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水系溶存有機物の分子サイズ,化学組成および反応性との連動関係に関する研究(平成 26年度)
Study on linkages between molecular size, chemical composition and reactivity of dissolved organic matter in aquatic environments

予算区分
CD 文科-科研費
研究課題コード
1315CD004
開始/終了年度
2013~2015年
キーワード(日本語)
溶存有機物,分子サイズ,分解性,底泥溶出
キーワード(英語)
dissolved organic matter, molecular size, biodegradability, sediment release

研究概要

自ら開発に成功した全有機炭素(TOC)検出高感度サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)システムをフルに活用して,水環境中の様々なサンプル,湖水,河川水,底泥間隙水,藻類培養後培地,湿原水,下水処理場や浄水処理場での単位処理プロセス流出水等に存在する溶存有機物(DOM)の分子サイズをTOCとして決定する。さらに,当該サンプルの化学組成・特性(フミン物質存在比,糖類組成,アミノ酸組成,蛍光強度等)および微生物群集(藻類と細菌,湖水柱と底泥)構造を分析・評価する。最終的に,DOMの分子サイズを主要な特性パラメータとして,化学組成,微生物群集構造および反応性(分解性,底泥溶出フラックス,膜ファウリング特性、凝集沈殿特性等)との連動関係を定量的に明らかにする。

研究の性格

  • 主たるもの:基礎科学研究
  • 従たるもの:応用科学研究

全体計画

本研究では,オリジナルに開発したTOC検出高感度SECシステムによるDOM分子サイズ測定を主要な研究方法として位置づけ,加えて多様なDOM等の化学組成分析や反応特性評価実験等を実施する。さらに湖水や底泥に存在する微生物群集構造を解析することで,水環境おけるDOMの分子サイズ,化学組成,特性・反応性および微生物群集との連動関係を評価することを目指す。

初年度はTOC検出SECシステムの高感度化と多目的化を図る。初年度と次年度の2年間に渡るフィールド等でのサンプル採取は,主に,DOMの分子サイズ等と微生物群集構造との連動関係を評価するために実施する。 加えて,これまで凍結保存等してきた多種多様な水サンプルを活用して,DOMの分子サイズ,化学的組成と特性・反応性の関係を評価し,一般性の高い成果を得ることを目指す。

今年度の研究概要

霞ヶ浦、流入河川水等で毎月水サンプルを採取して、長期間分解実験やDOM分画実験に供して、DOMの分子サイズと化学組成や分解性、場所的・季節的変動との連動関係を検討する。

霞ヶ浦において毎月底泥コアサンプルを採取して、深さ別に底泥と底泥間隙水を採取する。間隙水DOMの分子サイズ、化学組成と場所的、季節的、深さ別の変動との連動関係を評価する。間隙水DOMの鉛直濃度プロフィールからDOMの溶出フラックスを算定する。

これまで凍結保存してきた様々な天然水DOMの分子サイズを測定して、DOMの分子サイズ、化学組成、分解性や起源の連動関係を検討する。

実際に稼働している下水処理場や浄水処理場等の各単位処理プロセスの流出水サンプルを採取して、単位処理に伴うDOMの分子サイズや化学組成の変化を評価する。

霞ヶ浦湖水を対象としてベンチスケール膜処理装置を用いて室内膜処理実験を行う。膜で除去されるDOMや膜ファウリング有機物の分子サイズや化学特性を評価する。

関連する研究課題

課題代表者

今井 章雄

  • 企画部
  • フェロー
  • Ph.D. (土木工学)米国テキサス大学オースチン校
  • 工学,化学
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担当者