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論文

Ecological and genomic profiling of anaerobic methane-oxidizing archaea in a deep granitic environment

伊能 康平*; Hernsdorf, A. W.*; 今野 勇太*; 幸塚 麻里子*; 柳川 克則*; 加藤 信吾*; 砂村 道成*; 広田 秋成*; 東郷 陽子*; 伊藤 一誠*; et al.

ISME Journal, 12(1), p.31 - 47, 2018/01

岐阜県瑞浪市の超深地層研究所において、深度300メートルの地下水を地下坑道から採取し、地下微生物の生態系を調査した。その結果、花崗岩深部でマグマ由来のメタンに依存した微生物生態系が存在することを明らかにした。

論文

Age and speciation of iodine in groundwater and mudstones of the Horonobe area, Hokkaido, Japan; Implications for the origin and migration of iodine during basin evolution

東郷 洋子*; 高橋 嘉夫*; 天野 由記; 松崎 浩之*; 鈴木 庸平*; 寺田 靖子*; 村松 康行*; 伊藤 一誠*; 岩月 輝希

Geochimica et Cosmochimica Acta, 191, p.165 - 186, 2016/10

 被引用回数:7 パーセンタイル:35.46(Geochemistry & Geophysics)

ヨウ素の地層中での移行挙動を理解するうえで、化学状態(価数及び局所構造・結合状態)を把握することは重要である。ヨウ素は環境中で一般的には陰イオンの形態を取りやすく、地層への収着性が低い元素であるとともに、陰イオンの他にさまざまな化学形態をとり、各形態で挙動が異なるため、移行挙動の予測は極めて難しい。そこで、本研究では固液両相の化学形態を分析し、表層土壌圏及び地下岩石圏でのヨウ素の挙動解明を試みた。その結果、有機物が熟成される過程でヨウ素イオンが地下水中に溶出されることが示唆された。また、表層で有機態として固相へ分配されたヨウ素は、深層で無機態となって液相へと溶出するが、一部は有機ヨウ素として固相に残ることが明らかとなった。

論文

Deep microbial life in high-quality granitic groundwater from geochemically and geographically distinct underground boreholes

伊能 康平*; 今野 祐大*; 幸塚 麻里子*; 廣田 明成*; 東郷 洋子*; 福田 朱里*; 小松 大介*; 角皆 潤*; 田辺 章文*; 山本 智*; et al.

Environmental Microbiology Reports (Internet), 8(2), p.285 - 294, 2016/04

 被引用回数:8 パーセンタイル:36.5(Environmental Sciences)

瑞浪超深地層研究所の深度300mの花崗岩中の地下水を対象として、ボーリング孔を利用した微生物特性の調査を行った。ボーリング孔から得られた地下水は、当初、好気性の水素酸化に関わるHydrogenophaga spp.が優勢種であったが、3年後にはNitrospirae門の微生物が優勢種となった。後者の微生物種は系統学的に深部地下水や陸域の温泉水において観察される種であり、この地域の土着の微生物種と考えられた。

論文

Biogeochemical signals from deep microbial life in terrestrial crust

鈴木 庸平*; 今野 祐大*; 福田 朱里*; 小松 大介*; 廣田 明成*; 渡邊 勝明*; 東郷 洋子*; 森川 徳敏*; 萩原 大樹; 青才 大介*; et al.

PLOS ONE (Internet), 9(12), p.e113063_1 - e113063_20, 2014/12

 被引用回数:6 パーセンタイル:63.38(Multidisciplinary Sciences)

土岐花崗岩が対象として掘削された深層ボーリング孔において、深部地下水中の微生物特性の調査を行った。その結果、低硫酸濃度環境下において、微生物的硫酸還元に伴う硫黄同位体分別が認められた。また、硫黄同位体分別の大きな同位体比および炭素同位体比は、メタン生成菌の活性が低いことを示唆した。これらの特徴は、低栄養環境である深部火成岩中の微生物生態系の特徴と考えられた。

口頭

表層土壌圏及び地下岩石圏でのヨウ素の挙動解明

東郷 洋子*; 高橋 嘉夫*; 天野 由記; 松崎 浩之*; 村松 康行*; 岩月 輝希

no journal, , 

$$^{129}$$I(半減期:1570万年)は、放射性廃棄物の地層処分の安全評価上重要な核種である。そのため、環境中でのヨウ素の挙動を定量的に予測することは、短期的にも長期的も非常に重要である。しかし、ヨウ素は環境中でさまざまな化学形態をとり、それぞれ挙動が異なるため、移行予測は極めて難しい。そこで、本研究では固液両相の化学形態を分析し、表層土壌圏及び地下岩石圏でのヨウ素の挙動解明を試みた。その結果、ヨウ素の見かけの分配係数は表層から深層にかけて100分の1程度低下していることが明らかとなった。また、表層で有機態として固相へ分配されたヨウ素は、深層で無機態となって液相へと溶出するが、一部は有機ヨウ素として固相に残ることが明らかとなった。

