| 研究課題/領域番号 |
16H02985
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
山本 光夫 東京大学, 海洋アライアンス, 特任准教授 (30361512)
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| 研究分担者 |
福嶋 正巳 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (40344113) [辞退]
劉 丹 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (60390530)
松尾 基之 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (10167645)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 環境資材 / 沿岸環境保全 / 環境技術 / 環境分析 / バイオマス |
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| 研究実績の概要 |
研究実施計画に基づき、1)溶出条件等の違いにおける鉄溶出特性変化に関する基礎的検討、2)パイロット試験を基にした鉄溶出挙動の検討、3)フィールドにおける鉄溶出過程の検討と鉄の存在形態に関する調査の3テーマで研究を遂行した。
1)では、海水の酸化還元状態の違いが鉄分供給ユニット（製鋼スラグと堆肥の混合物）からの鉄溶出特性に与える影響を評価するために、室内溶出試験を行った。堆肥（有機物）の役割を再確認することも視野に入れ、鉄分供給ユニット、製鋼スラグのみ、堆肥のみの３つの試料を用い、それぞれ溶存酸素(DO)濃度を2、8、15 mg/Lの3条件として試験を実施した。その結果、DO濃度が低くなるにつれて鉄溶出量が増加することがわかり、還元条件下では鉄溶出が促進されることが示された。製鋼スラグ表面の鉄存在形態に関しては、メスバウアー分光法を用いた評価を行った。製鋼スラグ中の鉄化学種について、堆肥の有無や酸化還元電位が異なる条件下での経時変化を評価した。
2)では、北海道増毛町と長崎県対馬市において、6カ月にわたる水槽試験を行った。1)の溶出試験と同じ3種類の試料で試験を実施し、水質、製鋼スラグ表面、そしてユニット中の有機物及び微生物相の変化についての評価・検討を目指した。鉄、栄養塩（窒素・リン）などの水質モニタリングに加え、スラグ中の化学状態の解析と水槽から採取された沈殿物を分析することで周辺環境中への鉄の挙動について考察し、有用な知見を得ることができた。堆肥（有機物）についても構造解析を試みた。
3)においては、実証試験で埋設されたユニット中の鉄の存在形態と微生物相の変化に関する検討を進めたほか、北海道増毛町内の7河川の河口域の海水・河川水中の鉄、栄養塩（窒素・リン）の季節変動を明らかにするためのフィールド調査を2016年7月からスタートし、2017年3月まで計4回の調査を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
1)については、計画通りに研究を進めることができ、海水の酸化還元状態の違いが鉄溶出速度やスラグ表面の鉄存在形態に与える影響について、有用な知見が得られた。特に、還元状態下ではユニットからの鉄溶出が促進することが実験的に明らかとなり、藻場再生技術の実証試験における鉄分供給ユニット設置方法の妥当性が示唆されたことは大きな成果である。
2)では、当初の計画においては北海道増毛町のみで初年度は水槽試験を実施し、2年目に別の海域にて同様の試験を実施して、両方の試験結果から海域条件による違いを含めた総合的な考察をする予定であった。しかし、海域環境の年変動の影響などがないように、初年度に2カ所での水槽実験を実施した。そのため、当初の計画よりも研究を早く進めることができた。
3)のフィールド調査は、当初は8月頃から開始する予定であったが、前倒しをして7月より開始し、年間の調査回数を増やすことができた。そのため、鉄や栄養塩のより詳細な季節変動データを蓄積することが可能となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
1)～3)について、以下の計画で2年目の研究を実施する。
1) 初年度の室内鉄溶出試験により、海水の酸化還元状態（溶存酸素濃度）や有機物が鉄溶出速度やスラグ表面の鉄存在形態に与える影響についてのデータが得られた。これを踏まえて、ユニットからの鉄溶出に与える有機物等の特性について考察する。また、今年度得られた鉄溶出に適した溶存酸素濃度条件に基づき、改めて室内鉄溶出試験を行い、鉄溶出に与える酸化還元状態の影響についてさらなるデータ蓄積を行う。
2) 北海道増毛町と長崎県対馬市にて実施した水槽試験で得られた試料および分析結果について、鉄分供給ユニットからの安定的な鉄溶出と有機物・微生物との関係性を明らかにすることを目指し、水槽試験データの総合的な評価・解析を進める。ユニットに生息する微生物種の同定を目指して、水槽試験のユニットから抽出した腐植物質の構造解析をさらに進め、Py-GCによるバイオマーカー解析などを行う。
3) 初年度に引き続き、実証試験で埋設されたユニット中の鉄の存在形態と微生物相の変化について評価・検討を試みる。また、北海道増毛町での海域・河川環境調査を継続して行い、季節変動とその要因等を明らかにすることを目指す。
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