2023 Fiscal Year Research-status Report
Study on microbial denitrfying-methane oxidation process in the benthic boundary layer of a eutrophic lake
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22K18045
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
李 沁潼 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (80821727)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 湖沼メタン循環 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メタンは二酸化炭素の次に重要な温室効果ガスである。淡水環境はメタンの重要な放出源として全放出量の約18.6%を寄与していると見積もられている。その中、浅い富栄養湖は、一次生産由来の有機物はメタン生成の基質になることからメタンのホットスポットとされてる。湖沼内の湖水-堆積物境界層に行われている好気または嫌気的メタン酸化過程は、大気中へのメタン放出量を制御するための重要な過程である。本研究は、富栄養化が進行している浅い淡水湖沼を対象に、堆積物中のメタン濃度の鉛直分布を長期的なモニタリングを行うと共に、湖水-堆積物境界層のメタン酸化活性及びメタン酸化に関わる微生物の分布特性を評価した。
今年度は、昨年度の実験内容に加え、湖底境界層試料（底層水及び堆積物）を用いてメタン酸化活性を無処理及び窒素曝気処理の2系列で測定した。その結果、無処理培養において酸化活性は6月に最大、10月に最小となったことに対し、窒素曝気処理培養の酸化活性は6月に低く、秋季から冬季にかけて高くなる結果となり、溶存酸素の有無によって異なる季節特性が示された。また、秋季と冬季において、窒素曝気処理系のメタン酸化活性は無処理系を上回り、酸素以外の電子受容体を依存した嫌気的メタン酸化が高いポテンシャルを示した。
また、メタン酸化に関わる各種微生物群の定量結果から、好気性メタン酸化細菌が調査期間を通して圧倒的な優勢を示したものの、嫌気性メタン酸化細菌は秋冬において顕著な増加が確認された。今年度の研究結果から、各種電子受容体の濃度変動によって嫌気性メタン酸化も湖沼内のメタン削減に一定程度寄与していると示唆されたが、今後は継続的に観測しその寄与率の影響要因を解明していく必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は計4回の霞ケ浦調査（季節に1回）を実施し、湖水中及び底泥中の水質プロフィル、メタン濃度の鉛直分布、及び底泥中の各種メタン酸化・メタン生成微生物の存在量を把握することに加え、昨年度で確立（最適化された）メタン酸化活性の測定が順調にでき、様々な電子受容体濃度（もしくは有無）に依存した嫌気メタン酸化活性の季節変化を把握できた。また、酸素枯渇条件での嫌気メタン酸化と様々な電子受容体との関連性については今後の課題として培養実験を追加し考察していく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
嫌気性メタン酸化活性の培養実験を行った際に、酸素枯渇条件では硝酸イオンの存在（または濃度）がメタンの消費に影響を与えている可能性が示唆されたため、来年度は硝酸イオンを電子受容体として添加した培養実験を追加し、嫌気性メタン酸化との関連性について検証していく予定である。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由：年度変わり目に調査実施したため、旅費精算後に残金が生じたが執行できなかったため、次年度予算に繰り越した。
使用計画：次年度の調査・実験に充当する。
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