ごあいさつ
日頃より、東北大学大学院環境科学研究科の研究・教育活動に深いご理解と温かいご支援を賜り、心から御礼申し上げます。
2003 年（平成 15 年度）に設立されました本研究科では、毎年度末にアクティビティレポート
を公表し、1 年の締めくくりとしております。今回で第 16 号となり、本号が平成最後のアクティ
ビティレポートということになります。
当研究科は 2015 年 4 月から、「環境科学専攻」の 1 専攻体制から、「先進社会環境学専攻」と「先端環境創成学専攻」の 2 専攻体制へと移行しました。従来の環境問題に対して鳥瞰的かつ国際的な視座を有し、先端的環境技術による対策を行える人材（国際的 T 型人材）、また、文理横断型の環境思考を基盤としたソリューションの創出とディレクションの提示を行える人材（ 国際的凸型人材）の育成に着手しております。
新旧カリキュラムの学年進行がほぼ終了し、本年度からは、2 専攻体制のカリキュラムの本格的運用が行われております。また、教育コースの名称の変更も予定され、2019 年度からは、先進
社会環境学専攻（1 専攻 1 コース）、先端環境創成学専攻（3 コース：材料環境学コース、応用
環境化学コース、文化環境学コース）となります。
環境科学研究科では設立時からグローバル化を常に標榜しており、さまざまな国際プログラム
Professorを展開しておりました。2014 年度からは、文部科学省国費留学生優先配置プログラムに採択され、IELP：International Environmental Leadership Program を実施して参りましたが、2019 年度からも引き続き 5 年間の優先配置が続くこととなりました（修士 3 名、博士 5 名）。

Noriyoshi Tsuchiya

このプログラムにより ASEAN 諸国を中心として、毎年コンスタントに留学生を受け入れており

東北大学大学院環境科学研究科長

ます。さらに 2019 年度からは、本研究科が世話役となっている災害科学・安全学国際共同

Dean, Graduate School of Environmental Studies,
Tohoku University

大学院が設立されます。
研究組織として環境研究推進センターの機能強化を進め、地域連携、産学連携を基礎に「資源」、「エネルギー」問題の研究を推進しております。
環境問題は、益々深刻化、先鋭化しつつあり、これに連動して国際社会の脆弱化が叫ばれております。環境問題に対応できるリーダー的な人物が、社会からは強く求められています。高度な先進的環境研究を進め、新しい未来社会を創造し、また環境問題を生み出す社会自体を変革したいという学生諸君の志に精一杯応えていく所存であります。今後とも、ご指導、ご鞭撻を賜りますよう、お願い申し上げます。

Prefatory Note
First, on behalf of the Graduate School of Environmental Studies at
Tohoku University, I would like to express our deepest gratitude for yourcontinued understanding and support of our research and education.
Founded in 2003, the school has published an activity report at the end of
every fiscal year. This is the sixteenth edition and the last activity reportin the Heisei era.
Since April 2015, the school has made a transition from a one-department
system (with only the Department of Environmental Studies) to a twodepartment system (with the Department of Environmental Studies for
Advanced Society and the Department of Frontier Sciences for Advanced
Environment). Under the new system, we have started to nurture humanresources with a bird’s eye, global perspective on environmental issues
and the ability to implement countermeasures with leading-edge
environmental technologies (global “T-Type” human resources) andhuman resources capable of creating solutions based on humanity-scienceinterdisciplinary environmental thought and freely assuming directorial
roles in a variety of positions and contexts (global “Convex-Type” humanresources).
The transition period, in which new and old curricula coexist, is nearing
its end, and the two-department system has been fully in place since thebeginning of this fiscal year. On the education front, the names of theschool’s courses will soon change. Starting in fiscal year 2019, our courses
will consist of the Department of Environmental Studies for Advanced
Society (one course) and the Department of Frontier Sciences for
Advanced Environment (three courses—Eco-materials and Processing,
Applied Environmental Chemistry, and Cultural Environmental Studies).

Since its foundation, the Graduate School of Environmental Studies has
always emphasized globalization and has conducted various international
programs. Since fiscal year 2014, the school has consistently been selected
as an International Priority Graduate Program with support from the
Ministry of Education, Culture, Sports, and Technology (MEXT) and has
implemented the IELP (International Environmental Leadership
Program). It has been decided that the school will continue to be in thesame priority program during the next five years, starting in fiscal year
2019 (with three students in the master’s program and five in the doctoral
program). This program enables the school to host international students
every year, focusing on those from ASEAN countries. In addition, fiscal
year 2019 will see the foundation of the International Graduate Programin Resilience and Safety Studies, for which the school will assume afacilitator role.
As a research organization, the school seeks to strengthen theEnvironmental Research Promotion Center’s capabilities by promoting
research on issues related to resources and energy, with regional
collaboration and industry–academia collaboration as a foundation. As
environmental issues become increasingly serious and radical,
international society becomes increasingly vulnerable to them. The
society is eagerly calling for people who can assume leadership roles indealing with environmental issues. We are committed to responding toour students’ aspirations of researching advanced environmental studies,creating a new society for the future, and changing the society that
produces the environmental issues. We greatly appreciate your further
and continued help and encouragement of our research and education.

CONTENTS
ページ

1

ごあいさつ

先端環境創成学専攻
Prefatory Note

環境科学研究科長

Dean, Graduate School of Environmental Studies

都市環境・環境地理学講座
34

先進社会環境学専攻

Department of Environmental Studies for Advanced Society

資源戦略学講座
4

6

8

10

12

14

16

Resources Strategies

地圏環境計測・分析学分野

地圏環境の正確な観察・計測・分析と記録、またそのための装置・技術・方法の開発 平野伸夫 助教
環境複合材料創成科学分野

次世代型ライフスタイルの創成を担う高機能軽元素複合材料の開発

佐藤義倫 准教授

環境素材設計学分野

Design of Environment-Friendly Materials

環境や生命に調和する材料デザインを求めて松原秀彰 教授 / 上高原理暢 准教授
環境修復生態学分野

環境思いの修復技術と資源回収技術の開発

20

22

24

井上千弘 教授 / グラウゼギド 准教授
地球物質・エネルギー学分野

Geomaterial and Energy

地圏システムと構成物質の理解とその有効利用
土屋範芳 教授 / 岡本敦 准教授
地球開発環境学分野

環境調和型開発システムに関する研究
高橋弘 教授地球開発環境学分野

地殻環境・エネルギー技術の新展開
坂口清敏 准教授

分散エネルギーシステム学分野

サステイナブルなエネルギーシステム実現に向けて
川田達也 教授 / 八代圭司 准教授

エネルギー資源リスク評価学分野

資源・エネルギーの持続的開発と環境の持続の可能性

28

Studies on environment-friendly development systems

Toward Advanced Environmental Geomechanics and Energy Technology

Energy Resources
Distributed Energy System

Toward the development of sustainable energy system

田路和幸 教授 / 高橋英志 准教授

Development of functional nano-ecomaterials for energy and environment
in the environmentally benign systems

国際エネルギー資源学分野

International Energy Resources

持続可能型社会の実現に向けて政策およびエネルギー・自然資源管理の役割
グラウゼギド 准教授 / トレンチャーグレゴリー 准教授

環境・エネルギー経済学分野

サプライチェーンを通じた資源利用と関連するリスクの可視化
松八重一代 教授

国際環境・自然資源マネジメント学分野

Natural Resource Management and Global Environmental Policy

一緒にフィールドに出て、地域と考え、論文を書いて世界と対話しよう
香坂玲 教授地圏環境政策学分野
環境材料政策学分野
環境物質政策学分野

白鳥寿一 教授
鳥羽隆一 教授
下位法弘 准教授

環境調和型新素材素子製造と新たな資源循環システムを目指して葛西栄輝 教授 / 村上太一 准教授

Process Engineering Research for Advanced Resource Utilization andEnvironmental Conservation

地球システム計測学分野

Earth System Monitoring and Instrumentation

水資源と水環境に関する研究

Variations of ozone and related trace species in the atmosphere村田功 准教授

水資源システム学分野

Urban and Regional Environmental Systems

佐野大輔 准教授 / 李玉友 教授（工学研究科）/ 小森大輔 准教授（工学研究科）

自然共生システム学講座
資源再生プロセス学分野

Recycling Chemistry

資源・物質循環型社会の実現を目指して

44

環境系・生体系物質計測への展開を目指した新しい化学分析
モチーフの開発
壹岐伸彦 教授

46

マイクロ・ナノ電極システムを利用した環境・医工学バイオセンシング
デバイスの開発
末永智一 教授 / 珠玖仁 教授（工学研究科）

Aimed on the realization of a resources-material recycling society

吉岡敏明 教授 / 亀田知人 准教授（工学研究科）
環境分析化学分野

Environmental Analytical Chemistry

環境生命機能学分野

Environmental Bioengineering

資源循環プロセス学講座

Development of Chemical Motifs for Environmental andBiochemical Analysis
Development of Environmental/Biomedical Sensing Devices
with Micro/Nano Electrode Systems

Sustainable Recycle Process

環境グリーンプロセス学分野

Environmental Green Process Study48

環境調和型化学プロセスの開発

50

循環型社会を目指した材料製造プロセスの研究

Green Process Development

スミスリチャード 教授 / 渡邉賢 教授（工学研究科）
循環材料プロセス学分野

Material Process for Circulatory Society

Environment-friendly Material Processing

コマロフセルゲイ 教授 / 吉川昇 准教授

環境創成計画学講座
52

Researches on Water Resources and Environments

Environmentally Benign Systems

42

Ecomaterial Design and Process Engineering

環境材料表面科学分野

低環境負荷社会に資するナノ材料を中心とする表面設計指針
和田山智正 教授

連携講座

Environmental Materials Surface Science

Atomic-level design of next-gen, novel nano-materials for eco-friendly scociety

Collaborative Divisions

環境適合材料創製学分野（新日鐵住金）

54

鉄鋼製造技術を通して、資源・エネルギー問題に貢献する

Process Engineering for Environmentally Adapted Materials(Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation)

佐藤有一 教授 / 岡崎潤 教授 / 楠一彦 教授 / 市川和利 教授 / 森口晃治 教授

Development of new steelmaking technology contributing to the sustainable society

56

グローバルな大気環境や炭素循環の変化を捉える

地球環境変動学分野（国立環境研究所）

Global Environment (National Institute for Environmental Studies)58「安全・安心」な地熱エネルギーの利用を目指して

Environmental and Energy Economics

Resource logistic approach to visualize supply chain risks behindresource use

Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences
Process Engineering for Advanced Resources Utilization/ Resource Processing and Recovery Engineering

40

Building a sustainable global society through policy andsustainable energy and resource use

Environmental Policies

Understanding Diverse Human-Environment Relationships
from Geographical Perspectives

高度資源利用・環境保全のためのプロセス研究

大気中のオゾン等微量成分の変動の研究

Resources and Energy Security

Designing of Nano-Ecomaterials

Physical and Human Environmental Geography

中谷友樹 教授

38

Earth Exploitation Environmental Studies

環境共生機能学分野

寄附講座（DOWA ホールディングス）30

Earth Exploitation Environmental Studies

駒井武 教授 / 渡邉則昭 准教授

環境との共生・エネルギーの創製を担うナノ機能素材開発

36

Understanding of geosystems and geomaterials and their effective uses

Sustainable development of resource and energy as well as sustainable
possibility of environment

環境政策学講座
26

Geoenvironmental Remediation

Development of Environmental Friendly Remediation Technologies andResource Recovery Technologies

エネルギー資源学講座
18

Design of materials harmonizing with environment and life

環境地理学分野（自然 / 人間環境地理学）

地理学的視点から多様な人間 - 環境関係を解明する

資源利用プロセス学分野 / 資源分離・処理プロセス学分野

Nanocomposite Science and Interfacial Materials Design

Development of High-Functional Light-Element Composites for Creatinga Next Generation Life Style

Urban Environment and Environmental Geography

太陽地球システム・エネルギー学講座

Geo-environmental Measurement and Analysis

Measurement, observation and equipments development forunderstanding of various geosphere information

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

Observation of Global Atmospheric Environment andCarbon Cycle Changes

中島英彰 教授 / 町田敏暢 教授

環境リスク評価学分野（産業技術総合研究所）

Environmental Risk Assessment (National Institute of Advanced Industrial Scienceand Technology)

浅沼宏 教授 / 張銘 教授 / 坂本靖英 准教授

Studies for utilization of safe and secure geothermal energy

Act locally, think globally together with the community

Endowed Division (Dowa Holdings Co., Ltd.)

環境研究推進センター

Geosphere Environment
Study of Functional Materials
Control of Environmental Materials

60

環境研究推進センターの取組み

62

業績レポート

76

博士・修士論文題目一覧（ 平成 30 年 3 月・9 月修了）

83

TOPICS トピックス

93

索引

Towards Establishing Environmentally Benign Material Synthesis andDevices and New Material Circulation Systems

Environmental Research Promotion Center (ERPC)
Activities of Environmental Research Promotion Center94

環境科学研究科事務室職員

82

進路状況

資源戦略学講座

Resources Strategies

地圏環境計測・分析学分野 Geo-environmental Measurement and Analysis

Measurement, observation and equipment development forunderstanding of various geosphere information

先進社会環境学専攻

地圏環境の正確な観察・計測・分析と記録、
またそのための装置・技術・方法の開発

助教 平野 伸夫
Assistant Professor

Nobuo Hirano- 岩石相互作用、地球内部の水熱条件下での岩石状態の把握、石英や長石の自然および人工熱発光（NTL、ATL）計測､ 酸 / アルカリ溶液と金属アルミニウムを用いた水素の発生技術等である。主に地熱資源の開発と有効活用を目的としたものであり、これらの研究成果を最終的には社会に還元したいと考えている。

鉱物の熱発光を用いた地熱兆候探査
岩石を構成する鉱物、特に石英および長石では鉱物熱発光（Thermo luminescence, TL）と呼ばれる現象が観察される。これは鉱物内に蓄えられた自然放射線を起源とするエネルギーが、鉱物が加熱

The objective of this study is to focus on measurement and observation for understanding various geospheric information, and we are developing anapparatus for that purpose. Our main targets are water-rock interaction, the destruction of rocks under hydrothermal conditions in the Earth’s interior,natural and artificial thermoluminescence (NTL, ATL) of quartz and/or feldspar, and hydrogen production from the reaction of strong acid/alkaline
solutions with metallic aluminum.
Our main focus is the development and utilization of geothermal resources, and we will use these research results for social purposes.

されることにより解放され、エネルギー蓄積量が発光強度として観察される現象である。このエネルギー蓄積量は自然放射線の年間強度と年数に比例するため、発光量を用いた年代測定法として応用されてきた。逆に、加熱により蓄積したエネルギーが解放されるということは、一度加熱された鉱物は発光しなくなるということを意味している。これを利用すれば、地表踏査などで得られた岩石試料から、地熱資源有
望地のスクリーニングがある程度可能である。今年度から環境科学研

流体相変化に伴う岩石鉱物の破壊現象

Fracturing of rocks by fluid phase change

これまでの研究で、岩石類を 400℃から 500℃超の超臨界状態水中に設置し、急減圧をおこなうと内部流体の沸騰と断熱膨張に伴う温度低下によって、岩石に顕著なき裂を生じさせることが可能であることを報告してきている。この現象は地殻深部における岩石き裂発生原因の解明や、地熱開発のための新たな掘削方法への応用が期待できる。
これらの知見を得るため、岩石試験片をさらに温度の低い 200℃から超臨界までの熱水環境下で急減圧する室内実験をおこなってきた（Fig.1）。また、それらの結果について力学シミュレーションをおこなった結果、実験結果をある程度再現可能であった。
（Fig.2）

超臨界流体の分光観察
純水の臨界点は約 374℃、22MPa であるが、地球内部に存在する
水には様々な成分を溶解しているため、その影響を受けて臨界点が移動する。これは、地球内部での水が関連した岩石鉱物の溶解・析出を考える上で、非常に重要な問題となってくる。従って、様々な元素を溶解した水の臨界点を決定することは非常に重要となる。この決定方法として、超臨界水に光を照射し、その散乱光を分光分析することにより、分光状態の変化から臨界点を決定する事が可能であることを見いだせた（Fig.3）。

Fig.1 Changes of porosity with temperature
decrease of granite samples.

4

Coexistence Activity Report 2018

In previous studies, it was found that when rocks are placed in supercriticalwater above 400˚C to 500˚C and rapidly decompressed, the boiling of theinternal fluid and the temperature decrease associated with adiabatic
expansion can cause significant cracks in the rock. This phenomenon ispredicted to explain the cause of rock cracking in the deep crust and to
apply it to new excavation methods for geothermal development. In orderto obtain such knowledge, we carried out laboratory experiments in which
the rock samples were rapidly decompressed further in a hot water
environment from a lower temperature of 200˚C to a supercriticaltemperature over 500˚C (Fig.1). As a result, we proved that the rock’s
porosity increases at over 350˚C. In addition, after performing rockmechanical simulation based on these results, it was possible to reproduce
the experimental results to some extent (Fig.2).

Spectroscopic measurementof supercritical fluid

究科とエルサルバドル大学との間で TL を利用した地熱資源探査を主とする SATREPS 国際科学技術協力プログラムを遂行しており、このプログラムで使用するための TL 測定装置の開発および使用方法などのトレーニングをおこなった（Fig.4）。

強酸・強アルカリの廃水や温泉水を用いた水素発生
金属アルミニウムと pH1-2 の強酸性溶液や pH13-14 の強アルカリ溶液を 50℃程度で反応させた場合、水素が発生することが判明している。これは、従来の水熱反応による水素生成の方法よりも非常に低い温度であり工業的な利用が期待できる。仙台市内の廃棄物リサイク
ル業者と共同で、強アルカリ工業廃水を使用した水素発生実験をおこなった結果、十分に水素を発生することが可能であることが判明した。
また、これまで秋田県仙北市の玉川温泉において強酸性温泉水を利用した水素生成実験をおこなってきたが（fig.5）、今年度は水素生成の研究に関して仙北市からの受託を受け本格的な研究開発を開始した。

The critical point of pure water is about 374˚C and 22 MPa, but because
various elements are dissolved in the water inside the Earth’s crust, thecritical point of water changes. This is a very important issue in considering
dissolution and precipitation of rock minerals inside the Earth’s crust.
Therefore, it is very important to determine the critical point of watercontaining various elements. We have found that it is possible to determine

Fig.2 Simulation results of Temperature distribution(left) and stress distribution (right) when center
borehole of granite is cooled from 600˚C to 450˚C.

Fig.3 Scattered light spectroscopic data of water at
370 ˚C to 380 ˚C.

the critical point from the change of the spectral state by irradiating lightto supercritical water and by analyzing the scattered light by spectroscopic
analysis (Fig.3).

Fig.4 TL measuring equipment developed by
SATREPS project.

Preliminary geothermal exploration using TL
In minerals constituting rock, especially quartz and feldspar, a phenomenon
called thermoluminescence (TL) is observed. This is a phenomenon inwhich energy originating from natural radiation stored in minerals is
released by the heating of minerals and in which energy accumulation isobserved as emission light intensity. Since this energy accumulation
amount is proportional to the annual natural radiation strength andexposure years, it has been applied as a dating method using theluminescence amount. Conversely, releasing the accumulated energy byheating means that once the minerals are heated, they do not emit light.
Thus, minerals that are in the geothermal-affected area have lessluminescence than minerals that are not in the geothermal-affected area.
Since this year, we have been participating in the SATREPS (Science andTechnology Research Partnership for Sustainable Development)international program at the graduate school of the University of El
Salvador (UES). The aim of the program is for geothermal resource
exploration using TL mainly. We developed TL measuring equipment for
use in this program (Fig.4), and we conducted training such as usage
training.

Department of Environmental Studies for Advanced Society

本研究室では、地圏の様々な情報の理解に焦点を当てており、そのために必要な手法や装置の開発をおこなっている。主なターゲットは、熱水

Hydrogen generation from aluminumat low temperature
It has been reported that hydrogen is generated when a strongly acidic
solution at pH 1-2 or a strongly alkaline solution at pH 13-14 and metallic
aluminum react at about 50˚C. This is a much lower temperature than theconventional method of hydrogen production by hydrothermal reaction,and industrial applications can be expected. This year, we succeeded ingenerating hydrogen gas using aluminum and strong alkaline industrial
wastewater. Also, we have conducted hydrogen generation experiments
using strongly acidic hot spring water at Tamagawa Onsen in Semboku
City, Akita Prefecture (Fig.5). This year, we contracted commission from
Semboku City for hydrogen production research, and we started full-scale
research and development.

Fig.5 Hydrogen generation experiment equipmentusing acidic hot spring water and aluminum.

Coexistence Activity Report 20185

資源戦略学講座

Resources Strategies

環境複合材料創成科学分野 Nanocomposite Science and Interfacial Materials Design

Development of High-Functional Light-Element Composites
for Creating a Next Generation Life Style

准教授 佐藤 義倫
Associate Professor

Yoshinori Satoのナノ物質の特性が打ち消されるため、極めて難しくなる。そこで、ナノ物質の特性を最大限に活かしたナノ複合界面設計に基づいた高次機能性
複合材料が必要である。本研究室では、材料科学分野における課題である「ナノ物質の特性をバルクまで引き伸ばすための軽元素複合材料設計と材料開発およびその複合界面に関する研究」を目指している。研究を遂行するにあたり、軽元素のホウ素、炭素、窒素を用いた高機能な表界面を持つ軽元素複合材料の開発を行っている。

Fig.S2 Cherry-blossom viewing.

特性と ORR 活性との間の相関関係の理解は、より優れた ORR 性能を持つ触媒を設計するのに役立つ。我々は高結晶性単層カーボンナノ
チューブ（SWCNTs）を使用して、脱フッ素化による置換反応と高温処理を組み合わせて高結晶性窒素ドープ SWCNTs を合成した。仕事関数、キャリヤタイプ、電気伝導率の電気物性を測定し、酸系電解質

In the past, a number of composites consisting of nanomaterials that possess excellent features of their own, have been produced in basic studies. However,
it is hard to design and produce composites in which the properties of nanomaterials are reflected because each nanomaterial in the composite assembles
at random, not to enhance the features of the nanomaterials. In this laboratory, the purpose of the research is to study and develop high-functional
composites with high-performance surfaces and interfaces using boron, carbon, and nitrogen, in an effort to expand the properties of nanomaterials to thoseof bulky composites.

での ORR 活性を調べ、それらの相関を調べた。N タイプキャリヤ、
低仕事関数、高電気伝導率を持つグラフィティック型リッチ窒素ドー
プ SWCNTs は優れた ORR 活性を示した。触媒の仕事関数、キャリ
ヤタイプ、電気伝導率、酸素解離吸着サイトはドープ窒素の数と種類に依存することがわかった。ドープ窒素の数と種類に依存することがわかり、ドープ窒素の変調が高い ORR 活性を達成するために必要で高結晶性単層カーボンナノチューブを用いた
全炭素電界放出電子源の作製
電界放出電子源はトンネル効果を使って電子を引き出す電子放出の1 つである。単層カーボンナノチューブ（SWCNTs）は化学的安定性、
高電気伝導率、高熱伝導率、先鋭で大きな縦横比を持ち、優れた電界放出電子源の候補材料である。しかし、SWCNT 含有電界放出電子源が優れた特性を示さない 1 つの理由は、ナノチューブに空孔欠陥が存在するからである。空孔欠陥はデバイス作製によって導入される。
故に、デバイス作製後に高温で電界放出電子源自身をアニールすることが望ましい。そこで我々は高結晶性金属型 SWCNTs（あるいは半導体型 SWCNTs）を用いて、炭素材料で構成された「全炭素電界放出電子源」を作製し、高温処理で得られたデバイスを熱処理した後に、電界放出特性を調べている（Fig.1）。

高効率酸素還元反応を目指した脱フッ素化経由による熱処理によって調製された窒素ドープ単層カーボンナノ
チューブ触媒における電気物性の変調
ピリジン型とグラフィティック型窒素原子は炭素ナノ材料にドープされると、酸化還元反応（ORR）の触媒活性が向上する。触媒の電気Fig.1 FE fabrication of both conventional and our original methods.

6

Coexistence Activity Report 2018

Fabrication of all-carbon field-emission sources
using highly crystalline single-walled carbon
nanotubes

あることを明らかにした（Fig.2）。

Fig.S3 Oktoberfest in our laboratory.

reaction (ORR). An understanding of the relationship between theelectronic properties and the ORR activity of nitrogen-doped carbon
nanomaterials could help in the design of catalysts to improve ORR
performance. We synthesized highly crystalline nitrogen-doped SWCNTs
using a combination of a defluorination-assisted nanotube-substitution
reaction and a high-temperature annealing treatment of highly crystalline
SWCNTs. We measured the electronic properties of the preparedsamples—such as their work function, carrier type, and conductivity;
these properties correlated with the samples’ORR activity in an acid
electrolyte. Graphitic nitrogen-rich SWCNTs with an n-type carrier, low
work function, and high conductivity exhibited efficient ORR activity.
The work function, carrier type, conductivity, and O2 -dissociative
adsorption sites were dependent on the species and number of doping
nitrogen atoms. We revealed that tuning the doping nitrogen atoms wasnecessary to achieve high ORR activity (Fig.2).

受賞

AwardsField-emission (FE) techniques involve the extraction of electrons using
the tunnel effect. Single−walled carbon nanotubes (SWCNTs) have some
excellent characteristics, such as chemical stability, high electricalconductivity, high thermal conductivity, sharpness, and a large aspectratio. Therefore, SWCNTs can be superior FE sources. However, SWCNTcontaining FE sources cannot always show their excellent characteristics
due to the presence of vacancy defects in the nanotubes. Such defects are
introduced into the nanotubes during device processing. Thus, it isdesirable to anneal all FE devices at high temperatures after they are
fabricated. In our laboratory, we fabricated all−carbon FE devices using
highly crystalline metallic SWCNTs (and semiconducting SWCNTs),
annealed these devices at high temperatures, and then investigated their
FE properties (Fig.1).

・横山 幸司 “ 第 55 回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン
総合シンポジウム 若手奨励賞 ”
・横山 幸司 “ 第 45 回炭素材料学会年会 ポスター賞 ”・Koji Yokoyama received the Young Scientist Award at the 55th
Fullerenes-Nanotubes-Graphene General Symposium.
・Koji Yokoyama received the Poster Award at the 45th Annual Meeting of
the Carbon Society of Japan.

研究費

Grants・JSPS 科学研究費補助金 18H04145 ( 基盤研究 (A)/ 代表 )・JSPS KAKENHI 18H04145 (Scientific Research A/Principal Investigator)
・JSPS KAKENHI 17H01584 (Scientific Research A/Co-Investigator)
・JSPS KAKENHI 16H05518 (Scientific Research B/Co-Investigator)
・JSPS KAKENHI 26220104 (Scientific Research S/Co-Investigator)・Collaboration grant (Stella Chemifa Corporation/Principal Investigator)

Creating efficient catalysts for oxygen reduction
reaction by tuning the electrical properties ofnitrogen-doped single-walled carbon nanotubes
prepared with annealing via defluorination

共同研究

Pyridinic and graphitic nitrogen atoms can be doped into carbon
nanomaterials to improve catalytic activity in the oxygen reduction

Fig.2 Relationship between the electrical propertiesand doping nitrogen atoms.

・17H01584 ( 基盤研究 (A)/ 分担 )・16H05518 ( 基盤研究 (B)/ 分担 )・26220104 ( 基盤研究 (S)/ 分担 )・共同研究費 ( ステラケミファ株式会社 / 代表 )Department of Environmental Studies for Advanced Society

ナノ物質は小さいながらも、優れた特性を持っている。しかし、ナノ物質の特性を生かした複合材料の設計・合成は、ランダムに配置された個々

Fig.S1 New crews. Yuuichi Ito (left) and
Youta Sakamoto (right).

先進社会環境学専攻

次世代型ライフスタイルの創成を担う
高機能軽元素複合材料の開発

Collaborations

・信州大学先鋭領域融合研究群 バイオメディカル研究所（齋藤直人 教授）

・Institute for Biomedical Sciences, Interdisciplinary Cluster for Cutting
Edge Research, Shinshu University (Prof. Naoto Saito)
・Stella Chemifa Corporation (Research Division)

・ステラケミファ株式会社（研究部）

Fig.3 “Poster Award” at the 45th Annual Meeting of
the Carbon Society of Japan. (Koji Yokoyama)

Fig.4 Open campus 2018.

Fig.5 Snapshot after seminar's meeting.

Coexistence Activity Report 20187

資源戦略学講座

Resources Strategies

環境素材設計学分野

Design of Environment-Friendly Materials

Design of materials harmonizing with environment and life

教授 松原 秀彰

准教授 上高原 理暢

Professor

Associate Professor

Hideaki Matsubaraある。本分野では、材料と自然・生命現象の相互作用についての基礎学術に立脚し、環境科学の観点から、生命や環境と調和し、さらには積極的に生命や自然に働きかけて新しい調和を生み出す材料のデザインの探求を行っている。具体的には、省エネルギーのための材料、生体を修復するための材料、環境を浄化するための材料の開発、コンピューターシミュレーションの研究を行っている。
Nowadays, we are using many materials to live our daily life. From the viewpoint of environmental science, materials design is required in order to build
a sustainable society. In this laboratory, based on the fundamental science of the relationship between materials and phenomena of nature and life, thedesign of materials that produce harmony with the environment and life is studied from the viewpoint of environmental science. We are developing
materials for energy saving, biomaterials to repair our bodies, and materials to clean the environment and are studying computer simulations.

Group Photo

Masanobu Kamitakahara

航空機エンジン用セラミックスコーティングのシミュレーション

Simulation of ceramics coating for jet engines

現在、航空機エンジンの高温部品には熱遮蔽コーティングが広く適用されており、今後は新規コーティングである耐環境性コーティングの研究が重要になってくると考えられる。本研究では、セラミックス
コーティングの組織形成、組織変化、損傷・剥離のシミュレーションを行っている。モンテカルロ法を用いて、特異（柱状晶、羽毛状）な構造の形成と焼結・粒成長による組織変化を再現できるシミュレーショ
ン技術を開発し、有限要素法を用いて、焼結による膜の形状変化を再

省エネのための断熱・蓄熱システムの開発
エネルギー消費を抑え、化石燃料に依存しない暮らしへ移行するた
めには、自然・未利用熱 ( 地中熱、太陽熱、雪氷、工場排熱等 ) の利用が重要となる。種々の熱源と蓄熱槽を組み合わせることにより、最小限のエネルギー消費で自然・未利用熱を有効利用するためのシステ
ム構築が可能となる。特に夏の温熱を冬に、冬の冷熱を夏に利用した
い場合には、これらの熱を長期間に蓄えておく断熱性能がそのまま利用可能熱量に直結する。本研究室では、季節間の熱利用を行うことを想定し、高性能の新規断熱材料を開発し、断熱（熱保存）性能を評価するとともに、熱を蓄えつつ一定温度で放出可能な槽と複数の熱源を組み合わせた回路によって熱利用システムの効率等を評価している。

材料組織形成のシミュレーション
モンテカルロ法、有限要素法、分子動力学法などを用いて、セラミッ
クスや複合材料の組織形成のシミュレーションの研究を行っている。
複数の固相、液相、気孔を含む材料の組織変化を、温度と時間との関係で追うことのできるシミュレーションを開発した。WC-Co 超硬合金や Al2O3-glass などの液相焼結によって得られる材料の組織をシミュレーションによって設計する研究を進めている。

Development of a thermal insulation/storage system for energy conservation
In order to reduce energy consumption and shift to a life independent fromfossil fuels, it is important to use natural and unutilized heat. By combining
heat sources and storage, it is possible to construct a system to utilize
natural and unutilized heat effectively with minimum energy consumption.
In this laboratory, assuming that heat is used across seasons (summer andwinter), we developed a new high-performance insulation material andevaluated its insulation performance. The heat utilization efficiency of theheat utilization system was evaluated by using a circuit combining heatstorage and several heat sources.

Simulation of formation of material
microstructure
We are studying the simulation of the microstructure formation of ceramics
and composites using the Monte Carlo method, the finite element method,
the molecular dynamics method, etc. We developed a simulation that cancalculate the change in a material’s structure, including several solid
phases, liquid phases and pores from view point of the relationshipbetween temperature and time. The microstructure design by computer
simulation is studied in WC-Co cemented carbide and Al 2O3 glass, which
are fabricated by liquid phase sintering.

現できるシミュレーション技術や膜の剥離の解析技術を開発した。

生体に調和する材料の創製
代謝に組み込まれて生体機能に働きかける骨修復材料ならびに薬剤を効果的に放出できる薬剤担体の創製を行っている。これまでに、生体内で吸収され骨の代謝に組み込まれる人工骨の作製に成功している。さらにこの技術を利用して、適切な部位に適切な量の薬剤を送り込むことにより薬剤の効用を向上させるとともに薬剤の使用量を減らすことのできるドラッグデリバリーシステム（DDS）の担体として、表面がリン酸八カルシウムで内部が水酸アパタイトの複合相からなる顆

8

Coexistence Activity Report 2018

Preparation of materials harmonizing with life
Bone-repairing materials that can be incorporated into bone metabolism
and activate the biological functions and drug carriers that can release thedrugs efficiently are designed. We have succeeded in the preparation of
artificial bone, which is resorbed in vivo and incorporated into bonemetabolism. As a carrier of a drug delivery system (DDS) capable ofimproving a drug’s utility and reducing its amount by releasing anappropriate amount of the drug to an appropriate site, biphasic granules ofoctacalcium phosphate and hydroxyapatite were developed based on theknowledge about artificial bones. We believe that the development of thesematerials contributes not only to the patients’ treatments but also to therealization of medicine with a low environmental impact.

粒の作製にも成功している。これらの材料の開発は、患者の治療だけAwards and activities in academic societies

でなく、環境低負荷医療の実現に貢献できると考えている。

< Awards>受賞や学会等での活動＜受賞＞(1) 日本セラミックス協会 平成三十年度東北北海道支部研究発表会 優秀発表賞（寺坂宗太，ジェットエンジン用耐環境性コーティングに用いられる YbSiO 系の組織変化と性能劣化 )(2) 粉体粉末冶金協会 平成 30 年度秋期大会 優秀講演発表賞（二村友佳子，
WC-Co 超硬合金の計算状態図と液相焼結挙動）＜学会等での活動＞
松原秀彰：粉体粉末冶金協会理事、同協会硬質材料分科会主査、粉体および粉末冶金編集委員長、日本セラミックス協会エンジニアリングセラミックス部会
委員、賢材研究会幹事等
上高原理暢：Associate Editor of Journal of the Ceramic Society ofJapan、日本バイオマテリアル学会評議員、日本セラミックス協会生体関連材料部会幹事等

Fig.1 Heat insulation vessel with vacuum wall and porous silica powder.
(a) Inner volume is 1 liter, (b) 35 liter.
Fig.2 Simulation and experiment of microstructures by liquid phasesintering. (a) WC-Co, (b) Al2O3-glass.

Thermal barrier coating of ceramics is widely used in high-temperatureand high-pressure parts of jet engines. Environmental barrier coatings are
considered to be a very important ceramic technology for new jet engines.
This study aimed to develop a simulation technique for microstructureformation and change and for delamination/fracture in ceramic coatings.
The Monte Carlo method was used for the simulation of deposition andsintering, and the finite element method was used for the simulation of
deformation and delamination of ceramic coating.

Fig.3 Simulation and experiment for microstructure change inthe material (Yb2SiO5) for the environmental barrier coating.

Department of Environmental Studies for Advanced Society

現在、我々は様々な材料を利用して生活を営んでいる。持続可能な社会を構築するためには、環境科学の観点からの材料のデザインが必要で先進社会環境学専攻

環境や生命に調和する材料デザインを求めて(1) Best Presentation Award at the 2018 Meeting of the Tohoku-Hokkaido
Branch of the Ceramic Society of Japan (Sota Terasaka, Title: Structuralchange and performance deterioration of YbSiO system used forenvironmental barrier coating for jet engine).
(2) Best Presentation Award at the 2018 autumn meeting of the Japan
Society of Powder and Powder Metallurgy (Yukako Nimura, Calculated
phase diagram and liquid phase sintering behavior of WC-Co cemented
carbides).

