sp. nov., a mesophilic sulfate-reducing deltaproteobacterium isolated from a deep siliceous mudstone formation

上野 晃生*; 玉澤 聡*; 玉村 修司*; 村上 拓馬*; 木山 保*; 猪股 英紀*; 天野 由記; 宮川 和也; 玉木 秀幸*; 長沼 毅*; et al.

International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 71(2), p.004683_1 - 004683_10, 2021/02

https://doi.org/10.1099/ijsem.0.004683

幌延深地層研究計画における地上からのボーリング調査孔であるHDB-6の深度288.7-303.0m区間から採水された地下水中から、新種の嫌気的硫酸還元菌を単離した。これをHN2株と呼ぶ。採水深度の地質は新第三紀堆積岩の稚内層であり、上位の珪藻質泥岩である声問層から珪質泥岩である稚内層への遷移帯に当たる。単離されたHN2株は、温度5-43C及びpH6.5-7.5の環境において成長が確認された。HN2株は、硫酸塩や亜硫酸塩, Fe, マンガン酸化物等を電子受容体とし、硫黄元素や硝酸塩,亜硝酸塩は電子受容体として使用しない。HN2株は、NaClを必要としないが、最大でNaCl濃度4%(w/v)の高塩濃度環境において生息できた。表現型・分子的遺伝情報から、HN2株を新種と判断し、 sp. nov.と命名する。

超深地層研究所計画における地下水の地球化学に関する調査研究; 瑞浪層群・土岐花崗岩の地下水の地球化学特性データ集(2018年度)

福田 健二; 渡辺 勇輔; 村上 裕晃; 天野 由記; 青才 大介*; 熊本 義治*; 岩月 輝希

JAEA-Data/Code 2019-019, 74 Pages, 2020/03

JAEA-Data-Code-2019-019.pdf:3.53MB

日本原子力研究開発機構は岐阜県瑞浪市で進めている超深地層研究所計画において、研究坑道の掘削・維持管理が周辺の地下水の地球化学特性に与える影響の把握を目的とした調査研究を行っている。本データ集は、超深地層研究所計画において、2018年度に実施した地下水の採水調査によって得られた地球化学データおよび微生物データを取りまとめたものである。データの追跡性を確保するため、試料採取場所, 試料採取時間, 採取方法および分析方法などを示し、あわせてデータの品質管理方法について示した。

坑道閉鎖試験に基づく坑道掘削・閉鎖時の化学環境変化プロセスの考察

林田 一貴; 加藤 利弘*; 久保田 満*; 村上 裕晃; 天野 由記; 岩月 輝希

地球化学, 52(1), p.55 - 71, 2018/03

https://doi.org/10.14934/chikyukagaku.52.55

坑道の建設・操業により乱された地質環境の坑道閉鎖後の定常化過程の確認を目的として、岐阜県瑞浪市の瑞浪超深地層研究所において深度500mの花崗岩中に模擬実験坑道を建設・閉鎖し、地下水の溶存成分や酸化還元電位、pHの経時変化の観測を行った。その結果、坑道建設時には坑道周囲の割れ目を介した地下水流動状態の変化に伴い坑道周囲の地下水水質が変化した。また坑道から坑道周囲の岩盤中への酸素の侵入により、酸化還元電位が上昇することが確認された。坑道閉鎖後は、微生物の還元作用により坑道内の地下水の酸化還元電位が低下するとともに、坑道周囲では岩盤中から還元的な地下水がもたらされることによって酸化還元電位が回復した。一方で、吹付コンクリートなどセメント材料の影響で坑道内の地下水がアルカリ化することが確認された。このアルカリ化に消費されたセメント材料はわずかであることから、その影響はセメント使用量に応じて長期的に続くと考えられた。

北海道幌延地域における深部地下水調査; 地上からの地球化学調査の妥当性評価と地下施設建設に伴う地球化学特性変化

天野 由記; 南條 功; 村上 裕晃; 藪内 聡; 横田 秀晴; 佐々木 祥人; 岩月 輝希

地下水学会誌, 54(4), p.207 - 228, 2012/11

https://doi.org/10.5917/jagh.54.207

北海道幌延町において、堆積岩を対象とした深地層の研究施設を利用して、地上からの地球化学調査技術の妥当性を検証した。また、地下施設建設が周辺の地球化学状態に及ぼす影響について考察した。地上からのボーリング調査数量と水質の深度分布の推定品質の関係を整理した結果、3本程度の基本ボーリング調査と断層・割れ目帯など高透水性の水理地質構造を対象とした追加ボーリング調査により、数キロメータースケールの調査解析断面の水質分布について不確実性も含めて評価できることが明らかになった。地下施設建設に伴う地下水の塩分濃度,pH,酸化還元状態の擾乱を観察した結果、一部の高透水性地質構造の周辺において、地下坑道への湧水により水圧や塩分濃度の変化が確認された。この変化量は事前の予測解析結果と整合的であった。これらの成果は、他の堆積岩地域における地上からのボーリング調査や地下施設建設時の地球化学調査の計画監理にも参照可能と考えられる。

