酸化触媒を担持した石炭灰による閉鎖性水域の難分解性底泥の分解材の開発

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05892
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 浅岡 聡 神戸大学, 内海域環境教育研究センター, 助教 (60548981)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 海底堆積物 / 難分解性有機物

Outline of Annual Research Achievements

最近の研究で陸域からの栄養塩の流入量の削減のみでは，富栄養化対策として不十分であることが明らかになった．閉鎖性水域の環境改善対策として，硫化水素の発生や海底の貧酸素化をもたらす原因である有機物に富んだへドロ（底泥）の除去，すなわち，底質改善が重要性を増している．近年，陸域からの難分解性有機物の流入量が増えており，海底に堆積した底泥も以前に比べて難分解性となっていると予想される．本研究では(1)閉鎖性水域の底泥に含まれる難分解性有機物を定量して現状を把握する，(2)難分解性の底泥を分解するため，石炭灰を有効利用し，難分解性の底泥を分解する材料を開発し，閉鎖性水域の環境修復に貢献することを目的とする．
今年度は閉鎖性水域の底泥に含まれる難分解性有機物の量を定量し，難分解性有機物の海底泥への堆積状況を把握することを目的に調査を行った．
瀬戸内海において不撹乱柱状採泥器あるいは，スミス・マッキンタイヤー採泥器を用いて表層泥を採取した．採取した底泥を好気条件にて，25℃で90日間培養した．底泥の分解は底泥の全有機炭素濃度の変化で見積もった．本実験では培養5日以内で分解した有機物を易分解性，90日間の培養後も残存する有機物を難分解性有機物，培養5－90日の間で分解する有機物を準易分解性と定義した．今年度，結果が得られている8地点においては，底泥の易分解性・準易分解性・難分解性有機物の組成比は，0-13%, 2-8%，79-95%であった．したがって，調査海域に堆積する底泥の全有機炭素の内，難分解性有機物画分の占める割合が非常に大きいことが明らかになった．このことが海底のヘドロの分解が進まない要因として考えられる．今後の底質改善対策として難分解性のヘドロを分解する方法の開発が必要であることが本研究結果から示された点で，今後の環境保全，環境保全に関する対策，政策を策定する上で重要な意味を持つ．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

瀬戸内海から，難分解性有機物を測定するための底泥サンプルの採取および，採取した底泥サンプルを培養して難分解性有機物の定量を終えている．したがって，平成28年度の研究計画は概ね達成している．そのため，概ね順調に研究課題が遂行されていると判断した．

Strategy for Future Research Activity

(1)石炭灰造粒物へ担持する酸化触媒の選定と担持条件の最適化
触媒の担持条件を最適化するため，石炭灰造粒物を担体として酸化触媒の候補物質を含浸法によって担持する．酸化触媒の焼成温度，担持率，底泥と材料間の電子伝達を円滑にするために添加するキノン類の添加量を検討する．酸化触媒を担持した石炭灰の酸化能を評価するため，フミン酸溶液に各種の酸化触媒を担持した石炭灰造粒物のプロトタイプを添加して，フミン酸の分解速度を有機炭素濃度の経時変化によって算出する．また，分解溶液中の環境規制元素を分析し，有害な物質が生成ぜす，「環境に優しい」材料であることを確かめる．
(2)複合触媒の相乗効果によって酸化力が向上するメカニズムを解明
石炭灰造粒物に担持した酸化触媒が複合触媒として機能し，相乗効果によって酸化力が向上する機構を明らかにするため，X線吸収微細構造法により担持した酸化触媒の価数変化を分析する．