| 研究課題/領域番号 |
25850166
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
中野 晶子 九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教 (10631286)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 微生物代謝 / 脱窒 / 炭酸カルシウム / グラウト / 地盤環境修復 / 砂質土 |
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| 研究概要 |
本研究では、脱窒菌を用いた炭酸塩グラウト生成による地盤環境修復技術の確立を目指し、汚泥からの脱窒菌の抽出および砂質土供試体における脱窒菌のグラウト生成について検討を行った。国内の城のお堀から採取した汚泥を用いて、ガラス瓶中での脱窒菌の培養・抽出実験を行った。培養液は、酢酸カルシウムと硝酸カルシウムの混合溶液を用いた。その結果、４～５日で添加した硝酸のほぼ100％が分解され、ガラス瓶の内側壁面に炭酸カルシウム結晶の析出が観察された。これまでに排水処理場から入手した活性汚泥を用いて行った脱窒菌の抽出実験と比べると、ほぼ同等もしくはやや早い硝酸分解速度が得られた。
脱窒菌抽出液を用いて、砂質土カラム試験によるグラウト生成実験を行った。直径5cm、高さ20cmのアクリル製の円柱状カラムを用い、内部に砂質土を敷き詰め供試体を作成した。微生物抽出液と硝酸カルシウム・酢酸カルシウム混合液を１：１で混合した溶液を砂質土カラムの上部から浸透させた。養生期間として５～７日間カラムを静置し、その後繰り返し新しい混合溶液の追加・養生を繰り返した。養生後、供試体間隙水中の硝酸イオンおよびカルシウムイオンが大幅に減少し、土中においても微生物による硝酸分解反応が進み、炭酸カルシウムグラウトが生成していることが確認できた。硝酸分解過程で発生する窒素ガスが供試体中に徐々に蓄積し、ガスの気泡は次第に拡大した。その結果、供試体が二分割され、溶液の浸透を困難にさせた。上部に粒径の大きなまさ土を敷き詰めその下に供試体を敷いて同様の実験を行った場合は、供試体中に微小なガスの気泡は見られたもの、透水性の極端な減少は見られなかった。
現在、これまで得られた実験結果について、研究協力者と共著にて論文を執筆中である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
予備試験として実施した小型カラム実験の際に、微生物の硝酸分解反応によって予想以上の窒素ガスが発生し、その結果供試体の破壊が起こったことから、試験条件の見直しおよび小型カラムによる繰り返し実験が必要となり、当初予定していた大型カラム実験にまで進むに至らなかった。また、平成２５年度中に研究代表者の所属研究機関の異動および身分変更が行われたことから、実験スペースの十分な確保や、長期的な実験計画の設定ができなかったことも遅延の理由に挙げられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまで行ってきた研究協力者らとの意見交換・情報収集を通して、微生物による硝酸分解反応速度（脱窒反応速度）はpHに依存し、脱窒によりpHがアルカリ側に進むことで、硝酸分解速度が変化するという新たな知見を得ることができた。これにより、これまで課題であった脱窒によるグラウト生成反応速度について、pHをコントロールすることで反応速度の向上が可能であると予測し、pHによる硝酸分解およびグラウト生成への影響について今後の新たな検討項目とすることとした。具体的には、脱窒によるpH上昇と炭酸カルシウム生成の関係についてバッチ試験により検討するとともに、諸条件を変えながら各種カラム試験によるグラウト生成実験を実施し、炭酸カルシウム生成の分布状況や、窒素ガスおよびグラウト生成による砂質土供試体の土質特性の変化について検討する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
当初の実験計画からやや遅れをとっており、予定していた実験用の砂質土試料や試薬、実験用消耗品の購入のために確保していた予算が未使用となったため。
砂質土試料（豊浦標準砂）、試薬（原子吸光用標準溶液、pH緩衝溶液、硝酸カルシウム、酢酸カルシウム等）、実験用消耗品（シリンジフィルター、pH電極、ガラス器具等）の購入に充てる。
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