2001年度 花木研 卒論題目 （花木・長谷川 担当分） 1）自然水系の窒素汚染に対する好気性脱窒を用いたバイ オレメディエーションの検討

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1 2001年度 花木研 卒論題目 （花木・長谷川 担当分） 1）自然水系の窒素汚染に対する好気性脱窒を用いたバイ オレメディエーションの検討
2001年度　花木研　卒論題目 （花木・長谷川 担当分） 1）自然水系の窒素汚染に対する好気性脱窒を用いたバイ　　オレメディエーションの検討 2）硫黄の土中埋設によるオンサイトでの地下水中の硝酸　　態窒素除去

2 研究の背景 ①地下水の硝酸態窒素 (NO3-)汚染
硝酸態窒素汚染対策を引き延ばすのはもう止めるべき　何も対策を講じないと致命的なことになる ①地下水の硝酸態窒素　　(NO3-)汚染 硝酸態窒素汚染は、世界各地に最もよく見られる汚染といえる 硝酸態窒素汚染がもたらす問題 胃ガン・神経損傷・魚の死滅・鳥類数の減少・スカムの発生・生態系の不安定化 DDT,PCB等の有機塩素化合物は、汚染源がはっきりしており、発生源で発生を抑えることで、対応できる（zero emission） これに対して、硝酸態窒素汚染は水田・畑地・畜産など由来の汚染源であり、面源負荷であることから、対策が難しい

3 アメリカでの地下水中の硝酸態窒素リスクMap
欧米諸国での硝酸態窒素汚染の現状 アメリカでの地下水中の硝酸態窒素リスクMap

4 ドイツでの硝酸態窒素調査（1996） 欧米諸国での硝酸態窒素汚染の現状 全体の20％近くで、環境基準値（11.3mgN/L）を越えている
硝酸態窒素汚染は欧米諸国だけのもの？

5 インドで行われた地下水中の硝酸態窒素調査 （Agrawal et al. ,1999)
発展途上国での硝酸態窒素汚染の現状 インドで行われた地下水中の硝酸態窒素調査 （Agrawal et al. ,1999) 途上国でも大きな問題

6 世界における施肥の増大予測 硝酸態窒素汚染の今後
非効率的な過剰施肥や畜産廃棄物の投棄などの影響がこれから出てくる発展途上国でさらに深刻な問題 アジア、発展途上国ではこれまでと同レベルで肥料が使われてしまう

7 日本においても各地で非常に高濃度の硝酸態窒素汚染が見受けられる
1999年に、 公共用水域及び地下水の水質汚濁に係わる人の健康保護に関する環境基準の項目に追加された

8 研究の背景 ②亜酸化窒素(N2O）の発生 地球温暖化に寄与する温室効果ガスのひとつ 京都議定書より削減対象ガスとして挙げられている
大気中濃度は上昇してきていることが懸念されている

9 窒素変換の過程で発生することから、窒素汚染の顕著な場からは多量のN2Oが発生しているとされる

10 No laughing matter: river emitting N2O
CNNのWeb上での1999年の報告 　アメリカの河川から実際に非常に多量のN2Oが発生している。 No laughing matter: river emitting N2O January 13, 1999 Web posted at: 11:10 AM EST By Environmental News Network staff (ENN) -- Rivers may be emitting significant amounts of nitrous oxide as a result of effluents from wastewater treatment plants and agricultural fields, according to a study by the U.S. Geological Survey. In the atmosphere, nitrous oxide acts as a catalyst in ozone depletion. The government study shows nitrous oxide emissions along the South Platte River in Colorado and Nebraska, where the measurements were taken, are comparable to some of the highest known emission rates in the world. Per molecule, nitrous oxide causes more destruction to the Earth's protective layer than chlorofluorocarbons, and it warms the planet about 200 times as effectively as carbon dioxide. The total annual nitrous oxide emissions from the South Platte River are Nitrous oxide emissions along the South Platte River are comparable to some of the highest known emission rates in the world

11 我々の研究室でこれまで対象としてきた土壌水系
対象土壌水系の現況 我々の研究室でこれまで対象としてきた土壌水系 畜産 実際に埼玉にある土壌水系： 高地側で畜産・畑地、低地側で水田・湿地帯が存在 有機窒素→NH4 NH4→NO3 畜産廃棄物由来の有機窒素 肥料由来のNH4 現在、対象としている土壌水系では、畜産廃棄物や施肥由来の窒素分が、高濃度の硝酸態窒素となって地下水中に存在する。 その大部分は、河川等に流出し、不完全な脱窒反応により、多量の亜酸化窒素（N20）も発生している 畑地 好気条件 不完全な脱窒 （NO3→NO2 →N2O→N2） 多量のN2Oが発生 多量のNO3が流出 水田・湿地 河川 高濃度のNO3汚染 無酸素条件 地下水

12 卒論題目１）

13 題目1）の研究概要 N2O発生の抑制 硝酸態窒素汚染の除去 畜産
好気性脱窒菌（Thiosphaera pantotropha） 畜産 硝酸態窒素発生源の高地土壌中に好気性脱窒菌（Thiosphaera pantotropha）を投入し、硝酸態窒素を流出させないようにする 好気条件 畑地 NH4→NO3 有機窒素→NO3 脱窒 NO3→N2 微生物を投入した浄化エリア N2O発生の抑制 水田・湿地 河川 硝酸態窒素汚染の除去 無酸素条件 地下水

14 卒論題目２）

15 題目2）の研究概要 N2O発生の抑制 硝酸態窒素汚染の除去 畜産 畑地 水田・湿地 河川 地下水
低地水田・湿地土壌中に硫黄・CaCO3顆粒を埋め込むことで、硫黄脱窒を起こし、地下水中の硝酸態窒素を除去する 有機窒素→NH4 NH4→NO3 畜産廃棄物由来の有機窒素 肥料由来のNH4 畑地 硫黄・CaCO3顆粒 好気条件 硝酸態窒素汚染の除去 N2O発生の抑制 水田・湿地 河川 高濃度のNO3汚染 浄化エリア 無酸素条件 硫黄脱窒による NO3の除去 地下水

16 これらを微生物の代謝機能を用いて浄化する
対象物質；硝酸態窒素・亜酸化窒素 これらを微生物の代謝機能を用いて浄化する 1）自然水系の窒素汚染に対する好気性脱窒を用いたバイ　　オレメディエーション 有用な機能を持つ細菌を投入することによるバイオレメディエーション 自然環境中どこにでも存在する細菌を用いることから、有害物質を生成することなく、クリーンな浄化技術 2）硫黄の土中埋設によるオンサイトでの地下水中の硝酸　　態窒素除去 元々土壌中にいる細菌の内、特定の機能を持つ細菌を有用に働かせるために、その細菌が代謝できる物質を投入してやるバイオレメディエーション 安価で取り扱いやすい硫黄顆粒を用いることで、途上国向けにも有用に働く技術