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N原子と電子フローに着目したアンモニア酸化細菌のN2O生成機構解明と診断技術構築

研究課題

研究課題/領域番号 26701009
研究種目

若手研究(A)

配分区分一部基金
研究分野 環境技術・環境負荷低減
研究機関東京農工大学

研究代表者

寺田 昭彦  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30434327)

研究協力者 木庭 啓介  京都大学, 生態学研究センター, 教授 (90311745)
諏訪 裕一  中央大学, 理工学部, 教授 (90154632)
堀 知行  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 環境管理研究部門, 主任研究員 (20509533)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
24,440千円 (直接経費: 18,800千円、間接経費: 5,640千円)
2016年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2015年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2014年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
キーワード亜酸化窒素 / アンモニア酸化細菌 / 部分硝化 / 15Nトレーサー / 省エネ型排水処理 / 窒素除去 / ハイブリッド反応 / ヒドロキシルアミン / 亜酸化窒素(N2O) / 生成経路 / 硝化菌脱窒 / ヒドロキシルアミン酸化 / 同位体比アナライザー / 15Nトレーサー法 / 同位体比解析 / オンラインモニタリング / バイオリアクター / 亜硝酸イオン / 安定同位体 / N2O生成経路 / 亜硝酸
研究成果の概要

高い温室効果とオゾン層破壊能を有する亜酸化窒素(N2O)の削減が強く求められている.本研究では,排水の窒素除去を省エネで行える部分硝化プロセスによって排出されるN2Oの生成経路解明に取り組んだ.複雑な生成経路の解明に向け,15Nトレーサー法を用いて,異なる分子量を有するN2Oの解析を行ったところ,部分硝化バイオリアクターからのN2O生成経路は複数あり,ヒドロキシルアミンと亜硝酸が反応するハイブリッド反応が起こることを明らかにした.また,この反応が非生物学的にも起こりうることを示し,モデルを構築した.さらに,溶存酸素濃度により複数のN2O生成経路の分配は大きく異なることを明らかにした.

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 5件、 査読あり 7件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Air Force Institute of Technology(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Technical University of Denmark(デンマーク)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Technical University of Denmark(Denmark)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Air Force Institute of Technology(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Free nitrous acid and pH determine the predominant ammonia-oxidizing bacteria and amount of N2O in a partial nitrifying reactor2017

    • 著者名/発表者名
      C.T. Kinh, J. Ahn, T. Suenaga, N. Sittivorakulpong, P. Noophan, T. Hori, S. Riya, M. Hosomi, A. Terada
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 101 号: 4 ページ: 1673-1683

    • DOI

      10.1007/s00253-016-7961-2

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hybrid Nitrous Oxide Production from a Partial Nitrifying Bioreactor: Hydroxylamine Interactions with Nitrite2017

    • 著者名/発表者名
      A. Terada, S. Sugawara, K. Hojo, Y. Takeuchi, S. Riya, W. F. HarperJr., T. Yamamoto, M. Kuroiwa, Isobe, C. Katsuyama, Y. Suwa, K. Koba and M. Hosomi
    • 雑誌名

      Environmental Science and Technology

      巻: 51 号: 5 ページ: 2748-2756

    • DOI

      10.1021/acs.est.6b05521

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of biological and mass transfer parameter uncertainty on nitrous oxide emission estimates from water resource recovery facilities2016

    • 著者名/発表者名
      Song, K., Harper Jr., W.F. Takeuchi, Y., Hosomi, M., Terada, A.
    • 雑誌名

      Water Environment Research

      巻: 印刷中 号: 7 ページ: 580-585

    • DOI

      10.2175/106143015x14338845155066

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Novel abiotic reactions increase nitrous oxide production during partial nitrification: Modeling and experiments2015

    • 著者名/発表者名
      Harper Jr., W.F., Takeuchi, Y., Riya, S., Hosomi, M., Terada, A.
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Journal

      巻: 281 ページ: 1017-1023

    • DOI

      10.1016/j.cej.2015.06.109

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of carbon sources on nitrous oxide emission in a Modified Ludzak Ettinger process2015

    • 著者名/発表者名
      Kang SONG,Shohei Riya, Masaaki Hosomi, Akihiko Terada,
    • 雑誌名

      Water Science and Technology

      巻: 72 号: 4 ページ: 572-578

    • DOI

      10.2166/wst.2015.250

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 硝化プロセスにおける亜酸化窒素の放出特性と生成機構2015

    • 著者名/発表者名
      寺田昭彦
    • 雑誌名

      水環境学会誌

      巻: 38(9) ページ: 334-339

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of carbon sources on nitrous oxide emission in a Modified Ludzak Ettinger process2015

    • 著者名/発表者名
      Kang Song, Shohei Riya, Masaaki Hosomi, Akihiko Terada
    • 雑誌名

      Water Science and Technology

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of biological and mass transfer parameter uncertainty on N2O emission estimates from WWTPs2015

    • 著者名/発表者名
      Kang Song, Willie F. Harper, Yuki Takeuchi, Masaaki Hosomi, Akihiko Terada
    • 雑誌名