幌延深地層研究センター東立坑140m調査坑道における地下水の地球化学モニタリングに関する研究開発

南條 功; 天野 由記; 岩月 輝希; 國丸 貴紀; 村上 裕晃; 細谷 真一*; 森川 佳太

JAEA-Research 2011-048, 162 Pages, 2012/03

JAEA-Research-2011-048.pdf:8.53MB
JAEA-Research-2011-048-appendix(CD-ROM)-1.pdf:0.74MB
JAEA-Research-2011-048-appendix(CD-ROM)-2.pdf:7.55MB
JAEA-Research-2011-048-appendix(CD-ROM)-3.pdf:18.71MB
JAEA-Research-2011-048-appendix(CD-ROM)-4.pdf:0.11MB
JAEA-Research-2011-048-appendix(CD-ROM)-5.pdf:0.07MB
JAEA-Research-2011-048-appendix(CD-ROM)-6.pdf:0.68MB

北海道幌延地域のような低透水性の堆積岩においては、施設建設に伴う地下水の湧水とその水圧・水質変化の相関及びそれらの経時的な変化の観測例が少なく、その観測技術の開発が課題となっている。本研究では、地下施設の建設が周辺地質環境に与える影響を調査するための技術開発を目的として、施設建設過程及び建設後の地下水の間隙水圧と水質(pH,電気伝導度,溶存酸素,酸化還元電位,水温)の同時連続観測が可能なモニタリング装置を新たに製作・設置し、その適用試験を行った。その結果、低透水性並びに溶存ガスを含有する堆積岩環境において、間隙水圧のモニタリング及び原位置の圧力を維持した状態で物理化学パラメータを測定する技術を確立することができた。また、施設建設過程における間隙水圧/水質の変化について評価を行い、間隙水圧の低下が確認された区間においてもpH及び酸化還元状態はほとんど変化していないことが示された。

深部地質環境に対する微生物の影響に関する研究 -地下微生物群集の種組成と代謝の多様性に関する研究-

長沼 毅*; 岩月 輝希; 村上 由記; 濱 克宏; 岡本 拓士*; 谷本 大輔*; 藤田 夕佳*; 渡辺 史子*; 足立 奈保美*; 佐藤 誠*

JNC TY7400 2003-001, 116 Pages, 2003/05

JNC-TY7400-2003-001.pdf:4.97MB

本報告書は、核燃料サイクル開発機構東濃地科学センターと広島大学生物生産学部間で行われた先行基礎工学共同研究「深部地質環境に対する微生物の影響に関する研究-地下微生物群集の種組成と代謝の多様性に関する研究」の成果を取りまとめるものである。概要を以下に示す。岐阜県東濃地域において、地下深部の微生物の存在量と多様性に関する研究を行った。蛍光染色法による全菌数の計測、呼吸活性やエステラーゼ活性等に基づいて、生菌数を調査したところ、全菌数の約0.001%-100%と求められた。これらの微生物の存在量は、環境要因(岩盤中の割れ目本数、地下水の水理・地球化学条件等)に依存していた。ウラン鉱床を含む堆積岩深部においては、地下水中の酸化還元化学種、微生物生息数、硫酸イオンの硫黄同位体比から、硫酸還元菌による硫酸還元反応が主要な酸化還元反応であることが明らかになった。また、硫酸イオンと塩酸イオンが良い相関を示しながら震度とともに増加しており、硫酸イオンの期限は堆積岩上部の海成層であると考えられた。このような地下水-鉱物-微生物システムにおける酸化還元プロセスは、海成層が陸地化してからも、硫酸還元菌が海成層から供給される硫酸イオンを堆積岩下部に豊富に存在する有機物で還元することで長期間続いてきたと推察される。硫酸イオンの供給速度と岩層中の硫酸態硫黄の含有量から、現在の水理条件が続く場合、硫酸還元菌による硫酸還元反応は今後数十万年間以上にわたって継続し、ウランを保持する還元環境が維持されると推察される。一方、花崗岩中の地下水においては、鉄関連細菌が鉄による酸化還元状態の形成に重要な役割を果たしていると考えられる。特に、花崗岩上部では鉄酸化菌が鉄コロイドの沈没に関与していると推察される。