口頭

SEC-ICP-MSを用いた地下水中の微量元素とコロイドの相互作用の検討

東郷 洋子*; 鈴木 庸平*; 福田 朱里; 水野 崇; 伊藤 一誠*

no journal, , 

地下水中に存在するコロイドは、放射性廃棄物の地層処分において、放射性核種の移行挙動に影響を及ぼす可能性がある。そのため、室内実験やフィールド調査,モデル解析等により、その定量的影響評価が検討されている。本研究では、コロイドを分子サイズごとに分離可能なサイズ排除クロマトグラフィーを誘導結合プラズマ質量分析装置に接続し(SEC-ICP-MS)、有機物と微量元素の同時検出を行うことで、地下水コロイドと核種アナログ元素の相互作用の検討を行った。地下水試料は日本原子力研究開発機構瑞浪超深地層研究所用地内に掘削されたボーリング孔(MSB-2号孔)の7区間(深度19-175m)から採取した。アルミニウムバッグに嫌気条件で採取した地下水試料を用いて紫外検出(280nm)及び蛍光検出(励起波長320nm,蛍光波長430nm)を行った。高速液体クロマトグラフィーをICP-MSに接続し、同時にAl, Fe, Co, Y, I, La, Ce, Lu, Uの測定を行った。その結果、コロイド態の割合は明らかではないが、浅層の堆積岩中ではコロイド態のY, La, Ceが存在していることが明らかとなった。また、Iはいずれの深度でもおもに無機態として存在していた。

口頭

Long-term migration of iodine in sedimentary rocks based on iodine speciation and $$^{129}$$I/$$^{127}$$I ratios

東郷 洋子*; 高橋 嘉夫*; 天野 由記; 松崎 浩之*; 鈴木 庸平*; 村松 康行*; 岩月 輝希

no journal, , 

$$^{129}$$Iは、半減期が長く(半減期:1570万年)、岩盤へ吸着しづらいため、地下水中の元素の移行挙動を把握するための有効なアナログ元素となり得る。しかし、ヨウ素は環境中でさまざまな化学形態をとり、それぞれ挙動が異なるため、移行予測は極めて難しい。本研究では、地下水中のヨウ素濃度が高い幌延地域において採取された試料の固液両相の化学形態を分析し、地下岩石圏でのヨウ素の挙動解明を試みた。その結果、地下水中のヨウ素はヨウ素イオンとして存在しており、ヨウ素同位体比はいずれの深度でも比較的一定で、岩石試料のヨウ素同位体比よりも低い値を示した。この結果は、幌延地域の地下環境が天水の影響を受ける以前に、溶出したヨウ素が稚内層及び声問層の地下水中に比較的均一に分布し、その後天水による希釈を受けたことに因ると考えられる。

口頭

産業技術総合研究所と原子力機構の共同研究; 地球化学環境変動要因としての地下微生物の影響評価手法の技術開発と高度化

福田 朱里; 岩月 輝希; 新宮 信也; 大森 一秋; 萩原 大樹; 伊藤 一誠*; 東郷 洋子*; 鈴木 庸平*

no journal, , 

微生物活動が地下深部の地球化学環境や物質移動特性に与える影響にかかわる調査技術の構築のため、微生物学特性と地球化学特性の調査を行った。微生物群集の空間分布及び経時変化の解析のためDNA配列の解析を行った結果、深度に伴う地球化学環境の違いよりも、ボーリング孔掘削による酸素の混入等の擾乱が地下微生物群集に与える影響が大きいことがわかった。また、ボーリング孔掘削による擾乱から回復した環境に卓越する微生物種は、新規性の高い微生物であることが明らかとなった。地下微生物は代謝活性が低く、新規微生物の培養条件の検討は困難なため、培養に依存せずFISH法等の顕微鏡観察により、原位置の微生物活動を細胞単位で確認した。並びに、無機炭素・硫酸濃度の化学分析により、深度300m研究アクセス坑道からの水平ボーリング孔では立坑掘削による擾乱が少なく、最も還元的な微生物活動である二酸化炭素の還元が起こっていることが推測された。

口頭

産業技術総合研究所と原子力機構の共同研究; 地球化学環境変動要因としての地下微生物の影響評価手法の技術開発と高度化

伊藤 一誠*; 東郷 洋子*; 廣田 明成*; 鈴木 庸平*; 福田 朱里*; 大森 一秋; 長谷川 隆; 岩月 輝希

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所内において地下水試料の水質分析を行い、微生物の代謝による化学環境の緩衝能を定量的に評価した。その結果、地下環境中の硫酸還元菌が水素を利用していると特定され、その代謝速度を見積もることができた。また、得られた硫酸消費速度は、地下環境における酸化還元緩衝能力を判断する明確な指標に成り得ると考えられた。

口頭

瑞浪超深地層研究所深部地下水中での微生物活動による硫酸還元反応と硫黄同位体分別

廣田 明成*; 東郷 洋子*; 伊藤 一誠*; 鈴木 庸平*; 福田 朱里*; 今野 祐多*; 角皆 潤*; 小松 大祐*; 長尾 誠也*; 岩月 輝希

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所において、地下の微生物活動の影響を評価するため地下水中の各種溶存化学成分の濃度と硫酸イオン、硫化物イオンの硫黄安定同位体比の測定を行った。その結果、硫酸イオンと硫化物イオンの同位体分別係数は20-60‰であることが明らかとなり、地下深部の環境条件下において、硫酸イオン濃度が低い場合でも大きな硫黄同位体分別がおきる場合があることが示された。

口頭

嫌気高圧培養実験を用いた深部花崗岩地下水中微生物の硫酸還元活性と炭酸還元活性の評価

廣田 明成*; 東郷 洋子*; 福田 朱里*; 伊藤 一誠*; 鈴木 庸平*; 角皆 潤*; 小松 大祐*; 岩月 輝希

no journal, , 

瑞浪超深地層研究所の研究坑道において花崗岩中の深部地下水を採取し、各種化学分析を行うと共に、深部地下環境を維持または再現した条件下で地下水中の微生物活動を観察し、同位体比を指標として原位置での代謝活性の評価を行った。その結果、微生物の硫酸還元活性があることを確認できた。また、高い水素濃度条件よりも原位置環境に近い低い水素濃度条件でより活性が高いことを確認できた。

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