鉱山廃棄物の持続的な安定化に向けた有害金属の微生物ー鉱物相互作用の解明

阐明有毒金属的微生物-矿物相互作用以实现矿山废物的可持续稳定

基本信息

批准号：
19H04302
负责人：
濱村奈津子
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、有害金属動態プロセスのモデル化と安定化技術への応用を目指し、鉱山廃棄物の安定性及び有害金属挙動に影響する微生物-鉱物相互作用の解明を目的とする。当該年度は、鉱山廃棄物の安定性および有害元素挙動における微生物-鉱物相互作用の影響を明らかにするために、以下の３項目を実施した：１）鉱山汚染地域調査、２）有害金属の固体化を触媒する微生物代謝機構のゲノミクス解析、３）固体・不溶性の有害金属を代謝利用する微生物を電気化学培養。上記（１）では、鉄、銅、ヒ素、アンチモンなど異なる重金属による高濃度汚染が確認された鉱山跡地における調査を実施した。採取した汚染環境試料について、16S rRNA遺伝子配列をターゲットとするアンプリコンシーケンシングにより微生物群集解析を進めている。（２）では、有害金属の固体化を触媒する微生物に関して、分離培養に成功した好気的ヒ素酸化細菌、嫌気的ヒ素酸化細菌、およびアンチモン酸化還元細菌について、ゲノム配列同定のためのDNA調整を実施した。これら分離培養株のうち代表的な株については、ロングリードによるシーケンシングを実施するため、大量培養法およびDNA抽出方法を検討し、質・量ともに十分なDNAを得る事が可能となった。また、これまでの毒性元素の生物変換では、主に溶解性の基質を利用する微生物が研究対象とされており、汚染環境に多く存在する固体毒性元素の生物利用機構については未解明な部分が多い。そこで（３）では、採取した汚染環境試料を用いて、電気化学培養を実施し、電気化学的に集積された微生物群の同定を実施した。その結果、高濃度の毒性元素存在下で電気活性の上昇が検出され、電極には金属代謝細菌が集積している事が確認できた。この結果より、毒性元素汚染環境中に電気活性微生物が存在している事が示唆された。

在这项研究中，目的是阐明采矿废物的稳定性以及影响采矿废物稳定性和有害金属行为的微生物相互作用，以建模并将有害金属动态过程应用于稳定技术。在财政年度，进行了以下三项，以阐明矿物质相互作用对采矿废物的稳定性和有害元素行为的影响，1）采矿污染区域调查，2）有害金属固体分析微生物代谢机制。催化剂，3）使用固体和不溶性金属的微生物的电化学培养物。在（1）中，在采矿地点进行了一项调查，其中高浓度的污染被不同的重金属（例如铁，铜，砷和安提马）证实。对于收集的污染环境样品，通过针对16S rRNA基因序列的Amprikon测序分析微生物的分析。在（2）中，关于催化有害金属固化的微生物，用于基因组序列的DNA调整，用于基因组序列的基因组序列，用于有氧砷细菌，厌氧砷细菌，以及在分离培养中成功的抗氧化细菌。在这些单独的文化份额中，这些独立培养物质的典型份额被认为是一种大量的文化方法和DNA提取方法，以实施长期的测序，并且可以获得质量和数量的足够DNA 。此外，在常规的有毒元素中，主要使用溶液底物的微生物需要进行研究，并且在受污染环境中常见的固体有毒元素的生物体机制中有一个分散的部分。因此，在（3）中，使用收集的污染环境样品实施电化学培养，并确定了电化学微生物组。结果，在高浓度的有毒元素的存在中检测到电活动的增加，并确认在电极中积累了金属代谢细菌。这些结果表明，在有毒元件污染环境中存在电活动微生物。