硫黄循環ミニ生態系を導入した重金属汚染土壌の修復システム

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12680575
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 小西 康裕 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90167403)
• Keywords: 汚染土壌 / 重金属 / 環境修復 / 硫黄循環 / 光独立栄養細菌 / 硫酸還元細菌 / 硫黄細菌 / フェライト

Research Abstract

硫黄細菌を利用した汚染土壌処理システムの開発をめざし、次の諸点を明らかにした。
1.模擬汚染土壌からのの重金属の浸出 模擬汚染土壌(廃鉱山から採取した鉱石)を対象にして、好酸性・好熱性細菌Acidianus brierleyiによる浸出実験を液回分式振とう反応器で行った。その結果、植え継ぎ培養を10回程度繰り返すとA.brierleyiは鉱山廃棄物に馴化し、高品位精鉱に対する場合と同程度の浸出能力をA.brierleyiが発揮することがわかった。廃棄物中の硫化鉱物の浸出速度は、高品位精鉱に対する数理モデルおよび吸着・増殖パラメータを用いて、合理的に説明できた。また、槽型反応器に関してモデルシミュレーションを行い、微生物の浸出機能が最大限に発揮される操作条件を明らかにした。
2.浸出液からの元素硫黄の回収 硫酸還元細菌Desulfotomaculum auripigmentumによる硫酸イオンの還元実験を行い、硫化水素の生成速度を定量的に把握した。また、重金属イオン(Zn(II)、Cd(II))の存知下でD.auripigmentumの回分培養実験を行い、重金属イオンの固体粒子(硫化物など)へのバイオ変換の可能性について検討した。
化学独立栄養細菌T.denitrificansの連続培養実験(30℃,pH7.0±0.3)を嫌気条件下で行い、硫化水素の液相酸化に関する量論および速度論について検討した。溶存硫化水素がT.denitrificansによって等モルの硫酸塩に完全に酸化されると同時に、硫化水素の酸化量に対してモル比で1.6倍の硝酸塩が窒素ガスに還元された。比増殖速度の実測値は、溶存硫化水素濃度(0.03-3.61mol・m^<-3>)および硝酸塩濃度(0.02-19.8mol・m^<-3>)を制限因子とするMonod型増殖速度式を適用して定量的に表現できた。嫌気条件下におけるT.denitrificansの最大処理能力は、溶存硫化水素の酸化に対して0.566×10^<-14>mol・h^<-1>・cell^<-1>であることが明らかになった
3.重金属含有浸出液からの酸化物微粒子の調製 重金属を含む浸出液に対して溶媒抽出を行って第二鉄イオンだけを選択的に有機相(抽出剤:第3級カルボン酸)に濃縮した後、含第二鉄有機相の水熱処理(200℃、1.6MPa)によってフェライト微粒子を液相合成した。合成されたフェライトは、平均粒子径が0.1μm程度の超微粒子であった。

Research Products

• [Publications] Y.Konishi and K.Mizoe: "Processing of Ultrafine Ferrite Particles from Sulfuric Acid Pickling Solution"Proceedings. of Second International Conference on Processing Materials for Properties, TMS (The Minerals, Metals & Materials Society), Warrendale, USA. 191-194 (2000)