微生物由来生体分子がもたらす核種移行モデルの新展開

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04245
• 研究機関: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 田中 万也 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (60377992)
• 研究分担者: 大貫 敏彦 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (20354904) ; 山崎 信哉 筑波大学, 数理物質系, 助教 (70610301)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 微生物 / アクチノイド

研究実績の概要

本研究では、これまで殆ど注目されて来なかった微生物が放出する“細胞外”生体分子のうち、錯体を形成しアクチノイドの可溶化を促進する物質、及び電子授受により還元反応を促進する物質（電子メディエーター）の二つに着目している。本研究の目的はこれらの物質が1)どのような微生物種により放出されるのか、2)どのような物質であるのか、そして3)アクチノイドの移行挙動にどの程度の影響を与えるのかを具体的に明らかにすることである。
これまでに、微生物がウラン還元反応に与える影響を調べるために、生体分子誘導体である電子メディエーターによるウラン還元反応の速度論的評価を行って来た。本年度は、酵母を嫌気培養し、六価ウランを添加して還元反応を追跡した。その結果、微生物の増殖（代謝）とウラン還元反応量に相間が見られた。しかし、微生物の成長が止まった後は、ウランの還元は進まず、全てのウランは還元されなかった。このため、環境水の条件よりも微生物の代謝の際に生じる電子がウランの反応に重要な寄与を果たす可能性が示唆された。
微生物由来生体分子によるアクチノイドの可溶化にどの程度影響を与えるのかを評価するために生物性マンガン酸化物（生体分子ありの系）と合成マンガン酸化物（生体分子なしの系）でウラン・トリウムの吸着実験を行い比較した。その結果、合成マンガン酸化物ではウラン・トリウムが非常に強く吸着された。これに対して、生物性マンガン酸化物では生体分子が水溶液中に排出されるに従い、マンガン酸化物表面に吸着していたトリウムの５０％程度が水溶液中に脱離して可溶化していくことが分かった。また、ウランに関してはマンガン酸化物から脱離していく様子は明瞭には認められなかった。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Study on coordination structure of Re adsorbed on Mg-Al layered double hydroxide using X-ray absorption fine structure. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, K., Kozai, N., Ohnuki, T. and Grambow, B.
  • 雑誌名: Journal of Porous Materials 巻: 26 ページ: 505-511
  • DOI: 10.1007/s10934-018-0634-z
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of ion-adsorption type deposits of rare earth elements (REE) in Southwest Japan with speciation of REE by extended X-ray absorption fine structure spectroscopy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, A., Honda, T., Tanaka, M., Tanaka, K. and Takahashi, Y.
  • 雑誌名: Geochemical Journal 巻: 52 ページ: 415-425
  • DOI: 10.2343/geochemj.2.0531
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adsorption of Cs onto biogenic birnessite: effects of layer structure, ionic strength, and competition cations. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yu, Q., Tanaka, K., Kozai, N., Sakamoto, F., Tani, Y. and Ohnuki, T.
  • 雑誌名: ACS Earth and Space Chemistry 巻: 2 ページ: 797-810
  • DOI: 10.1021/acsearthspacechem.8b00042
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Preliminary Evaluation of Local Structure and Speciation of Lanthanoids in Aqueous Solution, Iron Hydroxide, Manganese Dioxide, and Calcite using the L3-Edge X-Ray Absorption Near Edge Structure Spectra. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohta, A., Tanaka, K. and Tsuno, H.
  • 雑誌名: Journal of Physical and Chemistry A 巻: 122 ページ: 8152-8161
  • DOI: 10.1021/acs.jpca.8b06168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calcium molybdate nanoparticles formation in egg phosphatidyl choline based liposome caused by liposome fusion. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamasaki, S., Kurita, S., Ochiai, A., Hashimoto, M., Sueki, K. and Utsunomiya, S.
  • 雑誌名: Journal of Colloid and Interface Science 巻: 530 ページ: 473-480
  • DOI: 10.1016/j.jcis.2018.07.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel Method of Quantifying Radioactive Cesium-Rich Microparticles (CsMPs) in the Environment from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikehara, R., Suetake, M., Komiya, T., Furuki, G., Ochiai, A., Yamasaki, S., Bower, W.R., Law, G.T.W., Ohnuki, T., Grambow, B., Ewing, R.C. and Utsunomiya, S.
  • 雑誌名: Environmental Science & Technology 巻: 52 ページ: 6390-6398
  • DOI: 10.1021/acs.est.7b06693
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High spectral resolution of diode laser absorption spectroscopy for isotope analysis using a supersonic plasma jet. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara, A., Aiba, Y., Yamasaki, S., Nankawa, T. and Matsui, M.
  • 雑誌名: Journal of Analytical Atomic Spectrometry 巻: 33 ページ: 1150-1153
  • DOI: 10.1039/C8JA00120K
  • 査読あり
• [雑誌論文] Uranium dioxides and debris fragments released to the environment with cesium-rich microparticles from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ochiai, A., Imoto, J., Suetake, M., Komiya, T., Furuki, G., Ikehara, R., Yamasaki, S., Law, G.T.W., Ohnuki, T., Grambow, B., Ewing, R.C. and Utsunomiya, S.
  • 雑誌名: Environmental Science & Technology 巻: 52 ページ: 2586-2594
  • DOI: 10.1021/acs.est.7b06309
  • 査読あり / 国際共著