深部地質環境における微生物群集; 東濃地域を例として

村上 由記*; 長沼 毅*; 岩月 輝希

原子力バックエンド研究, 5(2), p.59 - 66, 1999/03

https://doi.org/10.3327/jnuce.5.59

近年、地下の微生物に関する知見が世界各地で報告されつつある。本件では、岐阜県東濃地域の地下深部の微生物現存量の調査を行った。その結果、花崗岩中の地下水には、105106cell/mlの密度で微生物が存在することが明らかになった。また、微生物の菌数は、鉄の化学種あるいは硫黄の化学種の酸化還元境界と良い相関を示し、深部地質環境の地球化学的状態と微生物の活性には密接な関連があると考えられた。

幌延深地層研究所における地球化学特性調査; 地下施設建設に伴う周辺地下水の水圧・水質変化について

村上 裕晃; 天野 由記; 南條 功; 岩月 輝希

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分場のような大規模地下施設の建設は周辺の水理・地球化学特性にさまざまな影響を及ぼすため、それらの影響を評価する手法の開発が必要とされている。本研究では、地下施設の建設に伴い発生する湧水の水質分析と、地下施設周辺の水圧・水質の連続観測に基づき明らかになった地下水の擾乱プロセスについて報告する。現在、幌延深地層研究所では東立坑と換気立坑を約250mまで掘削しており、各立坑に深度約30mごとに設置された集水リングにおいて定期的に湧水量測定と水質分析を実施している。また、深度140mの水平坑道においてボーリング孔を掘削し、東立坑の深度140m以深を掘削する前の水質・水圧の初期値を把握した後、深度140m以深の立坑掘削前後の水圧の変化を把握した。その結果、立坑から少なくとも約80m以上の領域において、東立坑の掘削に伴い水圧が影響を受けることが示された。集水リングの地下水からは表層水や塩分濃度の高い地下水の流入と推察される水質の変化が観測された。

北海道幌延町におけるCを用いた堆積岩中の地下水の滞留時間推定の試み

村上 裕晃; 天野 由記; 國分 陽子; 岩月 輝希

no journal, , 

高レベル放射性廃棄物の地層処分では、その安全性を評価するために深部地下水の流動状態を把握することが重要である。地下水の流動状態を把握する方法として、放射性同位体などを利用する地球化学的方法と岩盤の透水係数や動水勾配などに基づいて数値解析を行う水理学的な手法がある。本研究では、北海道幌延地域を対象として地下水中の放射性炭素同位体(C)濃度を測定し、地下水の滞留時間の推測を試みた。測定対象は、新第三系の声問層中に建設された深度140mと250mの調査坑道から得られる地下水湧水とした。採取した地下水中のC濃度は0.39から1.04pMCと求められた。研究地域の深部の地下水はCを含まない化石海水と考えられているが、検出したCは計算結果から掘削水の混入や汚染ではないと判断される。このC濃度から単純に計算した地下水の滞留時間は約四万年と見積もられる。一方、実際の地層中ではCを含まないデッドカーボンの付加によるC濃度の希釈や同位体分別反応が起きていると考えられるため、これらのプロセスを理解しC濃度を補正する必要がある。今後、その要因について検討を行っていく。

幌延深地層研究所における地下施設の建設に伴う深部地下水の地球化学特性変化

宮川 和也; 天野 由記; 南條 功; 村上 裕晃; 藪内 聡; 横田 秀晴; 岩月 輝希

no journal, , 

日本原子力研究開発機構の幌延深地層研究所では、高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全性と実現性を提示するための地質環境調査・評価技術にかかわる研究開発を行っている。その一環として本研究所では、地下施設の建設が周辺の地質環境に与える影響の評価を目的として、地下坑道を利用した地質環境調査を実施している。本報告では、施設建設過程における深度250mまでの水理・地球化学特性の観測結果と、地上からのボーリング調査で把握した地球化学特性とを比較し、施設建設に伴う周辺の水理・地球化学環境の変化についての考察を報告する。施設建設開始後数年では、地下水の化学条件変化は坑道直近に限られることが示され、この理由として、割れ目などの連結性が乏しい低透水性層では地下水の湧出量が少ないことや、堆積岩中に含鉄鉱物や硫化物,微生物などが多く含まれており、岩盤自体に環境変化に対する十分な緩衝能力があることが考えられる。