<Activity in academic societies>

Hideaki Matsubara: Director of Japan Society of Powder and Powder
Metallurgy, Chairperson of Technical Division of Hard Materials
Committee of Japan Society of Powder and Powder Metallurgy, Chief
Editor of the Journal of the Japan Society of Powder and Powder
Metallurgy, Committee Member of Engineering Ceramics Division of the
Ceramic Society of Japan, etc.
Masanobu Kamitakahara: Associate Editor of the Journal of the CeramicSociety of Japan, Committee Member of the Japanese Society for
Biomaterials, etc.

Fig.4 Scanning electron microscopic images of biphasic granule of octacalcium
phosphate (OCP) and hydroxyapatite (HA) (a). Fourier-transform infrared spectroscopic
images of the cross-section of the granule (b) at 917 cm-1 (Absorption of HPO42- derived
from OCP) and (c) at 3560 cm-1 (Absorption of OH- derived from HA)
Coexistence Activity Report 20189

資源戦略学講座

Resources Strategies

環境修復生態学分野

博士研究員 黄田 毅
JSPS 外国人特別研究員
何 攖寧 (Ying-Ning Ho)

Geoenvironmental Remediation

環境思いの修復技術と資源回収技術の開発
Development of Environmental Friendly Remediation Technologies
and Resource Recovery Technologies

技術補佐員 山本 麻理
事務補佐員 工藤 悦子

教授 井上 千弘

准教授 グラウゼ ギド

助教 簡 梅芳Professor

Associate Professor

Assistant Professor

Chihiro Inoue

Guido GrauseGroup photo of Inoue lab members 2018

Mei-Fang Chien

これらの問題を解決する有効な手法やその適用にはまだ多くの課題が残されている。我々の研究室は上記の問題を低コスト・低環境負荷の環境修復技術や資源回収技術により解決することを目指し、これらの技術開発に関する研究を行っている。以下 2018 年の主な研究活動を紹介する：（1）植物・微生物を用いた有害重金属化合物による土壌・水環境汚染の修復に関する研究、（2）難分解性有機化合物の生物分解に関する研究、（3）有害化合物の放出を低減する技術および有用化合物の回収技術の開発に関する研究。
The contamination of soil and groundwater by heavy metals and persistent organic compounds such as chlorinated organic compounds and petroleumhydrocarbons is a serious environmental issue of concern. In addition, there is growing demand for underground resources. However, no effective methodsof removing pollutants and recovering resources with low environmental burden have been developed, and thus this remains a challenge. Our aim is todevelop remediation technologies and resource recovery technologies with lower cost, less energy demand, and reduced environmental load. Our major
scientific activities in 2018 were as follows: (a) phyto- and bio-remediation of heavy metals from polluted soil/water, (b) microbial degradation of chlorinatedorganic compounds and polycyclic aromatic hydrocarbons, and (c) development of technologies to prevent elution of hazardous compounds and/or torecover valuable compounds.

らした生物分解の効果を左右することを把握した。また、難分解性物
質の生物分解について、四塩化炭素、重油と 1,4 - ジオキサンに分解能を示す集積培養系の構築に成功し、それぞれの集積培養系を構成する微生物の単離と対象物質分解に果たす役割の解明を進めている。

有害化合物の放出を低減する技術および有用化合物の回収技術の開発に関する研究
有害物質の放出低減について、石炭灰中の微量有害元素の溶出とその抑制メカニズムの解明に向け、SEM/EDX/MLA などを用いた石炭
灰粒子の元素マッピングおよび化合物の同定、微量元素の可視分析を行ってきた（Fig.2）。また、環境中のマイクロプラスチックを分離する

植物・微生物を用いた有害重金属化合物による土壌・
水環境汚染の修復に関する研究

Phyto- and bio-remediation of heavy metals
in polluted soil and water

ヒ素やカドミウムによる土壌・水環境汚染の修復について、それぞRegarding the applicable phytoremediation of soil or water contaminatedwith arsenic, cadmium, or zinc, we conducted continuous field trials inseveral fields across Japan; in these trials, we tested soil planting andhydroponically cultivating hyperaccumulators Pteris vittata (arsenic) andArabidopsis halleri spp. gemmifera (cadmium and zinc). In this basic
research, we (1) investigated the expression of genes related to arsenic,
cadmium, and zinc absorption and accumulation so as to clarify themechanisms of hyperaccumulation; (2) isolated and characterized themultifunctional rhizobacteria from Pteris vittata and Pteris multifida that
aid in arsenic phytoremediation; and (3) applied the PETIS (PositronEmitting Tracer Imaging System) method to investigate the absorption andtransportation of arsenic, cadmium, and zinc in hyperaccumulators (Fig.1)

れの高蓄積植物（ヒ素：モエジマシダ、カドミウム & 亜鉛：ハクサン
ハタザオ）を用いた日本国内の圃場や現場においての実証試験を継続し、その実用性を検討した。基礎研究として（1）吸収・蓄積に関するメカニズムに関して、関連遺伝子の酵母組換え体および RNA 転写量の定量解析を進めた。
（2）シダによるヒ素の除去効果を促進する根圏細菌の単離とその植物に応用した効果を実証した。
（3）短寿命放
射性同位体を用いたヒ素とカドミウム高蓄積植物体内の金属輸送機序の解明について、本学サイクロトロンラジオアイソトープセンター、量子科学技術研究開発機構、高崎量子応用研究所と共同研究を行い、PETIS を用いてハクサンハタザオのカドミウムと亜鉛の吸収輸送経路が異なることを示唆するデータを取得した（Fig.1）。

難分解性有機化合物の生物分解に関する研究
多環芳香族炭化水素（PAHs）の生物分解について、水耕栽培実験により、植物の年齢による根分泌物が PAH 分解能の持つ微生物のもた

Fig.1 Image of PETIS in As mapping of
Pteris cretica, an As hyperaccumulator

10 Coexistence Activity Report 2018

手法や、廃水中の窒素除去を目的とした微生物燃料電池の作製を検討している。資源の回収技術の開発について、有価金属の持続可能な利用を目指した生物学的回収・濃縮システムの開発研究を開始した。
レアメタルであるモリブデンの吸着・脱着が可能な酵母の作製に成功し、吸着・脱着および条件の検討を進めている。

国際交流、学会発表、その他活動
井上 教 授、 簡 助 教 が 中 国 上 海 大 学 に招 聘レクチャー を行った
（Fig.3）。簡助教、D2 Sandia がインドネシアのバンドン工科大学にてセミナー講演を行った（Fig.4）。D2 魏が台湾の中央研究院生物多様性研究センター、D2 関がタイのカセサート大学で研修を行った。
中国太原理工大学の馬小麗講師を半年間訪問学者として、カセサート
大学 4 年生の Panupong Wethangkaboworn を半年間、上海大Microbial degradation of persistent organic
compounds

学 4 年生の邵曉琳を 3 ヵ月間研修生として受け入れた。また、2018

The results of hydroponic-culture experiments of plants with bacteria that
degrade polycyclic aromatic hydrocarbons suggest that plant-root exudates(which vary with the plants’ age) affect the microbial degradation of thesehydrocarbons. In addition, we constructed consortia with the ability toInternational Phytotechnology Conference にて最優秀発表賞

Fig.2 Image of (a) BSE and (b) element
mapping of fly ash particles

Fig.3 Prof. Inoue and Asst. Prof. Chien after the invitedlecture in Shanghai Univ., China

年 11 月から台湾出身の何攖寧さんが学振外国人特別研究員として在 籍中である（Fig.5）。D3 John が 環 境 バイオテクノロジー学会、

degrade carbon tetrachloride, heavy oil, and 1,4-dioxane; we also sought
to isolate and characterize the microbes that comprise these consortia.

Development of technologies to prevent theelution of hazardous compounds andrecover valuable compounds
We used SEM, EDX, and MLA to map the elements and compounds in fly
ash in order to determine the mechanisms involved in the elution of
hazardous compounds (Fig.2). We studied the removal of microplastics
from the environment and the development of microbial fuel cells that are
intended to remove nitrogen and selenic acid from wastewater. Regarding
the technology for recovering resources, we aimed to develop biologicalrecovery systems for valuable metals. As the first target, we constructed amolybdenum-adsorbing yeast by engineering a molybdate-binding domain
to the yeast’s cell surface.

Department of Environmental Studies for Advanced Society

重金属や難分解性有機化合物による土壌・地下水の環境汚染の深刻化や、地下資源への需要増加に対する供給不足が関心を集めてきているが、先進社会環境学専攻

研究支援者 趙 成珍

International exchange and other activities
Prof. Inoue and Asst. Prof. Chien each conducted invited lectures at
Shanghai University, China (Fig.3). Asst. Prof. Chien and Ms. Primeia(D2) each gave speeches at Institute Technology Bandung, Indonesia(Fig.4). Ms. Wei (D2) and Ms. Seki (D2) held short-term internships in thebiodiversity research center at Academia Sinica, Taiwan, and Kasetsart
University, Thailand, respectively. We received Ms. Ma as a visiting
scholar from Taiyuan University of Technology, China, and Mr. Panupong
and Ms. Shao as visiting students from Kasetsart University, Thailand,
and Shanghai University, China, respectively. Dr. Ying-Ning Ho from
Taiwan served as a JSPS Postdoctoral Fellowship starting in November
2018 (Fig.5). Mr. Domingues (D3) received the Best Poster Presentation
Award at the 2018 meeting of the Japan Society of Environmental
Biotechnology and awarded as the 3rd-place Oral Presentation at the 15th
International Phytotechnology Conference (Fig.6). In addition, we havegiven 12 total oral or poster presentations at international and domestic
conferences.

を受賞した (Fig.6)。その他国際・国内学会における研究発表を計 12件行った。

Fig.4 Group photo after the seminar in ITB, Indonesia.

Fig.5 Photos of (a) visiting student, M-kun and(b) JSPS fellow, Ho-san.

Fig.6 Photo of John (D3) receiving the 3rd-place
Oral Presentation Award in the 15th IPC, Serbia.

Coexistence Activity Report 201811

資源戦略学講座

Resources Strategies

地球物質・エネルギー学分野

Geomaterial and Energy

Understanding of geosystems and geomaterials and their effective uses

教授 土屋 範芳

准教授 岡本 敦

助教 宇野 正起助手 山岸 裕幸

研究員 山崎 慎一

Professor

Associate Professor

Assistant Professor

Research Associate

Researcher

Noriyoshi Tsuchiya

Atsushi Okamoto

Masaoki Uno

Hiroyuki Yamagishi

Shinichi yamasaki

日本学術振興会特別日本学術振興会特別研究員 東野 文子

研究員 永冶 方敬

JSPS Research Fellowshipfor Young Scientist

JSPS Research Fellowshipfor Young Scientist

Researcher

本年度よりエルサルバドルとの国際共同プロジェクト (SATREPS) がスタートし、現地の大学と協力して、熱発光などによる地熱探査、地質調査、講義を行い、また日本において研修生を受け入れ、地熱スクールを実施した。超臨界地熱資源の描像の理解を目的として、新たな実験装置を開発して、玄武岩 – 超臨界水反応実験、塩水の拡散実験、地殻流体の分光学的研究を進めている。また、熱応力や化学反応による体積変化に起因する地殻岩石の破壊のメカニズムについての実験、数値モデリングを進めている。変成岩の野外調査及び岩石学的研究では、鉱物脈形成に伴う微量元素プロファイルから地殻の浸透率を推定し、また流体によって岩石にマイクロポアが形成される様子を明らかにした。また、高次元地球化学データに対して統計学、機械学習を用いた解析アプローチを発展させることにより、津波堆積物の識別、休廃止鉱山周辺の重金属の移動経路の特定などに取り組んでいる。
This year, we began an international collaboration with El Salvador, the Science and Technology Research Partnership for Sustainable Development. In
cooperation with local universities, we conducted lectures and carried out geothermal explorations using thermoluminescence and geological surveys. We
also organized a geothermal school for students from El Salvador. To better understand the characteristics of supercritical geothermal resources, wedeveloped new experimental apparatus and conducted laboratory experiments on topics such as the supercritical water - basalt reactions and chloride-ion
diffusion through rocks, as well as a spectroscopic study of crustal fluid around the critical point. In addition, we conducted experiments and creatednumerical models for the mechanisms by which crustal rock fractures (due to thermal stress) and changes in volume (due to chemical reactions). Based onfield investigations and petrological studies of metamorphic rocks, we estimated the crustal permeability using the trace-element profile associated withmineral veins. We also clarified how micropores are formed through fluid inflow. In addition, we developed statistical and machine-learning approaches
for analyzing high-dimensional geochemical data to aid in identifying tsunami sediments and in determining the routes by which heavy metals dispersearound abandoned mines.

・ European Geosciences Union, General Assembly, April 8-13, Vienna,
Austria・ Grand RENEWABLE ENERGY 2018, June 17-22, Yokohama
・ ISME XV-Kyoto, November 26-27, Kyoto
・Fall meeting of American Geophysics Union, Dec 10-14, Washington, USA・ Geothermal Resources Council, October 14-17, Reno, USA

研究プロジェクト・主な外部獲得資金◯

Research topics

超臨界地熱システムのナチュラルアナログ研究（仙岩地域、白沢カルデラ、金華山）と熱発光による地熱探査法の開発◯

延性地殻岩石のにおける減圧破砕と水圧破砕に関する実験的研究◯

地殻及びマントルの岩石－水相互作用と変成・変質作用（モンゴル、

南極セルロンダーネ山地、オマーン掘削）◯

超臨界流体 – 岩石相互作用、人工鉱床に関する水熱反応実験◯

地殻流体の分光実験と分子動力学シミュレーション◯

反応に起因する岩石破壊に関する実験及びモデリング◯

廃アルミニウムと温泉水を用いた水素発電システムの開発◯

機械学習と統計学的アプローチによる高次元地球化学データ解析

参加国際学会

基盤研究（B）（岡本）、挑戦的研究（萌芽）（岡本）
若手研究（B）（宇野）、新学術領域公募研究（宇野）[ その他 ]SATREPS「地球規模課題対応国際科学技術協力プログラム」（土屋）、
NEDO「超臨界地熱発電技術研究開発」プロジェクト（土屋、岡本）

教育・メディア報道など
・温泉水から水素 低温でも―東北大院教授 玉川温泉で実験―

・ 15th International symposium on Water Dynamics, March 13-15,
Sendai (Organized)

Fig.1 Final meeting of the geothermal school of
SATREPS at Sendai (November).

12 Coexistence Activity Report 2018

[Others]
JST-JICA Science and Technology Research Partnership for Sustainable
Development (Tsuchiya), NEDO Research and Development of Supercritical
Geothermal Power-Generation Technology (Tsuchiya, Okamoto)Media coverage and educational presentations

研究室の在学生

Lab members

博士課程

Doctoral level: 5 D3 students (including 2 Mongolians and 1 Salvadoran), 4
D2 students (including 2 Indonesians and 1 Russian), 1 D1 student (who isIndonesian), and 2 SD students
Master’s level: 4 M2 students (including 1 Indonesian) and 7 M1 students
Undergraduate level: 4 B4 students and 6 B3 students (including 1 Indonesian)
Lab homepage: http://geo.kankyo.tohoku.ac.jp/gmel/

International conference participation

修士課程

Fig.3 Core description of the Oman Drilling projecton the Drilling ship “Chikyu”. (July)[MEXT/JSPS KAKENHI]
Grant-in-Aid for Scientific Research (B; Okamoto), Grant-in-Aid for
Challenging Research (Okamoto); Grant-in-Aid for Young Scientists (B;Uno), Grant-in-Aid for Scientific Research in an Innovative Area (B; Uno),

・環境学外実習 宮城県栗駒高原 細倉鉱山ほか 9 月

活用なるか― 秋田さきがけ 2018.5.26
・「南極の暮らしを通じて環境を考える」―土屋範芳教授のサロン講座 ―Fig.2 Field survey and rock sampling of thegeothermal areas in El Salvador (August).

・European Geosciences Union General Assembly, April 8-13, Vienna,
Austria
・Grand Renewable Energy 2018, June 17-22, Yokohama, Japan・ISME XV, November 26-27, Kyoto, Japan・American Geophysics Union Fall Meeting, December 10-14, Washington,
USA・Geothermal Resources Council, October 14-17, Reno, USA・Newspaper article, Asahi Shinbun, May 25, Year /・Newspaper article,
Akita Sakigake, May 26, Year /・Salon lecture, “Thinking about theEnvironment through Life in Antarctica”, The Graduate School ofEnvironmental Studies, July 28, Year (Tsuchiya) /・NHK broadcast,“Science Zero #6: Supercritical Power Generation”, August 5, Year /・Environmental-practice lectures for undergraduate students (covering
Kurihara Plateau, Hosokura Mine, etc.), September Year・玉川温泉から水素生成―仙北市と東北大大学院 研究 次世代エネ・Natural-analogue studies on supercritical geothermal reservoirs and thedevelopment of thermoluminescence-based geothermal exploration methods/・Experimental studies on the use of hydrofracturing and decompression
fracturing on ductile rocks /・Studies on the water-rock interaction and on thealteration and metamorphism of the crust and mantle (samples from
Mongolia, Antarctica, and Oman) /・Spectroscopic experiments and themolecular dynamics simulations on behavior of crustal fluids /・Experiments
and modeling of reaction-induced rock fracturing /・The development of ahydrogen power-generation system using waste aluminum and hot springwater /・Statistical and machine-learning approaches for high-dimensional
geochemical data analyses

・15th International Symposium on Water Dynamics, March 13-15,
Sendai, Japan (organizer)

Takayoshi Nagaya

Research projects and major external funding[ 科研費補助金 ]朝日新聞 2018.5.25

主な研究テーマ

Researcher

環境科学研究科本館 大講義室 2018.7.28
・NHK サイエンス ZERO「カガクの “ 力 ”#6 超臨界発電」2018.8.5

D3：5 名（モンゴル人２名、エルサルバドル人１名）

D2：4 名（インドネシア人２名、ロシア人１名）
D1：1 名（インドネシア人 1 名）、社会人：2 名
学部生

M2：4 名（インドネシア人 1 名）、M1：7 名

B4：4 名、B3：6 名（インドネシア人 1 名）研究室ホームページ

Department of Environmental Studies for Advanced Society

Fumiko Higashino

先進社会環境学専攻

地圏システムと構成物質の理解とその有効利用

http://geo.kankyo.tohoku.ac.jp/gmel/

Fig.4 Garnet produced in the experiment on
supercritical fluid – basalt interaction.

Fig.5 Critical opalescence of seawater observedby the high P-T visible autoclave.

Fig.6 Field excursion of 14th International
symposium on Water Dynamics (March, Nagatoro)

Coexistence Activity Report 201813

資源戦略学講座

Resources Strategies

地球開発環境学分野

Earth Exploitation Environmental Studies

Studies on environment-friendly development systems

教授 高橋 弘助教 里見 知昭

Professor

Assistant Professor

Hiroshi Takahashi

Tomoaki Satomi

先進社会環境学専攻

環境調和型開発システムに関する研究

Group Photo

得技術の開発などを行っている。本年は、繊維質固化処理土工法の高度展開に関して、（1）造粒物を用いた繊維質固化処理土の強度特性、（2）
築堤材としての再資源化、（3）繊維質固化処理土の強度定数、（4）打設型繊維質固化処理土工法について検討を行った。バケット・ブレード掘
削作業の知能化に関する研究に関しては、（1）バケットによる水中地盤掘削、（2）自動掘削のための地盤情報取得について検討を行った。さらにUAV を用いた地盤情報取得に関しては、地盤強度（コーン指数）を推定するためのアルゴリズムを構築した。
The research activities of this laboratory are as follows: As for the advanced study of Fiber-cement-stabilized soil method, (1) evaluation of strengthcharacteristics of Fiber-cement-stabilized soil by using granular materials, (2) development of banking materials, (3) evaluation of shear strength parametersof Fiber-cement-stabilized soil and (4) development of placing-type Fiber-cement-stabilized soil method were conducted. As for the study on intelligent
excavation by the bucket/blade, (1) soil excavation in water by the bucket and (2) acquisition of ground information for automatic bucket excavation were
investigated. Furthermore, the empirical equation for estimating ground strength (cone index) by using UAV (Unmanned Aerial Vehicle) was developed.

バケット・ブレード掘削作業の知能化に関する研究
土木建設現場や資源開発現場などでは、重機による地盤掘削が不可欠である。特に災害現場での復旧作業や海底資源開発、宇宙などの極限環境下では、重機の遠隔操作あるいは自律作業など掘削作業の知能化が必要不可欠となっている。本年は、バケット掘削作業の知能化を目指し、以下の検討を行った。
（1）バケットによる水中地盤掘削：昨年のブレード掘削に引き続き、バケットにより地盤を掘削する作業を地盤が気中にある場合と水中にある場合の両方で行い (Fig.4)、掘削の挙動を観察するとともに、掘削抵抗力の比較を行った。その結果、掘削抵抗力は気中に比べてかな

繊維質固化処理土工法の高度展開に関する研究
本研究室では、未利用高含水比泥土の再資源化率向上を目指して、泥土に古紙破砕物とセメント系固化材を混合することにより良質な地
盤材料に改良する繊維質固化処理土工法を開発した。本年は本工法の高度展開を目指し、以下の検討を行った。
（1）造粒物を用いた繊維質固化処理土の強度特性：様々な試料を用いて一軸圧縮試験を行った結果、古紙破砕物の最小添加量（25kg/m3）
で目標強度・目標ひずみを満足する造粒物添加量を決定することが可能になった（Fig.1）。また乾湿繰返しに対する耐久性を確認した。
（2）築堤材としての再資源化：未利用高含水比泥土のサンプリングを行った（Fig.2）。さらに泥土を繊維質固化処理土工法で改良し、改良
土を築堤材として再資源化するためのフローチャートを作成した。
（3）繊維質固化処理土の強度定数： 繊維質固化処理土を用いて一面せん断試験を行い、強度定数 ( 粘着力および内部摩擦角 ) を測定し、強度定数に及ぼす古紙および固化材の添加量の影響について考察した。
（4）打設型繊維質固化処理土工法：空洞などの埋戻し材として繊維質固化処理土を使用することを目的として打設型繊維質固化処理土を作成し、フロー値およびブリージング率について検討するとともに、打設型繊維質固化処理土の強度特性について検討した（Fig.3）。

Fig.1 Development of ground materials from the
mud using granular materials

14 Coexistence Activity Report 2018

Advanced study of Fiber-cement-stabilized
soil method
We conducted the following studies to advance the development of amethod for Fiber-cement-stabilized soil.
(1) Evaluation of strength characteristics of Fiber-cement-stabilized soil
using granular materials: Using the unconfined compression test on
several kinds of soil samples, we were able to determine the additive
amount of granular materials that would satisfy the target values for failure
strength and strain while adding the minimum additive amount of paper
debris (i.e., 25 kg/m 3 ; see Fig.1). Moreover, we confirmed the durability ofFiber-cement-stabilized soil using granular materials against drying andwetting.
(2) Development of banking materials: We created a flowchart for the useof fiber-cement-stabilized soil to recycle unused, high-water-content mud
as a banking material (Fig.2).
(3) Evaluation of shear strength parameters of Fiber-cement-stabilized
soil: We obtained the shear-strength parameters (cohesion and internal
friction angle) of Fiber-cement-stabilized soil using the box-shear test in
the unconsolidated and undrained condition. We thus examined the effectof shear-strength parameters on the additive amounts of paper debris andcement.
(4) Development of placing-type Fiber-cement-stabilized soil method: We
created placing-type Fiber-cement-stabilized soil method for use as

Fig.2 Sampling of high water content sludge

Fig.3 Flowability test (left) and bleeding test (right)

り小さくなることが確認された。2019 年にはバケットに作用する掘削抵抗力から地盤強度を推定する方法について検討する予定である。
（2）自動掘削のための地盤情報取得：地盤の自動掘削を実現するた
めには、掘削に伴う地盤形状の変化を認識し、地盤形状変化を考慮に入れた掘削計画を構築する必要がある。本年は、模型実験および実機を用いた掘削実験を行い、バケット掘削に伴う地盤形状の計測を行うとともに画像解析により掘削土量および盛土量の推定を行った（Fig.5）。さらにバケットに作用する掘削抵抗力の測定を行った。

UAV を用いた地盤情報取得技術
土砂災害現場での地盤形状計測に UAV が有効であることは既に確かめられている。本研究室では、UAV の更なる高度活用を目指し、
UAV から錘を落下させて地盤強度を推定する基礎研究を行っている。
本年は昨年作製した無線計測システムを用いて地盤強度（コーン指数）の推定を行った。その結果、錘に作用する衝撃加速度、ピーク値までの時間およびピーク値から 0 に戻るまでの時間を用いることにより、地盤強度を推定する実験式を得ることができた（Fig.6）。

Fig.4 Bucket excavation experimentof the soil in water

backfilling materials. The flow value, the bleeding rate and strengthcharacteristics of modified soil were evaluated (Fig.3).

Study on intelligent excavationby the bucket/blad
We conducted the following studies to achieve intelligent excavation bybucket.
(1) Excavation of soil in water by the bucket: We carried out tests for
excavating silica sand on land and in water by the bucket. The results
confirm that the resistive forces in water are much lower than those on landbecause the shear forces of soil decrease as the saturation increases (Fig.4).
Based on these results, we investigated a method for estimating groundstrength (i.e., the cone index) based on resistive forces.
(2) Acquisition of ground information for automatic bucket excavation: We
used 3D cameras to measure the shape of the ditches created during soil
excavations using a bucket and using an actual hydraulic excavator. We
estimated the excavated soil volume and the excess soil volume from thebucket method using image analysis. The measured excavated volume wassimilar to the estimated volume. Moreover, we measured the resistive
forces acting on the bucket during the soil excavation (Fig.5).

Department of Environmental Studies for Advanced Society

本研究室では、環境調和型開発機械システムの構築を目指し、建設副産物の再資源化、開発機械の知能化、土砂災害現場における地盤情報取Study on acquiring ground information throughthe use of UAV (Unmanned Aerial Vehicle)
Researchers have confirmed that UAV can effectively measure thegeographical features of landslides from the disaster area. Therefore, toachieve advanced utilization of such vehicles, we conducted a fundamental
study to estimate the cone index based on the measured impact accelerationof dropping to the ground. In 2018, we estimated the ground strength (i.e.,the cone index) using a wireless measuring system. Based on theexperimental results of the time-series tests on the impact of dropped
weights, we developed an empirical equation for estimating groundstrength using the maximum impact acceleration, the time before theacceleration peak, and the time from that peak to zero acceleration (Fig. 6).

Fig.5 Excavation experiment using actual power shovel

Fig.6 Drop weight impact
time series test

Coexistence Activity Report 201815

資源戦略学講座

Resources Strategies

地球開発環境学分野

地殻環境・エネルギー技術の新展開

先進社会環境学専攻

Earth Exploitation Environmental Studies(Takahashi & Sakaguchi Lab.)准教授 坂口 清敏

Toward Advanced Environmental Geomechanics and Energy Technology

Associate Professor

Kiyotoshi Sakaguchi

1）高温環境下における岩石き裂の間隙水圧誘起すべり特性（Fig.1）
2）新発想の真三軸試験システムによる 400℃での稲田花崗岩の水圧破砕時の AE モニタリング（Fig. 2 ～ Fig.5）
3）超臨界地熱環境下における水圧破砕き裂生成に及ぼす岩石の異方性の影響（Fig.6）

新発想の真三軸試験システムによる 400℃での
稲田花崗岩の水圧破砕時の AE モニタリング
超臨界地熱開発に関連し、稲田花崗岩の水圧破砕実験を 400℃の温4）超臨界地熱環境下における水圧破砕き裂生成に及ぼす鉱物粒径と注水流量の影響（Fig.6）

度下で行なった。使用した実験システムは、Watanabe et al.（2017）

In 2018, our research activities included the following topics:
1) The injection-induced slip characteristics of a rock fracture under high temperatures (Fig.1)
2) Acoustic-emissions measurements during hydraulic fracturing of Inada granite at 400 °C via the novel true triaxial system (Figs.2-5)
3) The influence of rock anisotropy on hydro-fracturing crack formation in a supercritical geothermal environment4) The influence of grain size and injection rate on hydro-fracturing crack formation in a supercritical geothermal environmentの概念に基づいて設計した新発想の真三軸試 験システム（Fig.2 ～Fig.4）である。本実験システムでは、シール媒体として高粘度のプラ
スチック樹脂（ポリエーテルエーテルケトン（PEEK））を使用すること
により、一辺 100 mm の立方体供試体 (Fig.5) に対して、500℃までの温度環境下で水圧破砕実験を行うことができる。載荷応力は三軸全方向で最大 150 MPa、間隙圧は最大 100 MPa まで加えることができる。さらに、この真三軸システムには、3 次元 P 波速度測定シ

高温環境下における岩石き裂の間隙水圧誘起すべり特性

Injection-induced slip characteristics of arock fracture under high temperatures

350 ～ 400°C 以上の深部地殻における断裂型貯留層を用いた地
熱エネルギー抽出が提案されている。断裂型貯留層を利用する場合、地震性すべりよりもむしろ非地震性すべりの発生（誘発）の可能性がある。しかし、非地震性すべりのすべり特性や貯留層の透水性への影
響は不明である。本研究では、非地震性すべりの発生条件、すべり特性および透水性への影響を明らかにするために、200 ～ 500℃の条件で、45° の傾斜を持つ引張き裂を有する円柱供試体（Fig.1）を用いて、き裂面に間隙水を注入するすべり実験を行った。その結果、以下のことが明らかになった。1）すべり開始とそれに続くすべりの間に特性に差があること、2）すべり開始時のすべり速度が破面の表面形状に影響されること、3）それに続く安定したすべりのすべり速度は温度が上昇するにつれて低下した。350 〜 500℃の温度下では、温度が上昇するにつれてすべり開始時の間隙水圧は低下した。したがって、温度が上昇するにつれて、より小さい間隙水圧でより遅いすべり、すなわち，
より安定したすべりが起こり得ることが示唆された。すべり実験前後の浸透率の変化は 200、250、300℃で増加し、350℃では変化

The suggested method of geothermal energy extraction involves using afracture-type reservoir in deep crust more than 350 °C. When using afracture-type reservoir, there is a possibility of aseismic (rather thanseismic) slip. However, the characteristic of aseismic slip, and its influenceon permeability, are unknown. Therefore, in this study, to clarify aseismicslip’s occurrence conditions, characteristics, and influence on permeability,
we conducted an injection-induced slip experiment using a cylindrical
specimen with a 45° tilted tensile fracture (Fig.1) at temperatures of 200500 °C. As a result, we clarified the following: (1) There was a differencein characteristics between the start of the slip and the subsequent parts ofthe slip; (2) the surface shape of the fracture affected the slip velocity at the
beginning of the slip; and (3) the velocity of the subsequent steady slip
tended to decrease as the temperature increased. In addition, at temperatures
under 350 °C, the pore pressure at the beginning of slip decreased as thetemperature increased. Therefore, a slower, more stable slip with a smaller
pore pressure may occur as the temperature increases. The permeability
difference from before to after the slip increased as the temperature
increased from 200 to 300 °C, remained steady through 350°C, and thendecreased by half through 500°C.

16 Coexistence Activity Report 2018

ラスチック樹脂用の新しい圧入装置を装備しているので、真三軸シス
テムの使い易さが大幅に向上している。本研究では、本実験システム
を用いて、真三軸応力状態で花崗岩の脆性－延性遷移温度にほぼ相当する 400℃で水圧破砕実験を行った。初期応力条件は、σ1、σ2、σ3 をそれぞれ 40 MPa、15 MPa、5 MPa とした。実験中は、AEの特性の変化もモニタリングした。
得られた主な結果は以下のようである。
1）新発想の真三軸試験システムを用いて 400℃における花崗岩の水圧破砕実験に成功した。
2）ブレークダウン圧力は初期応力状態に制約され、400°C の温度
環境下の真三軸応力状態では、σ2 とσ3 の間の値をとった。このような低いブレークダウン圧力は、温度と共に注入流体（水）の粘度が減少するためである。粘性の低い流体は既存の微小割れ目に浸透することがあるので、水圧破砕によって花崗岩中に密な微小割れ目ネットワー
クが形成されている可能性がある。
3） 花 崗 岩 の 水 圧 破 砕 時 に AE が 発 生 する可 能 性 が あることが、

We conducted a hydraulic fracturing experiment involving Inada granite
at 400 °C via the novel true triaxial system (Figs.2-4). This novel true
triaxial system is based on the concepts introduced by Watanabe et al.
(2017). Through the use of high-viscosity melted plastic (e.g., polyether
ether ketone) as the sealing medium, we were able to conduct hydraulicfracturing experiments at temperatures of up to 500°C for a cubic specimen
with a side length of 100 mm (Fig.5). We applied loading stresses up to 150
MPa in all directions and pore pressures up to 100 MPa. In addition, thistrue triaxial system includes a three-dimensional P-wave velocity measurement
system and an acoustic-emissions measurement system. When we added anovel injector for the high-viscosity fluid (Figure 1a), the usability of thetrue triaxial system improved significantly. Through the use of this novel
system, we were able to conduct hydraulic fracturing experiments at 400 °C,
which approximately corresponds to the brittle-ductile transition temperatureof granite in its true triaxial stress state. We set the stress states σ1, σ2 , andσ3 to be 40, 15, and 5 MPa, respectively. During the experiment, we also
monitored the changes in the acoustic emissions’ properties.
The main results are summarized as follows:
1) We successfully conducted a hydraulic fracturing experiment on
granitic rocks at 400 °C via the novel true triaxial system.
2) The initial stress state constrains the breakdown pressure, which is in
the range of σ2 to σ3 for the true triaxial stress state at 400 °C. This
breakdown pressure is so low because the viscosity of the injecting fluid(water) decreases with the temperature increase. Because fluids with low
viscosity can infiltrate preexisting microfractures, a densely microfracture
network can be formed in the granite as a result of hydraulic fracturing.
3) The occurrence of acoustic emissions during the fracturing of the
granite could be detected, even at 400 °C.
4) These preliminary findings are essential to the design and monitoring ofsupercritical geothermal reservoirs.

400℃の温度環境下でも検出／捕捉されていることがわかった。
4）これらの予備的知見は、超臨界地熱貯留層の設計／管理に有用である。

せず、500℃では半減した。

Fig.1 Granite specimen having a tensile fracture (a)and X-ray CT image of the specimen (b).

ステムと AE 測定システムを組み込むことができる。また、高粘度プ

AE measurement during the hydraulicfracturing of Inada granite at 400 °C via thenovel true triaxial system

Department of Environmental Studies for Advanced Society

2018 年に当研究室で行った主な研究は以下の通りである。なお、詳細説明は 2 つの研究に絞る。

Fig.2 The novel true triaxial system

Fig.3 Closeup photo of the true triaxial cell

Fig.4 Internal structure of the true triaxial cell

Fig.5 100 mm cubic granite specimen

Fig.6 X-ray CT image of the specimen after the experiment

Coexistence Activity Report 201817

エネルギー資源学講座

Energy Resources

分散エネルギーシステム学分野

Distributed Energy System

Toward the development of sustainable energy system

教授 川田 達也

准教授 八代 圭司

Professor

Associate Professor

Tatsuya Kawata

よるエネルギー高効率利用に不可欠なエネルギー変換技術、およびエネルギー貯蔵技術、また地球環境保全に必要な環境技術の基盤技術および学理構築を重点課題としている。環境 ･ エネルギー問題の解決には、化石燃料の高効率利用と再生可能エネルギーの安定供給のための新しい技術の普及が不可欠と考え、その技術基盤の一つとして、高効率、高耐久性の固体酸化物形燃料電池（SOFC）の実現に必要な技術課題を取り上げ、学内外の機関との協働し、システムに用いられる材料の使用環境における物理化学的、機械的挙動について、熱力学、固体化学、電気化学を基礎とする解析によって明らかにする。

作動環境中における単セルの変形挙動と応力解析
当分野では、セルのマクロな変形や応力発生、あるいは材料の組成・微細構造の変化には、セル内部での酸素ポテンシャルの分布が深く関与しているという予測を基にセル構成材料の各場所における酸素ポテ
ンシャル変化を物質輸送と酸素不定比性より計算し、ここから得られる化学歪みとその経時変化を構造解析に用いる手法を開発し、検討を

Our research target is to develop environmentally friendly energy-conversion systems. Our special focus is on high-temperature electrochemical devices
such as solid oxide cells, which are useful for high-efficiency energy conversion between chemical and electric energy. Research studies on the mechanicalreliability of solid oxide fuel cells (SOFCs), which are tightly linked with physicochemical and thermodynamic properties, have been performed throughcollaboration with other research groups inside and outside the university. A simulation code was developed to evaluate the deformation based on transient
distribution of chemical potential inside the materials. The mechanical and physicochemical properties of the constituent materials have been measured
at elevated temperatures in controlled atmospheres to be used for the simulation.

