培養に頼らないウイルスの浄水処理性評価手法と高効率浄水ウイルス処理システムの構築

• 研究課題/領域番号: 18H03790
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分22:土木工学およびその関連分野
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 松下 拓 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30283401)
• 研究分担者: 松井 佳彦 北海道大学, 工学研究院, 教授 (00173790) ; 白崎 伸隆 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (60604692)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 43,940千円 (直接経費: 33,800千円、間接経費: 10,140千円); 2021年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円); 2020年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円); 2019年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円); 2018年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
• キーワード: 土木環境システム / ウイルス / 浄水処理

研究成果の概要

予め外来DNAを金ナノ粒子に修飾することにより、ノロウイルスVLPsにDNA封入することに成功した。作製したVLPsを用いた室内実験の結果、凝集－沈澱処理でのノロウイルスの除去率はPMMoVと同程度であることが分かった。一方、実浄水場における調査の結果、凝集－沈殿－砂ろ過でのPMMoVの除去率は0.9～2.7 logであった。従って、実浄水場におけるノロウイルスの除去率も0.9～2.7 log程度であると推察された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で構築した手法は、いかなる「培養困難な水系ヒト感染性ウイルス」に対しても適用可能であるため、これまで浄水処理性を調べることができなかった他の多くの培養困難な水系ヒト感染ウイルスの浄水処理性の評価が可能となり、大きな波及効果が期待できる。本研究の成果は、実処理場の技術者にも大きなインパクトを与えるとともに、ウイルスの水道水質基準への組み込みについての議論にも大きく貢献する。

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of reduction efficiencies of pepper mild mottle virus and human enteric viruses in full-scale drinking water treatment plants employing coagulation-sedimentation-rapid sand filtration or coagulation-microfiltration (2022)
  • 著者名/発表者名: Shirakawa, D., Shirasaki, N., Matsushita, T., Matsui, Y., Yamashita, R., Matsumura, T. and Koriki, S.
  • 雑誌名: Water Research 巻: 213 ページ: 118160-118160
  • DOI: 10.1016/j.watres.2022.118160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suitability of pepper mild mottle virus as a human enteric virus surrogate for assessing the efficacy of thermal or free-chlorine disinfection processes by using infectivity assays and enhanced viability PCR (2020)
  • 著者名/発表者名: Shirasaki N.、Matsushita T.、Matsui Y.、Koriki S.
  • 雑誌名: Water Research 巻: 186 ページ: 116409-116409
  • DOI: 10.1016/j.watres.2020.116409
  • 査読あり
• [学会発表] Evaluating the efficacy of drinking water treatment processes to remove and inactivate human sapovirus: Application of in vitro cell-culture method (2022)
  • 著者名/発表者名: Qiuhan Hu, Daiki Shirakawa, Nobutaka Shirasaki, Hirotaka Takagi, Tomoichiro Oka, Taku Matsushita and Yoshihiko Matsui
  • 学会等名: 第56回日本水環境学会年会
• [学会発表] 低圧膜ろ過処理におけるウイルスの除去性：実浄水処理場における調査および室内添加実験の実施による評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 松村拓哉, 白川大樹, 高力聡史, 白崎伸隆, 松下拓, 松井佳彦
  • 学会等名: 第55回日本水環境学会年会
• [学会発表] Evaluation of virus reduction efficiency in coagulation-microfiltration by a full-scale study and lab-scale experiments (2020)
  • 著者名/発表者名: Shirakawa, D., Shirasaki, N., Matsumura, T., Koriki, S., Matsushita, T. and Matsui, Y.
  • 学会等名: The Water and Environment Technology Conference 2020-Online
  • 国際学会
• [学会発表] 凝集沈澱-砂ろ過処理におけるウイルスの除去性 －実浄水処理場における調査および室内添加実験の実施による評価－ (2020)
  • 著者名/発表者名: 白川大樹, 山下玲菜, 髙力聡史, 松村拓哉, 白崎伸隆, 松下拓, 松井佳彦
  • 学会等名: 日本水道協会令和2年度全国会議（水道研究発表会）
• [学会発表] 膜ろ過浄水施設におけるウイルスの処理性評価：陽電荷膜と限外ろ過膜を組み合わせたウイルス濃縮法の適用 (2020)
  • 著者名/発表者名: 白崎伸隆, 松村拓哉, 白川大樹, 高力聡史, 松下拓, 松井佳彦
  • 学会等名: 第23回日本水環境学会シンポジウム
• [学会発表] 外来遺伝子を封入した人工合成ウイルス様粒子の創製：培養困難なノロウイルスの浄水処理性評価への適用 (2020)
  • 著者名/発表者名: 白川大樹, 白崎伸隆, 松下拓, 松井佳彦
  • 学会等名: 第54回日本水環境学会年会
• [学会発表] Evaluation of virus removal efficiency in an actual drinking water treatment plant by using a novel virus concentration method and pepper mild mottle virus as a process indicator. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shirakawa, D., Shirasaki, N., Yamashita, R., Koriki, S., Matsumura, T., Matsushita, T. and Matsui, Y.
  • 学会等名: Water and Environment Technology Conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 凝集-膜ろ過処理を導入した実浄水処理場におけるウイルスの処理性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松村拓哉, 高力聡史, 白川大樹, 白崎伸隆, 松下拓, 松井佳彦
  • 学会等名: 第27回衛生工学シンポジウム
• [学会発表] PMAxx-Enhancer-PCR 法による水道原水中の感染性ウイルスの選択的定量 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高力聡史, 白崎伸隆, 松下拓, 松井佳彦
  • 学会等名: 第53回日本水環境学会年会
• [学会発表] トウガラシ微斑ウイルスを挙動指標とした膜ろ過浄水施設におけるウイルスの処理性評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松村拓哉, 高力聡史, 白川大樹, 白崎伸隆, 松下拓, 松井佳彦
  • 学会等名: 第53回日本水環境学会年会
• [学会発表] 培養困難なウイルスの浄水処理性評価に向けた遺伝子封入ウイルス様粒子の創製 (2018)
  • 著者名/発表者名: 白川大樹, 白崎伸隆, 松下拓, 松井佳彦
  • 学会等名: 第26回衛生工学シンポジウム