| 研究課題/領域番号 |
26340069
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| 研究機関 | 群馬大学 |
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研究代表者 |
秦野 賢一 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (20282410)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 植物修復 / 植物抽出 / 重金属汚染 / 修復技術 / 保全修復技術 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、屋外で栽培できるように簡易ビニールハウスを作成して二ヶ月間の実験をおこない、ブランク条件においても十分な生育が観察される等の良好な結果を得た。暗色物質（DM）と硝酸鉛を用いた園芸カラシナ（品種名：キカラシナ）や園芸アブラナ（品種名：農林20号アブラナ）そしてセイヨウアブラナ（群馬県前橋市粕川町の粕川堤防付近より種子を採集）による植物修復の予備実験を行なった。まだ統計学的に十分なデータは揃えていないが全ての植物種において、キレータとして用いたDM濃度（50, 500 mg/L）に依存的な鉛取り込み量の増大を、特に硝酸鉛1 mM添加時において観察することができた。園芸カラシナの場合、硝酸鉛を添加していない条件でもDM濃度依存的なバイオマスの増加を観察することができた。
また、DMの各種金属イオンに対するキレート特性を明らかにするために、DMの金属イオン結合容量を測定した。結合容量の大きさはCu2+ > Fe2+ > Pb2+ > Cd2+ > Ni2+ > Zn2+と金属種間で大きく異なり、銅イオン結合容量が圧倒的に大きかった。このようにイオン種ごとに結合容量に違いが生じる原因は、DM分子内でのカルボキシル基の配向特性によるものと考えられる。このように金属種間の結合容量の差を利用して、土壌中の植物にとって不要な金属と結合し、必須金属を放出する肥料補助剤としての応用がDMに期待される。
徐放性キセロゲルに関しては、本年度は安価で安全であるテトラエチルオルトシラン（TEOS）を用いて、酸性触媒を加えて2時間静置させてから塩基性触媒を加えてゲル化させる新作製法に改良した。この方法によって、乾燥後にヒビの入らない透明で綺麗な錠剤型キセロシリカゲルを作製することに成功した。
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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
植物修復実験に関しては、従来のダイコンから鉛やカドミウム吸収に特化したアブラナやカラシナに植物種を変更した。そのため日照条件、培地そして培養液を一新させて栽培したが、重金属やキレート剤を添加しないブランク条件でも十分に生長させることができた。
また本年度は計画になかったが、DMのキレート特性を議論する上で重要な金属結合容量を測定した。結果として、DMとポジティブコントロールとして用いたエチレンジアミン四酢酸（EDTA）の各種金属結合容量を決定することができた。今年度は、従来法に対する改善点として測定前後のpHの変化をなくすためNH3-NH4Cl緩衝液（Fe2+に関してはトリス緩衝液）を用いた。また測定波長も等吸収点を避けて設定した結果、これまで問題のあったPb2+とCd2+のEDTA結合容量がモル比で約1:1となり改善された。
徐放性キセロゲルに関しては、従来のテトラメチルオルトシラン（TMOS）と同様にTEOSも当初、酸性触媒または塩基性触媒のみでゾル－ゲル法によって固化させることを試みたが、前者はゲルが固化するのに数日かかり、後者はゲルが急速に固化して白色化して非常に脆くなるという欠陥があった。本年度は両触媒を組み合わせて使用することで、透明でヒビの入らない綺麗なシリカゲルを作ることに成功した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後も計画書通りに、植物修復に関しては各条件の個体数を増やして有意差を議論できるようにし、DMだけでなく種々のキレート剤を添加した実験も同時に行い、DMの植物修復の特性を様々な角度から議論できるように計画している。徐放性ゲルに関してだが、まずはDMを含有したシリカキセロゲルを作製する。これまでTMOSを用いた浸漬実験から、塩基性触媒で作製したゲルからは浸漬開始後3日以内に70%もの暗色物質を放出してしまい、酸性触媒で作製したゲルからは浸漬開始後21日でも放出率が20%にも達しないという問題点が発生している。従って、疎水性領域が存在し負に帯電しているDMの短期放出を防ぐためにトリエチルメチルシランやトリエチルプロピルシランをTEOSと混合し固化させて疎水性相互作用でDMの放出を抑えるか、トリエチルアミノプロピルシランをTEOSと混合し固化させて静電的相互作用でDMの放出を抑えることを予定している。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
残額は基金として次年度に引き継げるため、本年度は予算を使い切らなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
残額は、次年度の消耗品のために使用する計画である。
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