2015 Fiscal Year Annual Research Report
光導波路分光法を用いたオンサイト・リアルタイム網羅的環境中重金属分析技術の開発
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26289178
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
佐藤 久 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80326636)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 幸司 北海道大学, 地球環境科学研究科(研究院), 准教授 (30348825)
山村 寛 中央大学, 理工学部, 准教授 (40515334)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 環境分析 / マイクロ・ナノデバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は工場排水中の重金属分析を行った。M社より6種類の工場廃水試料、またI鉱山より廃水試料6種類、計12種類のサンプルを入手した。工場廃水は500 mLのポリプロピレン容器に入れ4度で保存した。試料のpHをpH試験紙により測定した。ICP発光分析前に前処理として硝酸分解を行った。硝酸分解は工場廃水試料9 mLと濃硝酸1 mLを試験管に加え、時計皿を乗せてアルミブロック恒温槽を用い95度で2時間半加熱することで行った。硝酸分解後、試料を孔径0.45 μmのセルロースエステル膜でろ過し、Zn、Al、Cd、Cr、Cu、Fe、Mn、NiおよびPbの全濃度をICP発光分析装置により測定した。今回6種類の工場廃水試料に蛍光分光法を適用したが、そのうち、サンプルNo.2およびNo.5について測定誤差20%以内で亜鉛濃度を定量することができた。No.2は810 mg/L、ならびにNo.5は0.57 mg/Lであった。No.2についてはNiに対するZnの存在比が2.1であったが試料中のZnを定量できた。また、No.5についてはCrに対するZnの存在比が0.0037と極低濃度であったにもかかわらずZnを定量できた。
ナノマテリアルへのpHの影響も検討した。ナノマテリアルの蛍光極大波長はpHに依らず539 nmであった。pH5.0から9.0では蛍光強度はほぼ一定であったが、pH5.0以下では蛍光強度が低下した。これはナノマテリアルのイオン配位子部位のN原子の非共有電子対にプロトンが配位結合したためと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
交付申請書に記載した「平成27年度以降の研究実施計画」では、環境サンプル中の重金属網羅的分析を目的としていたが、これまでにコメ、路面排水、工場排水といった多くの環境サンプルに既に本技術を適用できたので。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、ナノマテリアルよりも作製が簡単な「DNAアプタマー」を用いた重金属分析を試みる。まず、As(V)を特異的に認識するDNAアプタマーをセレクションする。これは、SELEX（systematic evolution of ligand by exponential enrichment）法にて行う。SELEX法では、配列が一部異なっている1本鎖DNAの混合物を初期ライブラリとし、As(V)と特異的に結合する1本鎖DNAをスクリーニングしてゆく。具体的な手法は、固相にAs(V)を固定化し、初期ライブラリとインキュベーションし、As(V)との結合親和性が高いDNAをトラップする。次に、結合親和性の低いDNAを洗浄し、トラップされた有望なDNAのみを回収する。この配列をPCRにより増幅させて２次ライブラリとし、これを同様の方法でAs(V)との結合親和性の高いDNAを回収する。一連のスクリーニング操作を10回繰り返し、より結合親和性の高い1本鎖DNAをスクリーニングし、As(V)特異的DNAアプタマーとする。
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| Causes of Carryover |
最終年度は更に研究を進展させるため、技術補助員を雇用する必要が生じたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
技術補助員の雇用：2,500,000円
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