yamada, T. Higashi, C. Hong, Y. Tobo, H. Hasegawa, K. Ueda, Y.Iwasaka
  • Organizer: BioMicroworld2007
  • Place of Presentation: セヴィリア、スペイン
• [Presentation] Seasonal dynamics of bacterial population degrading dimethy larsenic acid in Lake Kahokugata (2007)
  • Author(s): W.Hirota, T. Maki, T. Kakimoto, T. Shimada, H. Hasegawa, K. Ueda
  • Organizer: BioMicroworld2007
  • Place of Presentation: セヴィリア、スペイン
• [Presentation] Ecophysiological analysis of halophilic bacteriain bioaerosol (2007)
  • Author(s): T. Maki, S. Susuki, F. Kobayashi, M. Kakikawa, M. Yamada, T. Higashi, C. Hong, Y. Tobo, H. Hasegawa, K. Ueda, Y. Iwasaka
  • Organizer: 14th Asia Symposium on Ecotechnology
  • Place of Presentation: ソウル、韓国
• [Presentation] Effect of iron stress ongene expression in harmful microalga Prymnesium parvum (2007)
  • Author(s): T. Suzuki, T. Maki. K. Kido, A.Nakahara, T. Higashi, Y. Miwa, C. Okumura, H. Hasegawa, K. Ueda, K.Saijoh
  • Organizer: 14th Asia Symposium on Ecotechnology
  • Place of Presentation: ソウル、韓国
• [Presentation] Bacterial community in the lake water spiked with dimethylarsenic acid estimated by PCR-DGGE analysis (2007)
  • Author(s): T. Shimada, T. Maki, W. Hirota, T. Kakimoto, H. Hasegawa, K.Ueda
  • Organizer: 14th Asia Symposium on Ecotechnology
  • Place of Presentation: ソウル、韓国
• [Presentation] 水圏における有機ヒ素分解細菌の計数と分離及び16SrDNA RFLPパターンによる分類 (2007)
  • Author(s): 廣田和香奈・牧輝弥・柿本達哉、島田孝志・長谷川浩・上田一正
  • Organizer: 日本分析化学会第56年会
  • Place of Presentation: 徳島大学、徳島市、徳島県
• [Presentation] ファイトレメティエーションの実用化における環境因子が与えるヒ素浄化への影響 (2007)
  • Author(s): 恒川大玄 牧輝弥 岡田晃範、堤端亮太 長谷川浩 上田一正
  • Organizer: 日本分析化学会第56年会
  • Place of Presentation: 徳島大学、徳島市、徳島県
• [Presentation] 黄砂バイオエアロゾルの生態調査にむけた生理化学的分析手法の確立 (2007)
  • Author(s): 牧輝弥、鈴木振二、小林史尚、柿川真紀子、山田丸、東朋美、長谷川浩、上田一正、岩坂泰信
  • Organizer: 日本分析化学会第56年会
  • Place of Presentation: 徳島大学、徳島市、徳島県
• [Presentation] 有害ハプト藻Prymnesium parvumりの鉄欠乏ストレスに関わる遺伝子群の探索 (2007)
  • Author(s): 牧輝弥、鈴木峰、城戸耕介、長谷川浩、上田一正
  • Organizer: 第3回日本進化原生生物学研究会
  • Place of Presentation: 独立行政法人海洋研究開発機構、横須賀市、神奈川県
• [Book] 未来をつくるバイオ酒づくりから再生医療まで60話 (2008)
  • Author(s): 増井昭彦、永瀬裕康、牧輝弥, 他
  • Total Pages: 132
  • Publisher: 学進出版