水俣湾及び埋立地の環境変動時における底質の化学変化に伴う再水銀汚染に関する検討

Research Project

Project/Area Number	21K05162
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 34030:Green sustainable chemistry and environmental chemistry-related
Research Institution	National Institute for Minamata Disease
Principal Investigator	松山明人国立水俣病総合研究センター, その他部局等, 室長 (00393463)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	矢野真一郎九州大学, 工学研究院, 教授 (80274489)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000) Fiscal Year 2023: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000) Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000) Fiscal Year 2021: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords	ORP / DO / DOC / メチル水銀 / 水俣湾 / 底質 / 水銀 / 溶出 / 水環境変化 / 海洋微生物
Outline of Research at the Start	水俣湾に堆積している水銀含有底質及び、水俣湾に埋設された高濃度水銀含有底質が漏れ出た場合などを想定する。即ち、自然由来或いは自然由来以外の外的要因が負荷された際、底質がどの様な物理、化学的変化が起こり、底質に含有されている水銀にどのような影響を及ぼし、底質に含まれている水銀の挙動がどのように変化するのかを把握する。＜学術的問い＞ ① 上記で示した底質の特性変化を及ぼす主たる要因は何か、そしてその変化が発現するための閾値はどの程度で、要因が複数組み合わさった場合はどのような変化が水俣湾底質に発現するのか② ①で観察された変化が水俣湾内及びその周辺海域に対し、どのような影響を与える可能性があるのか
Outline of Annual Research Achievements	室内バッチモデルによる実験の結果、グルコースを通常水俣湾の海水中炭素量（炭素Cの量として）10倍、50倍量添加し、窒素バブリング及び空気バブリングを行いながら連続培養した。その結果、海水中ORP（酸化還元電位）の変動（還元方向）に連動して水銀溶出量が多くなり、添加した炭素濃度の経時的な減少カーブに連動していた。炭素濃度50倍量を添加した場合は、総水銀に対するメチル水銀の割合は最大で90％を超え、溶存対メチル水銀濃度も水俣湾の年平均（0.04ng/L）のほぼ10000倍に達した。本実験では、溶存態メチル水銀の生成に関与している微生物の同定を試みたが、海水中の微生物をうまく捕獲できず同定作業はうまく進展しなかった。今年度の全体取り組みを通しての仮説ではあるが、基本的な考え方として、海水中のDO濃度をコントロールすることができれば、概ねグルコースを添加する事により、海水中のORP値をコントロールする事が可能であると思われる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 昨年より継続して行っている培養実験を繰り返し行った結果、同様の培養結果が得られ事により培養実験系としては、今後も応用可能な培養実験系を確立できたものと考えている。今年度は海水中のメチル水銀の生成に寄与している微生物の同定について、うまく処理できなかったが、その理由は現状として明確であり今年度は十分対処することが可能であることから、当初の予定通り順調に推移していると判断している。
Strategy for Future Research Activity	これまでの研究成果では、溶存酸素濃度が海水中の十分存在するケース及び、ほとんど海水中に溶存酸素が存在していない条件下における底質からの水銀溶出特性について捉え成果を得た。今後の研究の方策としては、上述以外の酸素濃度のケースを作成し培養実験を行う。即ち、海水中の溶存酸素濃度を還元状態であると評価される3mg／L以下程度の保った状態で、グルコースを加え養実験を行った場合、底質からの水銀溶出特性がどのような変化するのか。また一方で、底質中の間隙水中に含まれる水銀の化学形の種別の構成がどのようになっているのかを経時的に把握する等を今年度の実施予定項目として念頭に置いている。