行っている。またこれと並行して構造力学の観点から電解質・電極・
インターコネクトといった基 本セル構造で生ずる応力や変形などの損傷や構造的性能劣化に繋がるリスク要因の洗い出しも行っている。
セル形状や寸法、膜構成は様々なバリエーションがあるが、代表として形状が最もシンプルなボタン型アノードサポートセル（Fig.1）を利用して、実際の稼働環境下での変形・応力解析の精度向上に取り組んだ。具体的にはモデルセルの変形挙動や内部応力状態について実験

固体酸化物形燃料電池の耐久性迅速評価
および高強靱性セルの開発
NEDO 委託事業「固体酸化物形燃料電池の耐久性迅速評価方法に関する基礎研究」において、これまで培われた技術を適用して新たなニーズである高効率化へ対応した際の耐久性評価を評価する研究を行っている。高負荷時には運転条件がセル内で大きく異なる可能性があり、劣化挙動にも大きな分布が生じる可能性がある。ゆえにこれまでの平均的な劣化と異なるため、セル内の局所的な劣化を詳細に評価検討する必要がある。また、SOFC の適用範囲を拡大するために強靱性を高めたセルの開発にも着手している。
同事業では基盤コンソーシアムを形成し、学内外との連携を含めて共同で研究を進めており、東京大学、京都大学、九州大学、産業技術総合研究所、電力中央研究所、東京ガス ( 株 )、および SOFC 開
発各社とも密接に連携して事業を推進している。当分野での具体的なDevelopment of Systems and Elemental
Technology on SOFCs（Fig.2）とシミュレーション（Fig.3）の両面からアプローチし、実験

For the NEDO project “Development of Systems and Elemental Technology
on solid oxide fuel cells (SOFCs),” in order to meet the recent demand offurther improvement of generation efficiency, we conducted research anddevelopment using the developed evaluation method. Under high output
conditions, the operating condition of fuel cells are possibly different at
each place in a cell. The degradation behavior may be different fromgeneral operating conditions as well. Therefore, the local degradation of
the cell should be evaluated. In addition, a high-toughness cell has beendeveloped to extend the range of SOFC applications.
For this project, a research consortium was organized by the University ofTokyo, Kyoto University, Kyushu University, AIST, CRIEPI, Tokyo Gas,
and Tohoku University. The consortium also collaborates with Japanesecompanies that have developed SOFCs. Our research activities are
mentioned below.

変化での形状変化動向を形状測定によって捉えた。昇温および還元時

18 Coexistence Activity Report 2018

挙動を計測できる変形計測装置を開発し、モデルセルに対して各環境のセル変形挙動に関して、変位自体は小さくシミュレーションと実測結
果は良い一致を示したが、昇温時の電解質での内部応力は大きいことが分かった。一方還元後はアノードの組成変形により電解質の応力は減少したが、一方でカソードへの圧縮応力が増加した（Fig.4）。

教育活動Internal stress state and shape variation
analysis of an anode-supported solid oxide
fuel cell through anode reduction treatment
Our group has attempted to construct a multiscale model that can simulate
elastic and inelastic deformation and fracture probability while considering
electrochemical, thermal, and mechanical properties of constituent
materials of solid oxide fuel cells (SOFCs).
Designing SOFCs having high mechanical reliability requires understandingof the mechanical stress state of a cell and a stack under various conditions.
In this research, we developed equipment that can measure the deformationof a button-type anode-supported cell (Fig.1, 2) under various operation
processes. In parallel, the shape profiles and stress states corresponding tothose processes were simulated with FEM (Fig.3). In the cell deformation
profile, the calculated profile showed good agreement with the measurement
result for each process. After heating, the most dangerous part of the cell wasits electrolyte. The deformation amount for the cell was small, but theinternal stresses easily increased because the constituent materials hadhigh rigidity. After the reduction of the anode, the rigidity and brittlenessof the anode was lost, and stresses were released with elastic and plastic
deformation, which, however, had a negative effect on the cathode ascompressive stress increased (Fig.4).

Educational activities
The lab members consist of 4 staff members (a professor, an associate
professor, a researcher, and a technical staff member) and 22 students (1Ph.D. student, 13 master students, and 8 undergraduate students), including
1 international student. Six master students and five undergraduate students
graduated in March.

2018 年度の当研究室のメンバーは、教授 1 名、准教授 1 名、研究員 1 名、技術補佐員 1 名の教職員 4 名、博課学生 1 名、修士学生 13 名、学部学生 8 名の学生 22 名の延べ 26 名で構成され、うち留学生は 1名である。3 月には修士課程を 6 名が修了し、企業に就職、学部生
4 名は卒業後修士課程に進学、留学生 1 名が帰国した。

研究成果については以下で述べる。

Fig.1 Tested anode support cell.

サイドからは実際の模擬発電環境を含めた各環境下におけるセル変形

Lab member

Department of Environmental Studies for Advanced Society

当分野の研究方針は、環境調和型社会の実現に向けた社会的要請の高い課題の解決である。現在はその中でも特に、高温電気化学デバイスにKeiji Yashiro

先進社会環境学専攻

サステイナブルなエネルギーシステム
実現に向けてFig.2 Appearance of Cell-deformation measurement system.

Fig.3 Cell model for FEM analysis: (a) full cell model; (b) cross-section
view of the cell model.

Fig.4 Cell-shape profiles of the experimental and the simulated results for eachprocess: (a) Initial state; (b) After heating process; and (c) After anode reduction.
Coexistence Activity Report 201819

エネルギー資源学講座

Energy Resources

エネルギー資源リスク評価学分野

Resources and Energy Security

Sustainable development of resource and energy as well assustainable possibility of environment

教授 駒井 武准教授 渡邉 則昭

助教 中村 謙吾

Professor

Associate Professor

Assistant Professor

Takeshi Komai

Noriaki Watanabe

Kengo Nakamura

先進社会環境学専攻

資源・エネルギーの持続的開発と環境の持続の可能性

Group Photo

ざした地圏システムの理解、資源・エネルギー開発に伴う安全保障および環境リスク管理、人の健康と自然環境との関係、地圏環境における土壌

再供給のメカニズムを明らかにした（Bambii et al., 環境地質学シンポ ,や地下水等の汚染問題、さらには有害化学物質のリスク評価に関する総合的な教育・研究を実施する。

Bambii et al.,Hydrogeology Journal, ）。

本研究室の特色は、地球科学と資源・エネルギー開発の基礎学術を基礎として、地球環境および地域環境の保全に関する技術やシステムの研究開発を実施し、教育および研究を通じて学術や社会に貢献することである。学術集会の主催や開発手法の技術公開、プレス発表等を通じて、研究成果を広く学術界および社会に発信している。
We have conducted various research studies in environmental sciences in the interest of a sustainable future. We have investigated the hydraulic propertiesof vuggy carbonate rocks as well as the hydraulic and mechanical properties of high-temperature fractured granite, particularly for effective developmentof petroleum and geothermal resources. Additionally, we have conducted a research on a new hydrogen production method using a reaction between hot
spring water and aluminum. Furthermore, we have initiated new research on the risk assessment of new hazardous chemicals, an in situ heating method
to produce methane hydrate resources, the reality of fluid flows in pore systems of soils, the risk assessment of coal and metal mining in developed
countries, and the origin of groundwater in field scale. We have developed new knowledge and several innovative methods for data-driven environmental
analyses.

環境情報の高度解析による歴史津波堆積物調査( AIST, JAMSTEC との共同研究／基盤研究（A）)

環境中の情報は、無限であり、その情報の中から有益な情報を抽出する手法が重要となる。本研究では、歴史津波堆積物や土壌の吸着係数に着目し、情報を抽出することで、複雑化するプロセスの解明を行った（中村ら , 資源素材学会 .,）。

有害物質の地圏環境移動現象の解明( AIST との共同研究／環境省特別推進費 )有害物質の大気・土壌中の流れや分布メカニズムが不透明である
ため環境動態などの解析に大きな課題が残されている。本研究では、
土壌中流路の可視化や吸着性を考慮した健康リスク評価モデルの開発を行った（中村ら , 土木学会 ., 中村ら , 資源素材学会 .,）。

地下水や鉱山の元素挙動の解析( JICA との共同研究 )日本国外の調査（モンゴル , インドネシア, ボツワナ）を通じて、地域住民の重金属類のリスク評価や飲用・工業に用いられる地下水のSurvey of paleotsunami deposits driven
by environmental data

原位置発熱によるメタンハイドレート生産技術の開発( AIST との共同研究 )新エネルギーとして期待されるメタンハイドレート生産技術開発手法として、酸や有機酸を用いた「原位置発熱法」の開発を行った。本
研究より、同手法を用いることで、現行利用可能とされる手法と比較して、数倍の生産効率が可能となると推定される（中野ら .,ISOPE,
王 .,ISOPE, 中野ら ., 石油技術協会 ,）。

超高温地熱環境での貯留層造成（科研費基盤研究（B），科研費挑戦的研究（萌芽），NEDO 受託研究）
発電に利用可能な超臨界水や過熱蒸気の生産が期待される 400℃
以上の地下環境（超高温地熱環境）での貯留層造成の可能性を検討

Environmental information is infinite and complex, so it is important to
identify which factors are beneficial. In our study, we examined paleotsunami
deposits and soil adsorption coefficients. Through data-driven analysis, we
elucidated a complex and wide variety of environmental processes.

するため，新たに開発した高温・真三軸応力下水圧破砕実験システム

Research on the geo-environmental transfer
of topical materials

Rep., accepted）。また超高温地熱環境では，水圧増加にともなうRecently, air and soil contamination have become serious problems.
Elution tests are the best-known method for the evaluation of the behaviorof heavy metals and volatile organic compounds from contaminated soil.
Such tests are very complex, both in soil and in water. The purpose of thisstudy is to assess human health risks using a self-made model thatconsiders the adsorption coefficient.

Assessment of trace elements in groundwaterand mining

を用いて花崗岩の水圧破砕実験を実施した。その結果，貯留層としての利用が期待できる高密度に分布した微小き裂からなる透水性き裂
ネットワークが形成されうることを見出した（Watanabe et al., Sci.

き裂のせん断すべりの速度および透水性への影響が小さいことを見出した（Takeyama et al., Proc. of ARMS10）。

二酸化炭素（CO2）地中貯留環境下における火山性
砂岩の力学特性（JAPEXとの共同研究）
CO2 地中貯留の貯留岩候補である火山性砂岩の弾性定数は、CO2－塩水－岩石反応が生じても連続的に減少することはない可能性があ

20 Coexistence Activity Report 2018

Methane hydrate production using
the partial oxidation process
A large amount of methane hydrate exists under permafrost and at thebottom of the sea. The purpose of this study is to evaluate the effect thatheat generation (due to minerals’ dissolution in acid) has on gas production.
We estimate that several times the current production efficiency ispossible.

Creation of geothermal reservoirs
in superhot geothermal environments
We conducted hydrofracturing experiments on granite at supercritical watertemperatures using a newly developed true triaxial experimental system forhigh temperatures. As a result, we were able to create permeable fracture
networks (e.g., geothermal reservoirs) in superhot geothermal environments(above approximately 400℃); this is a new geothermal frontier (Watanabe etal., Sci. Rep., accepted). Additionally, our experimental results reveal that
injection-induced slips in such environments can be slow and do notsignificantly change the fracture permeabilities (Takeyama et al., Proc. of
ARMS10).

Mechanical properties of volcanic
sandstones for CO2 under geological storage
conditions
In our experimental, we found that the elastic moduli of volcanic
sandstones—a reservoir rock that is a candidate for the geological storageof carbon dioxide (CO2)—does not necessarily decrease continuously
during CO2 reactions with brine and rock (Hattori et al., Proc. of ARMS10).

ることを見出した（Hattori et al., Proc. of ARMS10）。

We referred to surveys conducted outside of Japan (in Mongolia, Indonesia,

Fig.5 Novel high-temperature true triaxial
hydrofracturing experimental system
Fig.1 Paleotsunami deposits in Miyagi principal

and Botswana) to clarify the mechanisms behind groundwater recharge
and the transfer of trace elements. This increased our understanding
regarding the local peoples’ real lives.

Department of Environmental Studies for Advanced Society

エネルギー資源リスク評価学分野は、環境と資源・エネルギーの相互作用に関する様々な研究成果をもとに、地球環境における物質循環に根

Fig.2 Geochemical survey in Mongolia

Fig.3 Risk assessment model image of newhazardous chemicals at our living area

Fig.6 Fracture network in granite via hydrofracturing
at a supercritical temperature

Fig.4 Geo-chemical analysis
by data-driven
Coexistence Activity Report 201821

エネルギー資源学講座
環境共生機能学分野

Energy Resources

Designing of Nano-Ecomaterials

Development of functional nano-ecomaterials for energy andenvironment in the environmentally benign systems

教授 田路 和幸准教授 高橋 英志

助教 横山 俊助教 梅木 千真

Professor

Associate Professor

Assistant Professor

Assistant Professor

Kazuyuki Tohji

Hideyuki Takahashi

Shun Yokoyama

Senshin Umeki

例えば、化合 物太陽電池材料となる Cu-In 合 金ナノ粒子や Cu-

大限に発現できる組成・結晶系・形態に制御する必要がある。この様な観点から、本研究室では、原材料中での材料の状態を計算及び X 線構造

In-S ナノ粒子、Cu-In-Sn 合金ナノ粒子、Cu-Zn-Sn-S ナノ粒子を水解析等の機器分析を通じて厳密に制御し、その反応機構を電気化学的手法や質量分析等を利用して解明する事で、高効率且つ均質な状態のナノ溶液中で合成し、塗布することで太陽電池を形成させる技術を開発し材料を開発する手法を開発している。また、高性能を発現するための状態制御法の開発を行っている。研究は（A）自然エネルギー変換材料（特た。また、導電性が高く耐酸化性が高い Cu ナノ粒子、透明導電性材

異な形態を有するストラティファイド光触媒、熱電変換合金ナノ粒子、太陽電池用 CIGS ナノ粒子、など）、（B）機能性ナノ - エコ材料（均質合金料用の特異な形状制御を行った Cu 粒子、構造材料を低温で焼結す

ナノ粒子、高機能性電子用金属ナノ材料、固体高分子燃料電池用機能性ナノ触媒材料、炭素ナノ材料、など）、（C）難溶性レアメタル等の抽出をるための Fe ナノ粒子、等の合成と実用化を試みている。更に、エネ可能とするための錯体制御技術、等に分類できる。

ルギー材料として、熱電変換材料や燃料電池材料、特異な形状で高The research of Tohji Laboratory focused on how to develop well-defined nanomaterials and utilize them in our lives. In particular, we developed methods
for synthesizing and utilizing useful nanomaterials with specific morphology.
Our research objectives can be classified into (a) natural energy conversion materials, such as photocatalysts with specific morphology (stratified
photocatalysts), thermoelectric alloy nanoparticles, and CIGS alloy nanoparticles for solar cells; (b) functional nano-eco materials, such as uniform andwell-crystallized alloy nano materials, well-defined electric integration nanomaterials, precise control of nano catalysts for fuel cells, and carbon
nanomaterials; and (c) development of novel methods for extracting rare metals with precise control under complex condition

機能を発現するストラティファイド光触媒材料、を開発している。

学生諸君の国際及び国内会議発表、その他の活動
田路研究室所属の学生は、2018 年 4 月－ 12 月の期間に計 14 件の学会研究会発表を行った。本研究室では、学生諸君の研究開発能力や意識、コミュニケーション能力に対するグローバル化を促進する
ことにも重点をおいており、学生諸君の国際会議での発表や博士課

研究概要

程学生の留学を精力的に行っている。当該期間では、5 月にシアトル

Research

遷移金属等の貴金属ではない金属のナノ材料を実用化することを念頭に、様々な金属／合金ナノ粒子を、環境負荷が少ない手法で合成する研究開発を行っている。特に、材料の特性の均質化や、高特性を発現する相の選択的合成、長寿命化、を達成するためには、均質で結晶性が高い金属／合金ナノ粒子であることが必要である。更に、工業的応用を念頭におくと耐酸化性が高くかつ表面被覆材の使用は限界まで低減する必要である。この様な全ての条件をすべて満たした金属／
合金ナノ粒子を、ビーカー等の簡単な装置のみを用い、常温～ 70℃
程度の水溶液中で、合成するという “ 現代の錬金術 ” と言える手法を開発している。
その為には、原料となる水溶液中において、金属の状態を均質化す
ること、合金を合成する様な場合には還元析出させるためのポテンシャ
ルを単一化及び均質化することが必要である ( 合成する材料により、酸化および硫化をさせる場合もある )。そこで我々の研究室では計算手法を用いて水溶液中の金属錯体の種類等を制御し、その上で還元

To achieve industrial applications of transition metal/alloy nanoparticles
instead of precious metal nanoparticles, various procedures forsynthesizing these materials have been developed under low environmentalloading conditions. In particular, a method of synthesizing “uniform” and“well-crystallized” metal/alloy nanoparticles should be developed toutilize the uniform properties, selective and high-performance, suitablephase, and long lifetime. Moreover, materials synthesized for commercial
applications should have specific properties, such as high oxidative
resistivity and low addition of surfactants. We have developed a method ofsynthesizing metal/alloy nanoparticles with the properties mentioned
above; by using simple equipment and low energy conditions (RT-70°C) in
the aqueous phase.
To synthesize “uniform” and “well-crystallized” metal/alloy nanoparticles,
the condition of metals in the aqueous phase should be restricted to thehomogeneous phase, and the reduction potential of both metal complexes
should be equal. Sometimes, oxide materials and also sulfide materials arealso synthesized.

22 Coexistence Activity Report 2018

は DC1 の仲本龍一郎君が（Fig.1）、9 月 30 日 -10 月 4 日にメキシ
コ合衆国カンクンで開催された 224rd Electrochemical society
Conference で は DC2 の Hugo Fathur Rahman Erawan 君（Fig.2）と MC2 の佐藤康平君（Fig.3）が発表を行っている。5 月に開催された資源・素材学会東北支部春季大会には Hugo Fathur
Rahman Erawan（DC2）、仲本龍一郎君（DC1）、佐藤康平君（MC2）、
遠 藤拓也君（MC1）、及 川大 輝 君（MC1）が発表し、9 月に開催された資源・素材学会秋季大会では Hugo Fathur Rahman Erawan（DC2）、仲本龍一郎君（DC1）、佐藤康平君（MC2）、綱島誠梧君（MC2,
Fig.4）、遠藤拓也君（MC1, Fig.5）、及川大輝君（MC1, Fig.6）が発表した。
そのほか、資源・素材学会、資源・素材学会東北支部大会、応用物理学会、電気学会、MRS（米国ボストン）など、国内の学会にも積極的に参加し、成果の発表を行っている。また、自然エネルギーに関する周知活動や高大連携に係る東北大学講師派遣における出前授析出させる手法を開発した。

Fig.1 Presentation of Mr. Tatsuichiro Nakamoto(DC1) at 223rd Electrochemical Society Conference(Seattle, USA)で 開 催された 223rd Electrochemical society Conference で業など、様々な活動を行っている。

Fig.2 Presentation of Mr. Hugo Fathur Rahman
Erawan (DC2) at 224rd Electrochemical Society
Conference (Cancun, Mexico)Fig.3 Presentation of Mr. Kouhei Sato (MC2) at
224rd Electrochemical Society Conference (Cancun,
Mexico)Fig.4 Presentation of Mr. Seigo Tsunashima (MC2)
at fall meeting of MMIJ (The Mining and Materials
Processing Institute of Japan) (Fukuoka, Japan)

技官 本宮 憲一
Technical Engineer

Kenichi Motomiya

Therefore, we introduced our idea for a particle synthesis system based on
the predicted concentration of metal complexes in an aqueous solution as afunction of pH.
For the solar cell application, we developed methods of synthesizing Cu-In
alloy nanoparticles, Cu-In-S nanoparticles, Cu-In-Sn alloy nanoparticles,
and Cu-Zn-Sn-S nanoparticles, and we applied these synthesized materials
to the formation of printable solar cells. Moreover, we tried to synthesize
Cu nanoparticles with high conductivity and oxidative resistivity, Cu
materials with specific morphology, and Fe nanoparticles with low melting
point to apply bonding materials. Thermoelectric materials, fuel cellmaterials, and stratified photo catalysts with specific morphology werealso developed to apply these synthesized materials to environmental
friendly energy materials.

Students’ activities(conferences, awards, and so on)

Department of Environmental Studies for Advanced Society

ナノ材料は省資源で最高性能を発現する材料として期待されているが、真の意味で次世代環境対応型材料とするためには、目的とする機能を最先進社会環境学専攻

環境との共生・エネルギーの創製を担うナノ機能素材開発

Students from our laboratory attended fourteen international and domestic
conferences from April through December of 2018. To develop theirvarious abilities, we recommended that the DC students attend international
conferences and study abroad.
This year, Mr. Tatsuichiro Nakamoto (DC1, Fig.1) attended the 223rd
Electrochemical Society Conference in Seattle, USA, in June; Mr. Hugo
Fathur Rahman Erawan (DC2, Fig.2) and Mr. Kouhei Sato (MC2, Figure 3)
attended the 224rd Electrochemical Society Conference in Cancun,
Mexico, from September 30 through October 4.
Mr. Erawan, Mr. Nakamoto, Mr. Sato, Mr. Takuya Endo (MC1, Fig.5), andMr. Daiki Oikawa (MC1, Fig.6) attended the Tohoku-branch spring
meeting of the Mining and Materials Processing Institute of Japan in
Sendai, Japan, in May. Mr. Erawan, Mr. Nakamoto, Mr. Sato, Mr. Seigo
Tsunashima (MC2, Fig.4), Mr. Endo, and Mr. Oikawa attended the fallmeeting of the same group in Fukuoka, Japan, in November.
In addition to these meetings, students attended meetings of the Japan
Society of Applied Physics and the Electrochemical Society of Japan, as
well as the Materials Research Conference (USA), among others.
Moreover, the students participated in various social activities, such as
events on natural energy and public lectures.

Fig.5 Presentation of Mr. Takuya Endo (MC1) at fallmeeting of MMIJ (The Mining and Materials Processing
Institute of Japan) (Fukuoka, Japan)

Fig.6 Presentation of Mr. Daiki Oikawa (MC1) at fallmeeting of MMIJ (The Mining and Materials Processing
Institute of Japan) (Fukuoka, Japan)
Coexistence Activity Report 201823

エネルギー資源学講座

Energy Resources

国際エネルギー資源学分野

International Energy Resources

Building a sustainable global society through policy
and sustainable energy and resource use

准教授 グラウゼ ギド

准教授 トレンチャー グレゴリー

講師 バール カエル

Associate Professor

Associate Professor

Lecturer

Guido Grause

Gregory Trencher

Kyle Bahr

短期的には、水素燃料電池自動車（FCV）と固定燃料電池の導入拡大ている。また、国際環境リーダー育成プログラムでは、各分野で優れた実績を持つ海外の研究者と交流し、環境問題に関する実社会の意思決定による水素社会の実現に向けた加速が目指されている。また、中長のプロセスを体験できる問題解決型学習の機会を与えている。エネルギー分野の研究に関しては、福島原発事故以降の本国のエネルギー政策に期的には、海外の化石燃料を活用した大量の水素生産を可能とする国着目し、発電分野における石炭火力への依存度に影響を及ぼす諸要因を検証している。更には、日本の「水素社会」に関するビジョンに着目し、際的なサプライチェーンを構築することにより、国内で水素のコスト低再生可能エネルギー（以下、再エネ）の転換を目指している地方における低炭素社会の実現を図るに当たっての水素の可能性および課題を分析し減と普及が目標とされている。海外からのエネルギーの輸入を重視するている。

こうしたエネルギー政策は、例えば福島県のように、地域内で全てのエネルギー消費量を賄おうとする地方にとっては必ずしも重要性を持つとは限らない。本研究では、水素がこうした地方のエネルギー戦略に対し、いかに寄与、あるいは矛盾するかを検証した。

フィジーのサトウキビ産業の将来
砂糖は経済的にフィジーの最も重要な産業である。しかし、砂糖価格の下落と EU の砂糖割当量の廃止はこの産業で深刻な問題を起こしている。2018 年に東北大学の研究者が重要な再生可能資源としての

石炭火力発電を越えて
福島原発事故を機に、全国の原子力発電所が全面的に停止して以降、太陽光発電の新規発電事業は急増したが、政府と産業界は安価、かつ安定なベースロード電源として石炭火力を再評価している。国際的な気候変動の緩和策へ貢献するため、発電分野由来の温室効果ガスの排出量を大幅に減らすことは急務であり、日本の石炭火力への依存度に影響する政府および産業界のエネルギーに対するニーズや考えなどを踏まえ、様々な経済的、政治的な要素を俯瞰的に理解して、適切なエネルギーミックスを構築することが求められる。

水素社会への転換
モビリティ、熱・電力の生産、蓄電といったあらゆる機能を果たす「水素社会」の実現に向けて、日本は包括的、かつ野心的なビジョンとロードマップを打ち出している。このビジョンでは、長期的には、風力、
太陽光、バイオマスなどといった再生可能エネルギーから水素の製造、

Fig.1 Meeting at the Sugar Research Institute Fiji

24 Coexistence Activity Report 2018

Transitioning beyond coal-fired electricity
Following the closure of all nuclear powerplants after the Fukushimadisaster, although solar electricity has increased dramatically, Japan has
attached renewed importance to coal as a cheap and reliable, baseload
electricity. Given the need to reduce carbon emissions in the electricity
sector as part of global climate mitigation efforts, it is important tounderstand the economic and political reasons behind Japan’s dependence
on coal fired-electricity and the difficulties in reducing this in the future.

Transitioning to a hydrogen society
Japan has arguably the world’s most ambitious and comprehensive national
vision and roadmap for achieving a “hydrogen society” where hydrogen isused in diverse applications ranging from mobility and electricity/heatgeneration to energy storage. In the long-term, this vision seeks to exploit
domestic renewable sources such as wind, solar and biomass for hydrogenproduction. Yet in the short to mid-term, Japan is seeking to accelerate thetransition to a hydrogen society by diffusing existing hydrogentechnologies such as fuel cell vehicles and stationary fuel cells. Japan also

Fig.2 Map of the Pencha-city region

サトウキビの将来の利用の可能性について議論するためにフィジーを訪問した（Fig.1）。サトウキビはエネルギー生産だけでなく、さまざまな化学物質やバイオ燃料の生産にも使用できる。

ロールプレイシナリオ
先進社会環境学演習で、仮想都市 Pencha の洪水防止の問題を取り上げ、（Fig.2）問題解決型学習のロールプレイを行った。学生は、あらゆる立場の異なる利害関係者のプロフィールを自由に決定した上で、都心を防衛するためのダムの建設に伴う問題に対する解決策を構想した。もし建設されればダムはアブラヤシ農園を含めた農業地帯を浸水させることになるが、環境被害と農家の損失を防ぐために一体如何なる解決策が可能だろうか。学生はアブラヤシ農園をダムの浅水域に広げ、また農家に特定の期間中無償で水力発電による電力を供給するという独創的な打開策を提案したため、失われた農地と熱帯雨林の面積が最小化された。このロールプレイで興味深かったのは利害関係者間で交渉を始めた科学専門家の役割だった（Fig.3）。

plans to source the majority of hydrogen needs through international
supply chains that enable the import of cheap, mass-produced hydrogenfrom overseas fossil fuel resources. This type of energy import strategy
might have less relevance for some prefectures—e.g. Fukushima—which
aim to meet 100% of energy needs from renewables rather than imported
energy. This research thus examined how hydrogen might facilitate orcontradict the goals of such prefectures.

Future of the sugar cane industry in Fiji
Cane sugar is the most important economic factor in Fiji. However,declining sugar prices and the abolishment of EU sugar quotas havenegatively impacted this industry. In 2018 researchers from Tohoku
University visited Fiji to explore possibilities for using sugar cane as arenewable resource (Fig.1) such as chemicals, biofuels and energy
production.

Role play scenario

Department of Environmental Studies for Advanced Society

本研究室では、研究・教育活動を通じて、精力的に国内外の観点よりエネルギー・持続可能性に関してあらゆる課題について包括的に検討を行っ

Through our research and teaching we are actively and holistically examining energy and sustainability issues from both a domestic and international
perspective. In our International Environmental Leader Program courses we provide opportunities for students to meet with researchers from othercountries as well as engage in practical activities simulating real-world decision making challenges about environmental management. Regarding research
into energy issues, one key area has focused on understanding the policy and economic factors affecting Japan’s continued reliance on coal-fired electricity
after the Fukushima disaster. Another project has focused on Japan’s vision of a hydrogen society and the relevance of hydrogen for individual prefecturescommitted to renewable energy transitions.

先進社会環境学専攻

持続可能型社会の実現に向けて政策およびエネルギー・自然資源管理の役割

In the course Practicum on Environmental Studies for Advanced Society
students developed a role play scenario. This dealt with the problem offlood protection in an imaginary city Pencha (Fig.2). Each of the 13
students were given the freedom to decide the content of the scenario bydeveloping a stakeholder profile. During this game, contesting stakeholder
viewpoints were explored before proposing a solution. To protect thecitizens of the downtown and important regional industries from flooding,a dam located in a bordering district was proposed, which would floodlarge agricultural areas, including an oil palm plantation. What kind ofagreement could be found? How could extensive environmental damage
be prevented without causing farmers to have to bear the burden of losing
farmland without any visible advantages from the dam? The students
found an innovative solution for this problem by allowing the oil palm
plantation to expand into the shallow water of the dammed lake. Therefore,
the lost areas for farming were minimized and only a small part of the
nearby rain forest is required as additional agricultural area. Farmers also
receive also free electricity from hydropower for some time. Of interest
was the role of scientific experts, who initiated the negotiations between
the stakeholders (Fig.3).

Fig.3 Stakeholder negotiations in the role play scenario

Coexistence Activity Report 201825

環境政策学講座

Environmental Policies

環境・エネルギー経済学分野

Environmental and Energy Economics

Resource logistic approach to visualize supply chain risks
behind resource use

教授 松八重 一代

助教 種田 あずさ

Professor

Assistant Professor

Kazuyo Matsubae

はそれぞれ増大傾向にある。世界有数のレアメタル消費国である我が国は、消費・生産活動を支える多くの一次資源の調達を海外に依存している。
資源供給の上流における様々な地政学的リスクは経済活動に対してしばしば大きな影響をもたらすことは知られているものの、サプライチェーンを通じた資源の流れの定量化、関連するリスクの可視化は、リスク情報の抽出方法が未確立であること、マテリアルフロー情報が不足していること
等々、課題が多いのが現状である。本研究分野では、これらの課題を解決し、資源利用に関わるサプライチェーンリスク情報を集約的・戦略的に管理する基盤構築を目指す。

Azusa Oita

マテリアルフロー分析（MFA）を用いた
鉄鋼資源循環に伴う合金フロー解析
自動車は鉄鋼材やアルミ等の金属、エンジン、トランスミッション、
サスペンションなどの有用部品が多く使用されていることから、使用済自動車及びその有用部品は中古部品として輸出・リユースされたり、素材としてリサイクルされてきた。昨今、欧州の Circular Economy

With the increased global concerns about resources and environmental constraints in recent years, the role of mining, as a constituent of social responsibility
associated with resource extraction and usage, is becoming increasingly important in science, technology, and innovation policy. Under increasing public
and shareholders' concerns of social and environmental sustainability, the fabrication industries require careful attention owing to their own risks related
to the resources and materials that are used in their products and services. The material flow analysis (MFA) tool and input-output technique provide usefulperspectives and valuable evidence for avoiding or minimizing the social and environmental risks related to the demand of resources.
We analyzed the risk-weighted flow by combining the resource logistics database and a global link input-output (GLIO) model. The estimated results shedlight on how resource logistics prepare policy makers and R&D engineers to confront the risks behind resource usage and how the information should beshared among stakeholders.

戦略における資源効率の向上に関する議論が進む中で、リユースの促
進、リマニュファクチャリング、アップグレードなどによる製品寿命の延長、そしてリサイクルによる素材回収の最大化という多様な物質循
環構築の重要性が再認識されている。従来の素材リサイクルでは、熱力学的な制約で物質の拡散・散逸が不可避である。これに対して、リユースにより製品寿命を伸ばすことは、物質散逸の回避、廃棄物の削減、天然資源・エネルギーの節約に寄与し、加えて、製品や部材に付与された機能を維持して再利用できると期待される。

食料消費を通じて生じる窒素・リンの環境負荷
食料生産には、私たちの口に入るよりはるかに多くの窒素・リンが肥料投入されている。しかし、大気中の窒素を肥料として使うためには、
基本的には多量のエネルギーを使ってアンモニア合成をする必要がある。リン肥料の一次資源であるリン鉱石は世界の限られた地域でしか採れず、一次資源の全量を輸入に頼っている日本にとっては、供給リスクがある。また、硝酸やアンモニア、窒素酸化物などの窒素化合物は大気や水質を、リンは水質を汚染する。世界人口と畜産物需要は増加傾向にあるため、このような窒素・リンによる環境負荷の増大が懸念されている。フットプリント指標は、需要を満たすために製品な
どのライフサイクル全体を通じて発生するこのような環境負荷を測るものである。本年度は、日本、中国、インド対象に、食料消費に関する窒素・リンのフットプリントを評価した（Fig.1-2）。

本研究では、自動車のエンジンに着目し、エンジンに使われる特殊Environmental load of nitrogen and phosphorus
generated through food consumption

鋼及びその合金元素の散逸量・散逸経路を明らかにするとともに、部

Food production requires much more nitrogen and phosphorus fertilizer
input than what enters our mouths. However, in order to use nitrogen in theatmosphere as fertilizer, basically it is necessary to synthesize ammonia
using a lot of energy. Phosphorous ore, the primary resource of phosphorus
fertilizer, can only be obtained in limited areas of the world, and there is a
supply risk for Japan, which relies on imports for all of its primaryresources. In addition, nitrogen compounds such as nitric acid, ammonia,
and nitrogen oxides pollute air and water quality, and phosphorus
contaminates water quality. As the world population and the demand forlivestock products increase, there is concern that such environmental
impacts of nitrogen and phosphorus will increase. Footprint indicators
measure such human pressure to meet demand on the environment
throughout the life cycle of products, etc. In this fiscal year, we evaluatedthe nitrogen and phosphorus footprint of food consumption for Japan,
China, and India (Figs.1-2).

使い続ける可能性を議論することを目的としている。

品リユースによる物質の散逸量削減への効果、さらにエンジンとして分析に際して、廃棄物産業連関分析（WIO）に基づく動態的 MFA
モデル（MaTrace モデル）を応用し、連続的なリサイクルループにおいて、時間の経過に伴う複数の製品における物質の遷移と組成を可視化した（Fig 3）。
【受賞】
張 政 陽（ 博士 後 期 課 程 2 年）Best Student Oral Presentation
Award, Sino-Japan Symposium for Industrial Ecology,

Material flow analysis (MFA)on alloying elements in steel
The automobile is made of a wide variety of metals such as steel andaluminum and many useful parts such as engine and chassis. When an
automobile reaches the end of its service life, these parts are often reusedas spare parts, and the metals that make up an automobile are recovered
and recycled to high levels. Nowadays, as discussions on improving
resource efficiency are one of the staple focuses of the circular economy
strategies in the EU, the importance of creating systems to increase thediversified circulation of materials across multiple levels of modern
products has been gaining more recognition. Such needs call for promoting
direct reuse; extending products’ service lives through better quality ofrepair, remanufacturing, and upgrades; and recycling materials. However,materials are still inevitably diffused and lost during conventional material
recycling due greatly to the principals of thermodynamic restrictions. In
contrast, it is expected that extending product lifespans through strategies
that are focused more on reuse could help avoid material dissipation andwaste generation and could save natural resources and energy and preserve
the functions originally given to the parts and their components.

