Microbially mediated redox processes in lactate stimulation with sedimentary rock and groundwater

乳酸により促進された堆積岩と地下水の微生物による酸化還元プロセス

長岡 亨*; 中村 孝道*; 佐々木 祥人 ; 浅野 貴博*; 伊藤 剛志*; 天野 由記   ; 岩月 輝希  ; 吉川 英樹

Nagaoka, Toru*; Nakamura, Takamichi*; Sasaki, Yoshito; Asano, Takahiro*; Ito, Tsuyoshi*; Amano, Yuki; Iwatsuki, Teruki; Yoshikawa, Hideki

地下水の酸化還元状態は放射性核種の移行挙動やバリア材の腐食に影響する可能性があることから、地層処分施設近辺の地下水の変化を調べることは重要である。そこで、ジャーファーメンターを用いて深地層から採取した堆積岩と地下水の酸化還元反応に対する微生物群集の応答を調べた。初期に空気に曝露して酸化状態にした後に空気を遮断し、処分場の掘削、廃棄物の運搬、埋め戻し時を模擬した条件で行った。試験期間中は溶液中の酸化還元電位,溶存酸素濃度, pHや溶存イオン種,酸可溶鉄,ヘッドスペース中のガスの測定を行った。また酸化還元状態の変化に伴う微生物叢の変化を調べるために、懸濁液中の微生物のDNAを抽出し、PCR-DGGE法による解析を行った。懸濁液の酸化還元電位は空気の曝露を遮断した後は+100mVから-600mVまで低下した。またPseudomonas属細菌による好気呼吸、Shewanella属による鉄還元や、水素発酵などの逐次的な最終電子受容プロセスが見られた。これらの結果は微生物活動が地層処分施設における地球化学変化に影響を与えることを示した。

Laboratory jar experiment was conducted with deep subsurface sedimentary rock and groundwater, in order to assess the response of the geochemical and microbial communities toward redox processes. The redox process was induced by exposure to air and discontinuation to sediment suspension, which simulated the process occurring during operation of nuclear waste repositories. As a results, after discontinuation of air exposure with lactate amendment, redox potentials decreased from ca. +100 mV to -600 m V (vs. Ag/AgCl), and some sequential terminal electron-accepting process (TEAPs) was observed with the reactions of aerobic respiration, iron reduction and hygrogen fermentation. The related species of the microbes along with TEAPs, e.g., Pseudomonas sp. for aerobic respiration and Shewanella sp. for iron reduction, was also detected. These results indicated that the microbial activities would affect the geochemical changes in nuclear repositories.