桿菌胞子の酸化酵素を活用してヒ素汚染地下水を浄化できる可能性についての基礎研究

Research Project

Project/Area Number	15658100
Research Category	Grant-in-Aid for Exploratory Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Boundary agriculture
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	豊田和弘北海道大学, 大学院・地球環境科学研究科, 助教授 (10207649)
Project Period (FY)	2003 – 2004
Project Status	Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help	¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000) Fiscal Year 2004: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000) Fiscal Year 2003: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Keywords	マンガン酸化バクテリア / ヒ素汚染 / 地下水 / 有機酸測定 / マンガン酸化酵素 / フミン物質 / マンガン鉱物 / ヒ素の分別定量
Research Abstract	地下水のヒ素汚染は南アジアなどで深刻な問題となっている。その地域の地下水は難分解有機物(フミン物質)に富んでいるためにヒ素の除去は容易ではない。本研究の目的はマンガン酸化バクテリアの1つである桿菌SG-1休眠胞子の環境水中のヒ素の浄化処理能力について確定することである。平成15年度ではマンガンの溶存2価イオンから不溶な4価の酸化物への触媒反応速度とそれに伴う三価と五価のヒ素イオンの変化について実験したが、平成16年度では、有機物や鉄イオンとの共存状態の系について実験を行った。有機物の分解速度を測定するために、フミン物質の分解生成物である一酸化炭素などのガス発生量の定量に必要なガスクロマトグラフィーの検出器を本研究費で購入した。しかし、既に本研究科の専攻に設置済みのガスクロマトグラフィー本体は放射性物質を含むために設置場所の放射線管理区域の移転許可が必要である。ところが、その移転許可申請後3年たった今でもその承認が降りないために購入備品を使用することが出来なかった。そこで、COE経費で捕足部品購入することで使用可能になった有機酸測定用のHPLCシステムを用いて、別のフミン物質分解生成物である低分子有機酸の測定を行う事にした。難分解有機物の標準試料としては泥炭地土壌を原料とした市販のフミン物質をさらに生成してもちいた。無機生成したマンガン酸化物による酸化でフミン物質が分解して直接ギ酸が生成する事が確認でき、その反応速度について測定した。一方、休眠胞子の触媒作用からはピルビン酸の生成もあるようで、そのくわしい生成機構について測定している。また、鉄イオンの酸化反応にはマンガンの3価イオンが関与している事が示唆された。休眠胞子の表面酵素の触媒作用でマンガンの2価イオンが4価イオンに変化する途中に3価イオンの状態がわずかに存在しており、その3価マンガンイオンの量が鉄イオンの3価への酸化反応を左右する。