Department of Environmental Studies for Advanced Society

新興国の人口増大ならびに経済成長に伴う鉱物資源需要、先進国におけるグリーンエコノミーを実現するための革新技術を支える希少資源需要

先進社会環境学専攻

サプライチェーンを通じた資源利用と関連するリスクの可視化

In this study, we focus on automobile engines and consider the impact of
their reuse by quantifying the loss of alloying elements in engines being
recycled in Japan and by estimating the impacts of reuse on material loss
reduction and product life extension. To achieve this, we applied the
MaTrace model, which is an input-output analysis-based model for dynamic
MFA, to visualize the transition in the composition of the stock of materials
among products over time during successive rounds of recycling (Fig.3).
[Award]Zhengyang Zhang (D2), Best Student Oral Presentation Award, Sino-Japan
Symposium for Industrial Ecology, 30 Nov. 2018 (Fig.4)

2018 年 11 月 30 日（Fig.4）

Fig.4 Awarded Presentation at Sino-Japan Symposiumfor Industrial Ecology, Xiamen, China
Fig.1 Annual per capita food nitrogen footprints of Japan,
China, and India (kg N/capita/year).

26 Coexistence Activity Report 2018

Fig.2 Annual per capita food phosphorus footprints of Japan,
China, and India (kg P/capita/year).

Fig.3 Transition in the composition of the stocks and losses of Ni, Cr in 50 years
Coexistence Activity Report 201827

環境政策学講座

Environmental Policies

国際環境・自然資源マネジメント学分野

Natural Resource Management and Global Environmental Policy

Act locally, think globally together with the community

教授 香坂 玲助教 内山 愉太助教 柿沼 薫助手 松田 亜希子

Professor

Assistant Professor

Assistant Professor

Research Associate

Ryo Kohsaka

生態系サービスに関する政府間プラットフォーム (IPBES) のアジア地域報告などで、生態系の傾向や価値について執筆をしている。現地のケース
スタディでは里山を含む森林資源の活用について、地域社会とグローバルな影響について分析をしている。
Having first-hand experience at the United Nations Environmental Programme Secretariat to the Convention on Biological Diversity, Prof. Kohsaka
analyzed the international process of biodiversity, genetic resources, and forest resources, including REDD+. He is a coordinating lead author (CLA) of the
IPBES Asia Pacific report. He has extensive experience with forest and agricultural resources, including Japanese Satoyama.

Kaoru Kakinuma

Akiko Matsuda

開始し、欧州にて調査を実施した。ブルーカーボンと生計向上については、SATREPS に参画している。

研究成果の発信
伝統的知識の継承や地域の環境マネジメントにも資する地理的表示
保護制度の活用状況に関する調査結果を、韓国での国際学会において講演を行った。また同学会には研究室として参加し、資源管理に関す
るセッションを運営した。また、キノコ、蜂蜜等の非木材林産物の保研究プロジェクト

Research project

本研究室で取り組んでいる主な領域としては、国際的な地域認定
制度、伝統的知識と地理的表示保護制度、生物多様性指標、生物模
倣技術、ブルーカーボンと生計向上の 5 領域がある。それぞれ科研費や民間財団等の助成を受けてプロジェクトを遂行している。
科研費による地域認定、産品認証の地域戦略、観光振興に関する調査分析では、地域認定として世界農業遺産、産品認証として地理的表示等に着目して東北の鶴岡、大崎、北陸の能登等の自治体の戦略について調査を実施した。特に、能登と鶴岡については、農水省の政策研究所と連携して、制度活用に関係する行政、企業、NPO 等の関係主体の連携状況を、社会ネットワーク分析の手法を基に分析している。生物多様性保全に関するグリーンインフラについては、梶間周一郎さん（現 M1）の研究が都市緑化機構 調査研究活動助成（平成30 年度）に採択された。伝統野菜等の遺伝資源としての価値もある
地域産品を軸とした教育実践については、トヨタ財団の助成による日中韓の連携プロジェクトを遂行しており、日韓の伝統野菜の生産者、
日本の高校生を含む日中韓の関係者による国際ワークショップを実施した。遺伝資源の公正な利用に関するプロジェクトでは、資源利用によって得られる利益を、資源管理、生物多様性保全の促進へと循環させる方策を構築する研究実践を、総合地球環境学研究所と連携して実施した。また、農林水産政策科学研究委託事業として、日本における有機農業の普及に向けた欧州の政策研究に関するプロジェクトをFig.1 At the IPBES plenary (Government Delegate)

28 Coexistence Activity Report 2018

The main themes of the laboratory are as follows: (1) the international
regional designation system; (2) geographical indication and traditional
knowledge; (3) biodiversity indices and ecosystem services; (4) biomimetics;and (5) blue carbon. The Ministry of Education, Culture, Sports, Science andTechnology (MEXT), KAKENHI, and private foundations support the
projects on these themes.
For the project on regional designations, product certifications (such as
geographical indication), and tourism development, we focused on the Foodand Agriculture Organization of the United Nations (FAO)’ Globally Important
Agricultural Heritage Systems, as well as on the geographical indications.
We implemented a survey of local strategies in the Tohoku and Hokuriku
regions so as to utilize those designations and certifications. We appliedsocial-network analysis to characterize the relationships among stakeholders,which included governments, private companies, and nonprofit organizations.
Shuichiro Kajima (MSc student) received grants for this research from theOrganization for Landscape and Urban Green Infrastructure. The project on
local genetic resources (e.g., traditional vegetables) was a collaboration
between Japan, China, and Korea; it was conducted with support from the
Toyota Foundation. The project on fair and equitable benefit sharing of
biological and genetic resources was a collaboration with the ResearchInstitute for Humanity and Nature. The project on organic agriculture
involved research on organic farming policies and on private companies’ andfarmers’ activities in both the European Union and Japan; the Policy ResearchInstitute, Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries supported thisresearch. For the project on blue carbon and livelihood enhancement, we

Fig.2 Research exchange at the Soul National
University

Fig.3 Student presenting at the international
conference of circular economy

全や知識継承に関する研究は、香坂が日本のハブを務める森林伝統
知に関するアジアの研究ネットワークにおいても学術誌にて特集号の編纂を進めている。生物多様性指標については台湾の昆虫学会等でも講演を行った。また、学生は Circular Economy に関する学会、環境経営学会、林業経済学会、知財学会等で成果を発表している。学
術論文については国内外の学術誌にて発表を行い、香坂は Journalof Ethnic Foods にて編集幹事を務め、これまでの成果の発信を行っている。

海外連携、科学・政策インターフェースの実践
香 坂 は、Intergovernmental Science-Policy Platform on
Biodiversity and Ecosystem Services (IPBES) の 外 部 評 価委員として、またこれまではアジア・オセアニア地域の報告書の調整役代表執筆者 (CLA) 、政府代表団の一員として活動し、生物模倣技術の ISO の会議にもコンビーナーとしても参画している。内山はIPBES 報告書の執筆協力者として、また、UNEP の若年層向けの地球環境概況（GEO-6）の主執筆者として参画した。生物・遺伝資源の利益配分に関する研究ではタイの Biodiversity-Based Economy
Development Office と の 連 携、 ワ ー ヘ ニ ン ゲ ン 大 の Verina
Ingram 博士の招聘等を行った。地域認定、産品認証の研究では、
香坂はソウル国立大学の客員教授として研究を遂行し、国内では、地
理的表示保護制度推進事業検討委員会で座長を務め、研究成果の社

participated in the Science and Technology Research Partnership for
Sustainable Development (SATREPS), which was supported by the Japan
Science and Technology Agency (JST) and Japan International Cooperation
Agency (JICA).

Presentation and publication of the outputs
We presented the results of the research on the utilization of geographicalindications in environmental management and the transmission of
traditional knowledge at a symposium on the circular economy, which washeld in South Korea. The Kohsaka Laboratory organized a session as partof this event. Prof. Kohsaka is the leading Japanese scholar of theinternational research network on traditional forest knowledge in Asia andis organizing a special issue on this topic in an academic journal. We
presented the results of the analysis on the biodiversity index to the
Entomological Society in Taiwan. The students also participated in theEnvironmental Management and Intellectual Property Conference. Prof.
Kohsaka is one of the main editors of the Journal of Ethnic Foods, where
the results of the laboratory research were published.

Department of Environmental Studies for Advanced Society

国連生物多様性条約での生物多様性、遺伝資源をめぐる価値、利益配分、REDD ＋についての国際動向を分析している。また生物多様性及びYuta Uchiyama

先進社会環境学専攻

一緒にフィールドに出て、地域と考え、論文を書いて世界と対話しよう

International collaboration andthe science-policy interface
Prof. Kohsaka participated in the plenary of the Intergovernmental
Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services (IPBES)
as a Japanese delegate and contributed to the IPBES’s report on the AsiaPacific region as a coordinating lead author. He is now also a member of
the IPBES External Review Panel. Furthermore, He convened ISO TC266(on biomimetics). Asst. Prof. Uchiyama contributed to the IPBES report(as a contributing author) and to the Global Environment Outlook 6 forYouth (as a lead author). As part of the project on benefit sharing for local
resources, we are collaborating with Thailand’s Biodiversity-Based
Economy Development Office; we also invited Dr. Verina Ingram from
Wageningen University for a research exchange. Prof. Kohsaka conducted
the research project on regional designation as a visiting professor at Seoul
National University. In Japan, he is the chairperson of the Committee on
the Utilization of Geographical Indication, through which he is contributing
to improved management of the geographical indication system.

会還元を展開している。

Fig.4 Group photo of the New Year party

Fig.5 Stakeholders workshop in Noto region

Fig.6 Mangrove survey in Indonesia (Mangrove andLivelihood [Blue Carbon])Coexistence Activity Report 201829

寄附講座（DOWA ホールディングス） Endowed Division (Dowa Holdings Co., Ltd.)
Geosphere Environment
Study of Functional Materials

先進社会環境学専攻

地圏環境政策学分野
環境材料政策学分野
環境物質政策学分野

Control of Environmental Materials

環境調和型新素材素子製造と新たな資源循環システムを目指して教授 白鳥 寿一

教授 鳥羽 隆一

准教授 下位 法弘

助教 大橋 隆宏

Professor

Professor

Associate Professor

Assistant Professor

Toshikazu Shiratori

Norihiro Shimoi

Takahiro Ohashi

Directive）の研究も継続した。また、地圏環境における汚染物質に関し、昨年度から始めた、タイ王国で地下水監視を主体とする新法への対応

DOWA 寄付講座は環境科学研究科と DOWA ホールディングス株式会社の包括的共同研究契約のもと 2004 年に開設した。我々は、工業化と高度消費社会の両方の観点において我々を取り巻く環境問題を解決するべく、
・循環型社会を構築するべく電子電気機器廃棄物等からの資源リサイクル技術および社会システム構築などに関する研究
・環境負荷低減を目指すエネルギー削減に特化した機能性材料およびそれらを用いた機構構造の創製に関するを研究テーマにして研究活動を推進する。

を継続して、タイ王国のカセタート大学（Kasetsart University）らに協力している。本年度は、水俣条約締結後のタイ国における水銀回
収／保管のあり方についても、現地でステークホルダーを集めたセミ
ナーをコーディネートした。

[ 環境材料政策学分野 ]The DOWA Holdings Co., Ltd. Sponsored laboratory was inaugurated in FY 2004 and comes under the endowed division of the Graduate School ofEnvironmental Studies. The main study aim of our laboratory is to solve problems of environmental conservation while taking into consideration the
viewpoints of both manufacturers and the high-consumption society. Research in this division is categorized mainly into (a) establishing processes ofvaluable material resources released in society and controlling, recycling, and disposing of them efficiently and safely, and (b) inventing the preparation offunctional materials that can nurture environmentally friendly engineering applications, such as electronic devices with less impact on the environment.
The research activities of the geosphere environmentalogy division were separation, decomposition, and migration control of pollutants such as heavy
metals. Technologies related to the development of materials for concentrating and retaining rare metals are also being researched. On the other hand, thestudy of the functional materials division focuses on mass production of inorganic materials for electronic, photonic, and energy storage devices. Thesematerials are prepared using solution synthesis or a dry process such as arc discharge evaporation. Research on the control of environmental materials
focuses on the development of technologies for applying carbon nanotubes for light-emitting devices and modifying a negatively charged material for the
purpose of future Li-ion rechargeable batteries.

環境負荷低減に関わる研究
当研究室では、紫外領域での受発光デバイスの開発を行っている。
受光素子に関しては、紫外特定波長域にのみ感度を有する素子構造を検討している。構造としては、Schottky 型を先行して開発しているが、ここではフォトセラピー（皮膚治療）用途の 310nm に中心感度を有する開発例を示す。
Fig.3 は、素子断面構造を示すもので、サファイア基板上に AlN バッ
ファ層、次いで Al 組成を順次低下させた多層膜から構成される。最上層はアンドープの Al 0.25Ga 0.75N であり、この層が 310nm に受光

Thaildan regarding groundwater monitoring and remediation technologies.
During this fiscal year, we coordinated seminars in which stakeholders fromthe local community in Thailand gathered to determine how to collect andstore mercury after the conclusion of the Minamata Treaty.

[ Study of Functional Materials ]Research for reducing the environmental load
In our laboratory, we developed deep ultraviolet-light emitters andphotodetectors. These detectors are sensitive to ultraviolet-specificwavelengths. Below, we show a photodetector that is sensitive to 310 nm
and used in phototherapy.
Figure 3 shows the cross-sectional structure of the device; the ultraviolet
light is irradiated from the side with the sapphire substrate. The AlGaN
layer reduces the short-wavelength light between the sapphire substrate
and the active layer. In addition, as the long-wavelength side (wavelengths
longer than 340 nm) is insensitive, we obtained a spectral responsivity (asshown in Fig. 4). Photo responsivity improved as the reverse bias increased,
and we obtained 260 mA/W (QE:〜100%) at -20V. This occurred because
the dark current under the reverse bias was sufficiently suppressed, as
shown in Figure 5.

Department of Environmental Studies for Advanced Society

Towards Establishing Environmentally Benign Material Synthesis
and Devices and New Material Circulation Systems.

Ryuichi Toba

感度を有する。本層には Ni からなる Schottky コンタクトを蒸着に[ 地圏環境政策学分野 ][ Geosphere Environment ]循環型社会構築に関わる研究

Research for the circular economy

本分野では、地圏環境における汚染物質の分離・分解・管理、循環型社会を構築する上での電子・電気機器廃棄物等からの資源リサイク
ル技術・社会システムなどの研究を推進している。
循環型社会システムの観点からは、昨年度から、他研究室と共同で行っている宮城県循環型社会システム構築事業を推進している。これは､ 県内の廃棄物由来の資源をより循環させるために、社会と技術の両側面から調査研究を行い､ 県に提言するものである。また、今までの EU の WEEE 指令（Waste Electrical and Electronic Equipment

Fig.1 Pickup resources from municipal waste.

30 Coexistence Activity Report 2018

We are mainly focusing on controlling contaminants in the geosphere and on
developing recycling technologies and a social system for secondary
resources. From the viewpoint of the circular economy, since the last fiscal
year, we have promoted Miyagi Prefecture’s recycling-based social system
in conjunction with another laboratory. The aim of this project is to create astrategic plan for producing secondary raw materials from waste products inlandfills. Because this topic has both technical and social aspects, we canmake use of our experience working with regulations for the waste ofelectrical and electronic equipment in the European Union. In the geopoliticalenvironment, we are continuing to cooperate with Kasetsart University in

Fig.2 Mercury seminar in Thailand.

より形成する。ドライエッチングにより、その下のｎ+Al 0.5Ga 0.5N 層まで選択エッチングし、オーミック電極を形成する。紫外光はサファ
イア基板側から照射する構造である。Fig.4 に分光受光感度特性の逆バイアス依存性を示すが、310nm に中心感度を有することが分かる。
サファイア基板から受光層に至る AlGaN 層で、短波長側の紫外光はカットされている。また、340nm よりも長波長側の光には不感となっており、310nm 近傍の紫外光にのみ応答することが分かる。逆バイ
アスを増加させると受光感度が上昇し、-20V では 260 ｍ A/W、量子効率でほぼ 100％が得られている。なお図中赤の破線は量子効率100％のラインである。Fig.5 は暗状態ならびに 310nm 光照射時のダイオードの I-V 特性であるが、逆方向のリーク電流が抑えられたため、受光感度を向上できたと言える。

Fig.3 Device structure of the 310nm photodetector.

Fig.4 The comparison of spectral responsivities under various reverse bias.

Fig.5 Dark current and UV(310nm)photo current of this device.
Coexistence Activity Report 201831

[ Control of Environmental Materials ]低炭素社会構築に関わる研究

Research for the Establishmentof a Low-Carbon Society

電子部品としての単層カーボンナノチューブ(SWCNT) の応用研究

カーボンナノチューブ（CNT）を電子材料に応用した電子素子の実特性の評価より、CNT の結晶性制御が電気的な物理特性の改善に大きく影響を及ぼすことを確認した。そこで高結晶性 CNT、特に高結晶性単層カーボンナノチューブ（hc-SWCNT）を用い、高移動度型
透明導電膜・軽量かつ広帯域で電磁波吸収する電磁波シールド・真空
紫外線放出型 UV 真空ランプ・特定のエネルギーを持つエッチャント
ガスラジカルイオン生成制御型 FE 電子源（測定環境を Fig.6、酸素
雰囲気における FE ライフ特性評価結果を Fig.7 に示す）等、実用化を念頭においた CNT 搭載型電子デバイスの応用研究を推進している。
これら応用研究を支える材料としてアーク放電による SWCNT 合成の生成高効率化を達成し、現在はその合成メカニズムの解析を進めている。

To obtain the high energy out in an active material observed during a

二次電池活物質の合成研究

本研究は、リチウムイオン二次電池の電極材として Fe–Mn–Si のコンポジット化により高エネルギー出力かつ高容量を有する二次電池
正極活物質の合成を目的とする。
三元系活物質は湿式合成が主流であるが、本研究ではメカノケミカ
ル法による乾式合成技術確立を目指す。リチウムイオンを格納する容器として Fe-Mn-Si を用いた三元系化合物の合成に着手し、遊星ボー
ルミルによる粉砕プロセス条件を最適化することでペロプスカイト型の三元系化合物（酸化物）FeMnSiO4 の合成に成功した。当該化合

charge–discharge operation, which is an obstacle to achieving highperformance electrochemical properties, the composite FeMnSiO4 as a
package of Li ions in a lithium ion’s secondary battery active cathode wassynthesized in a simple mechanochemical grinding process. The composite
comprising Fe (or Fe-oxidation), Mn (or Mn-oxidation), and Si oxidation
has a ferromagnesium alloy (FeMn) with silicate crystal as a nanoscalelayered composite with a Perovskite structure and exhibits improved
electrical impedance. In particular, this composite is expected to allow for
the stable insertion of an Li ion into the gap between layered composition,and better capacity retention, higher energy power than previous cathodematerials and indicating considerable optimization of the electrical andionic conductivity in the composite. We will develop a method to insert the
Li ion to compensate in the composite stably through plasma processing in
our next trial.

物はリチウムイオンを格納するレイヤー型ナノコンポジット構造を形成しており、リチウムイオンを効率良く格納する結晶構造を有するものと期待される。リチウムイオンの充填はプラズマによるリチウムイオンのラジカル活性による FeMnSiO4 へのインターカレーションを利用する。
従来の正極活物質と比較して高エネルギーかつ高容量化に適した組成の基礎構造構築技術を確立し、今後は実用化に向けた二次電池としての充放電特性評価を推進していく予定である。

Department of Environmental Studies for Advanced Society

用化は未だ達成されていない。我々は CNT による電界電子放出 (FE)Currently, the development of electronic systems requires the fabricationof efficient devices employing carbon nano-materials. Carbon nanotubes(CNTs) are a promising material due to their unique physicochemical
properties: their nanoscale needle shape, high chemical stability, thermal
conductivity, and mechanical strength. The listed properties confer anadvantage in the fabrication of field emitters. Considering this information,
the synthesis of highly crystalline single-walled carbon nanotubes (hcSWCNTs) by arc discharge and their structural characterization were first
briefly reviewed, after which FE’s characteristic properties from the arcproduced nanotubes were discussed, and finally the application of thenanotube emitters in a lighting device was described in our previous study.
We successfully manufactured hc-SWCNT-based electron emission
elements that exhibited stability, adequate luminance, and low power
consumption for the electron emitters. Our next purpose is to synthesize
hc-SWCNTs stably into our laboratory for the next generated electricaldevices.

高容量・高密度エネルギー型リチウムイオン

先進社会環境学専攻[ 環境物質政策学分野 ]Fig.7 FE stability results under a low vacuum with O2 gas of approximately 0.3 Pa comparedwith the change of supplied voltage for a cathode employing hc-SWCNTs.

Fig.6 Schematic view of field emission measurement system under a low vacuum atmosphere inserting O2 gas.

32 Coexistence Activity Report 2018

Coexistence Activity Report 201833

都市環境・環境地理学講座

Urban Environment and Environmental Geography

環境地理学分野（自然 / 人間環境地理学） Physical and Human Environmental Geography

地理学的視点から多様な人間－環境関係を解明する
Understanding Diverse Human-Environment Relationships
from Geographical Perspectives

教授 中谷 友樹

助教 関根 良平

Professor

Assistant Professor

Tomoki Nakaya

本研究分野では、様々な空間スケールにおいて変化を続ける地域社会の実態を、地理情報科学の分析技法や社会調査、フィールドワークを通して明らかにし，そこに展開する人間－環境関係のあり方や、地域的課題の発生メカニズムについて検討している。ただし、対象を自然環境に限定
せず、むしろ社会的に形成されてきた建造環境、社会環境に着目し、健康、犯罪、貧困、食等の地域的課題における人間－環境関係の地理学的研究を実施している。加えて、地理情報科学における空間統計分析、空間的数理モデル、地理的視覚化、データ融合等に関する諸技法の方法論

Ryohei Sekine

康 度（Ishikawa et al., 2018）、walkability と身 体 活 動（Kikuchi
et al., 2018; Koohsari et al., 2018）、各種地域特性と甲状腺がん（Nakaya et al., 2018）等のテーマに関する研究成果を出版した。

的研究を行っている。

“Space-Time Analysis of Crimes”

In this research group, we study diverse conditions and the changing states of local human societies at various spatial scales; we use spatial-analysis
techniques from geographic information science, social survey methods, and fieldwork to understand the development of human-environment relationships
and the mechanisms that generate local challenges. However, it should be noted that this environment is not limited to the natural environment; rather, we
focus on the built and social environments. We conduct studies on the associations that regional problems (e.g., health, crime, poverty, and food access)have with the many facets of such environments. In addition, we conduct methodological studies of the analytical techniques that are used in geographic
information sciences, including spatial statistics, spatial mathematical modeling, geographic visualization, and data fusion.

犯罪の時空間分析（担当：中谷）居住地の近隣環境特性と健康との関連性は、健康地理学における主要なテーマの 1 つである。本研究分野では、健康科学領域の共同研究者とともに、各種の疾患の罹患・死亡、身体活動量、自覚的健康度などの健康アウトカムと近隣環境指標との関連性を、地理情報処理や空間統計分析などを駆使して分析している。近隣環境特性には、大現場実査等の調査研究を進めた。

モンゴル国ウランバートルの食料供給体系と住民の食料調達行動（担当：関根）“Food Supply System and Residents’ Food
Procurement Behavior in Ulan Bator, Mongolia”

目する視点、ならびに集団的な現象の時空間的な傾向を分析する視点（空間疫学的視点）の両面において、多くの問題関心を共有している。
2018年度においては、雨宮ほか（2018）において脅威事案と刑法犯から、近隣住民との社会関係（社会関係資本）や徒歩に基づく地域資源へのアクセス（walkability）など多様であり、これらの環境特性の計測方法も研究課題に含まれる（Fig.1）。2018 年においては、大気
汚染濃度の推定技法（Kashima et al., 2018）、食環境と主観的健by T. Nakaya

The relationship between environmental characteristics of a resdiential
neighbourhood and the health of its residents is one of the main themes inrecent research on health geography. In this research group, we analyze theassociations between health outcomes (e.g., morbidity and death fromvarious diseases, physical activity, and subjective health) and neighborhood
environmental indices. We do so using geographic information systems(GISs) and spatial statistical analysis, with the help of collaborators fromthe field of health sciences. Neighborhoods’ environmental characteristics
can be based on physical measurements (e.g., air pollution, heat, andscattered asbestos concentrations in the air), on residents’ social capital, oron walking-based accessibility to local resources (i.e., walkability). We
developed methods for measuring these environmental characteristics in

法犯発生の先行指標となりうるかを検討した。同時に、時空間的な犯罪発生の傾向を効果的に視覚化する時空間カーネル密度推定を GIS
環境上で可能とするアプリケーション開発のほか Fig.2）、犯罪発生のモンゴルでは、経済発展とともに都市とりわけウランバートルに人口が集中している。そのため、人々は食料をこれまでとは異なる方法で入手する必要に迫られている。社会主義時代から近年まで、ウランバー
トルでは小さなスーパーと「ザハ」と呼ばれる市場が市民への食料供
給を支えてきた。また、需要の増大に応えるために、ウランバートル
では先進国と同様の巨大なショッピングセンターが数々出現している。
供給体系の変容と、住民の食料調達行動について明らかにするもので

In Mongolia, both the residents and the economic development areconcentrated in Ulan Bator. Therefore, people in that city obtain food in anovel way. Starting in the socialist era and continuing into recent years,
many small supermarkets and marketplaces have supplied food to citizens
in Ulan Bator. In the state of economic development, huge shopping
centers similar to those found in developed countries are emerging in Ulan
Bator in order to meet the demands of its wealthy residents. This researchclarifies the nature of Ulan Bator’s food -supply system and its residents’food-procurement behavior.

ある（Fig.3）。

Fig.2 Visualising space-time crime concentration in one-day as ‘clouds’

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

この研究は、ウランバートルにおける、特に伝統色である肉類の食料

by R. Sekine

先端環境創成学専攻

気汚染や熱、飛散アスベスト濃度などの物理的な計測値に基づくもの“Neighborhood Environment and Health”

by T. Nakaya

Health geography and crime geography share many interests; both target
the relationships between environmental indicators and human behaviors,and both involve analyzing the spatiotemporal trends in collective humanbehaviors and events (what is known as the spatial epidemiologicalperspective). In 2018, we carried out a space-time analysis of crime
occurrences (Amemiya et al., 2018) by testing space-time interactions
between threats and sex crimes. Our goal was to discuss the possibility ofusing threat incidences as a leading indicator to predict future sex crimesin the near term. In addition, we conducted field investigations of crime
occurrences and developed an application tool to enable the estimation of
space-time kernel density; this tool effectively visualizes trends in crime
occurrence through space and time in a GIS environment.

健康地理学と犯罪地理学とは、環境指標と人間行動の関連性に着発生の時空間的な近接性を分析し、どのような場面で脅威事案が刑近隣環境と健康（担当：中谷）

our research. In 2018, we published studies on topics such as thegeographical estimation of air pollution (Kashima et al., 2018), theassociations between the food environment and subjective health (Ishikawa
et al., 2018), the association between walkability and physical activity(Kikuchi et al., 2018; Koohsari et al., 2018), and the possible associationsof thyroid cancer prevalence with various regional characteristics (Nakaya
et al., 2018).

Fig.3 Changes in food environment and behaviors in Ulan Bator, Mongolia

Fig.1 Neighbourhood indices for studies of health geographies

34 Coexistence Activity Report 2018

Coexistence Activity Report 201835

太陽地球システム・エネルギー学講座

Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences

資源利用プロセス学分野 / 資源分離・処理プロセス学分野
Process Engineering for Advanced Resources Utilization/ Resource Processing and Recovery Engineering

資源の高度利用・環境保全のためのプロセス研究
Process Engineering Research for Advanced Resource Utilizationand Environmental Conservation

教授 葛西 栄輝

准教授 村上 太一

助教 丸岡 大佑

Professor

Associate Professor

Assistant Professor

Eiki Kasai

Taichi MurakamiGroup Photo

Daisuke Maruoka

本研究室では、社会的インパクトが大きい基幹素材の製造やリサイクルプロセスに貢献できる、高効率化と低環境負荷化を同時達成可能な革新的技術原理の探索を行っている。特に高温反応が関与する製銑プロセス（Fig.1）において、基礎から実機レベルに至る幅広い研究テーマを実施している。例えば、高炉に対する高品質な原料の検討や、製銑プロセスからの CO2 排出量削減、排熱の有効利用等の研究、さらに、繊維状おFig.3 に各焼結鉱試料の重量変化率から算出した還元率に対する圧力

よび多孔質金属の形態制御、固相変態を利用した蓄熱体や自己治癒セラミックス等の研究開発も行っている。

の影響を示す。3 気圧で実験した試料の還元率は大気圧に比べて大き

Our laboratory aims to develop innovative technological principles that will lead to the simultaneous achievements of higher efficiency and lower environmentalload in manufacturing and recycling processes related to base materials. This will give significant impacts on future societies. Our laboratory has conducted
a wide range of studies from fundamental to practical levels of the ironmaking process (Fig.1) including preparation of high-quality blast-furnace burdens,
reduction of CO2 emissions, and utilization of waste heat. Furthermore, this laboratory hosts research and development on controlling the morphology offibrous and/or porous metals, heat storage process using the solid-phase transformation, and self-healing ceramics.

果として、高水素雰囲気および高圧力条件によって還元が促進される

い一方で、5 気圧まで全圧を上昇させても顕著な差は見られない。結ものの、ある圧力でピークを示すことが明らかになった。

微量元素添加による繊維状多孔質鉄の形態制御
多孔質金属は軽量、高比表面積、高制振性などの特徴を有しているため、衝撃吸収材や電極材料などへ応用されている。鉄鋼系材料は水素利用製鉄に適した塊成鉱製造原理の創成
高炉では粗鉄（銑鉄）を製造するため、石炭を乾留して製造されるコークスを主な還元材および熱源として用いており、必然的に二酸化炭素（CO2）ガスが発生する。還元材を部分的に水素で代替することができれば生成ガスは水蒸気となり、その分 CO2 排出量の削減が可能になる。水素は石炭乾留時に副次的に生成されるため、製鉄所内で一貫した利用も可能である。現在、我が国では主に粉状鉄鉱石を成鉱の還元しやすさ（被還元性）や鉱物組成、気孔構造などに関する知見が蓄積され、高炉操業条件に合わせた塊成鉱製造が行われている。還元材に水素を用いた場合、総括還元反応は吸熱となるため、水素濃度増加による高炉内上層部の低温化が懸念される。そのため、水素還元に適した塊成鉱組織および気孔構造の検討が重要となる。
を調査し、水素還元に適した鉱物相や気孔構造などの特性を明らかにしてきた。本年は、高水素雰囲気および高圧力条件における各種塊
成鉱の還元挙動について検討した。
Fig.2 に高水素雰囲気で還元した鉄鉱石焼結鉱試料の断面組織写真を示す。点線より右側は還元鉄が観察される領域であり、高圧力（3 気圧）で還元した試料（b）の領域は大気圧の場合（a）よりも大きい。

Fig.1 Strategy to reduce CO2 emissions from theironmaking processes.

36 Coexistence Activity Report 2018

The research group has also studied the reducibility of agglomerates atvarious hydrogen concentrations and have thus clarified which mineralpore structures are suitable for hydrogen reduction. This year, it also
investigated the reduction behaviors of agglomerates at high hydrogenlevels and high pressure.

Fig.2 Microstructures of iron ore sinter reduced withhigh hydrogen concentration under: a) atmosphericpressure and b) 3 atm.

Fig.3 Changes in reduction degree of the iron ore
sinter sample with total pressure under a high hydrogencondition.

では、特定条件下の還元過程における鉄鉱石ペレット等の異常膨張現象に着目し、酸化鉄の還元を利用することで、高い気孔率を持つ金属
鉄材料の作製に成功している（Fig.4）。これまでに酸化カリウム（K 2O）
や酸化ニッケル（NiO）などが酸化鉄と共存することで、繊維状鉄組織の形態が大きく異なることを明らかにしている。添加元素の影響を明らかにできれば多孔質鉄の形態制御に寄与するが、還元材を用いた実験では詳細な検討が困難であった。そこで本年は各元素を微量添加した酸化鉄を出発材料とし、それを部分的に還元させた試料（ウスタイト）をガスによって還元することで、繊維状鉄組織の形態に及ぼす添加元素の影響について調査した。
Fig.5 に NiO 添加試料における 3 min 還元後の SEM 写真を示す。
NiO 添加試料では、繊維状鉄の代わりにアスペクト比が約 1 の微細な粒状鉄組織が大量に存在している。一方、酸化チタン（TiO2）添加
試料では金属鉄の生成が僅かに認められる程度だった。各試料の還元時間に対する重量減少量の変化をFig.6 に示す。添加した元素によって、単位時間当たりの重量減少量が異なる。傾きは酸化鉄の還元速度を示しており、添加材が大きな影響を及ぼすことが分かる。

Fig.4 Appearance of the composite fabricated bycarbonaceous material and iron oxide before and after
reduction and SEM image of the iron whisker.

Porous iron is lightweight, has a large specific surface area, and possesses
vibration-damping properties. Therefore, it has been widely applied (e.g.,in shock absorbers and electrodes). Porous iron materials are made from
inexpensive raw materials and possess good weld-bonding with steel.
However, no practical fabrication process has been developed. Our
research group has successfully produced high-porosity iron materials via
the reduction of iron oxides by applying the abnormal swelling of iron-ore
pellets during reduction (Fig.4). A small amount of potassium oxide, nickel
oxide, or other substance changes the material’s morphology. This year,
the group studied the effect that additives have on the morphology of
reduced iron via studies of iron-oxide samples comprising wustite (FeO)
and minor elements.
Figure 5 is a SEM image of the sample with added NiO after reduction for
3 minutes. The result is the presence of fine iron particles with an aspectratio of approximately 1 instead of fibrous iron. On the other hand, thesample with added TiO2 did have a few iron fibers. Figure 6 is a comparisonof the weight loss shown in the samples with various additives. The weightloss per unit time differed for each of the samples. The gradient shows therate of iron-oxide reduction; the minor elements seemed to have asignificant influence.

Fig.5 SEM image of wustite samples with NiO
addition after reduction for 3 minutes.

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

本研究グループでは、水素濃度の異なる条件で塊成鉱の被還元性

Blast-furnace ironmaking mainly utilizes coke, which is produced throughthe carbonization of coal, as a reduction agent and heat source. Hence, thismethod inevitably emits a large amount of CO2 . Such emissions can be
reduced if coke can be replaced with hydrogen, however. This is becausehydrogen’s exhaust gas is water vapor. Hydrogen is available in an
integrated steelmaking plant, as it is a byproduct of the coke-making
process. The main iron burdens of Japanese blast furnaces are iron-ore
agglomerates. Researchers have conducted a number of studies on these
agglomerates’ reducibility and their mineral-pore structures, and theresulting accumulated knowledge has been applied to the production
processes of these agglomerates. When hydrogen is used in iron-ore
reduction, the overall reduction reaction becomes endothermic. This leads
to a decrease in temperature in the upper part of blast furnace. Thus, it isnecessary to further examine the mineral-pore structures of theagglomerates that are suitable for hydrogen ironmaking.

