| 研究課題/領域番号 |
21K04327
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22060:土木環境システム関連
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| 研究機関 | 群馬工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
宮里 直樹 群馬工業高等専門学校, 環境都市工学科, 准教授 (00435413)
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| 研究分担者 |
松浦 哲久 金沢大学, 地球社会基盤学系, 准教授 (90771585)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 硫酸塩還元 / 無機溶存物質 / ケイ酸 / Bacillus属細菌 / 相互作用 / シリカ / 活性汚泥 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
硫酸塩還元微生物の働き（硫化水素生成）がシリカ（ケイ酸）によって，どのように抑制されるのか解明することを目的とする．そのため、シリカ添加の人工排水で活性汚泥を馴養し，回分試験による硫酸塩濃度変化や硫化水素の発生状況，および次世代シークエンサーによる微生物叢の解析を行う．また，硫化水素の発生抑制に影響を及ぼすと考えられる活性汚泥中の微生物に由来する抗生物質を高速液体クロマトグラフィーにより検出する．
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| 研究実績の概要 |
1．研究目的・実施内容：ケイ酸添加の人工下水による活性汚泥の馴養（回分式，連続式）を行い，Bacillus属細菌や硫酸塩還元微生物の変動状況，また嫌気条件の回分試験による硫酸塩濃度の減少状況を比較したので報告する．
2．実験方法：実験装置の種汚泥をM市のし尿処理施設活性汚泥（以下M施設汚泥）とし，ペプトンを有機源とした基質に，オルトケイ酸ナトリウム(Si=30mg/L)をケイ素源として添加した基質を用いた条件(Run1)と、基質のみのControl(Run2)の条件の2系列で20℃の恒温槽内にて回分式，および連続式の装置で馴養した．流入水・処理水についてはTOC(島津製作所,TOC-L), 陰イオン濃度(ISA300,東亜DKK)の計測を行った．またケイ酸濃度をオートアナライザー(BLtec 社,Quattro-)を用いて分析した．1回/週の頻度で汚泥中のBacillus属細菌数を寒天培地によるコロニー培養により個数を計測し，硫酸塩還元細菌数をMPN法により計測した．また汚泥から DNAをキットで抽出し，16S rRNA遺伝子を対象とするMiSeq解析を実施した．
3．実験結果と考察，今後の課題：回分式において，46日程度の運転期間において，人工下水におけるケイ酸の有無に関わらず，Bacillus属細菌のコロニー数は10^5程度であり，Run1とRun2 に大きな違いは認められなかった．硫酸塩還元菌数は10^5～10^8程度であり，ケイ酸添加による差は確認されなかった．馴養汚泥を用いた嫌気回分試験における結果では， Run2汚泥では硫酸塩濃度の減少が確認された．一方，Run1汚泥ではやや濃度変動はあるものの，濃度減少が抑制されている傾向であった．連続式による馴養においては，実験装置が安定して運転できず，また，嫌気条件の回分試験も十分に実施できず，再実験を予定している．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
1．活性汚泥馴養試験の継続
連続式装置による試験を開始したが、年度内に十分な実験実施と活性汚泥の馴養ができないまま，終了となったため，十分な実験結果が得られなかった．
2．硫酸塩還元活性抑制メカニズムの解明
最終年度に，硫酸塩還元活性を抑制するメカニズムとして，抗生物質(iturin A)の影響を推察し，検出を試みる予定であったが実施できていない．Bacillus属細菌には，他の微生物を死滅または活動を抑制すると考えられる抗生物質(iturin A)を分泌することが知られていることから，可能性は否定できないため，活性汚泥混合液から抽出するBacillus属細菌より抗生物質が検出されるかを，高速液体クロマトグラフィーを用いて試みる．
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| 今後の研究の推進方策 |
1．活性汚泥馴養試験の継続：令和5年度に実施できていない連続式の馴養装置による馴養を再度実施する．年度前半では実験条件を大きく変更せず，運転条件による違いなどを確認する．その後，馴養した活性汚泥による嫌気条件の回分試験を実施し、硫酸塩濃度の減少速度（硫酸塩還元活性）を回分試験により確認し，発生する硫化水素の濃度を北川式検知管により簡易型に計測する．硫酸塩還元細菌の菌数やBacillus属のコロニー数と比較し、ケイ酸などの無機物質添加による硫化水素の発生状況を調べる．なお，連続室内実験装置により馴養された活性汚泥より定期的に試料からDNAを抽出し、金沢大学（共同研究者）にて次世代シーケンサー（Miseq解析）による活性汚泥中の微生物叢解析を実施する．
2．硫酸塩還元活性抑制の原因解明：最終年度に，硫酸塩還元活性を抑制する原因として仮説を立てている，抗生物質(iturin A)の検出を試みる．Bacillus属細菌には，他の微生物を死滅または活動を抑制すると考えられる抗生物質(iturin A)を分泌することが知られている．活性汚泥から抽出するBacillus属細菌より抗生物質が検出されるかを，高速液体クロマトグラフィーを用いて試みる．
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