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2006 年度 研究成果報告書概要

豪州Moreton湾における毒素生産シアノバクテリアの増殖メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 16254001
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分海外学術
研究分野 土木環境システム
研究機関東北大学

研究代表者

大村 達夫  東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (30111248)

研究分担者 渡部 徹  東北大学, 大学院工学研究科, 助手 (10302192)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
キーワード沿岸域 / フミン鉄 / 錯平衡と凝集 / L.majuscula / スーパーオキシド / 生物利用性 / フミン物質の起源 / 数理モデル
研究概要

本研究課題では,沿岸域での鉄の動態及び毒性シアノバクテリア(L.majuscula)による鉄摂取経路を解明し,沿岸域における生物利用可能な鉄の生成を予測する数値モデルを確立することを目的とした。以下に,その研究成果を示す。
沿岸域での鉄の形態及びフミン鉄の錯平衡・凝集の実態を把握するための現地調査及び室内実験を行った。その結果,河川水中においてフミン第二鉄が存在することが示され,また,フミン鉄のうち90%程度は,沿岸域でカチオンの競合により解離することが分かった。クロマトグラフィー分析を併用することで,分子量及び疎水性物質含有量が低いフミン物質ほど凝集特性は低く,沿岸域への溶存鉄輸送に大きく貢献することが明らかとなった。
沿岸域におけるフミン鉄の錯平衡モデルを,分子量やイオン強度,pH等の物理化学的要因を考慮することが可能なデバイ-ヒュッケル理論に基づき構築した。凝集モデルは,従来のDLVO理論に新たに疎水性相互作用を組み込むことで構築された。上述の錯平衡及び凝集モデルと潮流拡散モデルを融合させることで,沿岸域におけるフミン鉄濃度の空間的及び時間的分布を評価することが可能となった。
スーパーオキシドを介してL.majusculaが鉄を摂取する経路を解明し,鉄摂取機構のモデル化を行った。スーパーオキシドによるフミン鉄の生物利用性(Fe(II)の生成速度)はその起源により異なるが,酸性官能基を多く含むフミン物質に結合した鉄ほど生物利用性が低いことが明らかとなった。また,Fe(II)生成に関わる各種反応速度を測定し,L.majusclaの鉄摂取に関する新たな反応スキーム(鉄摂取モデル)が構築された。以上の研究成果より,各モデルを融合させることにより,鉄の供給形態から沿岸域での生物摂取までの一連の過程を総合的に予測・評価することが可能となった。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2007 2006 2005 2004

すべて 雑誌論文 (12件)

  • [雑誌論文] 沿岸域における有機鉄の解離及び錯形成動力学-有機リガンドの性質と反応速度定数の関係-2007

    • 著者名/発表者名
      藤井 学
    • 雑誌名

      水環境学会誌 30・5(印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Kinetics of Formation and Dissociation of Organically Complexed Iron in Coastal Waters : Relationship between Characteristics of Organic Ligand and Rate Constant2007

    • 著者名/発表者名
      Manabu Fujii, Andrew L.Rose, T.David Waite, Tatsuo Omura
    • 雑誌名

      Journal of Japan Society on Water Environment(in Japanese) Vol.30(5)(in Press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] 松島湾における溶存態有機物質(DOM)と鉄濃度の空間的分布と季節変化2006

    • 著者名/発表者名
      藤井 学
    • 雑誌名

      水環境学会誌 29・3

      ページ: 169-176

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Superoxide-meditated dissolution of amorphous ferric oxyhydroxide in seawater2006

    • 著者名/発表者名
      Manabu Fujii
    • 雑誌名

      Environmental Science and Technology 40

      ページ: 880-887

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Spatial and Seasonal Distributions of Dissolved Organic Matter and Iron in Matsushima Bay, Japan2006

    • 著者名/発表者名
      Fujii M., Rose A.L., Waite T.D., Omura T.
    • 雑誌名

      Journal of Japan Society on Water Environment(in Japanese) Vol.29(3)

      ページ: 169-176

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Superoxide-Meditated Dissolution of Amorphous Ferric Oxyhydroxide in Seawater2006

    • 著者名/発表者名
      Manabu Fuji, Shun Otomo, Akira Sasaki, Toru Watanabe, Tatsuo Omura
    • 雑誌名

      Environmental Science and Technology Vol.40(3)

      ページ: 880-887

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] 河口・沿岸域におけるフミン鉄の錯平衡モデル2005

    • 著者名/発表者名
      藤井 学
    • 雑誌名

      環境工学研究論文集 42

      ページ: 145-155

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Equilibrium Model for Humic Iron Complex in Estuary2005

    • 著者名/発表者名
      Manabu Fujii, Tatsuo Omura
    • 雑誌名

      Environmental Engineering Research(in Japanese) Vol.42

      ページ: 145-155

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] 河口・沿岸域におけるフミン鉄の錯平衡と凝集特性2004

    • 著者名/発表者名
      藤井 学
    • 雑誌名

      環境工学研究論文集 41

      ページ: 389-400

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] 河口・沿岸域条件下におけるフミン物質の凝集モデルの構築2004

    • 著者名/発表者名
      佐々木 陽
    • 雑誌名

      環境工学研究論文集 41

      ページ: 377-387

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Equilibrium and Coagulation Characteristics of Humic Iron Complex in Estuaries2004

    • 著者名/発表者名
      Manabu Fujii, Akira Sasaki, Toru Watanabe, Tatsuo Omura
    • 雑誌名

      Environmental Engineering Research(in Japanese) Vol.41

      ページ: 389-400

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Development of the Coagulation Model for Humic Substances in Estuarine Condition2004

    • 著者名/発表者名
      Akira Sasaki, Manabu Fujii, Toru Watanabe, Tatsuo Omura
    • 雑誌名

      Environmental Engineering Research(in Japanese) Vol.41

      ページ: 377-387

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 2008-05-27  

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