があるが、安価な製造プロセスは開発されていない。本研究グループ

Controlling the morphology of fibrous andporous iron through the addition of minor
elements

先端環境創成学専攻

塊成化して高炉に装入している。これまで多くの研究者らによって塊

Principles from the production of iron-ore
agglomerates that are suitable for thehydrogen ironmaking process

原料が安価であり、鉄鋼系構造材料との接合性に優れるといった利点

Figure 2 shows a comparison of the microstructures of iron-ore sinter after
reduction with a high hydrogen concentration at (1) atmospheric pressureand (2) 3 atm. Reduced iron is shown on the right (dashed line). The areathat is reduced under high pressure (3 atm) is larger than that underatmospheric pressure. Figure 3 shows the changes in reduction at totalpressure and high hydrogen. The degree of reduction in the 3-atm sample
is larger than the one at atmospheric pressure. However, the degree of
reduction is not significantly different at 5 atm. Thus, increasing thehydrogen concentration and total pressure (reaching a peak at a certain
pressure) promotes the reduction of iron-ore agglomerate.

Fig.6 Comparison of changes in weight loss ofsamples with different additives.

Coexistence Activity Report 201837

太陽地球システム・エネルギー学講座
地球システム計測学分野

Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences

Earth System Monitoring and Instrumentation

大気中のオゾン等微量成分の変動の研究

准教授 村田 功られ、これと成層圏循環の加速が対応していることを報告した。とこ

Variations of ozone and related trace species in the atmosphere

Associate Professor

Isao Murata

ろが、その後 2017 年の解析を追加してみると、Fig.1 に示すように2015 年以降には再び増加に転じているという結果となった。そこで、
HCl 同様フロンが発生源でただし化学的には安定なため力学輸送のト

当研究室では、「グローバルな大気環境変動」をキーワードに、オゾン減少問題や地球温暖化など、地球規模の環境変動に関わる大気中の微レーサーによく使われる HF も解析してみたところ、Fig.2 に示すよう

量成分の観測的研究を行っている。2018 年は、つくばにおけるフーリエ変換型分光器（FTIR）による HCl, HF 観測の経年変化の解析や 2016に、こちらも 2015 年以降減少傾向が弱まっているという結果となっ年に実施した光学オゾンゾンデからの成層圏オゾン・二酸化窒素高度分布導出などを行った。また、NDACC/IRWG 会議、iCACGP-IGAC

た。一方、成層圏循環の変化は気象データをみてもあまりはっきりし2018 の二つの国際会議に参加した。

ない。HCl や HF が本当に増加に転じたのかも含め、引き続き解析を

Temporal variations of the total columns of Hydrogen chloride (HCl) and Hydrogen fluoride (HF) were observed with Fourier Transform Infrared
Spectrometer (FTIR) at Tsukuba. We also retrieved profiles of stratospheric ozone and nitrogen dioxide from spectra taken from a balloon-borne opticalozone sensor in 2016. We participated in the NDACC/IRWG meeting held in Cocoyoc, Mexico, and iCACGP-IGAC 2018 held in Takamatsu, Japan, andpresented the results of our HCl and HF observation.

進めているところである。
光学オゾンゾンデは、本研究室が開発した紫外線強度の変化から
成層圏オゾンの高度分布を観測する気球観測用の観測装置で、オゾン以外に二酸化窒素等も観測できるように小型分光器を用いて 280500 nm のスペクトルを測定している。この観測は宇宙科学研究所の大気球実験として以前から行っているが、分光器を用いた初の観測を行った 2013 年には気球上昇中の分光器温度変化により波長シフトが我々は国立環境研究所との共同研究として、つくばにおける FTIRによる観測を 1998 年より行っている。FTIR では太陽光の 2-15 μm の赤外領域のスペクトルから大気中の多くの微量成分の高度分布等を調べることができる。FTIR を用いた同様の観測を行っている国際的な研究グループ NDACC/IRWG (Network for the Detectionof Atmospheric Composition Change/Infrared Working
Group) では、各観測ステーションの結果を総合して地球規模の変動
要因を解明する研究を進めており、これまでにも HCl、CH4 等についるとともに、新たに HF の経年変化を解析した。
HCl は成層圏オゾン破壊の指標となる成分で、フロン規制によって大気中への塩素の放出量が減少したのに伴い 2000 年頃から減少傾向にあったが、2007-2011 年頃に増加傾向が見られた。ベルギーのグループを中心とした NDACC/IRWG の 8 カ所の観測結果と 3 次元
化学輸送モデルを用いた解析から、今回の再増加は北半球の短期的たことは以前に報告している。HCl 再増加の原因が短期的な大気循環の変動なのであればその後また HCl は減少に転じるはずで、昨年は2016 年までのデータを解析して確かに 2012 年以降に減少傾向が見Fig.1 Temporal variation in the total column of
HCl observed at Tsukuba from 2001 to 2017.

38 Coexistence Activity Report 2018

Fig.2 Temporal variation in the total column of
HF observed at Tsukuba from 2001 to 2017.

Fig.3 Retrieved profile of ozone observed withballoon-borne optical ozone sensor.

定機構を構成するなどの改良を行い、2016 年に再び観測を行った。
昨年はこの解析の途中経過を報告したが、2013 年より質のよいデー
タが取れたことから二酸化窒素のカラム量は求めることができたものの、高度分布を求めるにはまだ S/N が不足していた。そこで、今年は生データを積分する前に質の良いデータのみ選んでから積分し直し、S/N を改善したところ、Fig.3、4 に示すように高度分解能 3km であればオゾン・NO2 ともにまずまずの精度で高度分布を求めることが出来た。
NDACC/IRWG では、毎年世界各国から 20 以上の研究グループが集まって観測手法や最新の結果に関する情報交換を行う会議を行っているが、今年はメキシコで 6 月 11-15 日開催された (Fig.5）。我々もこの会議に参加し、HCl の解析結果の発表を行ったほか、解析手法の最適化などについて情報交換を行った。また、24 年ぶりに日本で開催された大気化学系の国際学会 iCACGP-IGAC 2018 にも参加
し (Fig.6)、HCl, HF の解析結果の発表を行った。

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

な大気循環の変動によることが分かり、2014 年に Nature に発表しHCl is the main chlorine reservoir species in the stratosphere. The amountof HCl is a good indicator of the potential for ozone depletion. HCldecreased in the 2000s after the chlorofluorocarbons (CFCs) regulation
but showed an increase from 2007 to 2011. A Belgian group investigatedthis increase and attributed it to short-term dynamical variability in thenorthern hemisphere from FTIR observations and 3-D chemical transportmodel simulations (Mahieu et al., 2014). Fig. 1 shows temporal variation in
the HCl vertical column at Tsukuba extended to 2017. HCl decreased again
after 2012 but increased after 2015. Fig. 2 shows temporal variation in the
HF vertical column at Tsukuba from 2011 to 2017. The main source of HF
is also CFCs, but HF is chemically stable. Therefore, HF is a good tracer ofatmospheric transport. HF also increased from 2007 to 2011 and decreased
again after 2012. The decrease almost stopped after 2015. On the other
hand, mass stream function didn’t show clear circulation changes fromacceleration to deceleration after 2015. We will continue to analyze HCl’sand HF’s trends.

起こるなどいくつか問題点があった。そこで、保冷剤を用いた温度安NDACC/IRWG holds an annual meeting where scientists from more than
20 groups discuss observational results, new plans, and measurement
techniques. The 2018 meeting was held in Mexico from June 11 to 15, 2018
(Fig.5). We participated in the meeting and presented the results of ourHCl observation. Discussions on the optimization of the analysis method
were also held. We also participated in the iCACGP-IGAC 2018 conference
held in Takamatsu, Japan, from September 25 to 29, 2018 (Fig. 6), andpresented the results of our HCl and HF observation.
Assoc. Prof. Murata serves as an evaluation committee member for theCenter for the Health and Environment, Miyagi Prefectural Government,
and attended four committee meetings.

先端環境創成学専攻ての論文を共同で発表している。今年は HCl の近年の結果を解析す

We have been investigating the temporal and spatial variations ofatmospheric trace species with solar infrared spectroscopy using FTIR at
Tsukuba since 1998 in collaboration with the National Institute forEnvironmental Studies. We have contributed to the activity of the Network
for the Detection of Atmospheric Composition Change/Infrared Working
Group (NDACC/IRWG) and collaborated on HCl, CH4 , etc. This year,
temporal variations of the total columns of HCl and HF were analyzed.

We developed a balloon-borne optical ozone sensor in our laboratory tomeasure the ozone vertical profile in the upper stratosphere fromultraviolet absorption. Recently, a new sensor with a small spectrometer
was developed to measure some other species, such as NO2 , as well asozone from the solar spectra between 280 and 500 nm. Balloon observations
have been carried out in collaboration with the scientific balloon group at
the Institute of Space and Astronautical Science/Japan Aerospace
Exploration Agency (ISAS/JAXA). The first observation with the newsensor was carried out in 2013 in Taiki, Hokkaido, but the instrument
presented some problems. The second observation with an improved
instrument was carried out on September 5, 2016, in Taiki, and highquality spectra were taken successfully. The stratospheric profiles ofozone and NO2 were retrieved this year, and the profiles with a 3-km
resolution show good agreements with ozonesonde or model results asshown in Figs. 3 and 4.

また、村田准教授は 2015 年から宮城県保健環境センターの評価委
員をしており、今年度もこれまでに 4 回の評価委員会に出席して県保健環境センターが行っている研究の評価を行った。

Fig.4 Retrieved profile of NO2 observed withballoon-borne optical ozone sensor.

Fig.5 Group photo of NDACC/IRWG meeting
held in Cocoyoc, Mexico.

Fig.6 Group photo of iCACGP-IGAC 2018conference held in Takamatsu, Japan.

Coexistence Activity Report 201839

太陽地球システム・エネルギー学講座
水資源システム学分野

Solar and Terrestrial Systems and Energy Sciences

Urban and Regional Environmental Systems

水資源と水環境に関する研究
Researches on Water Resources and Environments

准教授 佐野 大輔

教授 李 玉友准教授 小森 大輔

Associate Professor

Professor （協力教員）

Associate Professor

Daisuke Sano

水資源システム学分野では、世界の水問題を解決することを目指し、以下の研究に取り組んでいる。

Yu-You Li

Daisuke Komori

れている遊離塩素への繰返し曝露により耐性を得ることを示したも

1）気候変動と土地利用変化が自然環境に与える影響評価手法の開発のである。遊離塩素への繰返し曝露により、遊離塩素耐性は徐々に

2）地球温暖化と林業の衰退など森林の荒廃による流木発生メカニズムの解明

増加し、希釈のみを施した対照集団と比較して曝露集団は 10 倍から

3）下水処理場における温室効果ガス発生と最適な浄化機能の解析

100 倍の耐性を示した（Fig.1）。遊離塩素への繰返し実験は独立に二4）嫌気性消化槽にかかる排水処理と微生物群集動態の解明回行ったが、二回ともに遊離塩素耐性集団が得られた。

5）水インフラへの病原ウイルスの遺伝的適応評価

MNV に遊離塩素耐性をもたらした原因を探るため、ウイルス粒子

Our research topics in 2018 were
1) The development of evaluation approaches for the effect of climate change and land utilization change on natural environments
2) Mechanisms of flood wood generation caused by global warming and forest industry declination
3) The optimization of wastewater treatment and greenhouse gas emission4) Bacterial community structure in wastewater treatment and anaerobic digestion reactors5) Water infrastructure and enteric virus evolutionの外殻タンパク質遺伝子の配列を次世代シーケンス技術により解析した。その結果、2 つの非同義置換および 1 つの同義置換が遊離塩素曝露実験で得られた 2 つの集団において共通して観察された（Fig.2）。
2 つの非同義置換のうちの 1 つは 7280 番目の遺伝子変異によるフェニルアラニンからセリンへの変異であり、このアミノ酸変異の存在割
合は遊離塩素曝露集団において当初の 1％から 10 回目の曝露後に99％まで増加した。

次に、MNV 集 団 間の 遺 伝 的 距 離を評 価 するために Principal-

胃腸炎ウイルスの進化と水インフラ
国連の持続可能な開発目標の 6 番目（Sustainable Development

Goal 6: SDG6）として、2030 年までに世界中の人々に安全な飲料
水と安全なトイレを普及することが謳われている。この SDG6 を達成するためには、導入・運転コストが低く、維持管理が容易な水インフ

ンフラを用いる人々の水系感染症リスクが本当に守られているのかについても慎重に評価することが求められる。しかしながら、新しい水インフラ導入下における微生物暴露に関する情報は限られているので、水系感染症を引き起こす病原体がどのように新しい水インフラに適応するかを予測することは容易ではない。特に、ある種の RNA ウイルス

（世界中で感染症リスクをもたらしているノロウイルスやロタウイルスをとから、特に注意が必要である。

本研究は、ヒトノロウイルスの代 替としてのマウスノロウイルス（murine norovirus: MNV）が、消毒剤として世界中で広く用いらの集団に近い位置でクラスターを形成したのに対し、遊離塩素曝露 5

回及び 10 回後の集団は、遊離塩素曝露前集団及び対照集団とは異なる位置でクラスターを形成した。これらの結果から、遊離塩素曝露
が MNV 集団に対して選択の効果をもたらしていると言える。

Fig.2 に示したアミノ酸変異が遊離塩素耐性をもたらしているか否かを確認するために、遊離塩素曝露集団及び対照集団から 6 株ずつの MNV を精製し、それらの遊離塩素感受性を評価した。遊離塩素
曝露集団から得られた 6 株全てが当該変異を有しており、対照集団に由来する株は有していないことを確認した。遊離塩素感受性試験の結果、遊離塩素曝露集団から得られた株は対照集団から得られた株よりも有意に遊離塩素耐性が高いこと確認された（Fig.4）。

本研究の知見により、進化により胃腸炎ウイルスが示しうる最大の遊離塩素耐性を知ることが可能であることから、水の消毒の立場から考えれば、安全な水を創出するうえで必要最低限の消毒剤投入量を算出することが可能となる。このことは、トリハロメタンなどの消毒副生成物の発生を最小限に抑えた環境にやさしい消毒法の確立につながるものと考えられる。

Fig.1 Log10 reduction of chlorine-treated population (whitebar) and control population (black bar) during the 1st trial (A)and 2nd trial (B) of cycle experiments. *, statistically different
at α < 0.05 (Wilcoxon signed-rank test); **, statisticallydifferent at α < 0.01 (Wilcoxon signed-rank test)

40 Coexistence Activity Report 2018

Fig.2 Changes in nucleotides in the 1st, 5th,and 10th cycles in the chlorine-treated andcontrol populations in the first (upper) andsecond trials (lower).

Fig.3 Principal-coordinate analysis used toillustrate similarities and difference in thesubstitution rate using single-nucleotide
polymorphism composition as distance matricesof two populations in the 1st, 5th, and 10th
cycles of chlorine-treated (TP) and control
populations (NP) in the 1st and 2nd trials

In conclusion, we proved that the free-chlorine treatment can work as aselection pressure on MNV’s evolution, and a single mutation in the capsid
protein may change its susceptibility to free chlorine. Based on thisknowledge, it is possible to expect the highest resistance of viral mutants
to the disinfection processes. In the other words, we can identify theminimum disinfectant doses to reduce pathogenic viruses significantly,
leading to the establishment of environmentally friendly water disinfection
practices because the excess usage of disinfectants can be prevented andthe formation of toxic disinfection byproducts, such as trihalomethane, isminimized.

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment含む）は、高い変異速度を駆動力とした高い適応能力を有しているこ

The United Nations’ Sustainable Development Goal 6 (SDG6) is to supply
all people on the globe with improved drinking water and sanitation
systems by 2030. The development of sustainable water infrastructuresthat are easily installable and maneuverable is essential to achieve theSDG6, but at the same time, it must be carefully determined whether the
newly installed water infrastructure’s users are really protected frommicrobial risks. However, it is not a simple task to determine how to adapt
water pathogens to the human community using a brand-new water
infrastructure because there must be no accumulated datasets about water
pathogens’ genetic responses to the water infrastructure in the early years
of its installation. The precise understanding of water-related pathogens’
adaptation mechanisms is very important to protect the health of the newly
developed water infrastructures’ users. Particularly, some types of RNA
viruses require special attention because they have a relatively higher
adaptation capability among water-related pathogens due to their higher
mutation rate.

1 回（対照集団では希釈―培養サイクル 1 回目）後は遊離塩素曝露前

先端環境創成学専攻

ラを新たに創出することが必要不可欠であるが、同時に、新しい水イ

Water Infrastructure andEnteric Virus Evolution

Coordinate Analysis を行った（Fig.3）。その結果、遊離塩素曝露

In this study, we proved that a population of murine norovirus (MNV), a
surrogate of human noroviruses, can be resistant to free chlorine after
repeated exposure to a disinfectant. Free chlorine is the most widely useddisinfectant around the world. Populations’ susceptibility to free chlorine
gradually decreased compared to the control populations after repeatedexposure (Fig.1). A next-generation sequencing (NGS) technique was used
to investigate the genomic basis for MNV’s lower chlorine susceptibility.
PCR products of capsid genes were obtained from the MNV populations(chlorine-treated and control populations from the first and second trials)
in the first, fifth, and tenth cycles and analyzed by NGS. Both trials
resulted in two nonsynonymous and one synonymous mutations. One of
the two shared nonsynonymous mutations was located at nt7280, in which
phenylalanine was substituted for serine, and appeared only in thechlorine-treated populations from both trials. The relative quantity of thismutation gradually increased from 1%, 90%, and 99% through cycles 1, 5,
and 10, respectively (Fig.2). The principal-coordinate analysis was
employed to examine the differences in the substitution rates among the
populations using single nucleotide polymorphisms as distance matrices
from the original population (before free-chlorine exposure) and thechlorine-treated and control populations in the first, fifth, and tenth cycles(Fig.3). After the first exposure, the chlorine-treated (TP) and control
populations (NP) were clustered together close to the original populations.
Meanwhile, the chlorine-treated populations in the fifth (TP5) and tenthcycles (TP10) were clustered separately from the original (ORI) andcontrol populations (NP). These results indicate the presence of a selection
pressure on MNV populations after free-chlorine exposure. To determine
whether the mutations found in the capsid region are associated with thelower susceptibility to free chlorine, a chlorine sensitivity test was carriedout. Six plaque-purified clones were acquired from each population in thetenth trial. All clones from the chlorine-treated population had thenonsynonymous mutation at nt7280. The plaque-purified clones’ freechlorine sensitivity was evaluated to determine whether the nonsynonymous
mutation (T7280C[VP2:F200S]) would affect MNV’s susceptibility tofree chlorine. As a result, the plaque-purified clones from the chlorinetreated population had significantly lower susceptibility to free chlorine
than those from control populations (Fig.4).

Fig.4 Log10 reduction ratio of clones from the control
population to those from the chlorine-treated population
Coexistence Activity Report 201841

自然共生システム学講座

Environmentally Benign Systems

資源再生プロセス学分野

Recycling Chemistry

資源・物質循環型社会の実現を目指して教授 吉岡 敏明

准教授 亀田 知人

助教 熊谷 将吾

特任助教 齋藤 優子

Aimed on the realization of a resources-material recycling society

Professor

Toshiaki Yoshioka

Associate Professor

Assistant Professor

Assistant Professor

当研究室は、資源・物質循環型社会の実現を目指し、環境保全技術の研究・開発を行っている。例えば、高分子系廃棄物を付加価値の高い化
学原燃料に転換する化学リサイクルプロセス、塩化揮発法により焼却灰から重金属等の忌避物質を除去して資源化するプロセス、粘土化合物を用いた環境負荷となる排水・排ガス中の無機及び有機物質の除去および排水からの選択的レアメタル回収、錯形成物質およびイオン会合体を用いた
放射性 Cs 汚染水および土壌の浄化プロセス等に着目している。

Tomohito Kameda

Shogo Kumagai

Yuko Saito

吸着技術の細胞培養培地再生への応用
近年、iPS 細胞をはじめとする多能性幹細胞を用いた再生医療や創薬の実用化が期待されており、高品質な細胞を大量に培養する必要がある。細胞を低コストで大量培養するためには、培地成分を残したま

Our laboratory is engaged in the research and development of environmental preservation technologies to realize recycling of materials and resources
recycling in society. For example, we are focusing on a chemical recycling process for converting polymer wastes such as plastics into highly value-added
chemical feedstocks, a process for recovering heavy metals from incinerated fly ash using chloride volatilization, a process for removal of inorganic andorganic substances from wastewater and exhaust gas and for selective recovery of rare metals from wastewater using clay minerals, and a process forradioactive Cs-contaminated water and soil purification using complex-forming substances and ionic association.

ま培地中の細胞増殖阻害物質を除去し、培地を再生利用する技術が求められる。今年度は、培地再生利用プロセスの構築を目的とし、操作が容易かつ高汎用性の吸着剤を用いた乳酸及びアンモニアの除去を検討した（Fig.3）。

塩化揮発法を用いた環境プロセス開発
熱分解反応の解析を展開したプラスチックの再資源化
熱分解法は、廃プラスチックを化学原料に転換する手法として注目されており、生成物組成や熱分解機構を明らかにすることが重要である。今年度は、難リサイクル性であるスーパーエンジニアリングプラス
チックや、モノマー組成の異なるポリウレタンエラストマーを対象に、それらの熱分解機構を検討した（Fig.1）。

層状複水酸化物（LDH）は、正電荷に帯電したホスト層と、この正電荷を補償するアニオンから構成される層状物質である。当研究室
では、層間のアニオン交換反応を利用した水処理プロセスを検討している。今年度は、LDH 層を剥離することで層間の吸着サイトを効率的に利用（水処理能力が向上）することを着想し、水溶媒中で LDHを層剥離する新規ナノシート合成法を開発した（Fig.2）。

Thermal degradation is the focus of the current approach, which could be
used to transform waste plastics into chemical materials. Thus, it isimportant to determine both the composition of these products and themechanism of thermal degradation. This year, we examined thedegradation mechanism by targeting super-engineered plastic, which isdifficult to recycle, as well as polyurethane elastomers, which have a
distinct monomer composition (Fig.1).

Delamination of Mg-Al layered doublehydroxide in a water solvent

めに除去される必要がある一方、これら重金属の資源価値は高い。塩化揮発法は、金属を比較的低沸点な金属塩化物として揮発させる手法
であり、揮発速度や沸点の違いを利用した金属回収を可能とする。今年度は、塩化ビニル（PVC）廃棄物の有効活用を想定し、PVC を塩Removal of heavy metals from fly ash
through chloride volatilization
High-concentration heavy metals in fly ash must be removed to ensure
efficient use and environmental preservation, but those metals also
usually have high value. Chloride volatilization is an approach that could
volatilize metals at a relatively low boiling point so that they can be
efficiently recovered based on differences in volatilization rates andboiling points. This year, we thus investigated the chloride-volatilization
behavior of heavy metals, using poly (vinyl chloride) (PVC) as thechlorinating agent (Fig. 4).

素化剤とした飛灰中重金属の塩化揮発挙動を調査した (Fig.4)。

受賞
・第 7 回高分子学会クリーンケミストリー研究会シンポジウム合同発表会 / 優秀発表者 / 陸嘉麒（D1）・第 7 回高分子学会クリーンケミストリー研究会シンポジウム合同発表会 / 優秀発表者 / 西山雄也（M1）・2018 Spring Scientific Conference by Korea Society of Waste Management /Award for Excellent Poster Presentation/ 陸嘉麒（D1）・無機マテリアル学会第 137 回学術講演会 / 講演奨励賞 / 池田大地（M1）・第 23 回高分子分析討論会 / 審査委員賞 / 熊谷将吾（助教）

招待・基調講演・タスクフォース活動 ･ 講演会 / 東京 /2018.10.12/「持続可能な社会の実現に向けた新しい環境価値の創造」/ 吉岡敏明（教授）・日本セラミックス協会 2018 年年会 / 仙台 /2018.06.29/「化学プロセスが有するリサイクル価値の概念 / 吉岡敏明（教授）・名古屋大学減災連携研究センター ･ 防災アカデミー / 名古屋 /2018.01.19/「災害廃棄物処理における官民学連携」/ 吉岡敏明（教授）・第 10 回製鉄・資源に関する Workshop ( 還元研究会 )/ 仙台 /2018.01.19/「高分子の熱分解研究の方法論および応用分野」/ 熊谷将吾（助教）・自動車技術会：第 3 回リサイクル技術部門委員会 / 東京 /2018.08.24/「革新的ハロゲン循環による材料の高資源化プロセスの開発」/ 齋藤優子（特任助教）

Fig.1 Monitoring of pyrolysis products from polyethersulfone

42 Coexistence Activity Report 2018

Fig.2 Image of LDH delamination.

Fig.3 Absorption of lactic acid and ammonia from cells culture medium

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

Layered double hydroxide (LDH) is an ionic lamellar compound comprising
positively charged layers and interlayer ligands that compensate for thelayers’ charge. In our lab, we are studying water-treatment processes using
the LDH’s anion-exchange capability. This year, we considered whether
the absorption sites would increase (thus enhancing the efficiency of thewater treatment) if the inner surface of the LDH was exposed from astacked state; to this end, we developed a novel delamination method for
creating LDH nanosheets in a water solvent (Fig.2).

焼却飛灰中に高濃度で含まれる重金属は、焼却灰の有効利用のた

In recent years, scholars in regenerative medicine and drug development
have used various kinds of pluripotent stem cells (such as induced pluripotent
stem (iPS) cells). Thus, it is necessary to cultivate large quantities of highquality cells. This year, we examined the removal of lactic acid and ammonia
through an easy-to-operate, highly versatile approach (Fig. 3).

先端環境創成学専攻

水溶媒を用いた層状複水酸化物のデラミネーション

Analysis of thermal degradation of plastics
aiming on material recycling

Application of absorption techniques in theregeneration of a cell-culture medium

Fig.4 Chloride volatilization process using polyvinyl chloride

Coexistence Activity Report 201843

自然共生システム学講座
環境分析化学分野

Environmentally Benign Systems

Environmental Analytical Chemistry

環境系・生体系物質計測への展開を目指した
新しい化学分析モチーフの開発
Development of Chemical Motifs for Environmental andBiochemical Analysis

教授 壹岐 伸彦

助教 鈴木 敦子

助教 唐島田 龍之介

Professor

Assistant Professor

Assistant Professor

Nobuhiko Iki

Atsuko Masuya-Suzuki

Ryunosuke KarashimadaGroup Photo

当研究室では、環境や医療分野における課題を解決することを目指し、分子認識に基づく新しい分析手法の開発を行っている。分子認識化学に基づき新しい化学モチーフを開発し、実際の分析手法に応用していくことは、分析技術の飛躍的な発展につながると考えている。今年度は、
1. 白金 (II) - ジラジカル錯体、2. ランタニド - チアカリックスアレーン錯体に関する成果を得た。
The aim and goal of this division is to develop analytical methods based on molecular recognition, which provides solutions for environmental problems
and tasks in medicine. We believe that breakthroughs in analytical technology will be facilitated through the development and application of chemical
motifs capable of recognizing materials and through the establishment of methodology for separation/preconcentration and detection/determination
methods for materials of environmental and biological importance. Among such chemical motifs that we studied this year, two examples will be described:
1. Photothermal Effect and Cellular Uptake of Near-Infrared Absorbing Diradical-Platinum(II) Complex and 2. Selective Synthesis of Heteronuclear
Lanthanide Cluster Complex.

異核ランタニドクラスター錯体の選択的合成法の開発

Selective Synthesis of the Heteronuclear
Lanthanide Cluster Complex

異種ランタニド（Ln, Ln'）を持つ異核 Ln 錯体において、Ln は化学的性質が似ているため目的の異核 Ln 錯体を選択的に合成することは難しい。我々はチアカリックスアレーン（TCA）が Ln と多核 Ln ク
ラスター錯体（Ln3TCA 2）が生成する際、逐次的に錯形成が進行する
こと（Ln + TCA → Ln1TCA1 → Ln2TCA 2 → Ln3TCA 2）に着目し、中間体の分取による異核 Ln クラスター錯体の合成を試みた（Fig.3）。

近赤外光を吸収するジラジカル白金 (II) 錯体の光熱効果の検討と細胞への導入
光熱療法は、近赤外（NIR）光を吸収し熱に変換する治療薬を用いて、がん細胞を局所的に加温して殺傷する手法であり、がんの低侵襲な治療法として注目されている。当研究室では、ブロモ基を有するジラジカル白金 (II) 錯体（PtL 2 , Fig.1）が疎水性環境でモル吸光係数が約 105 M –1cm –1 の NIR 吸収を示すことを見出している。本研究ででがん細胞を殺傷できる可能性があることに着目し、PtL 2 の光熱療法薬としての特性を検討した。はじめに、PtL 2 をウシ血清アルブミン（BSA）存在下で PBS に可溶化した。この溶液は 740 nm に吸収極大を示すことが分かった。さらに、この溶液に NIR 光を照射すると溶液の温度が上昇することを見出した（Fig.1）。また、BSA で可溶化した PtL 2 をヒト乳腺癌細胞株 MCF-7 に導入し、ハイパースペクトル画
示す領域があることが分かった。PtL 2 はオルガネラの膜構造に局在していると考えられる。以上、PtL 2 が有効な光熱療法薬となりうることを示した。現在、PtL 2 の光熱効果による細胞殺傷能を調査している（第 43 回錯体化学国際会議（ICCC2018），Applied Sciences

ここに Yb と pH 緩 衝 溶液を添 加することで再び錯 形成が 進行し、Tb3TCA 2 と Tb 2Yb1TCA 2 の 2 成分が主で、Tb1Yb2TCA 2 の成分が若干含まれている混合物を得られた。異核錯体の選択的な合成法として十分ではないが、従来の同核・異核 Ln クラスター錯体の混合物と比較して Tb2Yb1TCA 2 の割合が増え、さらに Tb1Yb2TCA 2 を大幅に減らすことに成功した。今後は合成条件などを詳細に検討し、単一の異核 Ln クラスター錯体の選択的合成を目指す。
（第 38 回 キャピラリー
電気泳動シンポジウム（SCE2018））

Achievements other than research

その他の業績
・学術集会の運営 : 日本分析化学会第 67年会 , 錯体化学会 68 討論会、
43rd International Conference on Coordination Chemistry(ICCC2018)、分離機能とセンシング機能の化学セミナー 2018
・社会貢献：第 274 回 化学への招待（宮城地区）- 楽しいみんなの実験室「小さいもの、大きいもの、尖ったもの・・・− 作り方で変わる沈殿の形」、学都仙台・宮城 サイエンスデイ「サイエンスマップ～光編～リアル版」

・Organization of academic meetings:i) 67th Annual Meeting of Japan Society for Analytical Chemistry,ii) 68th Conference of Japan Society of Coordination Chemistry,iii) 43rd International Conference on Coordination Chemistry (ICCC2018),
iv) Seminar on Separation and Sensing Functions 2018.
・ Contribution to events for scientific outreach:i) The 274th Invitation to Chemistry, Miyagi,ii) Science Day, Miyagi, Sendai

Poster Award）。

Fig.1 Structure of PtL2 and temperature increase ofdifferent concentration of PtL2 under the irradiation
by NIR light at 725 nm.

44 Coexistence Activity Report 2018

Fig.2 (a) Color image and (b) hyper spectral image
at 740 nm of MCF-7 cells incubated in the presenceof PtL2.

Fig.3 Schematic representation of selective
synthesis of heteronuclear Ln cluster complex.

Fig.4 Chromatograms and an electropherogramfor samples (a) before fractionation, (b) after
fractionation, and (c) after addition of Yb.

Fig.5 Invitation to Chemistry

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

像を取得した（Fig.2）。その結果、細胞内に PtL 2 由来の NIR 吸収を

Photothermal therapy, which utilizes agents to convert near-infrared(NIR) light energy into heat and kill cancer cells by local heating, has
attracted much attention as a minimally invasive therapy. Our grouppreviously revealed that a diradical-platinum(II) complex with bromogroups (PtL2 , Fig.1) shows NIR absorption with a molar absorption
coefficient of ca. 105 M –1cm –1 in hydrophobic media. Considering that PtL2
might be localized at the membrane of the cell surface or organelles incancer cells and cause cell death by its photothermal effect, we studied theproperty of PtL2 as a novel photothermal agent. In the presence of bovine
serum albumin (BSA), PtL2 was solubilized in PBS. The solution shows anabsorption maximum at 740 nm. The solution temperature increases with
NIR irradiation (Fig.1). The complex solubilized by BSA was introduced
to the human breast cancer cell line MCF-7. The hyperspectral image of
MCF-7 was obtained (Fig.2). In some regions, PtL2 is located to show NIR
absorption. The complex seems to be localized on organelle membranes.
We are now studying the intracellular location of PtL2 and its cell-killing
ability through its photothermal effect. (43rd International Conference on
Coordination Chemistry (ICCC2018), Applied Sciences Poster Award)

トラブチルアンモニウム）を共存させることで Tb1TCA1 → Tb2TCA 2の反応速度が遅くなり、Tb1TCA1 を分取することに成功した（Fig.4）。

先端環境創成学専攻

は、PtL 2 が細胞表面の膜やオルガネラの膜に局在し、その光熱効果

Photothermal Effect and Cellular Uptake of
Near-Infrared Absorbing DiradicalPlatinum(II) Complex

TCA と Tb の錯形成時に長鎖のアルキルアンモニウム塩（例：臭化テ

Selective synthesis of the heteronuclear lanthanide (Ln) complex isdifficult because the difference of the chemical properties between Lnseries is very small. We tried selective synthesis of the heteronuclear Lncomplex in a thiacalixarene (TCA) system. This reaction system proceeds
in a step-wise manner (Ln + TCA → Ln1TCA1 → Ln 2TCA 2 → Ln 3TCA 2).
We thought that selective synthesis of the heteronuclear Ln-TCA complex
may be possible with the reaction of isolated Ln1TCA1 with multiple Lnions (Ln’). The reaction rate of Tb1TCA1 → Tb2TCA 2 in the presence ofalkylammonium salt (e.g. tetrabutylammonium bromide) was slower thanthat in the absence of the salt; therefore, the isolation of Tb1TCA1 wasaccomplished. The complexation reaction was proceeded by the additionof a Yb3+ solution and buffer solution in the prepared solution of isolated
Tb1TCA1. The solution consisted of Tb3TCA 2 , Tb2Yb1TCA 2 , and a small
amount of Tb1Yb2TCA 2 . The selectivity of Tb2Yb1TCA 2 in this method was
not high enough, but the ratio of Tb2Yb1TCA 2 was higher than that obtainedwith spontaneous formation in the mixture of Tb, Yb, and TCAS. Also, theportion of Tb1Yb2TCA 2 was very low. Now, we attempt to enhance theproportion of the single heteronuclear Ln cluster complex under thecondition of complexation. (The 38th Symposium on Capillary Electrophoresis(SCE2018))

Fig.6 Prepared crystals in the event.

Coexistence Activity Report 201845

自然共生システム学講座
環境生命機能学分野

博士研究員

Environmentally Benign Systems

伊藤 - 佐々木 隆広

Environmental Bioengineering

博士研究員

マイクロ・ナノ電極システムを利用した環境・医工学バイオセンシングデバイスの開発
Development of Environmental/Biomedical Sensing Devices
with Micro/Nano Electrode Systems

佐藤 さつき

教授 末永 智一
Professor

Tomokazu Matsue

現在、微小なデバイスのバイオ応用・環境モニタリングに大きな期待が寄せられている。これらのデバイスを用いることで、これまで難しかった
生体現象を観察することや、簡便かつ迅速な環境評価・医療用検査が可能になっている。また、生体を模倣した微小な細胞チップを作製すること
で、再生医療応用や生体内での化学物質のモニタリングが可能になる。このような目的のために、我々はマイクロ・ナノシステムを組み込んだ電気
化学デバイスの開発を行った。
Micro/nano devices have highly demanded in the field of biological sciences, engineering and analytical information . We have developed micro/nanoelectrochemical systems for environmental/biomedical applications and evaluation of battery materials.
Recently, we developed NanoSECCM to characterize electrochemical properties in nanometer domains and applied it to localized evaluation of battery
materials. We also developed electrochemical chip devices for bioanalysis. These devices are useful in environmental monitoring as well as medical andengineering applications.

