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ヒ素可溶化細菌群とヒ素高蓄積植物を用いたハイブリッド土壌浄化システムの開発(平成 30年度)
Development of the soil remediation system using arsenic-mobilizing bacteria and an arsenic hyperaccumulator plant

予算区分
CD 文科-科研費
研究課題コード
1618CD012
開始/終了年度
2016~2018年
キーワード(日本語)
ヒ素可溶化,ヒ酸還元細菌,鉄還元細菌,モエジマシダ,バイオレメディエーション
キーワード(英語)
Arsenic mobilization,Arsenate-reducing bacteria,Iron-reducing bacteria,Pteris vittata,Bioremediation

研究概要

工場跡地の再開発等に伴う土壌汚染の顕在化が深刻な問題となっており、原因物質としてヒ素が高い位置を占めている。現在、それらの汚染土壌は、ほとんどの場合で掘削除去により処理されているが、極めて高コストである。本研究では、ヒ素可溶化細菌群による土壌からのヒ素抽出と、モエジマシダ水耕栽培系による水中ヒ素除去を組み合わせ、双方の特長を最大限活用することで、低コストかつ実用的なヒ素汚染土壌浄化システムの開発を目指す。

研究の性格

  • 主たるもの:技術開発・評価
  • 従たるもの:基礎科学研究

全体計画

本研究では、3つのサブテーマを段階的に実施する。「ヒ素可溶化細菌群を利用した土壌ヒ素抽出プロセスの開発」では、まず、多様な土壌サンプルを用いて土壌細菌群の持つヒ素可溶化ポテンシャルを体系的に評価する。得られた知見をもとに、ラボスケールリアクターを設計・運転し、リアクターの形状及び運転操作因子の最適化を図る。「モエジマシダ水耕栽培系を利用した水中ヒ素除去プロセスの開発」では、モエジマシダ水耕栽培条件を確立し、ヒ素除去特性を明らかとしたうえで、コンテナスケールの水耕栽培槽を用いた連続処理を行い、プロセスを確立する。最終的には、「両プロセスを統合したハイブリッド浄化システムを設計・運転」し、汚染土壌の浄化とヒ素除去(植物体での回収)を単一の反応槽で実施可能であることを実証する。

今年度の研究概要

昨年度までに得られたデータをもとに、土壌ヒ素抽出プロセスと水中ヒ素除去プロセスを統合し、汚染土壌の浄化とヒ素除去(植物体での回収)を単一の反応槽で実施可能なハイブリッド浄化システムを設計する。同型のシステムを複数設置し、浄化実験を実施する。春季にシステムの立ち上げ及び試運転を行い、夏季に再現性の確認を行う。全てのシステムが順調に稼働している場合、秋季・冬季には、同サンプルで気候の違いが浄化効率に及ぼす影響を調べる。並行して、複数の汚染土壌に対する浄化実験を行って、その有効性を検証する。なお、一部のシステムに不具合が生じた場合は、後者の検証を優先する。得られた知見を体系化し、本システムを実際の汚染土壌浄化に活用する際の基本モデルを提案する。また、浄化コスト・効率を推算し、物理化学的処理法との比較から経済性等における優位性についても確認する。

外部との連携

千葉大学・東北学院大学・産業技術総合研究所との共同研究

関連する研究課題

課題代表者

山村 茂樹

  • 地域環境研究センター
    土壌環境研究室
  • 主任研究員
  • 博士(工学)
  • 生物工学,土木工学
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