| 研究課題/領域番号 |
24404018
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| 応募区分 | 海外学術 |
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| 研究機関 | 東北学院大学 |
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研究代表者 |
遠藤 銀朗 東北学院大学, 工学部, 教授 (80194033)
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| 研究分担者 |
宮内 啓介 東北学院大学, 工学部, 教授 (20324014)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 東南アジア / 地下水ヒ素汚染 / 土壌ヒ素汚染 / ヒ素高蓄積植物 / Pteris vittata / 微生物学的ヒ素酸化 / 水耕栽培によるヒ素除去 |
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| 研究概要 |
東南アジアにおけるヒ素による地下水汚染およびその地下水利用による土壌汚染の実態を調査した。平成25年度においては、特に人口が急増しつつあるベトナム・メコンデルタ地方における地質学的要因等によって引き起こされた地下水のヒ素汚染を調査し、その汚染実態が深刻なものであることを把握した。また、そのヒ素含有地下水を生活用水および灌漑農業用水に利用することによる土壌のヒ素汚染についても併せて調査した。ヒ素汚染地下水を常時散布している農地土壌はそれ以外の農地土壌に比較して有意にヒ素含有量が高いことが知られた。
ヒ素汚染を植物によって浄化することにより健康障害問題を解決するための技術的方法を開発することについての研究では、ベトナムの低地から高地にかけて自生するシダ植物を採取し、そのバイオマス当たりのヒ素含量を調査した。その結果、Pteris属のシダ植物はヒ素を高濃度で蓄積していることを明らかにできた。また、採集したシダ類植物の最大ヒ素蓄積濃度およびヒ素除去速度を明らかにし、水耕栽培による地下水中汚染ヒ素除去への適応性について検討したうえで、地下水汚染ヒ素の除去に適用するシダ類植物としてPteris vittataを選定した。
また、Pteris vittataの水耕栽培実験系を構築し、模擬ヒ素汚染水を用いた水耕栽培ヒ素除去実験を行った。この実験結果をもとに、地下水に含まれる亜ヒ酸イオンの微生物によるヒ酸イオンへの酸化処理およびPteris vittataの水耕栽培によるヒ酸イオンの吸収除去処理を組み合わせる、東南アジアにおけるヒ素による地下水汚染を浄化するためのパイロットプラント実験装置の設計を行い、ベトナム・ホーチミン市のNong Lam大学キャンパス内においてそのパイロットプラントの作製に着手した。
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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
平成24年度においてベトナムのNong Lam大学との研究協力関係を構築することができたことから、平成25年度においてはこの大学のResearch Institute of Biotechnology and Environmentと連携して、ベトナムのメコンデルタ地域の地下水ヒ素汚染実態をさらに詳しく調査するとともに、 Nong Lam大学構内において水耕栽培系によるヒ素除去の現地実験の準備に入ることとした。その成果として、ベトナムのメコンデルタにおける地下水ヒ素汚染の実態を把握することができたとともに、地下水利用に伴う土壌汚染の実態についてもある程度把握することができた。また、 Nong Lam大学構内に地下水浄化のための微生物酸化／植物水耕栽培処理のためのパイロットプラントの作製を開始することができた。
その一方で、台湾およびマレーシアにおける調査は、地下水汚染実態の聞き取り調査だけとなってしまったが、マレーシアについてはヒ素汚染は大規模ではないこと、台湾については一部地下水のヒ素汚染が明らかになっているが、生活用水および農業用水等としての利用は禁止されていることが知られた。このことから、研究の焦点をメコンデルタ流域のベトナムおよび隣接国に当てることに変更して研究を行うこととした。
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| 今後の研究の推進方策 |
ヒ素汚染水からヒ素を除去するためのシダ植物Pteris vittataの水耕栽培の条件は、処理すべき原水の水面積負荷、植物体量、植物齢、水温、気温および日照時間等をパラメータとして決定する。浄化処理対象が地下水であることから、無施肥水耕栽培の可能性についても検討する。これらの研究は、主としてベトナムのホーチミン市に設置する現地パイロットプラントによる実験として実施することにするが、国内においても室内実験実施する。国内実験では、主にシダ植物の水耕栽培におけるヒ素吸収速度を評価し、それに基づいて水耕栽培処理に必要とされる水理学的滞留時間および流路方式（流向、水深、流速等）を決定する。また、シダ植物の水耕栽培用浮体の構造（力学的特性、構造的耐久性等）についても現地研究者の協力を得て選定する。
地下水中に亜ヒ酸イオンとして存在するヒ素をシダ植物に吸収させて除去るために、微生物学的に亜ヒ酸をヒ酸に酸化させるバイオリアクターの開発は必要であるが、これについても現地パイロットプラントに設けた生物学的ヒ素酸化リアクターを用いた実験データから設計諸元を決定する。また、国内実験としてもヒ素酸化微生物の解析を行うことによって、科学的な裏付けデータを得る。
本研究の目的は、開発が急速に進展しその結果として人口が急増しつつある東南アジアの地質学的要因によって引き起こされる地下水のヒ素汚染を調査しその汚染実態を明らかにするとともに、地下水のヒ素汚染を経済的に浄化する技術を開発することであり、その目的を達成することを基本方針として今後の研究を推進する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
現地パイロットプラントの組み立てを平成25年度から開始したが、その完成が平成26年度にずれ込んだことから、そのための物件費予算等が平成26年度使用額として発生した。
現地パイロットプラントの完成に必要な物件費予算および、現地パイロット試験および国内での検証実験に伴う研究支援者の雇用費として平成25年度より繰り越された助成基金を使用することにする。
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