Collaboration researches

平成 30 年は以下の機関と共同研究を行った。

We promoted collaborative research with the following organizations in 2018.
Tohoku University: Graduate School of Engineering, Graduate School of
Medicine, Advanced Institute for Materials Research, Microsystem
Integration Center, Center of Innovation etc.
External research institutes: Tohoku Institute of Technology, Hyogo
Prefectural University, Tokyo Metropolitan University, Kanazawa University,
Tokyo University of Science, Institute for Materials Science, Imperial
College London (UK), University of Warwick (UK), Xi’an Jiao Tong
University, et al.
Company: I.T Research, Dai Nippon Printing, Nano Control, Panasonic,
Toyota Motor, Nissan Chemical Industries, Wako Pure Chemical Industries,
Toyota Industries Corporation, Nippon Steel Sumikin, Hapro Pharma,
Piezo Studio, NEC Solution Innovator, Kagome,Kikkoman, et al.

学内：工学研究科、医学系研究科、材料科学高等研究所、
マイクロシステム融合研究開発センター、

革新的イノベーション研究プロジェクトなど
学外研究機関：東北工業大学、兵庫県立大学、首都大学東京、金沢大学、東京理科大学、物質・材料研究機構、

Imperial College London（英国）、University of Warwick（英国）、
西安交通大学（中国）など

企業：アィティリサーチ、大日本印刷、ナノコントロール、パナソニック、
トヨタ自動車、日産化学工業、和光純薬工業、豊田自動織機、
新日鐵住金、ハプロファーマ、Piezo Studio、NEC ソリューションイノベータ、カゴメ、キッコーマン、など

平成 30 年に特別講演 4 件、招待講演 4 件、依頼講演 4 件以上を行った。これらを含め、50 件以上の学会発表を行った。

Fig.1 Lab members.

46 Coexistence Activity Report 2018

Fig.2 Biochemical experiment.

In 2018, more than 50 presentations were made at conferences, including
4 special lectures, 4 invited lectures and 4 request lectures.

Research projects○ “In-operand nanoscale analysis by simultaneous electrochemicalRaman spectroscopy,” Challenging Research (Exploratory) (2017-18 FY)○ “Innovative electrochemical imaging device for bioanalysis,” Grant-inAid for Scientific Research (A) (2016-18FY)

Fig.3 Micro-device fabrication process.

教授 珠玖 仁准教授 伊野 浩介

Associate Professor（AIMR）
Associate Professor（工学研究科・兼任）
Professor（工学研究科・兼任）
Associate Professor

Kumi Y. Inoue

Akichika Kumatani

Hitoshi Shiku

主な継続中の研究事業○ ナノスケール領域における電気化学・ラマン分光の同時オペランド
新奇測定法の開発、挑戦的研究 ( 萌芽 )（H29-30 年度）○ マルチスケール化を実現するハイブリッド電気化学バイオイメージ
ングシステム、科研費
基盤研究（A）（H28-30 年度）○ ナノ電気化学イメージングによる二次元電子系材料の触媒活性の可視化、科研費 若手研究（A）（H28-31 年度）○ 抗原修飾ヤヌス粒子による簡易計測装置、AMED‐ 先端計測分析
技術・機器開発プログラム（H28-31 年度）○ さりげないセンシングと日常人間ドックで実現する理想自己と家族の絆が導くモチベーション向上社会創生拠点 東北大学 COI 拠点、
JST、(H25-33 年度 )○ 界面イオン伝導顕微鏡を用いたリチウムインサーションの in-situ
観察と高エネルギー密度 LIB の開発、JST- 先端的低炭素化技術開発(JST-ALCA) (H25-30 年度 )○ 二次電池用バインダーポリマーに関する技術指導、和光純薬株式会社（H30 年度）○ ナノ電気化学セル顕微鏡による電池材料の表面解析、トヨタ自動車
株式会社（H29-30 年度）○ Nano SECCM の測定技術（H30 年度）受賞○ 末永智一（教授）: 東北分析化学功績賞（日本分析化学会東北支部）○井上久美（特任准教授）：清山賞（電気化学会 化学センサ研究会）○井上久美（特任准教授）：志方メダル受賞（ポーラログラフ学会）○熊谷明哉（准教授）：第 17 回インテリジェント・コスモス 奨励賞（インテリジェント・コスモス学術振興財団）○熊谷明哉（准教授）：2017 年度「貴金属に関わる研究助成金」萌芽賞（田中貴金属記念財団）○井田大貴（D3）：Best Poster Award（ISMM 2018 ）○岩間智紀（M2）：Outstanding Oral Presentation Award 及びConference Outstanding Oral Presentation Award（isCEBT2018）○ Siti Masturah binti Fakhruddin（M2）Best Oral Presentation
Award（isCEBT2018）○野崎浩平（M2）：優秀発表賞（第 27 回ポリマー材料フォーラム）Fig.4 Preparation for demonstration ofvisualization system.

吉田 隼人

秘書

AIMR 秘書

古林 庸子

沖 知子

Kosuke Ino○ “Visualization of electrocatalytic activities on two-dimensional
materials by nanoscale electrochemical imaging technique,” Grant-in-Aid
for Young Scientists (A) (2016-19FY)○ “Simple device using antigen modified Janus particles,” Medical
Research and Development Programs Focused on Technology Transfers:
Development of Advanced Measurement and Analysis Systems (AMEDSENTAN) (2016-19FY)○ “Center of Innovation for creation of health-conscious society to realize
healthy and fulfilling life, and strengthen family ties through unobtrusiveand daily health screening,” Center of Innovation Program (COI-Stream)(2013-21FY)○ “In-situ study of lithium-ion (De)intercalation by using interface ion
conduction microscope for creation of high-performance LIBs,” Advanced
Low Carbon Technology Research and Development Program (JSTALCA) (2013-18FY)○ Technical guidance about the binder polymer for rechargeable batteries.
Wako pure medicine Co., Ltd. (2018 FY)○ Surface analysis of the battery materials with the nanoelectrochemistrycell microscope , Toyota Motor Corporation (2017-18 FY)○ Measurement technology of Nano SECCM ,Toyota Industries Corporation,(2018 FY)

Awards○ Tomokazu Matsue (Professor) ：Tohoku Analytical Chemistry Achievement
Award (The Japan Soceity for Analytical Chemistry, Tohoku Branch)○ Kumi Y. Inoue（Special appointment associate professor）：Seiyama
Award（Japan Association of Chemical Sensors,The Electrochemical
Society of Japan）○ Kumi Y. Inoue（Special appointment associate professor）：Shikata
Medal（The Polarographic Society of Japan）○ Akichika Kumatani (Associate Professor)：The 17th Intelligent Cosmos
Encouragement Prize (Intelligent Cosmos Academic Foundation)○ Alichila Kumatani: 2017 Research grant for precious metals sprout
award (Tanaka Kikinzoku Memorial Foundation)○ Hiroki Ida: Best Poster Award on ISMM 2018
○ Tomoki Iwama: Outstanding Oral Presentation Award and Conference
Outstanding Oral Presentation Award on isCEBT2018○ Siti Masturah binti Fakhruddin (M2) Best Oral Presentation Award(isCEBT2018)○ Kouhei Nozaki: Young Excellence Presentation Award on Conferenceof Tohoku Society of Polymer ScienceFig.5 NanoSECCM measurement.

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

学会発表等

Conference presentations

准教授 熊谷 明哉

研究補佐員

堀口 佳子

先端環境創成学専攻

共同研究

特任准教授 井上 久美

研究補佐員

Fig.6 Our research featured on thefront cover of ChemElectroChem.

Coexistence Activity Report 201847

資源循環プロセス学講座

Sustainable Recycle Process

環境グリーンプロセス学分野

Environmental Green Process Study

環境調和型化学プロセスの開発
Green Process Development

教授 スミス・リチャード

教授 渡邉 賢Professor

Professor（工学研究科・兼任）

Smith Richard Lee Jr.

我々が持続可能な生活を送るために必要となるエネルギーの全ては、地球に降り注ぐ太陽エネルギーによって賄うことができる。水と二酸化炭素を使って、地球環境に優しくクリーンな化学プロセスを開発することは可能である。圧力と温度を制御することで水と二酸化炭素は有機溶媒に近い性質を発現できるため、プロセスの高効率化や環境負荷の軽減を達成することが可能となる。私たちの研究室では、環境調和型溶媒である
「水」
「CO2」
「イオン液体」を研究の中心に据え、バイオマス変換、材料合成、廃棄物のリサイクル、合成化学、高分子加工及び分離プロセスを研究しています。また、化学工学的な視点から、プロセスの高効率化に向けた基礎物性の測定やモデル化などにも取り組んでいます。
Solar energy provides all the energy that our society needs for sustainable living. Water and carbon dioxide can be used to develop chemical processes thatare clean and friendly to our environment. In the supercritical state, both water and carbon dioxide can be made to mimic the properties of many organic
liquids that provide both performance and advantages and environmental benefits. With these solvents, our laboratory studies biomass conversion, material
synthesis, waste recycling, synthetic chemistry, polymer processing and separation processes.

助教 郭 海心

Masaru Watanabe

Assistant Professor

Haixin Guo

合成化学、高分子加工がある。例えば当研究室では、イオン液体と超臨界 CO2 を用いたセルロース系バイオマス（セルロース、ヘミセル
ロース、リグニン）の反応・分離プロセス（Fig.3）を検討している．
イオン液体にバイオマスを溶解・反応させ、温度・圧力を操作することで超臨界 CO2 の物性を操作し、選択的に反応生成物の反応・分離を行うものである。イオン液体は蒸気圧が極めて低いため大気への飛散の恐れが小さく、環境調和型プロセスとして期待される。
当研究室では、主に環境調和型の溶媒を用いた化学システムおよび研究は、世界中の大学等との共同研究としても行っている。

Our laboratory conducts research and development of chemical systems
and chemical processes mainly using environmentally friendly solvents
such as supercritical fluids, especially carbon dioxide and water. Our
research topics are reforming of biomass, plastics, hydrocarbons, andheavy oil in high-temperature and high-pressure water, synthesis of fineinorganic oxide particles by hydrothermal synthesis, and development ofhydrogen storage in clathrate hydrates. We now collaborate withresearchers around the world.

2017 年の活動（国内）Activities in 2018 (Overseas)

化学プロセスの開発に関して研究を進めている。その多くが超臨界流体、特に超臨界 CO2 と超臨界水の特長を利用するものである。具体

太陽エネルギーにより、年間 950 億トンの炭素循環が可能となる。
このエネルギーのうちわずか 10％を利用するだけで、人類は自然と調和した持続可能な生活を送ることができる。水と二酸化炭素、特にそれらの超臨界状態を利用することで、低環境かつクリーンな化学プロセスを構築できる (Fig.1)。
水と二酸化炭素（CO2）は、超臨界状態において有機溶媒に近い性質を持ち、操作性と環境調和性の双方に優れた溶媒となる (Fig.2)。
化学プロセスの例としてバイオマス分解、材料合成、廃棄物リサイクル、The energy from the sun can drive 95 billion tons of carbon a year. Using
only 10% of this solar energy, we can live a sustainable life in harmony
with nature. Both water and carbon dioxide, especially in the supercriticalstate, can be used to develop chemical processes that are clean and friendly
to our environment (Fig.1).
Supercritical water and carbon dioxide (CO2) have properties close to
those of organic solvents, which are excellent in both operability andenvironmentally friendly (Fig.2). Such chemical processes include
biomass conversion, material synthesis, waste recycling, synthetic

的には、高温高圧水中でのバイオマス・プラスチック・炭化水素・重質油の改質反応、水熱合成による無機複合酸化物微粒子の合成、ハイドレート形成を利用した効率的水素貯蔵システムがある。これらの化学工学会 第 83 回年会、大阪

5月

石油学会第 61 回年会、東京

8月

第 27 回日本エネルギー学会大会、東京

12 月

中国科学院、Dr. Chen Lin ( 研究室訪問 )12 月

University of Bordeaux, Prof. Sakir Amiroudine and48 Coexistence Activity Report 2018

Fig.3 Green Chemical Process

Goal!

Try!

[1] Li, H., Smith, R.L., Solvent take control, Nature Catalysis, 2018, 1, 176-177.
[2] Guo, H., Duereh, A., Hiraga, Y., Qi, X., Smith, R.L.,
Mechanism of Glucose Conversion into 5-Ethoxymethylfurfural in Ethanol with
Hydrogen Sulfate Ionic Liquid Additives and a Lewis Acid Catalyst, Energy and Fuels,
2018, 32, 8411-8419.
[3] Duereh, A., Guo, H., Honma, T., Hiraga, Y., Sato, Y., Smith, R.L., Inomata, H.,
Solvent Polarity of Cyclic Ketone (Cyclopentanone, Cyclohexanone): Alcohol(Methanol, Ethanol) Renewable Mixed-Solvent Systems for Applications inPharmaceutical and Chemical Processing, Ind. Eng. Chem. Res., 2018, 57, 7331-7344.
[4] Duereh, A., Sato, Y., Smith, R.L., Honma, T., Correspondence between SpectralDerived and Viscosity-Derived Local Composition in Binary Liquid Mixtures Having
Specific Interactions with Preferential Solvation Theory, J. Phys. Chem. B., 2018, 122,
10894-10906.
[5] Guo, H., Hiraga, Y., Qi, X., Smith, R.L., Hydrogen gas-free processes for single-step
preparation of transition-metal bifunctional catalysts and one-pot γ-valerolactone
synthesis in supercritical CO2-ionic liquid systems, J. Supercit. Fludis, in press.

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

Fig.1 Development of Sustainable Products and Systems.

Publications

先端環境創成学専攻

August 6th International solvothermal and Hydrothermal Association Conference(ISHA2018),Sendai
September 8th International Symposium on Molecular Thermodynamics andMolecular Simulation, Narashino
November Nanjing Agricultural University, Prof. Fang Zhen, Nanjing, China

3月

Assistant professor Arnaud Erriguible ( 研究室訪問 )Fig.2 Supercritical Fluids

chemistry, and polymer processing. For example, our laboratory studies
the reaction and separation process of cellulose-based biomass (cellulose,
hemicellulose, and lignin) using supercritical CO2 combined with ionicliquids (Fig.3). The reaction and separation of biomass dissolved in ionicliquids can be controlled by manipulating physical properties ofsupercritical CO2 using temperature and pressure. Ionic liquids can beeasily separated and recovered after the reaction due to their extremely
low vapor pressure, and therefore they are attractive as alternativeenvironmentally friendly solvents.

Learn!
Coexistence Activity Report 201849

資源循環プロセス学講座

Sustainable Recycle Process

循環材料プロセス学分野

Material Process for Circulatory Society

循環型社会を目指した材料製造プロセスの研究

教授 コマロフ・セルゲイ

准教授 吉川 昇

助教 山本 卓也

Environment-friendly Material Processing

Professor

Sergey Komarov

Associate Professor

Assistant Professor

本研究グループの研究目的は、環境調和型の材料プロセスを開発し、持続可能な社会を実現することである。この目的を達成するために、物理作用や波の効果を利用して伝統的な材料プロセスを変革することに挑戦する。物理場は処理される物質に選択的にエネルギーを供給する。エネ
ルギーを供給する手法が極端に限られた高温プロセスに対しては、このような物理場や波は特に有効である。本研究グループの別の研究は物理モ
デルと数値シミュレーションである。この分野では、溶湯処理や金属鋳造、排水処理といったプロセス内での、単相流、混相流に対する流動、熱、物質輸送を解明する基礎研究を行なっている。

Noboru Yoshikawa

Takuya Yamamoto

電磁場を利用した環境 /材料プロセッシング
本研究室では、マイクロ波（GHz）を用いた材料プロセッシングを行なっている。マイクロ波は電磁波であり、GHz で振動する電場と磁場を有している。我々は、材料に対する電場と磁場による照射

The purpose of our group is to develop environmentally friendly material processes in order to contribute to building a sustainable society. To achieve thispurpose, we are trying to break the barriers of traditional materials processing with the help of physical fields and waves. Physical fields offer an effective
way to selectively supply energy to the materials being processed. Physical fields and waves are especially attractive for high-temperature processes, forwhich the choice of techniques available for supplying energy are severely limited. Another field of our research activity is physical modeling and numericalsimulation. In this area, fundamental studies are performed to clarify the fluid dynamics and the heat and mass transport phenomena in single andmultiphase flows in such processes as melt treatment, metal casting, and waste processing.

効果を分離して調べている。特にマイクロ波磁場と外部静磁場との関係は、磁気共鳴をはじめとし、新規な材料プロセッシング手法の開発において興味深い。さらにマイクロ波には、熱平衡論では説明が難しい「非熱的効果」が存在すると言われている。Fig.5 には（a）
ZrO 2 ,B2O3 ,C のマイクロ波励起反応による ZrB2 の合成に関する熱力
学的考察および（b）反応により生成した ZrB2 の SEM 写真を示す。
熱力学で予想される温度より低い温度で ZrB2 が生成することが確認されている。これは材料製造プロセスにおいて、省エネルギー化に寄超音波を利用した材料プロセッシング
超音波は気体や液体、固体のような弾性体中での超音波伝播能力や必要とされる場所へ超音波のエネルギーを伝播させる能力に影響される。本研究での目的は、超音波に関連した現象を調査し、溶融金属、排水、排気ガスに対するより効率的で持続可能な処理プロセスを開発用してキャビテーションや音響流という現象を調査している（Fig.1、2）。
液相中へ超音波を照射した時にこれらの現象が発生する。キャビテー
ション気泡は超音波によって圧壊するが、そのときに莫大なエネルギーを放出するため、溶融金属中での凝固中の結晶や固体粒子の破壊や分散、排水中での不純物分解に利用される。例えば、アルミニウム
溶湯中の Al-Fe 金属間化合物粒子は超音波によって微細化されるがる。別のプロジェクトでは、超音波キャビテーションと水中プラズマを組み合わせた影響を調査し、新規高効率排水処理の技術開発を目指している。Fig.4 は様々な実験条件における Rhodamine B の分解効率を示している。

Fig.1 A schematic representation of cavitation (left) andnumerically predicted pressure in a cavitation bubble (right)

50 Coexistence Activity Report 2018

Fig.2 A typical pattern of cavitation zone
and acoustic streaming

Fig.3 SEM views of Al-Fe intermetallic particles
formed under various times of ultrasonic irradiation

分の均一化等を目的として、高周波（kHz）印加に依る非金属融体の誘導加熱撹拌に関する基礎研究（低融点の溶融ガラスや溶融塩を対象として実験及びシミュレーション）を行なっている。

環境調和を考慮した金属製造・加工プロセス
アルミニウムのリサイクル率を向上させることを目的として、リサイ
クルによって再生された二次地金を利用する割合を高めるための研究を行っている。具体的には、アルミニウム溶湯を機械撹拌することで不純物を吸着させるフラックスを高速に分散させる技術や機械撹拌に伴って発生する酸化物等の巻き込み低減を達成する技術開発のために、水を用いた流動、物質輸送実験、アルミニウム撹拌・鋳造実験、スー
パーコンピュータを利用した大規模アルミニウム溶湯撹拌シミュレー
ションを行っている。Fig.6 のように水モデル実験や数値シミュレーショ
ンを利用することで機械撹拌操作中での気液界面変形挙動を解明し、酸化物巻き込み低減のための指針を示している。

Fig.4 Degradation efficiency of Rhodamine B undervarious conditions: underwater plasma, ultrasound andtheir combination (ASAP)

In Figure 5, part (a) is a composition diagram of the thermodynamicequilibrium calculation for the reaction of ZrO2, B2O3, and C. Part (b) is a
SEM photograph of a ZrB2 particle formed via a microwave-excitedreaction. These results demonstrate that the ZrB2 was formed at an
unexpectedly low temperature, based on the thermodynamic equilibrium.
This feature could contribute to energy savings in industrial production.
In addition, we conduct fundamental studies on the high-frequency (kHz)induction heating and stirring of nonmetallic molten fluids. This includes
experimental and simulation studies of molten vanadium oxide glass andmolten salts.

Environmentally friendly metallurgicalprocessing
To improve the recyclability of aluminum, there is a need to use moresecondary aluminum and scrap; however, such materials contain a lot of
impurities. We are thus developing novel methods for the mechanicalstirring of molten aluminum, with the goal of producing better flux
dispersion and thus more efficient removal of impurities. To achieve these
purposes, we performed water-model experiments to investigate fluid
flow and mass transfer during the stirring and casting of molten aluminum.
In addition, we conducted numerical simulations on a supercomputer toinvestigate transport phenomena in large-scale melting furnaces. As
shown in Figure 6, we investigated the gas-liquid interface deformation
during mechanical stirring using a water-model experiment and anumerical simulation; we thus developed a method to reduce theentrainment of oxide film.

Fig.5 (a) Thermodynamic calculation of phasecomposition at high temperature for considerationof reaction among ZrO2, B2O3 and C. (b) SEM
photograph of formed ZrB2 by microwave
excited reaction at 1300oC.

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment（Fig.3）、これはリサイクル可能な Al 合金や複合材料の開発へと繋がThe effects of ultrasound waves are associated with the ability of thesewaves to propagate through elastic mediums such as gases, liquids, andsolids. Thus, these waves can be used to transfer energy to places where itis needed. The purpose of our research is to investigate ultrasound-related
phenomena and to develop more efficient and sustainable processes for thetreatment of liquid metals, wastewater, and exhaust gases. In particular,
we investigate phenomena such as cavitation and acoustic streaming
through experiments and numerical simulations (Figs. 1 and 2). Thesephenomena arise when ultrasound waves propagate through liquid phases.
When cavitation bubbles collapse, they release a huge amount of energy,
which can then be used to fragment and disperse the solidifying crystals
and solid particles in molten metals, as well as to decontaminate
wastewater. For example, the ultrasound-assisted refinement of Al-Fe
intermetallic particles in molten aluminum (Fig. 3) provides a backgroundfor the development of easy-to-recycle Al alloys and composite materials.
In another project, we are investigating the combined effect of acoustic
cavitation and underwater plasma, with the goal of developing new, more
efficient technologies for wastewater treatment. Figure 4 shows thedegradation efficiency of rhodamine B under various experimental
conditions.

与すると考えられ、期待されている。またガラスリサイクルにおける成Our laboratory also hosts fundamental studies on the microwave
processing of materials. Microwaves are electromagnetic waves withoscillating electric and magnetic field components at GHz frequencies. We
separately investigate the irradiation effects of electric and magnetic
fields. Notably, microwave magnetic-field irradiation with the impositionof an external magnetic field is of interest, not only because this raises
magnetic resonance but also because it could be used in the developmentof new process for material fabrication. Moreover, microwave processing
has a so-called nonthermal effect.

先端環境創成学専攻することである。特に、当研究室では実験と数値シミュレーションを利Ultrasonic processing:
Fundamentals and applications

Application of electromagnetic fields toenvironmental and materials processing

Fig.6 Snapshots of (a) experimental and(b) simulated free surface shapes during
mechanical stirring.
Coexistence Activity Report 201851

環境創成計画学講座

Ecomaterial Design and Process Engineering

環境材料表面科学分野

Environmental Materials Surface Science

低環境負荷社会に資する
次世代ナノ材料の表面設計指針
Atomic-level design of next-gen, novel nano-materials for eco-friendly scociety

教授 和田山 智正

助教 轟 直人

Professor

Assistant Professor

Toshimasa Wadayama

Naoto Todoroki

Group Photo

再生可能エネルギーによる水素の製造と貯蔵、利用サイトまでの運搬、さらに燃料電池による化学－電気エネルギー変換など、次世代の水素社会の実現に向けた問題が山積している。関連する新規材料開発や機能向上は必須の技術課題であり、その解決に向けた学理的背景の解明が求められている。触媒材料を例にとれば、金属や合金、酸化物や炭素系材料表面における水素や酸素、炭化水素などが関連する表面反応の基礎的理解は、高効率触媒開発、ひいては水素社会の実現に直結する。触媒活性とその反応が進行する材料表面の安定性（耐久性）の機構解明には、
材料表面を原子レベルで構造規整する必要がある。本研究分野では、よく規定された（well-defined）金属や合金単結晶表面に加えて、構造規整したナノ粒子を実触媒のモデルとし、超高真空（UHV）下における分子線エピタキシ（MBE）法やアークプラズ堆積（APD）法を駆使して合成し、その構造評価を走査プローブ顕微鏡（SPM）、走査透過電子顕微鏡（STEM）、X 線光電子分光（XPS）、低速イオン散乱分光（LE-ISS）などの表面科学的手法を用いて多角的に行っている。その上で、合成したモデル触媒の電極触媒能を評価し、次世代電極材料開発に向けたナノ構造設
計指針を明確化することを目指している。

PEMFC 触媒用 Pt － M（M= 遷移金属）合金ナノ粒子は、電位変動下における Pt 表面の配位不飽和サイトと合金化元素 M の電気化学
的酸化・還元を通じた M の溶出により構造劣化し失活する。したがって、
M をより安定な M 化合物とすることは、Pt および Pt － M 合金ナノ
粒子の電気化学的構造安定化に効果があると期待される。そこで、合金化元素 Ta を窒素や炭素ドープしたナノ粒子を APD 法により合成し、Pt 被覆してその電気化学的構造安定性を議論した。その結果を Fig.2にまとめた。図から Ta コアへの窒素や炭素ドープは、コアシェル構造

A comprehensive understanding of the surface reactions on nano-sized metals (alloys), oxides, and carbon-based materials is essential in the developmentof novel nanomaterials with unique catalytic properties. Our approach involves (1) preparations of well-defined single crystal surfaces and nanoparticles
of alloys and metal compounds through dry processes (molecular beam epitaxy and arc-plasma deposition; APD) in an ultrahigh vacuum (UHV) and (2)electrochemical evaluations of the catalytic properties of UHV-prepared nano-structural surface models that are intended for the development of practicalelectro-catalysts. We routinely use UHV and molecular-beam epitaxy, UHV-APD, scanning probe microscopy (SPM), scanning transmission electron
microscopy (STEM), X-ray photo-electron spectroscopy (XPS), low-energy ion-scattering spectroscopy (LE-ISS), electrochemical (EC) voltammetry,gaschromatography (GC), online electrochemical mass spectrometry (OLEMS), and other techniques to clarify nanomaterials’ surface phenomena. Our
research accomplishements provide a direct link to the next-generation hydrogen society.

の安定化に有効であることがわかる。

CO2 電解還元反応生成物の電気化学質量分析
CO2 の電解還元反応（ECR）に有効な触媒材料の開発に向けて、
ECR 機構の包括的理解が不可欠である。そこで Au 単結晶の基本低指数面 Au (hkl ) 表面に Co や Sn を極微量堆積したモデル触媒表面を構築し、CO2 還元生成物の印加電圧依存性をオンライン電気化学
質量分析法により調査した。Fig.3 に示したように、Co および Sn を

固体高分子形燃料電池（PEMFC）カソードで進行する酸素還元反応（ORR）の触媒開発に向け、Pt 基合金ナノ粒子の合成とその特性に関する研究が精力的に行われている。ORR メカニズムの解明には、
活性・耐久性と触媒ナノ構造との関係を原子レベルで明らかにする必要がある。本年は、清浄な Pt（111）基板上に Pt/Zr 積層ヘテロナノ構を検討した。得られた Pt-Zr モデル触媒の断面 HAADF-STEM 像および対応する EDS ライン分析結果から、約 1nm 厚の Pt（111）シェ
ル層が約 4nm 厚の Pt-Zr（111）表面合金層上に合成可能であることがわかった。Fig.1 に合成した Pt-Zr モデル触媒の酸素還元反応活性をまとめた。図から、Pt（111）シェル層に対して面内引張歪が働く場合でも ORR 活性が向上することがわかる。

Fig.1 ORR activity enhancements (bottom) & surface
strain for the Pt-Zr model catalysts.

52 Coexistence Activity Report 2018

Pt-based alloy nanoparticles are effective for a low noble–metal content
oxygen reduction reaction (ORR) cathode catalysts in fuel cells with
proton-exchange membrane fuel cells (PEMFC). Models and investigations
are needed ensure a comprehensive understanding of the ORR mechanisms
involved in the complex nanostructures of practical catalysts with a Pt
shell and a core comprising an alloy of Pt and transition metals. Thus, thisyear, using the APD method, we fabricated hetero-layered nanostructuresof Pt and Zr on a clean Pt(111) substrate to create a nanoparticle model witha Pt shell and a combination Pt–Zr core . Both the cross-sectional HAADF
images from scanning transmission electron microscopy and thecorresponding energy dispersive X-ray (EDS) line profiles of the Pt-Zr
catalysts clearly show that shells of approximately 1-nm-thick Pt(111) canbe synthesized on 4-nm-thick Pt–Zr(111) alloy layers. Figure 1 shows thattensile surface strain also enhances ORR activity.

Fig.2 ORR durabilities for the Pt/TaCx model catalysts.

Au(hkl ) 基板表面上に堆積して作製した Co/Au(hkl ),Sn/Au(hkl )は、Au(hkl ) に比較して一酸化炭素（CO）生成に対する活性が前者で向上し、後者で低下した。STM による最表面構造観察に基づいて
ECR 活性を議論した。

研究プロジェクト、特許、学生の受賞
NEDO 先進低白金化技術開発、科学研究費補助金基盤研究 (B)、
トヨタ・モビリティー基金、矢崎科学技術振興記念財団助成よる研究を実施し、論文および学会発表と特許優先出願を行った。轟は日本金属学会奨励賞を受賞した。また、所属学生は国際および国内会議
においてそれぞれ 3 件および 17 件の成果報告を行い、計 4 件のポス
ター賞を受賞した（Fig.4）。

Fig.3 Relative activity of CO2 electrochemical reduction on
the Co0.1ML and Sn0.1ML/Au(110) surfaces.

A comprehensive understanding of the electrochemical reduction (ECR)
of CO2 is essential to the development of highly active electrode materials
for ECR. We investigated the ECR of CO2 into carbon monoxide for
0.1-monolayer(ML)-thick Co- and Sn-deposited Au(hkl) using online
electrochemical mass spectrometry. Figure 3 shows that the activity ofAu(110) depends upon surface modifying elements; the ECR activity of
the Co 0.1ML /Au(110) (red) is higher than that of the Au(110) (dashed),
whereas the surface 0.1-ML-thick Sn (blue) deactivates the ECR. We
discussed the ECR mechanism based on the scanning tunnelingmicroscopic (STM) images.

Research projects, patents, and awards
We have conducted projects in conjunction with NEDO, JSPS KAKENHI,
the Toyota Mobility Foundation, and the Yazaki Memorial Foundation for
Science and Technology. The results of these studies have been published inseveral papers and have led to a priority patent application. Dr. N. Todoroki
received the Japan Institute of Metals and Materials’ Young ResearcherAward. In addition, our students have presented three papers at international
conferences and 17 papers at domestic conferences, receiving four poster
awards as a result (Fig.4).

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

造をアークプラズマ堆積（APD）法により構築し、その ORR 触媒能Oxygen-reduction reactions on well-definedmodels of catalyst surfaces

Analysis of the products of CO2 reduction
using electrochemical mass spectrometry

先端環境創成学専攻

よく規定されたモデル触媒表面の酸素還元反応

Pt-M (M=transition metals) alloy nanoparticles (NPs) have been widely
studied. Because the alloying transition metals M are easily dissolved
under the PEFCs’ operating conditions, explorations of electrochemicallystable transition-metal compounds are needed in order to develop highly
active and durable cathode-electrode catalysts. Therefore, we investigatedthe ORR properties (initial activity and durability) of platinum andtantalum carbide alloy (Pt/TaCx) NPs, which we prepared through the
APD of TaCx followed by the electron-beam deposition of Pt. Figure 2
summarizes the activity trends for the potential applications (in terms ofdurability). The results clearly indicate that the Pt-shell/TaCx-core typeNPs are effective, active, and durable ORR catalysts.

Fig.4 Certificates of academic awards.

Coexistence Activity Report 2018

53

連携講座

Collaborative Divisions

環境適合材料創製学分野（新日鐵住金） Process Engineering for Environmentally Adapted Materials(Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation)

鉄鋼製造技術を通して、資源・エネルギー問題に貢献する
Development of new steelmaking technology contributing
to the sustainable society

客員教授 佐藤 有一

客員教授 岡崎 潤

客員教授 楠 一彦

客員教授 市川 和利

客員教授 森口 晃治

Professor

Professor

Professor

Professor

Professor

Yuichi Sato

Jun Okazaki

Kazuhiko Kusunoki

Kazutoshi Ichikawa

Kohji Moriguchi

鉄鋼製品は、主原料として鉄鉱石を使用して製造されます。これらの製品は、使用した後に、スクラップにされて、再度鉄原料に戻されます。
日常生活の基本材料である鉄は、その形状を変えて何度も再使用することができます。したがって、鉄は環境にやさしくなっています。同時に、である。そこで本研究では、SiO2 を含まない MgO ソースとしてドロ鉄鋼製造工程は、大量のエネルギーと資源が必要で、環境に大きな影響を及ぼします。そのため、原料、設備の購入、製造、技術開発、製品輸

マイト（CaCO3 ,MgCO3）に着目し、その同化性に関する基礎的な評

送から使用、リサイクル、廃棄に至るすべての段階で、環境への影響を低減することが必要です。このような背景に基づき、我々の講座では、さ価を実施している。

まざまな環境に適応する材料、特に金属材料の合成に関する新技術を開発する教育と研究が行われます。当社の使命は、環境に適応できる材料を使用する場合の持続可能な産業や社会システムを当社が確立することのできる新しい材料合成プロセスを開発することです。
Steel products are made using iron ore as the main raw material. After these products have been used, they are scrapped and once again returned to ironmaterial. In this way, iron, which is a basic material for daily life, can be reused time and time again in varying forms; thus, it is kind to the environment.
At the same time, the steelmaking process requires a large amount of energy and resources, and it exerts a large influence on the environment. Therefore,
it is necessary to reduce the impact on the environment at all stages, from the purchase of raw materials and equipment, manufacturing, technologicaldevelopment, and transportation of products to their use, recycling, and disposal. Based on such backgrounds, in our course teaching and research will be
undertaken to develop new techniques related to the synthesis of various environmentally adaptable materials, especially metallic materials. Our mission
is to develop novel material synthesis processes that will allow us to establish sustainable industries and social systems that utilize environmentally
adaptable materials.

Fig.2 に、鉱石タブレット焼成後の強度を示した。タブレット中のMgO 濃度が 0.5mass% 以上ではいずれの粒度でもドロマイトの方が高強度となる結果を得た。

溶液法 4H-SiC を種結晶に用いた
超高品質結晶成長
次世代パワーデバイス材料である SiC は、結晶欠陥の低減が課題となっている。本研究では、溶液法による高品質 SiC 結晶の育成技
術開発に取り組んだ。結晶成長実験では、種結晶に溶液法 4H-SiC
バルク単結晶から切り出した（1-100）オン基板を用いた（Fig1(a)）。
成長方向 [1-100] が貫通転位の伝播方向 [0001] に対して垂直となる

Fe 基アモルファス合金の高周波領域での軟磁気特性の解明
アモルファス合金はその原子構造が従来の結晶構造とは異なること
つまり、高強度と高靭性を合わせ持つ機械的性質、高い耐食性、優れた軟磁気特性などを有している。本研究テーマでは特に軟磁気特性に注目し、高周波軟磁性材料としての適用先拡大実現を目標に、アモルファス合金の高周波領域での軟磁気特性を解明する研究を行っている。
これまでに、軟磁気特性に特に影響を及ぼすアモルファス合金の結晶化過程について研究し、焼鈍時の保持時間を長くすると結晶化の進行

焼結用 MgO 原料の同化性評価
高炉の高出銑、低還元材比操業には焼結鉱の品質向上が重要であり、冷間強度を維持しつつ焼結鉱中のスラグ成分を低減させることが有効

Fig.1 Effect of annealing conditions on crystallization

54 Coexistence Activity Report 2018

Evaluation of sintering MgO material assimilation
To enable the high tapping of molten iron in a furnace, as well as a low rateof reducing-agent operation, it is important to improve the quality ofsintered ores. An effective for this is to reduce the slag component ofsintered ores while maintaining their cold strength. Therefore, in thisFig.2 The strength of sample after sintered

実際、成長後の結晶の転位評価を溶融 KOH エッチングで実施したところ、貫通転位に起因するエッチピットは全く含まれなかった。さらに反射 X 線トポグラフ観察を行ったところ、成長結晶には基底面転位や積層欠陥も見られなかった。溶液法では (0001) 面成長と (1100)
面成長を 1 度ずつ行うだけで、ほぼ無転位である結晶が得られること

The reduction of dislocations is an urgent technical issue for SiC, which isa material used in next-generation power devices. In this study, we worked
on developing a technology for growing high-quality SiC crystals using
the solution method. In these crystal-growth experiments, we used an onaxis substrate (1-1 00) cut from a solution and grown from a 4H-SiC bulk
single seed crystal (Fig.1a). As the growth direction [1-100] is perpendicular
to the propagation direction [0001] of the threading dislocation, we
expected that the threading dislocation would not propagate to the growing
crystal (Fig.1b). When we carried out the dislocation of the grown crystal
using molten KOH etching, we confirmed that no threading dislocation
occurred. We conducted further examination using X-ray topographyobservations, and we did not find basal-plane dislocation or stacking faults
in the grown crystal. In the solution method, we showed that almost
dislocation-free crystals can be obtained only by performing (0001) and(1100) plane growth once, followed by crystal growth of the highest
quality.

