2020 Fiscal Year Research-status Report

Modeling of biological wastewater treatment processes as aggregation of microbial metabolisms of organic matters

Research Project

Project/Area Number	19K22922
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	栗栖太東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30312979)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	久保田健吾東北大学, 工学研究科, 准教授 (80455807)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2022-03-31
Keywords	大腸菌 / 未知スクリーニング分析 / 精密質量分析 / ノンターゲット分析
Outline of Annual Research Achievements	前年度に行った下水処理場における生物処理前後の試料における有機物のノンターゲットスクリーニング分析結果を用いてクラスター分析を行った。反応槽流入水のクラスター分析の結果、反応槽流入水のマススペクトルは、同じ処理場であっても、採取した月が異なると別のクラスターに分類される傾向が示された。このことから、反応槽流入水のDOMはサンプリング時の流入下水の性状による影響を受けて、種々雑多なものにより構成されていることが示された。同様に終沈越流水のマススペクトルについてクラスター分析を行い処理場間の類似性を評価したところ、試料の採取月に関わらず、同じ処理場の試料であれば同じクラスターに分類される傾向が示され、反応槽内で処理が施されることにより、処理場特有のマススペクトルを示す可能性が示された。また、微生物群集構造については、全34サンプルのうち、1つの処理場を除く32のサンプルで、Proteobacteria門とBacteroidetes門が優占していた。各サンプルのOTUについてクラスター分析を行いサンプル間の類似性を評価したところ、微生物群集は、試料を採取した月が異なった場合でも、同じ処理場の試料であれば同じクラスターに分類される傾向が示された。さらに、処理により減少した有機物成分の物質推定を行うための準備として、モデル微生物として大腸菌を用い、下水処理水中において利用された有機物のスクリーニングを行った。その結果、数種類の有機物が大腸菌の増殖前後で有意に減少していたため、それらの物質について、MS/MS分析を行い、構造情報を得た。うち１物質については、物質名が推定されたため、標準物質を用いて無機培地に加え、大腸菌の増殖試験を実施したところ、大腸菌の増殖が確認された。当該物質が大腸菌の増殖基質として利用されうることが明らかになった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 新型コロナウイルス感染症の感染拡大により、実験室を使用した実験研究が行えない期間があり、その分研究が遅れてしまっている。
Strategy for Future Research Activity	今後は新型コロナウイルスの影響で遅れている研究計画部分を遂行する。特に、下水処理生物プロセスにおいて減少する有機物成分と、微生物群集構造の関係についての多変量解析を中心に実施し、本研究の目的を達成する。
Causes of Carryover	新型コロナウイルスの影響により研究進捗に遅れが出ているため、助成金の使用残額が出ている。2021年度において、精密質量分析計を用いた分析等、研究の残りの部分を遂行するために使用する。