桿菌胞子の酸化酵素を活用してヒ素汚染地下水を浄化できる可能性についての基礎研究

利用芽孢杆菌孢子氧化酶净化砷污染地下水可能性的基础研究

基本信息

批准号：
15658100
负责人：
豊田和弘
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

地下水のヒ素汚染は南アジアなどで深刻な問題となっている。その地域の地下水は難分解有機物(フミン物質)に富んでいるためにヒ素の除去は容易ではない。本研究の目的はマンガン酸化バクテリアの1つである桿菌SG-1休眠胞子の環境水中のヒ素の浄化処理能力について確定することである。平成15年度ではマンガンの溶存2価イオンから不溶な4価の酸化物への触媒反応速度とそれに伴う三価と五価のヒ素イオンの変化について実験したが、平成16年度では、有機物や鉄イオンとの共存状態の系について実験を行った。有機物の分解速度を測定するために、フミン物質の分解生成物である一酸化炭素などのガス発生量の定量に必要なガスクロマトグラフィーの検出器を本研究費で購入した。しかし、既に本研究科の専攻に設置済みのガスクロマトグラフィー本体は放射性物質を含むために設置場所の放射線管理区域の移転許可が必要である。ところが、その移転許可申請後3年たった今でもその承認が降りないために購入備品を使用することが出来なかった。そこで、COE経費で捕足部品購入することで使用可能になった有機酸測定用のHPLCシステムを用いて、別のフミン物質分解生成物である低分子有機酸の測定を行う事にした。難分解有機物の標準試料としては泥炭地土壌を原料とした市販のフミン物質をさらに生成してもちいた。無機生成したマンガン酸化物による酸化でフミン物質が分解して直接ギ酸が生成する事が確認でき、その反応速度について測定した。一方、休眠胞子の触媒作用からはピルビン酸の生成もあるようで、そのくわしい生成機構について測定している。また、鉄イオンの酸化反応にはマンガンの3価イオンが関与している事が示唆された。休眠胞子の表面酵素の触媒作用でマンガンの2価イオンが4価イオンに変化する途中に3価イオンの状態がわずかに存在しており、その3価マンガンイオンの量が鉄イオンの3価への酸化反応を左右する。

地下水中的砷污染已成为南亚和其他地方的严重问题。该地区的地下水几乎没有分解的有机物（Humin物质），因此去除砷并不容易。这项研究的目的是确定砷在锰孢子的环境水域（一种锰氧化细菌）中砷的纯化和加工能力。 2003年，我们对从溶解的锰离子到不溶性的四氧化物的催化反应速率进行了实验，以及三价和五价芳香族离子离子的相关变化，但是在2004年，我们对有机物和铁离子共有系统进行了实验。为了衡量有机物的分解速率，在研究基金上购买了生成的气相色谱检测器，例如确定产生的气体量，例如一氧化碳的分解产物。但是，由于该研究生院专业已经安装的气相色谱机构包含放射性材料，因此需要许可以重新安置现场的辐射控制区域。但是，即使是现在，在申请搬迁许可证的三年后，批准也没有可用，因此我无法使用购买的设备。因此，我们决定使用HPLC系统来测量有机酸，该有机酸可通过购买COE费用的捕获零件来测量小分子有机酸，这是腐殖质分解的另一种产物。作为难以分解的有机物的标准样本，还生产了使用泥炭地土壤的商业腐殖质。据证实，用无机形成的氧化锰在氧化后分解的腐殖质物质直接形成甲酸，并测量了反应速率。另一方面，休眠孢子的催化似乎也导致了丙酮酸的产生，并测量了详细的生产机制。还建议三价锰离子参与铁离子的氧化反应。随着锰二价离子的催化酶的催化酶的变化，三价离子的途中存在一个小的三价离子状态，而三价锰离子的量决定了铁离子的氧化反应的氧化反应。