が示され、世界最高の品質レベルの結晶育成に成功した。
以下のテ－マについても研究中である。
◯ 構造用鋼の使用性能に及ぼす不純物元素の影響◯ 焼結プロセスからの CO2 削減を目指したマグネタイト微粉鉱の焼結反応促進◯ sp 電子系金属材料のポリタイプエネルギー論に関する第一原理計算解析

Studies on the following topics have been carried out:
◯ The influence that tramp elements have on the practical performanceof structural steels◯ The promotion of magnetite fine ore assimilation to reduce CO2
in the sintering process◯ First-principles studies on the total energetics of nonequivalenthexagonal polytypes for sp-electron metals

Department of Frontier Sciences for Advanced Environmentが遅くなることが分かった（Fig.1 参照）。

Because the atomic structures of amorphous alloys differ from theconventional crystal structure, these alloys have that are not found inconventional alloys. For instance, amorphous alloys have superiormechanical properties in terms of strength, and high toughness, andcorrosion resistance, as well as excellent soft magnetic properties. In thisstudy, we focused on soft magnetic properties. To achieve wide applications
for these high-frequency soft magnetic properties, we studied theseproperties in high-frequency amorphous alloys. Based on the results of ourexperiments on the crystallization process of amorphous alloys, we foundthat increasing the annealing time delays the crystallization process (Fig. 1).

ため、貫通転位が成長結晶へ伝播しないことが期待できる（Fig1.(b)）。

Ultrahigh-quality 4H-SiC crystal grownby solution growth method

先端環境創成学専攻

から、これまでの金属・合金には見られないユニークな特性を示す。

Clarification of soft magnetic properties in thehigh-frequency field of Fe-based amorphous alloys

study, we focused on dolomite (CaCO3, MgCO3) as a MgO source that does
not include SiO2 . We also performed a basic evaluation of its assimilation.
Figure 2 shows the strength of the sample after sintering. Dolomite gives
higher strength than peridotite for all sizes, as long as the MgO content isequal to or greater than 0.5 by mass%.

Fig.3 Schematic representation of crystal growth process.

Coexistence Activity Report 2018

55

連携講座

Collaborative Divisions

地球環境変動学分野（国立環境研究所） Global Environment (National Institute for Environmental Studies)

グローバルな大気環境や炭素循環の変化を捉える
Observation of Global Atmospheric Environment and Carbon Cycle Changes

客員教授 中島 英彰
Professor

客員教授 町田 敏暢
Professor

Hideaki Nakajima

Toshinobu Machida

当講座では地球規模の大気環境変動に関わる大気化学成分の分布や経時変化を計測する観測技術、陸域における炭素収支の観測技術、なら

灰色の連続値としてプロットしてあるのは、世界各地のバックグラウン

びに地球温暖化を含めたグローバルな大気環境変動解析に関する研究と教育を行っている。具体的には、人工衛星、航空機、船舶、地上観測に

ド大気観測施設において、ガスクロマトグラフィー質量分析計によってよる大気成分や雲、エアロゾル、ならびにそれらの地表プロセスの観測技術、地上からの各種の遠隔計測技術の開発、アジアや南極、シベリア解析された同じガスの地表濃度である。

を含む北極など世界各地における観測活動ならびに取得したデータの処理アルゴリズム、データ解析を行うことによって地球規模での大気環境変動の原因究明に向けた研究を実施している。

両方のガスともに、1995 年から最近にかけて増加傾向が見て取れ、
FTIR による観測値は地上の観測値と良く一致している。また、HFC-

In cooperation with the National Institute for Environmental Studies, we are carrying out research on the global atmospheric environment, such as global
warming and air pollution. For that purpose, we are developing measurement techniques on atmospheric composition changes and terrestrial carbon
budgets. We conduct research and education on measurement principles, data processing algorithm, field experiments, and data analysis on the basis of
specific cases of remote sensing and in situ technologies. We also develop applications for atmospheric compositions/clouds/aerosols and their surface
processes, utilizing such instruments as satellite-borne, air-borne, ship-borne, and ground-based sensors. We conduct field measurements in Asia,
Antarctica, and the Arctic including Siberia, and we study global atmospheric environmental change by analyzing these data.

23 に関しては地上観測が開始される前に遡って FTIR による解析が出来ていることが示されている。今後他の HCFC や HFC にも解析対象を拡張していく予定である。

アジア太平洋域上空における CO2 濃度の三次元構造
日本 航 空の旅 客 機 を利 用した 温 室 効 果 ガス観 測プ ロジェクト（CONTRAIL プロジェクト）で取得された 10 年間にわたる大量の観

FTIR を用いた北海道・陸別、南極昭和基地及びつくば上空におけるフロン・代替フロン類の挙動解明
我々は、1990 年代半ばから北海道・陸別町において、また 2007、2011、2016 年の 3 年間南極昭和基地において、また 1 年前からは
茨城県つくばにおいて、フーリエ変換赤外分光器（FTIR）による太陽光を光源にした赤外分光観測を行ってきている。この観測では、大我々は今回、モントリオール議定書で排出が規制された CFC の代替物質である HCFC-22 と HFC-23 の変動に着目した解析を行った。
NASA ジェット推進研究所の G. C. Toon 博士が公開している疑似ラ
インパラメータを用い、SFIT4 と呼ばれる解析ツールを用いた解析を行った。FTIR は晴天日に観測を行うことが出来るが、それぞれ観測様 子 を 調 べ た。Fig.1 に HCFC-22 の、Fig.2 に HFC-23 の 1995
年から現在までの鉛直カラム量変化を示す。緑が陸別の、青が昭和基地の、オレンジがつくばにおける観測値を示す。同じグラフに黒、水色、ていなかったアジア太平洋地域における大気中 CO2 濃度の分布の三次元構造とその季節変動を捉えた。アジア太平洋地域特有の CO2 濃度の分布には、シベリア域の森林による CO2 の吸収やアジアの化石
燃料起源の排出の影響とともに、夏季のアジアモンスーンに伴う大気輸送が重要な役割を果たしていることが明らかになった。
Fig.3（左）は航空機の上昇・下降中に得られた鉛直分布と高度10km 付近の水平飛行中に得られた水平分布から作られた 8 月における CO2 濃度の三次元構造である。底面は 8 月の地表からの CO2 放出・吸収の強度を表している。8 月にインド周辺の光合成活動の影響を受けた低い CO2 濃度を伴った空気塊は、モンスーン循環によって地上付近から上部対流圏に輸送され、モンスーン高気圧の渦の中に隔離されていることがわかる。Fig.3（右）に示されるように 9 月になるとモンスーン高気圧の活動が弱まり、低濃度の CO2 が東アジアや太平洋域に流出する現象も明確に捉えられている。

We have used ten years of measurements taken from commercial airliners(as part of the CONTRAIL (Comprehensive Observation Network forTrace gases by Airliner) Project) to uniquely reveal both the threedimensional distribution of atmospheric CO2 over the Asia-Pacific region
and the seasonality of that distribution. Asia receives only sparsemonitoring for atmospheric CO2 , despite the region’s growing importanceto the global carbon cycle.
The CONTRAIL data revealed clear seasonal pattern in CO2 distribution
over Asia that varies with latitude, longitude, and altitude. In particular,
we observed a distinct depletion of CO2 concentration over South Asia to
Southeast Asia in August to September (Fig. 3). The low-CO2 area wasconfined to the Asian summer monsoon anticyclone—persistentanticyclonic circulation in the upper layers of the atmosphere (above 10 km
altitude) associated with the seasonally varying monsoon regime—and to
be imprinted by strong CO2 uptake by vegetation in South Asia. The Asiansummer monsoon efficiently conveys signals from South Asian groundvegetation upward, and it propagates eventually out to the Pacific Ocean
after being trapped within the anticyclone. Seasonal evolutions of CO2
uptake in South Asia and the dynamic development and decay of Asiansummer monsoon anticyclone have a remarkable impact on the distributionof atmospheric CO2 over Asia and to the Pacific.
Reference: Umezawa, T. et al. (2018), Atmos. Chem. Phys. doi: 10.5194/
acp-18-14851-2018.

参考情報：国立環境研究所報道発表

http://www.nies.go.jp/whatsnew/20181106/20181106.html

参考文献：Umezawa, T. et al. (2018), Atmos. Chem. Phys. doi: 10.5194/
acp-18-14851-2018.

Fig.1 Temporal variation of HCFC-22
measured by FTIRs at Rikubetsu, Syowa
Station, and Tsukuba together with groundbased air monitoring data since 1995.

Fig.2 Same as Fig. 1 but for HFC-23.

(left)(right)Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

されたデータの月平均値を求め、1995 年から現在までの濃度変化のWe started taking solar infrared spectroscopic measurements using
ground-based Fourier-transform infrared spectrometers (FTIRs) at
Rikubetsu, Hokkaido, in 1995. We also conducted FTIR measurements at
Syowa Station, Antarctica, in 2007, 2011, and 2016. We began taking FTIR
measurements in Tsukuba, Ibaraki in 2018. We have retrieved several
atmospheric trace species from the measured spectra. We analyzed thechlorofluorocarbons (CFCs), hydrochlorofluorocarbons (HCFCs), andhydrofluorocarbons (HFCs) from the FTIR spectra using a pseudo-line listthat Dr. G. C. Toon of NASA’s Jet Propulsion Laboratory prepared using
the SFIT4 retrieval tool. We analyzed the monthly averages of the temporalvariations in CFCs, HCFCs, and HFCs. Figure 1 shows the monthly
temporal variations of HCFC-22 (in total column amounts) at Rikubetsu(green), Syowa Station (blue), and Tsukuba (orange), whereas Figure 2
shows the same variations for HFC-23. These figures also show with
continuous data points for independent measurements of these gases from

測データを解析することによって、これまでは断片的にしか理解されThree-dimensional distribution of
atmospheric CO2 over the Asia-Pacific region

先端環境創成学専攻

気中の様々な微量気体成分の量と高度分布を導出することが出来る。

Monitoring of chlorofluorocarbons,hydrochlorofluorocarbons, andhydrofluorocarbons over Rikubetsu, Hokkaido;
Syowa Station, Antarctica; and Tsukuba, Ibaraki
using a Fourier-transform infrared spectrometerground-based background atmospheric monitoring stations in Barrow,
USA; Trinidad Head, USA; Cape Grim, Australia; and the South Pole,
Antarctica. There is good agreement between the FTIR measurements andthe ground-based air monitoring data. Figure 2 also shows the FTIR datafrom the time period before the air monitoring data were available. In the
future, we plan to extend our analysis to include other HCFCs and HFCs.

Fig.3 3D-distrubutions of CO2 over Asia Pacific in August (left) and September (right). The upper panels show CO2
distributions and wind vectors at around 10 km altitude. The lower panels indicate CO2 emissions (red) and uptakes (blue)by the terrestrial biosphere. Vertical pillars are vertical distributions of CO2 over the airports.

56 Coexistence Activity Report 2018

Coexistence Activity Report 2018

57

連携講座

Collaborative Divisions

環境リスク評価学分野（産業技術総合研究所） Environmental Risk Assessment(National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)「安全・安心」な地熱エネルギーの利用を目指して
Studies for utilization of safe and secure geothermal energy

客員教授 浅沼 宏

客員教授 張 銘

客員准教授 坂本 靖英

Professor

Professor

Associate Professor

Hiroshi Asanuma

当講座は国立研究開発法人産業技術総合研究所、福島再生可能エネルギー研究所 (FREA)、再生可能エネルギー研究センター、および地圏資源環境研究部門（つくば）所属の研究者が兼務し、教育・研究活動を行っている。現在、本講座では環境科学専攻の教員・学生と連携し研究教育活動を行うとともに、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）からの委託等を受け共同研究を実施している。
The members of the Environmental Risk Assessment (AIST Collaborative Laboratory) are carrying out studies to enhance safe and secure utilization ofgeothermal resources mainly by investigating technologies for ultra-resolution reservoir monitoring and rock-mechanical simulation of hydraulicfracturing/stimulation. Major research activities in 2017 include (a) scientific and engineering studies for large-scale power generation from subductionorigin supercritical geothermal resources; (b) simulation, microseismic monitoring, and rock mechanical studies for monitoring and management ofgeothermal reservoirs; (c)development of a system for monitoring the environmental burden associated with geothermal development; and (d) studies forsocial acceptance of geothermal development. Research and development to simulate industries in tsunami-stricken areas was also conducted.

Ming Zhang

Yasuhide Sakamoto

適正な地熱開発手法に関する研究
地下や地域の特性に応じて総合的かつ柔軟に地熱システムの設計・
開 発を行うための方 法 論（Overall System Design: OSD） や加圧注水による貯留層の能力改善に関する研究を実施している。また、
NEDO からの委託を受け、温泉と地熱発電の関連に関する科学的基
礎データ取得・評価のための AI-IoT 温泉モニタリングシステムの開発を本年度から開始した。

被災地企業の技術支援
超臨界地熱開発に関する研究
国内外の研究者と連携して、沈み込み帯に起源を有する超臨界地
熱資源による発電の可能性を探っている。2050 年に国内総容量数
10GW の商用発電を実現するために、NEDO からの委託を受け、科学的、技術的、経済的視点からの実現可能性詳細検討・試掘への詳
細事前検討を実施している。また、経産省からの委託事業として超臨界地熱資源開発時の岩体挙動シミュレータの開発、高温坑井用坑内

微小地震や自然電磁波による地熱貯留層の高精度モニタリング
福島県柳津西山地熱フィールドで、貯留層への涵養注水時の微小地
震および自然電磁波計測を実施し、これにより、貯留層への注水の効
微小地震に散乱・反射解析等の最先端の技術を適用し、貯留層内での流体挙動の把握や遠方場地震の影響評価等を実現するとともに坑井近傍の超高分解能探査技術の FS を実施している。

Fig.1 Model of typical supercritical geothermal
system in Tohoku (Northeast Japan)

58 Coexistence Activity Report 2018

In cooperation with scientists and engineers worldwide, members of thelaboratory have investigated the feasibility of power generation using
supercritical geothermal resources that originate in the subduction of theoceanic plate. With funding from New Energy and Industrial Technology
Development Organization (NEDO), the laboratory has conducted detailed
feasibility studies from the scientific, engineering, and economics pointsof view to establish several dozens of GW of total capacity by 2050. The
laboratory’s team has also received Ministry of Economy, Trade andIndustry (METI) funding to develop (a) simulations of supercritical rockbodies’ dynamic and hydraulic behavior and (b) fundamental technologies
and materials for supercritical boreholes.

国際貢献、社会貢献、他研究機関との連携等

Microseismic and magneto-telluric
monitoring of geothermal reservoirs

GFZ、LBNL、LLNL、BNL、SNL、USGS、BRGM、ベルリン自由大学、Since 2015, researchers from the laboratory have carried out microseismic
and magneto-telluric monitoring of geothermal reservoirs associated withtreatment injections at the Yanaizu-Nishiyama geothermal site in
Fukushima in order to reveal the reservoir’s response to such water
injections. The team members have developed and applied modern
techniques in seismic signal processing, including reflection and scattering
analyses, to create microseismic data sets for various geothermal sites

Fig.2 Estimated pH value of subcritical/supercritical fluid

Fig.3 Array response of microseismic
monitoring network of geothermal systems●国際貢献
ドイツ、米国、イタリア、アイスランド、フランス等の国立研究所、大学、
民間企業との国際共同研究を行っている。
●社会貢献・社会連携
浅沼：ICDP 委員、J-DESC 陸上掘削部会執行部委員、福島県における地熱資源開発に関する情報連絡会専門家部会委員、日本地熱学会評議員、同総務委員等●他研究機関との連携
チューリッヒ工科大学、MIT、PSU、ITB、ISOR 等●自治体、NPO 等との連携
福島県、山形県、郡山市、気仙沼市等●小中学校等との連携
浅沼：出前授業（6 回）、公開講座（1 回）

Fig.4 Semi-commercial model of monitoring
system of hot spring

The laboratory is gradually developing studies to establish a development
methodology that uses the concept of overall system design, which is
flexible enough to fit the social and subsurface conditions. Monitoring ofgases and hot springs has also enabled the laboratory’s researchers tocollect scientific data on the proper development of geothermic resources.

Technological support of local industries
The laboratory has provided technological support regarding seeds tolocal industries in the areas by the 2011 Tohoku earthquake and tsunami.
Many geothermal-related technologies have been developed under thisscheme.

Contributions to international society andcollaborations with other organizations●International contribution
The laboratory works with partners in Germany, the US, Italy, France, andIceland—mainly in the area of ultrahigh-temperature geothermal
development.
●Social contribution
Prof. Asanuma is a member of the boards for various international anddomestic scientific drilling projects. He is also a member of evaluation andadvisory committees for governmental agencies and local communities, aswell as a member of the boards of various academic societies.
●Collaboration with other organizations
The laboratory collaborates with domestic and international laboratories,
universities, and industrial organizations. This includes mutual visits, active
web communications, and joint publications.
●Collaboration with local communities
The laboratory has a long history of collaboration with local communities,
mainly in northeast Japan (e.g., Tohoku), to educate children. Prof. Asanuma
has also delivered three lectures on renewable energy to students.

Fig.5 Surface photo of fracture in granite forpermeability evaluation

Department of Frontier Sciences for Advanced Environment

果をモニタリングしている。また、国内外の地熱フィールドで取得した復興予算を使用して、被災地企業が有する技術シーズの実用化支援事業を実施している。

Research on the proper development ofgeothermal resources

先端環境創成学専攻

機器用基礎技術・素材の開発等を実施している。

Research on supercritical geothermal
resources

worldwide. They have also successfully imaged the behavior of fluids
inside and around geothermal reservoirs to evaluate the impacts ofteleseismic earthquakes.

Fig.6 Outreach activity at FREA Open-day

Coexistence Activity Report 201859

環境研究推進センター

Environmental Research Promotion Center (ERPC)

環境研究推進センター

環境研究推進センターの取組み
Activities of Environmental Research Promotion Center

環境研究推進センターは、本学の環境教育研究活動の推進・地域連携・産学官連携の取組み等を通じて環境に関する研究成果の社会実装を特任助教 齋藤 優子

特任助教 大庭 雅寛

助手 三橋 正枝Assistant Professor

Assistant Professor

Research Associate

Yuko Saito

Masahiro Oba

Masae Mitsuhashi

図ることを目的として平成 29年 7 月に設立された。環境科学研究科では、地球温暖化・自然共生・エネルギー・資源循環といった、環境に深く
研究分野間が相互に連携しながら、人と社会に影響を与えていく「研究成果の体系化」を図っていくことが重要である。環境研究推進センターは、環境に関する研究推進、地域連携・産学官連携等を通じた研究成果の社会実装の実現への取り組みを加速していくとともに、研究のアウトリーチ
活動・環境教育の推進・研究成果の普及啓発等も積極的に行っている。

環境科学研究科は、平成 16 年に宮城県と連携協定を結んでいる。
宮城県環境生活部との意見交換会を 7 月に行い、今後の展望について意見を交わした。また、新たな宮城県地球温暖化対策実行計画や地域未来投資促進法に基づく宮城県環境・エネルギー関連産業基本計画の策定に協力した。さらに、平成 29 年度に開始した「希少金属
等有用金属リサイクルシステム構築業務委託研究」を平成 30 年度も継続して行った。

仙台市との連携
仙台市とは、平成 21 年より連携協定を締結している。6 月には、
仙台市環境局との情報交換会を行い、今後の展望について意見を交わスタ 2018」に初めて参加し、環境科学研究科の研究や活動、たまきさんサロンの紹介を行った。また「先取りしたい、2030 年のくらし」
を市民の方々に紹介し、持続可能な社会の構築のための啓発活動を

The Environmental Research Promotion Center (ERPC) was founded in July 2017. Through its activities, such as promotion of environmental education;
our university’s research activities; and various projects in coordination with the area or with the industrial, academic and governmental organizations, itaims to actually apply the environmental study’s results to society. The Graduate School of Environmental Studies works on the real-world up-to-datestudies closely related to the environment, namely warming of the world, symbiotic relation with nature, energy and resource recycling. Because thesestudy fields are closely related to people’s lives and values, it is important for us to coordinate studies between various fields and develop systematizationof study results while proceeding with individual studies.
Also, the ERPC accelerates its environmental study and projects to materialize actual application of the results to society in coordination with areaorganizations as well as industrial, academic and governmental organizations. At the same time, the ERPC makes positive efforts to conduct publicity
activities, promote environmental education and spread the study results.

宮城県との連携した。連携に基づく活動の一つとして、9 月に開催された「エコフェCooperation with Miyagi Prefecture
The Graduate School of Environmental Studies concluded a cooperationagreement with Miyagi Prefecture in 2004. A roundtable discussion washeld with the Environmental and Community Affairs Department, Miyagi
Prefectural Government, in July. The ERPC helped draw up the new plan
to implement global warming countermeasures in Miyagi and the basic
plan for industries-related environments and energy in Miyagi. In addition,
the ERPC continued its study, “Research to construct recycling system ofrare metal and precious metal,” in 2018.

cooperation agreement, the ERPC participated in “Eco Festa 2018,” held in
September, and introduced the activities of the Graduate School ofEnvironmental Studies, Tamaki-san salon, and “Plan to take life of 2030 inadvance” to encourage the building of a sustainable society (Fig. 1).

行った（Fig.1）。

Cooperation with Senboku City

秋田県仙北市との連携

Our graduate school concluded its cooperation agreement with Senboku
City in 2017, when Senboku City was chosen as an SDGs future city, andthe “Industry creation and innovation by agriculture IoT and utilization ofhydrogen energy” promotion grant of reginal revitalization was adopted.
Senboku City entrusted Tsuchiya laboratory with the research project“Demonstration experiment of hydrogen production from waste aluminum
and Tamagawa hot spring acid water.” The ERPC cooperated in the
preparation of the application and the experiment (Fig. 2).

平成 29 年に、秋田県仙北市と我々は連携協定を締結した。本年にSDGs 未来都市に選定された仙北市は、地方創生推進交付金事業「農業 IoT 及び水素エネルギー利用による産業創造イノベーション」に採択され、土屋研究室が「玉川強酸性温泉水と廃アルミニウムを用いた水素製造の実証実験」の研究を受託した（Fig.2）。環境研究推進センターは、その申請書の作成および実験に協力した。

The symposium in Shima city

志摩市におけるシンポジウム

The JST (Japan Science and Technology Agency) adopted the research
project “Creating a Fountain of Future Lifestyle Ideas” as one of the
projects in the research area “Designing a Sustainable Society throughIntergenerational Co-creation” in 2015. Using this lifestyle innovation
concept as the base, the Graduate School of Environmental Studies,
Tohoku University, made an agreement with Shima City to start a “Shima
City Lifestyle Innovation Project” in June 2016. The purpose of thisagreement is to achieve a spiritually affluent lifestyle based on natural
resources and lifestyle history in Shima under future severe environmental
constraints and to help establish a sustainable society by promoting
regional creation in coordination with the Graduate School ofEnvironmental Studies and Shima City. In July 2018, a symposium,“Creating a Fountain of Future Lifestyle Ideas in Shima,” was held in
Shima city. (Fig. 3)

平成 28 年 6 月、環境科学研究科は志摩市と協定を締結し、「志摩市
ライフスタイル変革プロジェクト」を立ち上げた。国立研究開発法人
科学技術振興機構社会技術研究開発センター・持続可能な多世代共創社会のデザイン領域の平成 27 年度採択プロジェクトである「未来の暮らし方を育む泉の創造」を基盤として、東北大学大学院環境科学
研究科と志摩市が連携して地方創生を推進することで、自然や風土に根差した地域ならではの豊かな暮らし方を志摩市で実現するとともに、Cooperation with Sendai City

持続可能な社会の構築に寄与することを目的とするものである。これ

Our graduate school concluded its cooperation agreement with Sendai Cityin 2009. In June, an information exchange meeting was conducted with theEnvironmental Bureau, City of Sendai. As one of the activities based on theの暮らし方を育む泉の創造シンポジウムを開催した（Fig.3）。

らの研究連携活動を踏まえて、平成 30 年 7 月には、志摩市で未来

Environmental Research Promotion Center ( ERPC )関わる世界最先端の研究が進められているが、これらの研究分野は人々の暮らしや価値観と密接な関係があることから、個々の研究の推進と共に、報告書
平成 29 年度 宮城県「希少金属等有用金属リサイクルシステム構築
業務委託研究報告書」（平成 30 年 3 月）

Fig.1 Eco Festa 2018 (September 2018)60 Coexistence Activity Report 2018

Fig.2 Hydrogen production through aluminum-hot spring water
reaction in the Tamagawa hot springs

Fig.3 Symposium in Shima City (July 2018)

Coexistence Activity Report 201861

業績レポート
基幹講座
先進社会環境学専攻● Efficient arsenic phytoremediation by co-culture of Pterix
multifida with a multifunctional rhizobiacterium. [ Proceedings

資源戦略学講座

of 15th International Phytotechnologies Conference, (2018) ]環境複合材料創成科学分野● Enhancement of inhibition: understanding the role of plant【論文】● Electrochemical capacitors using nitrogen-doped verticallyaligned multi-walled carbon nanotube electrodes prepared by
defluorination. [ Carbon, 132, (2018), 539-547 ] Rei Nonomura,
Takashi Itoh, Yoshinori Sato, Koji Yokoyama, Masashi Yamamoto,Tetsuo Nishida, Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato

環境素材設計学分野【論文】● Formation Process of Hydroxyapatite Granules in Agarose
Hydrogel by Electrophoresis. [ Cryst. Growth Des., 18, (2018),
1961-1966 ] Kenshiro Kimura, Masanobu Kamitakahara, Taishi
Yokoi, Koji Ioku
● Lifetime in Steel Cord Wire Drawing Dies of WC-Co
Cemented Carbide Containing TaNbC or Cr3C2 . [ Materials
Transactions, 59(5), (2018), 754-759] Masayuki Takada,
Hideaki Matsubara and Yoshihiro Kawagishi● Preparation of spherical porous hydroxyapatite granules
as support materials for microorganisms. [ J. Ceram. Soc.
Japan, 126, (2018), 732-735 ] Masanobu Kamitakahara, Shohei
Takahashi, Taishi Yokoi, Chihiro Inoue, Koji Ioku
● WC-Co 超硬合金の粒成長に対する Ti(C,N) 粒子分散の抑制効果[ 粉体および粉末冶金 , 65(2), (2018), 91-98 ] 高田真之，松原秀彰，
森吉弘，松田哲志【総説・解説】●粉末焼結の基礎 [ 新粉末冶金入門講座テキスト（粉体粉末冶金協会），（2018），11-22 ］松原秀彰●リン酸八カルシウムを用いた薬剤担持可能な人工骨の開発 [ 粉体および粉末冶金 , 65, (2018), 197-201 ] 上高原理暢

Chongyang Yang, Mei-Fang Chien, Chihiro Inoueroot exudates in bacterial polycyclic aromatic hydrocarbons
degradation using sudangrass. [ Proceedings of 15th
International Phytotechnologies Conference, (2018) ] J.A.
Dominguez, M.F. Chien, C. Inoue● Factors Controlling the Fractionation and Seasonal Mobility
Variations of Ga and In in Systems Impacted by Acidic Thermal
Waters: Effects of Thermodynamics and Bacterial Activity.
[ Aquatic Geochemistry, 24(1), (2018), 5-25 ] Yasumasa Ogawa ,Daizo Ishiyama, Naotatsu Shikazono,Koichi Suto, Chihiro Inoue,
Noriyoshi Tsuchiya● Gene expression of a phosphate transporter and an
arsenate reductase in Pteris vittata during arsenic uptake.
[ Proceedings of 15th International Phytotechnologies
Conference, (2018) ] Shujun Wei, Mei-Fang Chien, Yi HuangTakeshi Kohda, Chihiro Inoue● Immobilization of boron and arsenic in alkaline coal fly
ash through an aging process with water and elucidation of
the immobilization mechanism. [ Water, Air, & Soil Pollution,
229, (2018), 359-370 ] Yasumasa Ogawa, Kento Sakakibara,
Tsugumi Seki, Chihiro Inoue● Preparation of spherical porous hydroxyapatite granules
as support materials for microorganisms. [ Journal of
the Ceramic Society of Japan, 126(9), (2018), 732-735 ]Kamitakahara M., Takahashi S., Yokoi T., Inoue C., Ioku K.
出水浄化方法の開発 . [ 土木学会論文集 G( 環境）, 74(1), (2018), 1-7 ]黄毅，宮内啓介，水戸光昭，中村真理子，成瀬美樹，遠藤司，井上千弘，
遠藤銀朗●根圏微生物が引き出すファイトレメディエーションのさらなる可能性 .
[ アグリバイオ , 2(7), (2018), 682-683 ] 楊重陽，簡梅芳【著書】
早稲田嘉夫，井上千弘，他

環境修復生態学分野

and Biotechnology, in press(2018) ] Kamitakahara M, TakahashiS., Yokoi T., Inoue C., Ioku K.
●Cadmium removal from mine drainage using Arabidopsis halleri
ssp. gemmifera through hydroponic culture. [ Proceedings of
15th International Phytotechnologies Conference, (2018) ] Zhaojie
Qian, Mei-Fang Chien, YiHuang-Takeshi Kohda, Nobuyuki
Kitajima, Kentaro Hayashi, Akihiro Kanayama, Chihiro Inoue

62 Coexistence Activity Report 2018

Proc. of the 2nd Joint Seminar on Landslide, Flood Disasters andIshikawa, M., Grantham, G.H., Sakata, S., Hirata, T.

the Environmental Issues, 2, (2018), 1-10 ] Khiem Quang Tran,● Distribution and Speciation of Bromine and Iodine in Volcanic

Tomoaki SATOMI and Hiroshi TAKAHASHIAsh Soil Profiles Distribution and Speciation of Bromine and● Enhancement of Recycled Aggregate Concrete Properties by

Iodine in Volcanic Ash Soil Profiles [ Soil Science Society ofa New Treatment Method. [ International Journal of GEOMATE,

America Journal (2018). 10.2136/sssaj2018.01.0019 ] Akira

14(41), (2018), 68-76 ] Ngoc Kien Bui, Tomoaki Satomi and Hiroshi

Takeda, Atsushi Nakao, Shin-ichi Yamasaki, and Noriyoshi

Takahashi

Tsuchiya● Fundamental Study on Possibility of Prediction of Ground● DRONE BRINGS NEW ADVANCE OF GEOLOGICAL MAPPING

Strength in Disaster Sites by use of UAV. [ Proc. of International

IN MONGOLIA: OPPORTUNITIES AND CHALLENGES [ Mongolian

Symposium on Earth Science and Technology 2018, 1, (2018),

Geoscientist, 47 (2018), 53-57] Otgonbayar Dandar, Atsushi

254-258 ] Kyosuke SUNEYA, Tomoaki SATOMI and Hroshi

Okamoto, Masaoki Uno, Undarmaa Batsaikhan, Burenjargal

TAKAHASHI

Ulziiburen, Noriyoshi Tsuchiya● Improvement of mechanical behavior of cemented soil

● Loop energy: A useful indicator of the hardness of minerals

reinforced with waste cornsilk fibers. [ Construction and Building

from depth-sensing indentation tests. [ Journal of Structural

Materials, 178, (2018), 204-210 ] Khiem Quang Tran, Tomoaki

Geology, (2018) ] Masuda, T., Omori, Y., Sakurai, R., Miyake, T.,

Satomi, Hiroshi Takahashi

Yamanouchi, M., Harigane, Y., Okamoto, A.

● INFLUENCE OF INITIAL CURING TIME AND WATER CONTENT● Mechanisms and kinetic model of hydrogen production in

ON GEOPOLYMER MODIFED SLUDGE GENER ATED IN

the hydrothermal treatment of waste aluminum [ Materials for

LANDSLIDE AREA. [ Proc. of the 2nd Joint Seminar on Landslide,

Renewable and Sustainable Energy, 7 (2018), 10.1007/s4024 ]Flood Disasters and the Environmental Issues, 2, (2018), 1-10 ] Vu

Putri Setiani, Noriaki Watanabe, Rina Riana Sondari and Noriyoshi

Minh Chien, Tomoaki SATOMI and Hiroshi TAKAHASHI

Tsuchiya● Mechanical Properties of Concrete Containing 100% Treated● Multiple kinetic parameterization in a reactive transport model

Coarse Recycled Concrete Aggregate. [ Construction andusing the exchange Monte Carlo method. [ Minerals, 8(12), (2018),

Building Materials, 163, (2018), 496-507 ] Ngoc Kien Bui, Tomoaki

579 ] Oyanagi, R., Okamoto, A., Tsuchiya, N

Satomi, Hiroshi Takahashi● Recovering the past history of natural recording media by● Recycling woven plastic sack waste and PET bottle waste as

Bayesian inversion. [ Physical Review E, 98, (2018), 43311 ] 岡本敦

fiber in recycled aggregate concrete: An experimental study.

