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X線分析による植物のCd、As蓄積機構の解明とファイトレメディエーションへの展開

研究課題

研究課題/領域番号 17350040
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 分析化学
研究機関東京理科大学

研究代表者

中井 泉  東京理科大学, 理学部, 教授 (90155648)

研究分担者 保倉 明子  東京理科大学, 理学部, 助教 (20343569)
寺田 靖子  財)高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門・XAFS・分析チーム, 副主幹研究員 (90307695)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
14,800千円 (直接経費: 14,800千円)
2006年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2005年度: 11,600千円 (直接経費: 11,600千円)
キーワード放射光マイクロビーム / XAFS / 化学状態分析 / ファイトレメディエーショ / ヒ素 / カドミウム / 高エネルギーX線 / 元素マッピング / ファイトレメディエーション
研究概要

植物を用いて重金属などに汚染された土壌の環境修復を行うファイトレメディエーションが低コスト・低環境負荷型浄化技術として注目されている。われわれは放射光マイクロビームを利用した蛍光X線分析2次元イメージングとX線吸収端近傍構造(X-ray absorption near edge structure, XANES)解析を行なうことで、植物にヒ素やカドミウムなどの重金属が蓄積する機構の解明を目指して研究を行なった。
試料には、ヒ素の超集積植物であるモエジマシダとカドミウムの超集積植物バクサンハタザオを用いた。放射光測定は、高エネルギー加速器研究機構Photon FactoryのBL-4A、BL-12C、および高輝度光科学研究センターSPring-8のBL37XUで行った。BL37XUでは、フレネルゾーンプレートにより形成した高エネルギー(37keV)X線マイクロビームを用いて、Cdの高感度イメージングを行った。
これらの実験を通して、ヒ素やカドミウムなどの毒性元素が細胞レベルでどこに蓄積されているのかを初めて明らかにすることができた。特にマイクロビームの適用により、モエジマシダの胞子付近の葉と胞子嚢の境において、局所的にヒ素が分布していることがわかった。またヒ素のXANES測定により、モエジマシダの葉柄部においては3価と5価のヒ素が共存しているのに対し、羽片ではほとんどのヒ素は3価で存在しており、土壌からシダに取り込まれたヒ素は5価から3価に還元されて、各器官に蓄積している様子が示された。一方、バクサンハタザオに蓄積されたカドミウムは、葉の表面のトライコームにおいて高濃度に蓄積していることが初めて直接的に明らかとなった。トライコームにおけるカドミウムの分布は亜鉛の分布と正の相関があり、これらの重金属蓄積メカニズムにおける関連性が示唆された。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (23件)

  • [雑誌論文] 2-D X-ray Fluorescence Imaging of Cadmium Hyperaccumulating Plants by Using High-energy Synchrotron Radiation X-ray Microbeam2006

    • 著者名/発表者名
      Akiko Hokura, Ryoko Onuma, Nobuyuki Kitajima, Yasuko Terada, Hiroyuki Saito, Tomoko Abe, Shigeo Yoshida, Izumi Nakai
    • 雑誌名

      CHEMISTRY LETTERS 35(11)

      ページ: 1246-1247

    • NAID

      10018404846

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 放射光蛍光X線分析を用いるヒ素高集積植物モエジマシダの根におけるヒ素の分布及び化学形態分析2006

    • 著者名/発表者名
      柏原輝彦, 保倉明子, 北島信行, 小沼亮子, 斉藤宏之, 阿部知子, 中井 泉
    • 雑誌名

      分析化学 55(10)

      ページ: 743-748

    • NAID

      110004823097

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Arsenic Distribution and Speciation in the Arsenic Hyperaccumulator Fern by Micro-XRF Imaging and Micro-XANES Analysis2006

    • 著者名/発表者名
      Ryoko Onuma, Akiko Hokura, Nobuyuki Kitajima, Izumi Nakai, Yasuko Terada, Tomoko Abe, Hiroyuki Saito, Shigeo Yoshida
    • 雑誌名

      Proc. 8th Int. Conf. X-ray Microscopy, IPAP Conference series 7

      ページ: 326-327

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Cadmium Distribution in a Cadmium Hyperaccumulator Plant as Determined by Micro-XRF Imaging2006

    • 著者名/発表者名
      Akiko Hokura, Ryoko Onuma, Nobuyuki Kitajima, Izumi Nakai, Yasuko Terada, Tomoko Abe, Hiroyuki Saito, Shigeo Yoshida
    • 雑誌名

      Proc. 8th Int. Conf. X-ray Microscopy, IPAP Conference series 7

      ページ: 323-325

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Distribution and XANES of Arsenic in Root of Hyperaccumulator Fern (Pteris vittata L.) Measured by μ-SR-XRF Analysis2006

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Kitajima, Ryoko Onuma, Akiko Hokura, Izumi Nakai, Yasuko Terada
    • 雑誌名

      Proc. 8th Int. Conf. X-ray Microscopy, IPAP Conference series 7

      ページ: 321-322

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 放射光X線マイクロビームを用いた重金属蓄積植物の蛍光X線イメージング2006

    • 著者名/発表者名
      小沼亮子, 中井 泉
    • 雑誌名

      化学と生物 44(12)

