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論文

A Laboratory investigation of microbial degradation of simulant fuel debris by oxidizing microorganisms

Liu, J.; 土津田 雄馬; 北垣 徹; 香西 直文; 山路 恵子*; 大貫 敏彦

Proceedings of International Topical Workshop on Fukushima Decommissioning Research (FDR 2019) (Internet), 2 Pages, 2019/05

福島第一原子力発電所(FDNPP)の廃止措置を行う上で、燃料デブリの現状を把握することは非常に重要な課題の一つである。事故直後に行われた炉内への海水注入および現在まで続く地下水の流入により、FDNPP周辺環境中の微生物の炉内への侵入が予想される。また、今後予定されている燃料デブリの取り出し作業において、人や機材などの出入りに伴う大気の流入により、新たな微生物の侵入も考えられる。これらの微生物の代謝活動は、炉内構造材の腐食や燃料デブリの分解などの原因となる可能性があり、燃料デブリの現状を正しく把握する上で考慮する必要がある。そこで、本研究では模擬燃料デブリを液体培地中で細菌と混合培養することにより、微生物の代謝による燃料デブリへの影響を観察した。

論文

Root-endophytic Chaetomium cupreum chemically enhances aluminium tolerance in $$Miscanthus sinensis$$ via increasing the aluminium detoxicants, chlorogenic acid and oosporein

春間 俊克*; 山路 恵子*; 小川 和義*; 升屋 勇人*; 関根 由莉奈; 香西 直文

PLOS ONE (Internet), 14(2), p.e0212644_1 - e0212644_16, 2019/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:23.83(Multidisciplinary Sciences)

すすきは鉱山跡地に生える先駆植物である。すすきは、植物性シデロフォアを生産することによって、鉱山跡地の有害元素であるAlを無毒化する。すすきの根に内生する微生物であるC. cupreumは、シデロフォアを生産することによってすすきのAl耐性を向上させる。われわれは、C. cupreumが生産するシデロフォアがoosporeinであると同定した。oosporeinがAlを無毒化することを明らかにした。C. cupreumを無菌状態のすすきに接種すると、芽の生長が促進され、Al耐性が向上した。

論文

Root endophytic bacteria of a $$^{137}$$Cs and Mn accumulator plant, ${{it Eleutherococcus sciadophylloides}}$, increase $$^{137}$$Cs and Mn desorption in the soil

山路 恵子*; 長田 賢志*; 春間 俊克*; 大貫 敏彦; 小崎 完*; 渡辺 直子*; 難波 謙二*

Journal of Environmental Radioactivity, 153, p.112 - 119, 2016/03

 被引用回数:9 パーセンタイル:51.87(Environmental Sciences)

$$^{137}$$CsとMnを濃集する植物の根内生菌の役割を解明するため、463種類の根内生菌を分離し、シデロフォア排出能を調べたところ、107種が認められた。そのうち8種類の菌を用いて放射性Cs汚染土壌からの元素の溶出を調べた結果、$$^{137}$$CsとMnの溶出がFeとAlの脱離とともに進行することを明らかにした。この結果から、福島における植物への放射性Cs濃集には根内生菌が重要な役を理を担っていることが明らかとなった。

口頭

Root endophytic Chaetomium cupreum enhanced tolerance of aluminum in Miscanthus sinensis and produced a siderophore

春間 俊克*; 山路 恵子*; 升屋 勇人*; 関根 由莉奈; 香西 直文

no journal, , 

Miscanthus sinensisの根から内生菌であるChaetomium cupreumを単離した。C. cupreumが生産するシデロフォアを回収・精製し、シデロフォアの作用を調べた。そのシデロフォアはoosporeinであった。C. cupreumは、菌糸内にAlを集めAlを無毒化することによって、あるいはAlを局在化させることによってM. sinensisのアルミニウム耐性を高めることがわかった。

口頭

人形峠・鉱さいたいせき場に自生する水生植物による水質浄化への影響

山路 恵子*; 中本 幸弘*; 春間 俊克*; 土山 紘平*; 小原 義之; 田中 万也; 福山 賢仁; 福嶋 繁

no journal, , 

近年欧米を中心に、高濃度の重金属が存在する鉱山跡地における「環境負荷をできるだけ抑制することを目的とした、植物や微生物を利用した浄化方法」に注目が集まっている。日本原子力研究開発機構の人形峠環境技術センター内にある鉱さいたいせき場には、水生植物であるヨシとフトヒルムシロが自生している。発表者のこれまでの研究により、(1)ヨシの根にはウランや重金属元素が高濃度蓄積していること、(2)根周囲に鉄プラークを形成していること、(3)根に生息する細菌がシデロフォア(鉄と錯形成をする代謝産物)を産生することが判明した。鉄プラークには重金属元素を吸着する性質があることから、ヨシの根に形成される鉄プラークが高濃度に重金属やウランを蓄積する要因になっていると考えられる。ヨシの重金属蓄積機構をさらに明らかにするためには、植物の元素蓄積機構において寄与度が高い微生物を無視することはできず、植物単体ではなく微生物との共生系を考慮する必要がある。本発表では、現在検討中である、ヨシにおける微生物との相互作用についても考察する。また、フトヒルムシロの重金属蓄積機構についても発表し、両植物における水質浄化機能についても考察する。

