集落排水処理水と処理水利用水田における医薬品分解生成物の存在実態と対策手法の解明

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25292144
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 治多 伸介 愛媛大学, 農学部, 教授 (60218659)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤原 拓 高知大学, 自然科学系, 教授 (10314981) ; 黒田 久雄 茨城大学, 農学部, 教授 (20205256) ; 斎藤 広隆 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (70447514) ; 久米 崇 愛媛大学, 農学部, 准教授 (80390714)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 集落排水 / 医薬品 / PPCPs / 水田 / 水質浄化

Research Abstract

生活排水中の医薬品は，分解生成物にも毒性が残留したり，元の医薬品以上の毒性が発現する場合がある．そこで本研究では，その分解生成物を研究対象とし，「①日本農村での排出源として極めて重要と考えられる下水処理施設(集落排水施設)の処理水」と「②処理水の再浄化等を目的に処理水を灌漑した水田」での存在実態を明らかにし，集落排水施設と水田の「医薬品浄化システム」としての「安全性と有効性」を評価するとともに，それらを更に高める条件を解明することを目的とした．そして，平成25年度には，次年度以降の現場調査で主な検討対象とする「重要分解物」を選定するために，①集落排水施設の活性汚泥槽から採取した微生物，②実際の処理水利用水田から採取した水田土壌，に対して医薬品(純品)を添加して，医薬品の残留状況と分解物の生成状況をLC/MS/MSで分析，同定した．さらに，水田の湛水領域での光分解を模して，ガラス容器内で純水に溶かした医薬品(純品)に対する太陽光照射を行い，同様に医薬品の残留状況と分解物の生成状況を見た．その結果などから，生態系および人体への毒性が危惧される重要分解物として，4-Chlorophenol，Carbamazepine-10･11epoxide，Oxcarbazepine，1-(3-benzoylphenyl)ethane，3-ethylbenzophenone，Theobromine, 1,7-Dimethylxanthine, Theophyllineなどが選定できた．これらの元の医薬品はBezafibrate(高脂血症用剤)，Clofibric acid　(高脂血症用剤)，Carbamazepine (抗てんかん剤)，Ketoprofen(解熱鎮痛消炎剤)，Caffeine(強心剤)などであり，これら医薬品と分解物を中心に次年度以降の研究を進める重要性が明らかとなった．

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初予定していた，①処理槽を模した室内実験，②水田土壌を模した室内実験，③水田での湛水領域での光分解を模した室内実験，をいずれも実施し，当初目標としていた「重要分解物(約10種類)」の選定までには，十分に到達することができた．

Strategy for Future Research Activity

平成25年度までは，おおむね順調に研究を進行させることができたため，平成26年度についても，当初計画通りの分担研究体制で研究を更に進めることを予定している．すなわち集落排水施設に関しては，愛媛県下と茨城県下の施設に存在する多様な設計・運転状況下にある合計6施設程度で，流入水と各処理工程中の水，そして処理水での調査を実施する(治多，黒田担当)．処理水利用水田に関する調査は，代表者がこれまで約15 年間継続的に調査してきた「愛媛県下の高度処理水を無希釈利用した水田」で実施する(藤原・久米・斎藤担当)．ただし，平成25年度の成果は，現時点では全て未発表であるため，学会要旨，投稿論文などとして早急に発表していく予定である．また，平成25年度の微生物分解試験，土壌分解試験では，好気状態での実験は実施したが，嫌気状態や好気・嫌気繰り返し状態での実験が出来ていない．その条件においても，新たな重要分解物が見出される可能性も高いため，平成26年度には，この実験を先ず早急に行うことで，より一層，効率的かつ有意義な研究を推進する予定である．

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

平成25年度の微生物分解試験，土壌分解試験では，好気状態での実験は実施したが，嫌気状態や好気・嫌気繰り返し状態での実験が出来ておらず，そのために，次年度使用額が生じた．
前年度実施できなかった嫌気状態や好気・嫌気繰り返し状態の微生物分解試験，土壌分解試験において，新たな重要分解物が見出される可能性も高いため，平成26年度には，この実験を先ず早急に行い，予算を迅速に利用するとともに，効率的かつ有意義な研究を推進する．