      ページ: 860-864

    • NAID

      10018410331

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 2-D X-ray Fluorescence Imaging of Cadmium Hyperaccumulating Plants by Using High-energy Synchrotron Radiation X-ray Microbeam2006

    • 著者名/発表者名
      Akiko Hokura, et al.
    • 雑誌名

      CHEMISTRY LETTERS 35(11)

      ページ: 1246-1247

    • NAID

      10018404846

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Distribution and Oxidation State of Arsenic in Root of Arsenic-Hyperaccumulator Fern,2006

    • 著者名/発表者名
      Teruhiko Kashiwabara, et al.
    • 雑誌名

      BUNSEKI KAGAKU 55(10)

      ページ: 743-748

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] by Using Synchrotron Radiation X-ray Fluorescence Analysis2006

    • 著者名/発表者名
      Pteris vittata L.
    • 雑誌名

      Proc. 8th Int. Conf. X-ray Microscopy, IPAP Conference series 7

      ページ: 326-327

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Arsenic Distribution and Speciation in the Arsenic Hyperaccumulator Fern by Micro-XRF Imaging and Micro-XANES Analysis2006

    • 著者名/発表者名
      Ryoko Onuma, et al.
    • 雑誌名

      Proc. 8th Int. Conf. X-ray Microscopy, IPAP Conference series 7

      ページ: 323-325

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Cadmium Distribution in a Cadmium Hyperaccumulator Plant as Determined by Micro-XRF Imaging2006

    • 著者名/発表者名
      Akiko Hokura, et al.
    • 雑誌名

      Proc. 8th Int. Conf. X-ray Microscopy, IPAP Conference series 7

      ページ: 321-322

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Distribution and XANES of Arsenic in Root of Hyperaccumulator Fern (Pteris vittata L.) Measured by μ-SR-XRF Analysis2006

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Kitajima, et al.
    • 雑誌名

      Kagaku To Seibutsu 44(12)

      ページ: 860-864

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 2-D X-ray Fluorescence Imaging of Cadmium Hyperaccumulating Plants by Using High-energy Synchrotron Radiation X-ray Microbeam2006

    • 著者名/発表者名
      Akiko Hokura
    • 雑誌名

      CHEMISTRY LETTERS 35(11)

      ページ: 1246-1247

    • NAID

      10018404846

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 放射光蛍光X線分析を用いるヒ素高集積植物モエジマシダの根におけるヒ素の分布及び化学形態分析2006

    • 著者名/発表者名
      柏原輝彦
    • 雑誌名

      分析化学 55(10)

      ページ: 743-748

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Arsenic Distribution and Speciation in the Arsenic Hyperaccumulator Fern by Micro-XRF Imaging and Micro-XANES Analysis2006

    • 著者名/発表者名
      Ryoko Onuma
    • 雑誌名

      Proc. 8th Int. Conf. X-ray Microscopy, IPAP Conference series 7

      ページ: 326-327

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Cadmium Distribution in a Cadmium Hyperaccumulator Plant as Determined by Micro-XRF Imaging2006

    • 著者名/発表者名
      Akiko Hokura
    • 雑誌名

      Proc. 8th Int. Conf. X-ray Microscopy, IPAP Conference series 7

      ページ: 323-325

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Distribution and XANES of Arsenic in Root of Hyperaccumulator Fern (Pteris vittata L.) Measured by μ-SR-XRF Analysis2006

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Kitajima
    • 雑誌名

      Proc. 8th Int. Conf. X-ray Microscopy, IPAP Conference series 7

      ページ: 321-322

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 放射光X線マイクロビームを用いた重金属蓄積植物の蛍光X線イメージング2006

    • 著者名/発表者名
      小沼亮子
    • 雑誌名

      化学と生物 44(12)

      ページ: 860-864

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Arsenic distribution and speciation in an arsenic hyperaccumulator fern by X-ray spectrometry utilizing a synchrotron radiation source2006

    • 著者名/発表者名
      A.Hokura, R.Onuma, Y.Terada, N.Kitajima, T.Abe, H.Saito, S.Yoshida, I.Nakai
    • 雑誌名

      Journal of Analytical Atomic Spectrometry 21

      ページ: 321-328

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Cd Kα線を用いた蛍光X線分析法による玄米中sub-ppmレベルのCdの迅速定量2005

    • 著者名/発表者名
      永山裕之, 小沼亮子, 保倉明子, 中井 泉, 松田賢士, 水平 学, 赤井孝夫
    • 雑誌名

      X線分析の進歩 36

      ページ: 235-247

    • NAID

      40006919961

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 放射光マイクロビームを用いた蛍光X線分析とXAFSによるモエジマシダのヒ素蓄積機構の研究2005

    • 著者名/発表者名
      保倉明子, 中井 泉
    • 雑誌名

      ぶんせき 11

      ページ: 622-625

    • NAID

      10016772365

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 分析科学分野における放斜光結晶学-微小部分析,微量分析の極限にむけて2005

    • 著者名/発表者名
      中井 泉
    • 雑誌名

      こんなことができる放斜光(7) 日本結晶学会誌 47

      ページ: 305-315

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] X-ray fluorescence imaging for Heavy metal Hyperaccumulator plants by using Synchrotron radiation X-ray micro beam

    • 著者名/発表者名
      Ryoko Onuma, et al.
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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