硫黄細菌によるコンクリート腐食に関する研究-下水管並びに下水処理施設の耐久性の向上

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09660094
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 杉尾 剛 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (20033269)
• 研究分担者: 長澤 透 岐阜大学, 工学部, 教授 (60115904)
• キーワード: Thiobacillus thiooxidans / 硫黄酸化細菌 / コンクリート腐食 / ニッケル / タングステン酸ソーダ / 硫化水素

研究概要

硫黄酸化細菌が生成する硫酸が原因の下水管及び下水処理施設のコンクリート腐食を防止する試薬の開発を目的に研究を行い、平成11年度は下記の結果を得た。
防菌剤を添加したコンクリートブロックの腐食に及ぼす影響
硫黄酸化細菌のコンクリート腐食への関与を定量的に把握するために、無添加コンクリートと、ニッケル系防菌剤添加コンクリート及びタングステン系防菌剤添加コンクリートを腐食環境の異なる6箇所の下水処理施設内で2年間暴露し、腐食状況を調査した。ニッケル系防菌剤をセメント量の0.1〜02%添加したコンクリートブロック標品を用いた暴露試験により、硫化水素濃度5ppm以下の環境下では腐食を完全に抑制すること、また5ppm以上の環境下では腐食速度が無添加のコントロールと比較して1/4になることを明らかにした。しかし硫化水素濃度105〜360ppmの高濃度硫化水素環境下では、防菌剤添加の効果はなかった。タングステン系防菌剤は、暴露試験の期間は短いものの最も良好な腐食防止効果を示した。これらの結果は、ニッケルあるいはタングステンが硫黄酸化細菌の硫黄酸化酵素系を阻害することで防菌(静菌)効果を現したことを示している。
腐食コンクリートから単離した硫黄酸化細菌Thiobacillus thiooxidans NB1-3株に対するタングステン酸ソーダ生育阻害
タングステンが防菌剤として有効であることが、タングステンを添加したコンクリートブロックを下水処理施設内につり下げて行った暴露試験で明らかになったので、タングステン酸ソーダによる硫黄酸化細菌の生育阻害機構の解明を試み下記の結果を得た。タングステン酸ソーダは硫黄培地へ20μM添加することでNB1-3株の生育を完全に阻害した。タングステン酸ソーダはNB1-3株洗浄細胞1mgへ36μg結合した。この結合は、pHが低くなるほど多くなったが、pH6.0以上ではほとんど結合しなかった。大腸菌、酵母はタングステンによってほとんど生育阻害を受けなかった。従って、タングステン酸は酸性で増殖する硫黄細菌には阻害効果があるが、中性に生育最適pHを持つ一般の細菌には阻害効果がないと考えられる。タングステンは、NB1-3株の細胞内膜に存在する亜硫酸酸化酵素を阻害した。本菌の硫黄から硫酸を生成する酵素の1つが阻害され、エネルギーが得られなくなるために生育阻害が現れると結論した。

研究成果

• [文献書誌] Kim Yong Ng, Inoue, S., Fujioka, A., Kamimura, K., and Sugio, T.: "Existence of two kinds of sulfur-reducing systems in iron-oxidizing bacterium Thiobacillus ferrooxidans"Biosci. Biotechol. Biochem.. 63. 813-819 (1999)
• [文献書誌] Takai, M., Kamimura, L., and Sugio. T.: "Involvement of cytochrome a in iron oxidation of a moderately thermophilic iron-oxidizing bacterium, strain TI-1"Biosci. Biotechol. Biochem.. 63. 1541-1547 (1999)
• [文献書誌] Maeda, T. Negishi, A., Komoto, H., Oshima, Y., Kamimura, K., and Sugio, T.: "Isolation of iron-oxidizing bacteria from corroded concretes of sewage treatment plants"J. Biosci. Bioeng.. 88. 300-305 (1999)
• [文献書誌] Takeuchi, F., Iwahori, K., Kamimura, K., and Sugio, T.: "Isolation and some properties of Thiobacillus ferrooxidans strains with differing levels of mercury resistance from natural"J. Biosci. Bioeng.. 88. 387-392 (1999)
• [文献書誌] Kamimura, K., Okayama, T. and Sugio, T.: "Isolation and Characterization of a Moderately Thermophilic Sulphur-Oxidizing Bacterium"Microbios. 99. 7-18 (1999)
• [文献書誌] Sugio, T., Matsumoto, K., Takai, M., Wakasa, S., Sogawa, T., and Kamimura, K.: "Biohydrometallurgy and the environment toward the mining of the 21^<st> century (Part B), Amils, R., and A. Ballester, A. eds"Elsevire, Amsterdam. (1999)