      Water Environment Research

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Nitrous oxide emission from cost-effective nitrogen removal systems: Mechanisms and mitigation strategies2017

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Terada
    • 学会等名
      2017 International Conference on Environmental Pollution Control
    • 発表場所
      バンクーバー(カナダ)
    • 年月日
      2017-10-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Identifying hotspots for production and consumption of NO and N2O in a membrane-aerated biofilm for nitrogen removal2017

    • 著者名/発表者名
      Co Thi Kinh, Toshikazu Suenaga, Tomoyuki Hori, Shohei Riya, Masaaki Hosomi, Akihiko Terada
    • 学会等名
      10th International Conference on Biofilm Reactors
    • 発表場所
      ダブリン(アイルランド)
    • 年月日
      2017-05-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 15Nトレーサー法と同位体比アナライザーの併用による部分硝化リアクターの亜酸化窒素生成機構解明2017

    • 著者名/発表者名
      中村洋貴、丸尾光希、細見正明、寺田昭彦
    • 学会等名
      第51回日本水環境学会年会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Spatial distribution of microbial community and N2O depth profiles in counter- and co- diffusion biofilms functioning simultaneous nitrification and denitrification2016

    • 著者名/発表者名
      Co Thi Kinh, Toshikazu Suenaga, Tomoyuki Hori, Shohei Riya, Barth Smets, Masaaki Hosomi, Akihiko Terada
    • 学会等名
      MEWE-Biofilm
    • 発表場所
      コペンハーゲン(デンマーク)
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A biofilm employing counter-current substrate diffusion geometry facilitates N2O mitigation: Proof of concept2016

    • 著者名/発表者名
      Co Thi Kinh, Toshikazu Suenaga, Yuki Takeuchi, Tomoyuki Hori, Shohei Riya, Masaaki Hosomi, Akihiko Terada
    • 学会等名
      Water Environment Technology Conference 2016
    • 発表場所
      中央大学(東京)
    • 年月日
      2016-08-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Depth profiles of nitrous oxide and functional genes in counter- and co- diffusion biofilms performing nitrification and denitrification2016

    • 著者名/発表者名
      Co Thi Kinh, Toshikazu Suenaga, Tomoyuki Hori, Shohei Riya, Barth Smets, Masaaki Hosomi, Akihiko Terada
    • 学会等名
      WEF/IWA Nutrient Removal and Recovery 2016
    • 発表場所
      デンバー(アメリカ)
    • 年月日
      2016-06-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 部分硝化リアクターから放出される亜酸化窒素の生成メカニズム: 非生物学的反応経路の関与2016

    • 著者名/発表者名
      竹内裕貴、丸尾光希、利谷翔平、細見正明、寺田昭彦
    • 学会等名
      第50回 日本水環境学会年会
    • 発表場所
      アスティ徳島(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Nitrous oxide production by multiple pathways in a partial nitrifying bioreactor: Significance of abiotic reaction2015

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Terada, Willie Harper, Yuki Takeuchi, Kang Song, Shohei Riya, Masaaki Hosomi
    • 学会等名
      6th IWA-ASPIRE Conference & Exhibition
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2015-09-20 – 2015-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nitrous oxide production by multiple pathways in a partial nitrifying bioreactor: Significance of abiotic reaction2015

    • 著者名/発表者名
      Terada, A., Harper Jr., W.F., Takeuchi, Y., Riya, S., Hosomi, M.
    • 学会等名
      The 6th IWA-ASPIRE Conference & Exhibition
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2015-09-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nitrous oxide production potential and pathways of ammonia-oxidizing bacteria enriched in a bioreactor towards partial nitrification2015

    • 著者名/発表者名
      Terada, A., Kinh, C.T., Yamamoto, T., Hojo, K., Riya, S., Hosomi, M.
    • 学会等名
      PRES’15
    • 発表場所
      Kuching, Malaysia
    • 年月日
      2015-08-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Identification of a predominant nitrous oxide production pathway from a partial nitrifying bioreactor: A 15N tracer study2015

    • 著者名/発表者名
      Terada, A., Takeuchi, Y., Hojo, K., Riya, S., Koba, K., Hosomi, M.
    • 学会等名
      International Conference on Nitrification 4
    • 発表場所
      Edmonton, Canada
    • 年月日
      2015-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 15Nトレーサー法による回分式・連続式部分硝化リアクターからの亜硝酸窒素生成機構の解明2014

    • 著者名/発表者名
      竹内裕貴、北條圭佑、利谷翔平、Willie Harper、細見正明、寺田昭彦
    • 学会等名
      環境微生物系学会合同大会2014
    • 発表場所
      アクトシティ浜松(静岡県浜松市)
    • 年月日
      2014-10-22 – 2014-10-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nitrous oxide production pathways of nitrifying activated sludge in a sequencing batch reactor2014

    • 著者名/発表者名
      Akihiko Terada, Keisuke Hojo, Tomoko Yamamoto, Shohei Riya, Keisuke Koba, Masaaki Hosomi
    • 学会等名
      IWA World Water Congress
    • 発表場所
      Lisbon, Portugal
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-02-16  

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