口頭

内生細菌が関与するヨシ(Phragmites australis)におけるウラン($$^{238}$$U)及び重金属(Fe, Mn)蓄積メカニズムの解明

中本 幸弘*; 山路 恵子*; 春間 俊克*; 土山 紘平*; 小原 義之; 田中 万也; 福山 賢仁; 福嶋 繁

no journal, , 

近年、鉱山跡地において植物や微生物を利用した浄化方法に注目が集まっている。この候補植物の1つにヨシがあり、ウランや重金属を吸収することが知られているが、具体的なメカニズムは未だ解明されていない。植物の重金属の吸収や耐性の獲得には、植物に内生する菌の働きが関与するという報告がある。本研究では、日本原子力研究開発機構人形峠環境技術センターが所有するウラン鉱山跡地に自生するヨシを対象とし、内生細菌との相互作用を考慮した、ヨシにおける$$^{238}$$U及び重金属蓄積機構を明らかにし、ヨシによる水質浄化メカニズムの解明を目的とした。本調査地に自生するヨシを採取し、含有元素濃度を測定した結果、ヨシの根に高濃度のFeおよびMnの蓄積が確認され、根には鉄プラークと呼ばれる黒色物質の存在が確認された。ヨシ根の鉄の局在を観察した結果、表皮細胞への蓄積が確認された。以上の結果より、ヨシは根に高濃度のFeおよびMn蓄積能を有することが判明した。また、根より分離された内生細菌には高いシデロフォア産生能を有する菌株が確認され、鉄の吸収・蓄積に関与している可能性が示唆された。現在、$$^{238}$$Uの蓄積についての経時的データを取得中である。

口頭

An Experimental study of microbial effect on simulant fuel debris

Liu, J.; 土津田 雄馬; 北垣 徹; 香西 直文; 山路 恵子*; 大貫 敏彦

no journal, , 

原子力過酷事故後、水における燃料デブリの周囲に微生物の繁殖が確認された。このため、福島第一原子力発電所の炉内において、微生物による燃料デブリ中の元素のマイグレーションを考慮する必要がある。本研究では、自然界に広く存在する微生物を液体培地中で模擬燃料デブリと培養し、微生物による燃料デブリ中のアクチノイド, ジルコニウム, 鉄のマイグレーションメカニズムを明らかにした

口頭

人形峠で採取した坑水からのMn酸化菌分離とその培養特性

山路 恵子*; 小原 義之; 福山 賢仁; 長安 孝明; 春間 俊克; 田中 万也; 升屋 勇人*; 羽部 浩*

no journal, , 

人形峠環境技術センターでは、坑水中のFe, Mn, As, Raの除去が可能で、薬品使用量, 二次産生物の発生及びメンテナンス負荷が少ないなどの利点がある水処理方法に着目し、実証試験を行ってきた。しかし、本方式では、Mn除去のメカニズムが化学的には不明であり、生物的作用が機能すると推察された。そこで本研究では、本処理法におけるMn酸化菌の関与を明らかにすることを目的とした。センター内で採取した坑水からHay mediumでMn酸化菌を分離した結果、Coprinopsis urticicola及びMicrodontium sp.が確認された。また、これらの菌種は本浄化装置のカラム内の砂粒に定着していることも確認された。C. urticicolaについて培養特性を精査した結果、(1)浄化装置の水温の変動範囲(10-15$$^{circ}$$C)においては生長及びMn酸化能が確認され、また、(2)CN源添加によりMn酸化能は消失したことから浄化装置内ではMn酸化能が維持されると示唆された。以上の結果より、本浄化装置には坑水由来のMn酸化菌が定着しMn除去に関与すると考えられた。

口頭

Clay mineral dissolution by activities of siderophore producing bacteria

木村 建貴; Guido, F.; 香西 直文; Zhang, S.*; 山路 恵子*; Yu, Q.*; Grambow, B.

no journal, , 

粘土鉱物を溶解するバクテリアの能力を理解するため、南大阪で自制するシロツメクサからシデロホア産生バクテリアを単離した。シデロホア産生能力をCASプレート培地で評価した。この試験では粘土鉱物として、イライト, バイオタイト, バーミキュライト, ノントロナイトを使用した。3種類のバクテリアを培養し、植菌前に遠心分離, 洗浄を行った。乾重量50mgのバクテリアを100mlの改変Balland培地に植菌し、それぞれ100mgの粘土鉱物を添加した。鉄, アルミニウム, ケイ素の濃度はICP-OESで測定した。有機化合物の存在はSEC-ICP-OESで決定した。シデロホアのピークは405nmの吸光度で評価した。その結果、バクテリアが産生するシデロホアは粘土を溶解できることを明らかにした。この結果は、セシウム溶解へのシデロホアの影響は間接的プロセスによると示唆された。

