| 研究課題/領域番号 |
16K00584
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
朴 虎東 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (20262686)
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| 研究分担者 |
水野 勝紀 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (70633494)
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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 | アオコ制御装置 / 有毒アオコ抑制 / 振動波発生装置 |
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| 研究実績の概要 |
平成29年度は、1トン規模の水槽で稼動できるような中型アオコ制御装置の製作を行い、アオコ制御実験を行った。構内の水槽に、人工的にアオコを発生させ「水中振動波発生装置」のアオコ抑制に最適な稼動条件を確立させるための制御実験を行った。アオコ制御実験に並行してハイドロホンアレイシステムを用いて、振動波がアオコに与える機械的ストレスを計測した。FDTD法を用いて、圧力分布シミュレーションを行い、効果的なアオコ制御結果を得ることができた。
アオコの抑制実験には、アオコが発生しているため池からアオコを持ち込み実験と、有毒藍藻Microcystis aeruginosa株を用いて室内大量培養を用いて実験を行った。振動発生装置の処理による細胞損傷の影響を調べるために細胞外MC-LRを測定した結果、対照区を含むすべての実験区で検出限界以下だった。この結果から、振動発生装置の処理によって、細胞膜の損傷は受けずに成長が阻害できると考えられる。さらに、成長阻害のメカニズムを調べるためのTEM観察の結果は、対照区で細胞の内部構造が鮮明にあることに比べ、振動発生装置区の細胞ではガス胞の構造が大幅に減少され、代わりに空洞が多く観察された。これらの結果に基づいて、振動発生装置の起動によって、Microcystisの細胞膜の損傷を受けずに、細胞内部のみの影響を及ぼすため、藍藻毒MCの溶出を引き起こさずにMicrocystisの成長を阻害できる、アオコの制御装置が完成できた。
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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
本年度は、1トン規模の水槽で稼動できるような装置の設計と製作を行い、アオコ制御実験を行った。1トン水槽に、人工的にアオコを発生させ「水中振動波発生装置」のアオコ抑制に最適な稼動条件を確立させるための制御実験を3回行った。アオコ制御実験に並行してハイドロホンアレイシステムを用いて、振動波がアオコに与える機械的ストレスを計測した。FDTD(Finite-Differential Time-Domain)法を用いて、圧力分布シミュレーションを行い、装置の配置を検討してから実験を行うことでより効果的なアオコ制御結果を得ることができた。アオコの抑制実験には、野外のアオコを用いた実験と、有毒藍藻Microcystis aeruginosa株を用いて室内大量培養を用いて実験を行った。アオコの抑制有無に関しては、Microcystis aeruginosa細胞の計数と光合成色素測定を行いその結果から判断し、また、アオコ毒素の動態についても解析を行った。 処理無しの対照区と攪拌子区は時間経過に伴って細胞密度が増加したが、振動発生装置区の実験期間中には成長が見られず、Chl.aと細胞内MC-LRでも類似な傾向が示された。したがって、振動発生装置の処理によって、Microcystisの成長が阻害し、これは攪拌の影響では無いと言える。振動発生装置の処理による細胞損傷の影響を調べるために細胞外MC-LRを測定した結果、対照区を含むすべての実験区で検出限界以下だった。振動発生装置の処理によって、Microcystisの細胞膜の損傷を受けずに、細胞内部のみの影響を及ぼすため、藍藻毒MCの溶出を引き起こさずにMicrocystisの成長を阻害できる、アオコの制御装置が完成できたと言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度には、アオコが発生している湖沼（諏訪湖・千鹿頭池）からの底泥を実験水槽に投入して、栄養塩類（主に窒素・リン）の溶出実験を行う。その後、酸素発生装置（ナノバブル発生装置とニッケル・チタン電極による水の電気分解装置）を用いて、底質改善（好気化による有機物分解促進）実験を行う。以上の実験から、汎用性のあるアオコ抑制装置の完成を目指す。
更に、アオコが発生しているため池にアオコ抑制装置による、アオコ抑制有無の実験を行う予定である。ため池では物理化学的環境要因の観測と共に、池全体の栄養塩類の物質収支を計算できるような観測と分析を行い、汎用性のあるアオコ抑制装置の完成を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
年度内に消耗品を購入する予定であったが、次年度に予定している実験のために購入予定を繰り越したため。
使用計画
平成30年度請求額と合わせて消耗品を購入する予定である。
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