ダム貯水池からの堆積物の挑戦的ヒ素低減及び不溶化手法の開発
| Project/Area Number |
22K19859
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 64:Environmental conservation measure and related fields
|
|---|
| Research Institution | Iwate University |
|---|
Principal Investigator |
伊藤 歩 岩手大学, 理工学部, 教授 (90312511)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石川 奈緒 岩手大学, 理工学部, 准教授 (10574121)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
|
|---|
| Keywords | ヒ素汚染修復 / ダム貯水池 / 堆積物 / ヒ素酸化・還元細菌 / 浄水汚泥有効利用 / ヒ素酸化還元細菌 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
堆積物中のヒ素は亜ヒ酸塩とヒ酸塩として存在し、亜ヒ酸は溶出しやすく、ヒ酸は溶出しにくく不溶化しやすい。
本研究では、まず、ヒ酸還元能と亜ヒ酸酸化能を有する活性汚泥微生物をそれぞれの細菌の培養培地で集積する。次に、ヒ酸還元細菌を植種してヒ酸を亜ヒ酸に還元させ、固液分離によって堆積物中のヒ素含有量を低減できるかを試験する。
次に、還元処理後の堆積物に亜ヒ酸酸化細菌を植種して好気条件下で亜ヒ酸をヒ酸に酸化し、亜ヒ酸が検出されなくなるまで培養する。その後、浄水汚泥を加えて不溶化処理を行い、処理堆積物中のヒ素形態を逐次抽出法により分画し、浄水汚泥の効果を明らかにする。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
ダム貯水池堆積物中のヒ素（As）の低減および不溶化手法の開発を検討した。As含有堆積物中のAsを亜ヒ酸（As(III)）に還元することで堆積物から溶出させた後、固液分離により堆積物のAs濃度を低減するために、まず、ヒ酸（As(V)）還元細菌の集積培養を検討した。As(V)還元細菌用のAs(V)含有培地に活性汚泥微生物を植種して無酸素状態で培養し、経時的に試料を採取した。そのろ液についてAs(III)態およびAs(V)態As濃度を液体クロマトグラフと連結させた誘導結合プラズマ質量分析装置（HPLC-ICP/MS）で測定した。As(V)態As濃度は減少してAs(III)態As濃度が増加した。活性汚泥を植種しない場合ではAs(V)態As濃度は変化しなかったことから、活性汚泥中のAs(V)還元細菌の存在を確認できた。
継代培養物から回収したAs(V)還元細菌をAs(V)が含まれない培地に植種し、さらにAs含有堆積物を添加して無酸素条件で振とう培養し、Asの形態別分析を行った。As(III)濃度が増加したことから、堆積物中のAs(V)の一部をAs(V)還元細菌によってAs(III)に還元することで堆積物中のAsを溶出除去できる可能性が示された。
一方、堆積物に残留するAsの不溶化のための基礎的知見を得るために、As(V)を含む水試料（As濃度：500 μg/L）に希塩酸で処理したAl含有浄水汚泥の懸濁液（pH 3）を添加し、pHを7に調整してAs(V)の不溶化を検討した。溶解性As濃度をAsの水質環境基準値の10 μg/L未満に低下できた。また、As(III)を還元することが報告されている亜ジチオン酸塩を水試料に加えたが、Asはほとんど再溶解しなかった。浄水汚泥に由来するAlによって不溶化されたAs(V)は還元状態では還元されにくく、浄水汚泥の有効性を明らかにすることができた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
岩手県盛岡市内の下水処理場から採取した活性汚泥をAs(V)含有培地に植種して無酸素状態で培養し、その培養液の溶解性As(III)態およびAs(V)態As濃度をHPLC-ICP/MSで分析した。また、活性汚泥を植種しない条件も検討した。その結果、活性汚泥を植種することで培地中のAs(III)態As濃度の増加とAs(V)態As濃度の減少を確認できたことから、活性汚泥中にAs(V)を還元する細菌が存在し、その細菌を継代培養することで集積できる可能性を明らかにしており、この点については順調に進展している。
集積培養した細菌をAs含有堆積物に植種して無酸素状態で培養し、その培養液中の形態別As濃を分析した結果、As(III)態As濃度が増加したことから、堆積物中のAs（V）の一部がAs(III)に還元されて溶出した可能性が考えられるが、その最適条件の解明には至っておらず、この点についてはやや遅れている。
As(V)を含む水試料に希塩酸で処理したAl含有浄水汚泥の懸濁物（pH 3）を添加し、pHを7に調整することでAs(V)を水酸化アルミニウムとの共沈により水質環境基準値未満まで不溶化できることを示した。また、その不溶化物を還元状態に曝してもAsの再溶解は起こりにくいことを明らかにした。次年度の堆積物中Asの不溶化に関する取組みを推進する上で基礎的な知見を得ることができ、この点については順調に進展している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
活性汚泥から分離したAs(V)還元細菌によるAs含有堆積物からのAs(III)の溶出に及ぼす培養時間と有機炭素源濃度の影響を明らかにする。堆積物中のAsは共存する酸化鉄(III)と結合して存在していると考えられるため、As(V)やAs(III)の溶出を促すために活性汚泥からFe(III)還元細菌の分離を検討し、As(V)還元細菌に加えてFe(III)還元細菌も堆積物に植種した場合でのAsの溶出効果を明らかにする。
活性汚泥からAs(III)酸化細菌を分離し、その酸化細菌をAs(V)還元細菌によって還元処理した堆積物（上澄み液を除去したもの）に植種して堆積物に残留する可溶性As(III)を酸化した後、浄水汚泥懸濁物を添加してAs(V)を不溶化処理する。無処理、還元処理、酸化処理および不溶化処理の4つの堆積物中のAsの存在形態について逐次抽出法により分析して比較を行い、不溶化処理後の堆積物中のAsが再溶出しにくい状態になっているかを明らかにする。
|
Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