口頭

Ba AND Sr adsorption on microbially formed Mn oxide; Implication to removal of Ra from U mining wastewater

田中 万也; 香西 直文; 山路 恵子*; 升屋 勇人*; Grambow, B.

no journal, , 

人形峠環境技術センターの鉱山廃水中のラジウム226濃度は当センターの排出基準を超過している。そこで本研究では、ラジウム除去を念頭においた生物性マンガン酸化物へのバリウム及びストロンチウム吸着実験を行った。バリウム、ストロンチウムの吸着量はともに水溶液のNaCl濃度に依存するが、全体の傾向としてバリウムの方が分配係数Kd値が一桁高かった。人形峠の鉱山廃水と同程度の塩濃度である10mM NaCl水溶液でのバリウムのKd値は10$$^{5}$$を超えていた。バリウムとラジウムはイオン半径が類似しており、生物性マンガン酸化物はラジウムに対しても同様の高いKdが期待され鉱山廃水の処理において効果的であると考えられる。

口頭

Coprinopsis urticicola Mn-2株により形成するマンガン酸化物へのバリウム及びストロンチウムの吸着

田中 万也; 香西 直文; 山路 恵子*; 升屋 勇人*; Grambow, B.

no journal, , 

人形峠環境技術センターでは、ウラン坑道から流出する坑水中のラジウム226濃度がセンター外への排出基準を超過している。そのため、センター外に排出する前に坑水中に含まれるラジウムを除去する必要がある。本研究では、このようなラジウム除去の予備実験として、坑水中から単離したマンガン酸化菌により形成するマンガン酸化物へのバリウム及びストロンチウムの吸着実験を行った。ストロンチウムとバリウムの吸着量はともにNaCl濃度依存性を示したがその程度はバリウムの方がやや小さかった。すべてのNaCl濃度条件においてバリウムの方がストロンチウムに比べて分配係数Kd(固液濃度比)が一桁程度大きかった。0.01M NaCl溶液でのバリウムのKdは2.0$$times$$10$$^{5}$$ mL/gと高い値を示した。ラジウムとバリウムのイオン半径は類似していることから、ラジウムに対しても同様に高いKd値が期待される。このことから微生物が形成するマンガン酸化物はラジウムを効果的に除去できるものと期待される。

口頭

Accumulation of radiocesium by fungi; Implication for radiocesium circulation in forest

Guido, F.; 木村 建貴*; 坂本 文徳; 香西 直文; David, K.*; Grambow, B.*; 春間 俊克; 山路 恵子*

no journal, , 

きのこ類(菌類)は土壌から放射性セシウムを蓄積し、森林におけるCs循環に大きく寄与すると考えられている。その機構を解明するために、本研究では、きのこ菌糸(Phlebiopsis gigantean)による鉱物の溶解挙動と、しいたけ(Lentinula edodes)子実体におけるCsとKの濃度比Cs/Kを調べた。用いた菌糸は、鉱物溶解能を持つことが知られているシデロフォア生産バクテリアよりも高い鉱物溶解能を示した。鉱物から溶け出たFeは有機物との安定錯体ではなかった。シイタケ子実体のCs/K値の局所分布を調べたところ、Cs/K値はほぼ一定であり、CsがKに比例して蓄積されていること及びCsの特異的結合サイトが椎茸にはないことが明らかになった。

口頭

人形峠坑水の重金属処理槽内における微生物群集構造解析

羽部 浩*; 稲葉 知大*; 青柳 智*; 愛澤 秀信*; 佐藤 由也*; 堀 知行*; 山路 恵子*; 小原 義之; 福山 賢仁; Cai, H.*; et al.

no journal, , 

休廃止鉱山の第5次基本計画に基づき、鉱害防止技術に関する基礎研究、技術開発が産学官連携で推進されており、特に重金属除去作用を有する植物や微生物を利用した自然回帰型坑廃水浄化法に関して効果検証が行われている。人形峠環境技術センターでは、従来の中和処理法と比較し、薬品使用量の削減や殿物の減容化が可能で、かつメンテナンス頻度も低い廃水処理システムに着目し、坑水中の鉄やマンガン等金属の除去について実証試験を重ねてきた。本廃水処理システムにおいては、化学的酸化による除鉄のみならず、生物的な反応による鉄除去の関与も推測されたが、除鉄槽内に存在する微生物等については解析されていなかった。そこで次世代シークエンサーを用いて、人形峠坑水および除鉄槽内の微生物コミュニティを網羅的に解析した。

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