多角的アプローチによる堆積物微生物燃料電池による底質からのリン溶出抑制メカニズムの解析（令和 2年度）
Evaluation of the suppression mechanism of phosphorus release from eutrophic soil by sediment microbial fuel cells by a multilateral analysis approach

研究概要

本研究では、淡水湖沼底質への堆積物微生物燃料電池（SMFC）の設置により生じるリン溶出抑制機構を、多角的視点からの解析で明らかにする。回分浄化試験において底質間隙水の物理化学的性質・微生物群集構造・電極の電気化学的性質の変遷に着目し統合的な解析を行うことで、リン放出抑制の向上に寄与する基礎知見を取得する。

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

初年度は、SMFCの回分式実験装置を用いた実験の運転を開始する。装置の設計・製作においては、電極の設置が及ぼす間隙水水質へのどの程度の効果が見込めるかを判断するため、間隙水を任意の位置から採取できるような装置を製作する。また、間隙水の採取が困難な底泥表層付近については、マイクロセンサーでの評価が行えるような装置の形状とするなど、考えられる３つのリン吸着メカニズム（物理化学的性質の影響、底質の微生物の影響、電極の電気化学的影響）の評価が行える実験系を構築する。また、底質改善が必要な箇所を複数箇所選定し、底泥・水試料を採取して実験を開始し、発電状況や底層DO、水質の変化を随時モニタリングする。次年度は、初年度で得られた結果から上記の３つのメカニズムをより詳細に評価するための実験系を構築し、それぞれがどの程度リンの吸着に関与したかを評価する。

今年度の研究概要

今年度は、実験装置の設計・製作及び、実験に使用する底泥・水試料の選定・採取を行う。まず、予備試験を実施して、リンの吸着メカニズムを検証するための装置の妥当性を評価し、必要に応じて装置の改良等を行う。装置が完成し次第、順次実験を開始し、底質･間隙水分析（酸化還元電位、pH、有機物・各種イオン濃度等）、次世代シーケンス法による微生物叢の網羅的解析、電気化学測定装置による周波数応答解析等を実施する。これらの検証により、SMFCの設置により底質浄化効果が期待できる底質の条件や電極の設置条件を検討する上で有益な知見を取得する。