●秋田県大比立鉱山下流域の河川中亜鉛に関する鉱山坑廃水の影響評価[ Waste Management, 78, (2018), 79-93 ] Ngoc Kien Buia,[Journal of MMIJ, 134 (2018), 46-52 ] 澤山憲吾，土屋範芳

Tomoaki Satomi, Hiroshi Takahashi●苦鉄質砕石岩を用いた酸性温泉水の中和に伴うレアメタルおよびヒ素，● Statistics Analysis on Soil Reduction Activity in Grizzly-under-

鉛の挙動に関する基礎的研究 [ Journal of MMIJ, 134 (2018), 53-59]

Materials Discharged from Recycling Plant of Waste Asphalt

岡田宏信，大庭雅寛，山田亮一，土屋範芳

Blocks. [ International Journal of the Society of Materials
Engineering for Resources, 23(2), (2018), 209-214 ] Milkos
Borges CABRERA Tomoaki SATOMI and Hiroshi TAKAHASHI

地球開発環境学分野【論文】● A Fundamental Study on Resistive Forces for Underwater
Ground Excavation by Flat Blade. [ Proc. of International
Symposium on Earth Science and Technology 2018, 1, (2018),
259-263 ] Kenta KOBAYASH, Tomoaki SATOMI and Hiroshi
TAKAHASHI● Automatic Measurement of Ground Strength by Falling
Weight from UAV at Disaster Areas. [ Proc. of 13th International【論文】
Hydroxyapatite and Other Materials. [ Applied Biochemistry

Cement Sludge and Models for Estimation of Tensile Strength. [(2018) ] Higashino, F., Kawakami, T., Tsuchiya, N., Satish-Kumar, M.,●ヒ素高蓄積植物による建設発生土処理地からのヒ素含有アルカリ性浸●『湿式プロセス』2.4 節 , 6.3 節 [ 内田老鶴圃 , (2018) ] 佐藤修彰，● Adhesion Behavior of Microorganisms Isolated from Soil on

wet grain-boundary diffusion. [ Journal of Petrology, in press,

地球物質・エネルギー学分野

Symposium on Advanced Science and Technology in【論文】

SATOMI and Hiroshi TAKAHASHI● Al-zoning of serpentine aggregates in mesh texture inducedby metasomatic replacement reactions. [ Journal of Petrology,
59(4), (2018), 613-634 ] Ryosuke Oyanagi, Atsushi Okamoto,
Rumiko Harigare, Noriyoshi Tsuchiya● Brine infiltration in the middle to lower crust in a collisionzone: Mass transfer and microtexture development throughExperimental Mechanics, 1, (2018), USB ] Naru OZAKI, Tomoaki● DEVELOPMENT ON ESTIMATION OF CONE INDEX BY
USING SOIL EXCAVATION BUCKET. [ Proceedings of 10th AsiaPacific Conference of ISTVS, 1, (2018), USB ] Tomoaki SATOMI,
Hiroshi TAKAHASHI, Shigeru AOKI, Hiroshi KANAMORI, Sachiko
WAKABAYASHI and Takeshi HOSHINO● Effect of Waste Cornsilk Fiber on Tensile Strength of Fiber-● STUDY ON ACQUISITION OF GROUND INFORMATIONFOR EFFECTIVE BUCKET EXCAVATION : MEASUREMENT OFGROUND SHAPE AFTER THE EXCAVATION. [ Proceedings of
10th Asia-Pacific Conference of ISTVS, 1, (2018), USB ] Hiroshi
TAKAHASHI, Tomoharu MINATO, Tomoaki SATOMI, Shigeru
AOKI, Hiroshi KANAMORI, Sachiko WAKABAYASHI and Takeshi
HOSHINO● Study on Acquisition of Ground Information for Effective
Bucket Excavation: Measurement of Ground Shape after the
Excavation. [ Proc. of International Symposium on Earth Scienceand Technology 2018, 1, (2018), 264-269 ] Kenta KOBAYASH,
Tomoaki SATOMI and Hiroshi TAKAHASHI● Study on Automatic Soil Sampling Device: Falling-Speed
Control and Atacching to UAV. [ Proc. of 13th International
Symposium on Advanced Science and Technology inExperimental Mechanics, 1, (2018), USB ] Syuntaro INOUE,
Tomoaki SATOMI and Hiroshi TAKAHASHI● STUDY ON PERMEABILITY CHARACTERISTICS OF RICESTRAW FIBER-CEMENT-REINFORCED SLUDGE. [ Proc. of

Coexistence Activity Report 201863

the 2nd Joint Seminar on Landslide, Flood Disasters and theEnvironmental Issues, 2, (2018), 1-11 ] Phan Thanh Chien,
Tomoaki Satomi and Hiroshi Takahashi● Study on Recycing of Unused High Water Content Soil as
Banking Materials. [ Proc. of 13th International Symposium on
Advanced Science and Technology in Experimental Mechanics,
1, (2018), USB ] KazuyaOGATA , Tomoaki SATOMI and Hiroshi
TAKAHASH● Study on Recycling Method of Waste Gypsum Board Paper:
Application of Waste Gypsum Board Paper for Soil Improvement.
[ Advanced Experimental Mechanics, 3, (2018), 129-134 ] Yusuke
IMAMURA, Tomoaki SATOMI and Hiroshi TAKAHASHI

地球開発環境学分野（坂口研）【論文】● Injection-induced Slip Characteristics of a Rock Fracture
Under High Temeratures. [ Proc. of 10th Asian Rock Mechanics
Symposium, (2018) ] Sho Takeyama, Hiroyuki Yamane, Noriaki
Watanabe and Kiyotoshi Sakaguchi● Stress Measurements in Seismogenic Zone: Dependenceof Stress Change Patterns Accompanied with Earthquakes on
Locations. [ Proc. of the 15th Annual Meeting of Asia Oceania
Geosciences Society, (2018) ] Wiren Lin, Kiyotoshi Sakaguchi●含水岩石のウォータージェット掘削シミュレーション. [ 骨材資源 ,50(198), (2018), 65-74 ] 坂口清敏，木﨑彰久【総説・解説】

Komai● El e c t ro ch e m i c a l p e r fo r ma n c e of L a N i 0 .6 C o 0 . 4 O 3 -δ● Experimental study on acid injection for enhanced gas-Ce 0. 9 Gd 0.1O 1. 95 composite electrode and evaluation ofrecovery from gas hydrate reservoir. [ Proceedings of theits effective reaction length [ Journal of Solid State

International Offshore and Polar Engineering Conference, 2018-

Electrochemistry, (2018) ] R. A. Budiman, R. A. Budiman, Y.

June, (2018), 199-204 ] Yusuke Nakano, Fuyuki Kaneko, Kengo

Uzumaki, S. Hashimoto, T. Nakamura, K. Yashiro, K. Amezawa,

Nakamura, Yasuhide Sakamoto, Takeshi Komai

T. Kawada● Friction‐stability‐permeability evolution of a fracture in granite.

● Investigation of rate-determining step of LaNi0.6Co0.4O3 -δ

[ Water Resources Research, 54, (2018), 9901-9918 ] T. Ishibashi,film electrode [ Journal of Solid State Electrochemistry, 22,

D. Elsworth, Y. Fang, J. Riviere, B. Madara, H. Asanuma, N.

(2018), 2227-2235 ] R. A. Budiman, R. A. Budiman, Y. Uzumaki,

Watanabe, C. Marone

S. Hashimoto, T. Nakamura, K. Yashiro, K. D. Bagarinao, H.

● Hydrogeochemical Investigation on Shallow and Deep

Kishimoto, K. Yamaji, T. Horita, K. Amezawa, T. Kawada

Groundwater in the Southern Gobi Desert, Mongolia. [ 第 28 回

● Shape deformation analysis of anode-supported solid

環境地質学シンポジウム , (2018) ] Batdermberel BAYANZUL, Isao

Soil with Granular Material. [ Proc. of 13th Internationaloxide fuel cell by electro-chemo-mechanical simulation [ Solid

MACHIDA, Kengo NAKAMURA, Noriaki WATANABE, Takeshi

Symposium on Advanced Science and Technology inState Ionics, 319, (2018), 194-202 ] Mayu Muramatsu, Masami

KOMAI

Experimental Mechanics, 1, (2018), USB ] Kota MATSUSHIMA,

Sato, Kenjiro Terada, Satoshi Watanabe, Keiji Yashiro, Tatsuya● Injection-induced Slip Characteristics of a Rock Fracture

Kawada, Fumitada Iguchi, Harumi Yokokawa

Under High Temeratures. [ Proc. of 10th Asian Rock Mechanics● Simulation of ferroelastic phase formation using phase-

Symposium, (2018) ] Sho Takeyama, Hiroyuki Yamane, Noriaki

field model [International Journal of Mechanical Sciences,

Watanabe and Kiyotoshi Sakaguchi

146-147, (2018), 462-474 ] M. Muramatsu, K. Yashiro, T.

● Mechanisms and kinetic model of hydrogen production in

Kawada, K. Terada

the hydrothermal treatment of waste aluminum. [ Materials for● Thermochemical CO2 dissociation using Ce0.8Zr0.15Sc0.05O2- δ

Renewable and Sustainable Energy, (2018), 7:10 ] P. Setiani, N.

[ Solid State Ionics, 317, (2018), 103-107 ] Ryo Hishinuma, Keiji

Watanabe, R. R. Sondari, N. Tsuchiya

Yashiro, Shin ichi Hashimoto, Shin ichi Hashimoto, Tatsuya● Numerical Simulation of Gas Hydrate Bearing Sediments

Kawadafor Enhanced Recovery Using Partial Oxidation method. [●高温作動燃料電池における酸素還元反応 [ 触媒 , 60(6), (2018),

Proceedings of 25th International Symposium of Offshore

345-351 ] 八代圭司，川田達也

and Polar Engineering, 25, (2018) ] Takeshi Komai, Yasuhide● Study on Strength Characteristics of Fiber-Cement-Stabilized

Tomoaki SATOMI and Hiroshi TAKAHASHI● Study on Strength Characteristics of Rice Straw Fiber-

エネルギー資源学講座

Cement-Reinforced Sludge. [ International Journal of the Society

分散エネルギーシステム学分野

of Materials Engineering for Resources, 23(2), (2018), 147-151 ]Phan Thanh CHIEN, Tomoaki SATOMI, and Hiroshi TAKAHASHI● Study on Weak Soil Improvement by Using Geopolymer
and Paper Fragments. [ International Journal of the Society ofMaterials Engineering for Resources, 23(2), (2018), 203-208 ] Vu
Minh CHIEN, Tomoaki SATOMI, Hiroshi TAKAHASHI and Le Anh
Tuan● Study on Workability and Strength Properties of Placing TypeFiber-Cement-Stabilized Soil. [ Proc. of International Symposium
on Earth Science and Technology 2018, 1, (2018), 270-273 ] Isao
KIMURA, Tomoaki SATOMI and Hiroshi TAKAHASHI● UAV を用いた災害現場における地盤強度推定の可能性に関する基礎的研究 . [ 第 9 回土砂災害に関するシンポジウム論文集 , 1, (2018), 19-24 ]
高橋弘，尾崎成，諫田貴哉，強矢恭輔，里見知昭●コンクリート用粗骨材作製のための砕石脱水ケーキの溶融温度推定モデ
ルの提案 . [ 土木学会論文集 E2, 74(1), (2018), 21-34 ] 里見知昭，一瀬裕司，高橋弘●ドローンを用いた土砂サンプリング装置の落下速度制御に関する研究 .
[ テラメカニックス , 38, (2018), 69-74 ] 島貫寛生，里見知昭，高橋弘●バケット掘削における抵抗力を用いた破砕堆積物の粒度推定に関する研究 . [ テラメカニックス , 38, (2018), 19-24 ] 大澤拓也，里見知昭，高橋弘●海底面掘削機械開発に関する基礎的研究―水中平板載荷試験装置の作
製―. [ テラメカニックス , 38, (2018), 31-36 ] 島貫寛生，里見知昭，
高橋弘●繊維質固化処理土工法による未利用泥土の築堤材への再資源化に関する研究 . [ テラメカニックス , 38, (2018), 1-6 ] 緒方和也，里見知昭，
高橋弘●造粒物を用いた繊維質固化処理土の強度特性に関する研究 . [ テラメカ
ニックス , 38, (2018), 7-12 ] 松島昂汰，里見知昭，高橋弘●無線センサネットワークを利用した斜面内の負の間隙水圧の長期多点計
測システム . [ 土木学会論文集 C（地圏工学）, 74(2), (2018), 144-163 ]酒匂一成，横田裕介，里見知昭，檀上徹，深川良一【論文】● Anisotropy of Fracture Toughness of Stabilized Zirconia
Investigated by Nano-Identation Method. [ MATERIALSTRANSACTIONS, 59(1), (2018), 23-26 ] Ito Hideaki, Sato
Kazuhisa, Unemoto Atsushi, Hashimoto Shin-ichi, Amezawa
Koji, Kawada Tatsuya●Electrochemical performance of LaNi0.6Co0.4O3-δ -Ce0.9Gd0.1O1.95
composite electrode and evaluation of its effective reaction●Numerical Study on the application of In-situ Low Temperature

3955-3963 ] R. A. Budiman, R. A. Budiman, Y. Uzumaki, S.
Hashimoto, T. Nakamura, K. Yashiro, K. Amezawa, T. Kawada● Evaluation of electrical conductivity and oxygen diffusivityof the typical Ruddlesden-Popper oxide Sr3Fe2O 7-δ (vol 43, pg
16264, 2017). [ CERAMICS INTERNATIONAL, 44(2), (2018),
2632-2632 ] Yihan Ling, Tianmin Guo, Xiaozhen Zhang, Riyan
Achmad Budiman, Yoshinobu Fujimaki, Takashi Nakamura, Bin
Lin, Tatsuya Kawada, Koji Amezawa● Investigation of rate-determining step of LaNi0.6Co0.4O3-δ film
electrode. [ JOURNAL OF SOLID STATE ELECTROCHEMISTRY,
22(7), (2018), 2227-2235 ] Budiman R. A., Uzumaki Y.,
Hashimoto S., Nakamura T., Yashiro K., Bagarinao K. D.,
Kishimoto H., Yamaji K., Horita T., Amezawa K., Kawada T.
● Shape deformation analysis of anode-supported solid oxide
fuel cell by electro-chemo-mechanical simulation. [ SOLID
STATE IONICS, 319, (2018), 194-202 ] Muramatsu Mayu, Sato
Masami, Terada Kenjiro, Watanabe Satoshi, Yashiro Keiji,
Kawada Tatsuya, Iguchi Fumitada, Yokokawa Harumi● Simulation of ferroelastic phase formation using phasefield model. [ International Journal of Mechanical Sciences,146-147, (2018), 462-474 ] M. Muramatsu, K. Yashiro, T.
Kawada, K. Terada● Thermochemical CO2 dissociation using Ce0.8Zr0.15Sc0.05O2- δ .
[ SOLID STATE IONICS, 317, (2018), 103-107 ] Hishinuma Ryo,
Yashiro Keiji, Hashimoto Shin-ichi, Kawada Tatsuya

64 Coexistence Activity Report 2018

Sakamoto, Kengo Nakamura, Noriaki Watanabe

length. [ Journal of Solid State Electrochemistry, 22, (2018),

エネルギー資源リスク評価学分野【論文】● Application of multivariate analysis to investigate the traceelement contamination in top soil of coal mining district inJorong, South Kalimantan, Indonesia. [ Earth and Environmental
Science, 118(12062), (2018), 1-8 ] Arie Pujiwati, Kengo Nakamura,
Noriaki Watanabe, Takeshi Komai● Behaviors of 1,4-Dioxane in soil and groundwater and its onsite detection method. [ The 14th International Conference on
Sustainable Water Environmen, 14, (2018), 102-111 ] Takeshi
KOMAI, Kengo NAKAMURA● Decomposition of gasoline hydrocarbons by natural
microorganisms in Japanese soils. [ Geosciences (Switzerland),
8(2), (2018) ] Junko Nishiwaki, Yoshishige Kawabe, Takeshi Komai,
Ming Zhang● Experimental Investigation on Changes in Mechanical
Properties of Volcanic Sandstones Under CO2 Geological
Storage Conditions. [ Proceedings of 10th Asiam RockMechanics Symposium, (2018), ARMS10-P-0133 ] K. Hattori, N.
Watanabe, A. Okamoto, K. Nakamura, T. Komai, T. Tamagawa● Experimental Study on Acid Injection for Enhanced Gas
Recovery from Gas Hydrate. [ the 28th International Ocean andPolar Engineering Conference, (2018) ] Yusuke Nakano, Fuyuki
Kaneko, Kengo Nakamura, Tohoku Yasuhide Sakamoto, Takeshi

Oxidation Process for Enhanced Gas Recovery from Methane
Hydrate Reservoir. [ International Society of Offshore and Polar
Engineers, (2018) ] Yasuhide Sakamoto, Fuyuki Kaneko, Yusuke
Nakano, Kengo Nakamura, Takeshi Komai● Restoration measures after the 2011 Tohoku-oki tsunami
and their impact on tsunami research. [ Advances in Naturaland Technological Hazards Research, 47, (2018), 229-247 ]Catherine Chagué-Goff, Kazuhisa Goto, Daisuke Sugawara, Yuichi
Nishimura, Takeshi Komai● Simultaneous H2 production with carbon storage by enhanced
olivine weathering in laboratory-scale: An investigation of CO2
effect. [ The Second International Conference on Materials
Chemistry and Environmental Protection, (2018) ] Jiajie Wang,
Kengo Nakamura, Noriaki Watanabe, Atsushi Okamoto, Takeshi
Komai● Simultaneous Olivine Alteration and Carbonation in CO2 -richGeological Condition. [ the 28th International Ocean and Polar
Engineering Conference, (2018) ] Jiajie Wang, Kengo Nakamura,
Noriaki Watanabe, Takeshi Komai● Simultaneous olivine alteration and carbonation in CO2 -richgeological condition. [ Proceedings of the International Offshore
and Polar Engineering Conference, 2018-June, (2018), 244-250 ]Jiajie Wang, Kengo Nakamura, Noriaki Watanabe, Takeshi Komai● Utilization of geothermal hot spring water for hydrogenproduction by Al-H 2 O hydrothermal reaction. [ GRAND

Coexistence Activity Report 2018

65

RENEWABLE ENERGY 2018 Proceedings, (2018), O-Ge-2-3 ] V.
Alviani, T. Kosaka, M. Uno, M. Oba, N. Hirano, N. Watanabe, N.
Tsuchiya, H. Saishu●酸注入による原位置発熱を利用したメタンハイドレート貯留層からのガス増進回収効果の評価 . [ 石油技術協会誌 , 83(6), (2018) ] 中野裕介，
中村謙吾，坂本靖英，駒井武●主成分分析を用いた表層土壌の元素濃度の地球化学的特徴の抽出 .
[ Journal of MMIJ, 134(2), (2018), 13-21 ] 中村謙吾，桑谷立，駒井武，
山崎慎一●地圏環境における1,4- ジオキサンの土壌 - 間隙水への分配に関する実験的検討 . [ 土木学会論文集 G（環境）, 74(2), (2018), 59-66 ] 中村謙吾，
伊東玄樹，川辺能成，駒井武●発行バクテリアに及ぼす液中ナノ粒子の急性毒性 ―ナノ粒子分散液を用いた急性毒性評価試験による検討―. [ 日本地下水学会誌 , 60(4),(2018), 435-459 ] 杉田創，駒井武●有害化学物質の地下水中での移動シミュレーション. [ 安全工学 , 57(6),(2018), 442-450 ] 駒井武，坂本靖英【総説・解説】● Application of multivariate analysis to investigate the traceelement contamination in top soil of coal mining district inJorong, South Kalimantan, Indonesia. [IOP Conference Series:
Earth and Environmental Science, 118, (2018) ] Arie Pujiwati, Arie
Pujiwati, K. Nakamura, N. Watanabe, T. Komai● Behaviors of 1,4-Dioxane in soil and groundwater and its onsite detection method. [The 14th International Conference on
Sustainable Water Environment, 14, (2018), 102-111 ] Takeshi
KOMAI, Kengo NAKAMURA●Experimental Study on Acid Injection for Enhanced Gas Recovery
from Gas Hydrate. [the 28th International Ocean and Polar
Engineering Conference, (2018) ] Yusuke Nakano, Fuyuki Kaneko,
Kengo Nakamura, Tohoku Yasuhide Sakamoto, Takeshi Komai● Restoration measures after the 2011 Tohoku-oki tsunami
and their impact on tsunami research. [Advances in Naturaland Technological Hazards Research, 47, (2018), 229-247 ]Catherine Chagué-Goff, Kazuhisa Goto, Daisuke Sugawara, Yuichi
Nishimura, Takeshi Komai● Simultaneous Olivine Alteration and Carbonation in CO2-richGeological Condition. [the 28th International Ocean and Polar
Engineering Conference, (2018) ] Jiajie Wang, Kengo Nakamura,
Noriaki Watanabe, Takeshi Komai● 1,4‐ ジオキサンの土壌間隙水中の分配挙動に関する考察 [ 日本水環境学会年会講演集 , 52nd, (2018), 552 ] 中村謙吾，伊東玄樹，駒井武● 2-2-1 酸化発熱によるガスハイドレートの生産増進に関する解析 [ 日エネ学会大会要旨集 , 27(0), (2018), 30-31 ] 駒井武，中野裕介，中村謙吾●公正と安全を守る分析化学 土壌・地下水汚染の分析化学 [ ぶんせき ,10, (2018), 420-424 ] 駒井武●主成分分析を用いた表層土壌の元素濃度の地球化学的特徴の抽出[Journal of MMIJ, 134(2), (2018), 13-21 ] 中村謙吾，桑谷立，駒井武，
山崎 慎一●地圏環境における1,4- ジオキサンの土壌 - 間隙水への分配に関する実験的検討 [ 土木学会論文集 G（環境）, 74(2), (2018), 59-66 ] 中村謙吾，
伊東玄樹，川辺能成，駒井武●地盤中卓越流路を考慮した重金属類溶出・移動性の評価手法の開発[ 環境助成研究成果 概要集 , (2018), 38-39 ] 中村謙吾

66 Coexistence Activity Report 2018

環境共生機能学分野【論文】

as Tartaric acid. [ SAGA-LS 研 究 成 果 公 報 , (2018) ] Hideyuki● Global distribution of material stocks: iron, copper and

Takahashi, Shunya Ueno, Kozo Shinoda

nickel. [ MATERIAUX & TECHNIQUES, 105(43591), (2018) ]Nakajima Kenichi, Daigo Ichiro, Nansai Keisuke, Matsubae● Aqueous electrophoretic deposition of citric-acid-stabilized

Kazuyo, Takayanagi Wataru, Tomita Makoto, Matsuno Yasunaricopper nanoparticles. [ Colloids and Surfaces A, 545, (2018),
93-100 ] Shun Yokoyama, Ippei Suzuki, Kenichi Motomiya,
Hideyuki Takahashi, and Kazuyuki Tohji● Aqueous Phase Synthesis of CuIn Alloy Nanoparticles andTheir Application for a CIS (CuInSe2)-Based Printable Solar
Battery. [ NANOMATERIALS, 8(4), (2018), 221 ] Takahashi
Hideyuki, Fujiki Hironari, Yokoyama Shun, Kai Takayuki, Tohji
Kazuyuki● Design of monoalcohol - Copolymer system for high quality
silver nanowires. [ Journal of colloid and interface science,
527, (2018), 315-327 ] Sugiyama S, Yokoyama S, Cuya
Huaman JL, Ida S, Matsumoto T, Kodama D, Sato K, Miyamura
H, Hirokawa Y, Balachandran J● Designed synthesis of highly catalytic Ni-Pt nanoparticles
for fuel cell applications. [ SN Applied Sciences, 1, (2018), 124 ]Kaneyuki Taniguchi, Kozo Shinoda, Jhon L. Cuya Huaman,
Shun Yokoyama, Masahito Uchikoshi, Takatoshi Matsumoto,Kazumasa Suzuki, Hiroshi Miyamura, Balachandran Jeyadevan● Electrochemical capacitors using nitrogen-doped verticallyaligned multi-walled carbon nanotube electrodes preparedby defluorination. [ Carbon, 132 (2018) , 539-547 ] Rei
Nonomura, Takashi Itoh, Yoshinori Sato, Koji Yokoyama,
Masashi Yamamoto, Tetsuo Nishida, Kenichi Motomiya,
Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato
● Environmentally friendly synthesis and formation
mechanism of copper nanowires with controlled aspect ratiosfrom aqueous solution with ascorbic acid. [ Journal of colloid
and interface science, 531, (2018), 109-118 ] Yokoyama S,
Motomiya K, Jeyadevan B, Tohji K● In situ spectroscopic studies of the one-pot synthesisof composition-controlled Cu-Ni nanowires with enhanced
catalytic activity. [ NEW JOURNAL OF CHEMISTRY, 42(15),

国際エネルギー資源学分野

The Total Environment, 636, (2018), 12-19 ] Azusa Oita, Yuuri● Evaluating core competencies development in sustainability

Tsuboi, Yasuhiro Date, Takahiro Oshima, Kenji Sakata, Akiko

and environmental master's programs: An empirical analysis.

Yokoyama, Shigeharu Moriya, Jun Kikuchi[ Journal of Cleaner Production, 181, (2018), 829-841 ]● Reducing nitrogen footprints of consumer-level food loss

Gregory Trencher, Shirley Vincent, Kyle Bahr, Shogo Kudo,

and protein overconsumption in Japan, considering gender

Kate Markham, Yasuhiro Yamanaka

and age differences. [ Environmental Research Letters, 13(12),● Resource control by introducing an environmental currency.

(2018), 124027-124027 ] Kentaro Hayashi, Azusa Oita, Luis

[ Proceedings SUM2018, Fourth Symposium on Urban Mining,

Lassaletta, Junko Shindo, Hideaki Shibata, Gen Sakurai, Sadao

21-23 May (2018) ] GRAUSE GUIDO

Eguchi● Towards the smar t city 2.0: Empirical evidence of●「食料を支える資源と環境」食料生産における関与物質総量の枠組

using smartness as a tool for tackling social challenges.

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八重一代● Transformative capacity and local action for urban●川崎市における家庭系ごみの発生抑制が窒素フットプリントに及ぼす

sustainability. [ Ambio, (2018), 1-14 ] Vanesa Castán Broto,

効果 . [ 環境科学会誌 , 31(1), (2018), 28-33 ] 種田あずさ

Gregory Trencher, Ewa Iwaszuk, Linda Westman【総説・解説】【総説・解説】●「食料を支える資源と環境」持続的リン管理の国際動向 [ 日本 LCA● Alkaline hydrolysis of PVC - coated PE T fibers for

学会誌 , 14(2), (2018), 134-140 ] 松八重一代，大竹久夫

simultaneous recycling of PET and PVC. [ Journal of Material●食料生産―消費過程における窒素利用効率と環境への窒素負荷―消Cycles and Waste Management, 20, (2018), 439-449 ] Shogo

費者影響の重要性と活用方向― [ 日本土壌肥料学雑誌 , 89(3), (2018),

Kumagai, Suguru Hirahashi, Guido Grause, Tomohito Kameda,

249-259 ] 江口定夫，柴田英昭，種田あずさ，新藤純子，松本成夫，

Hiroshi Toyoda, Toshiaki Yoshioka

森昭憲，中島泰弘，朝田景，志村もと子，林健太郎，中辻敏朗● Pyrolysis of sugarcane bagasse pretreated with sulfuric●窒素フットプリント：環境への窒素ロスを定量する新たな指標 . [ 日本

acid. [ Journal of the Energy Institute, (2018) ] Viliame Savou,

LCA 学会誌 , 14(2), (2018), 120-133 ] 種田あずさ，柴田英昭，新藤Guido Grause, Shogo Kumagai, Yuko Saito, Tomohito Kameda,

純子

Toshiaki Yoshioka【著書】● Resource control by a sustainability based currency● Chap 1, 1-1, 1-2 [ Phosphorus Recovery and Recycling,equivalent. [ Journal of Cleaner Production, 200, (2018), 533-

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541 ] Guido Grause● Nitrogen Embedded in Global Food Trade. [Encyclopediaof Food Security and Sustainability, Elsevier, (2018) ] Luis
Lassaletta, Gilles Billen, Josette Garnier, Azusa Oita, Hideaki

Cuya, Yokoyama Shun, Shinoda Kozo, Uchikoshi Masahito,● Mechanochemically metamorphosed composites ofhomogeneous nanoscale silicon and silicate oxides withlithium and metal compounds. [ Materials Sciences andApplications, 9(1), (2018), 111-125 ] Norihiro Shimoi, Masae
Komatsu, Yasumitsu Tanaka, Kazuyuki Tohji● Oxidation-Reduction Potential Control for One Step
Synthesis of Cu - P t Core -Shell Nanopar ticles. [ ECSTransactions, 85(13), (2018), 1517-1524 ] T. Nakamoto, Y. Terui,
S. Tsuchida, R. Seki, Y. Ueyama, H. Takahashi,
and K. Tohji● Study of high-mobility thin films containing highly
crystalline single-walled carbon nanotubes. [ International
Journal of Engineering Research & Science, 4(6), (2018), 4250 ] Norihiro Shimoi, Kazuyuki Tohji● The investigation of novel recycling process of hardlysoluble Sb in urban mine by the effects of ligands, suchdiscretely/continuously sampled surface water. [ Science of【論文】(2018), 13044-13053 ] Ishijima Masanao, Huaman Jhon L.
Miyamura Hiroshi, Jeyadevan Balachandran● Profiling physicochemical and planktonic features from

環境政策学講座
環境・エネルギー経済学分野

Shibata, Junko Shindo, Kentaro Hayashi【論文】

国際環境・自然資源マネジメント学分野● Comprehensive Analysis of External Dependency in【論文】

Terms of Material Criticality by Employing Total Material
Requirement: Sulfuric Acid Production in Japan as a Case
Study. [ MINERALS, 8(3), (2018) ] Kosai Shoki, Hashimoto Seiji,
Matsubae Kazuyo, McLellan Benjamin, Yamasue Eiji
● Food nitrogen footprint reductions related to a balanced
Japanese diet. [ Ambio, 47(3), (2018), 318-326 ] Azusa Oita,
Ichiro Nagano, Hiroyuki Matsuda● Global distribution of material consumption: Nickel, copper,
and iron. [ RESOURCES CONSERVATION AND RECYCLING,
133, (2018), 369-374 ] Nakajima Kenichi, Daigo Ichiro, Nansai
Keisuke, Matsubae Kazuyo, Takayanagi Wataru, Tomita
Makoto, Matsuno Yasunari● Addressing Maladaptive Coping Strategies of Local
Communities to Changes In Ecosystem Service Provisions
Using the DPSIR Framework. [ Ecological Economics,
149, (2018), 226-238 ] Ehara,M., Hyakumura,K., Sato,R.,
Kurosawa,K., Araya,K., Sokh,H., Kohsaka,R.
● An Analysis of 15 Years of Trends in Children’s Connection
with Nature and Its Relationship with Residential Environment.
[ Ecosystem Health and Sustainability, 4(8), (2018), 177-187 ]Imai, H.*, Nakashizuka T., Kohsaka R.
● Geographical Indications and Regional Trade Agreements:
Facilitating International Partnerships for Sustainable

Coexistence Activity Report 201867

D eve l o p m e n t , En cyc l o p e d i a o f t h e U N Su s t a i n a b l e

Senaratna Sellamuttu, S., Okayasu, S., Suzuki, W., Acosta,

single-walled carbon nanotubes as a field emitter, InTech -● Spatial analysis of the geographical distribution of thyroid

Development Goals. Partnerships for the Goals. [ Springer

L.A., Alhafedh, Y., Anticamara, J.A., Ausseil, A.G., Davies, K.,

open science | open minds, (2018) ] Norihiro Shimoi, etc

cancer cases from the first-round thyroid ultrasoundNature, (2018) ] Kohsaka, R., Uchiyama, Y.

Gasparatos, A., Gundimeda, H., Faridah-Hanum, I., Kohsaka,【特許】

examination in Fukushima Prefecture. [ Scientific reports,● Internal processes of Geographical Indication and theirR., Kumar, R., Managi, S., Wu, N., Rajvanshi, A., Rawat, G.S.,●電界電子放出膜、電界電子放出素子、発光素子およびそれらの製造

8(1), (2018), 17661 ] Nakaya T, Takahashi K, Takahashi H,

effects: an evaluation framework for geographical indication

Riordan, P., Sharma, S., Virk, A., Wang, C., Yahara, T., Youn,

方法 [ 特願 2018-061538, (2018) ] 下位法弘，田路和幸，福田健作

Yasumura S, Ohira T, Ohto H, Ohtsuru A, Midorikawa S, Suzuki

applicants in Japan. [ Journal of Ethnic Foods, 5(3), (2018),

Y.C.(eds.)

S, Shimura H, Yamashita S, Tanigawa K, Kamiya K

202-210 ] Ai Tashiro, Yuta Uchiyama, Ryo Kohsaka● Place branding and use of geographical indications for rural● Subjective Well-Being Is Associated with Food Behavior● Ma r i ne Ci rcu la r Eco no my towa rds Pos t- D is as te r

community development in agriculture and forestry: Cases in

Reconstruction for Sustainability: Experiences in a Small

Japan. [Proceedings of International Forum on Education for

地圏環境政策学分野

Coastal Town of Northeast Japan. [ European Journal of

Rural Transformation (IFERT), (2018) ] Kohsaka,R., Roger, M.

Sustainable Development, 7(3), (2018), 81-89 ] Tashiro,A.,●商標・地理的表示の保護の活用による産地ブランドの確立 [ 農業と経【論文】

Uchiyama,Y., Kohsaka,R.

済 , 84(11), (2018), 50-59 ] 香坂玲● Public perception and expectations of biomimetics

Fujihira,Y., Uchiyama,Y., Kajima,S., Nomura,S., Ebinger,F.
● Traditional and Local Knowledge for Sustainable
Development: Empowering the Indigenous and Local

寄付講座（DOWA ホールディングス）環境物質政策学講座

Communities of the World, Encyclopedia of the UN

環境物質政策学分野

Sustainable Development Goals. Partnerships for the Goals.

【論文】[ Springer Nature, (2018) ] Kohsaka,R., Rogel,M.
● Universal Health Coverage: Healthcare system for Universal
Health Coverage under Partnerships, Encyclopedia of the UN
Sustainable Development Goals. Partnerships for the Goals.
[ Springer Nature, (2018) ] Tashiro,A., Kohsaka,R.
●公共空間のための地理情報空間（特集 都市と解放の空間 : 新たな空間の生産をめぐって）. [ 季報唯物論研究 , (143), (2018), 98-106 ]内山愉太
●生態系サービスを支えるマネジメント技術：スマート社会・サーキュラー
エコノミーに向けたバイオミメティクスの社会実装（特集 スマート社会を支える基盤技術）. [ 化學工業 , 69(6), (2018), 414-418 ] 内山愉太，
藤平祥孝，香坂玲●都市の生物多様性指標の国際的動向：世界の都市は指標をどう活用しているのか（特集「都市の生物多様性指標」による基礎自治体の評価とその活用）. [ ランドスケープ研究 : 日本造園学会誌 : journal of theJapanese Institute of Landscape Architecture, 81(4), (2018),
336-339 ] 香坂玲，内山愉太●日本企業の環境負荷軽減に対する取り組みの経年変化の考察に向けた先行研究レビュー；統合報告書に着目して . [ 久留米大学ビジネス研究 ,3(2018), 45-64 ] 久慈淳一郎，内山愉太，松岡光，香坂玲●農林業分野における地理的表示の分析：産品の時間・空間的多層性と制度の関係性に着目して . [ 日本知財学会誌 , 15(1), (2018), 4-10 ]香坂玲，梶間周一郎，田代藍，内山愉太【総説・解説】● Analysis of Geographical Indications in agriculture andforestry: Focusing on the spatio-temporal multilayer of
local products. [ Proceedings of the 2018 Circular Economy
Conference, (2018) ] Kohsaka,R., Kajima,S., Tashiro,A.,
Uchiyama,Y., Sun Park,M.
● IPBES (2018): Summary for policymakers of the regional
assessment report on biodiversity and ecosystem services
for Asia and the Pacific of the Intergovernmental SciencePolicy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services.
[ IPBES secretariat, UN Campus, (2018), 1-41 ] Karki, M.,

68 Coexistence Activity Report 2018

比較した日本の電気電子廃棄物からのプラスチックの処理における課題 .
[ 廃棄物資源循環学会誌 , 29(2), (2018), 142-151 ] 白鳥寿一

technology: Empirical survey of museum visitors in Japan.
[ The Museum Journal, 60(4), (2018), 427-444 ] Kohsaka,R.,●プラスチック二次資源化としての役割と技術展開 欧州の WEEE 指令と基幹講座
先端環境創成学専攻● A note of technology for developing new carbon-based
devices to realize a low-carbon society. [ International Journal

自然 / 人間環境地理学分野

1-13 ] SHIMOI Norihiro, TANAKA Yasumitsu● A planar field emission electron source in a triode structurewith a carbon nanotube cathode and under-gate electrodes.
[ IVNC2018 Technical Digest, 1(1), (2018), 196-197 ] KUMON
Shoichi, SHIMOI Norihiro● Hall mobility studies of tin-doped indium oxide thin films
containing highly crystalline single-walled carbon nanotubes.
[ the 29th International Conference on Diamond and Carbon
Materials 2018 -abstract-, 1(2), (2018), 245-246 ] SHIMOINorihiro● Mechanochemically metamorphosed composites ofhomogeneous nanoscale silicon and silicate oxides withlithium and metal compounds. [ Materials Sciences andApplications, 9(1), (2018), 111-125 ] Norihiro Shimoi, Masae
Komatsu, Yasumitsu Tanaka and Kazuyuki Tohji● Preparation of a highly crystalline single-walled carbon
nanotube ink for the synthesis of a planar field electron
emitter. [ International Journal of Applied Engineering
Research (inpress), (2018) ] Shoichi Kumon, Daisuke Abe,
Norihiro Shimoi● Stability and reliability of an electrical device employing
highly crystalline single-walled carbon nanotubes as a fieldemitter. [ IntechOpen Carbon Nanotubes - Recent Progress, 1,(2018), 29-50 ] SHIMOI Norihiro● Study of high-mobility thin films containing highly
crystalline single-walled carbon nanotubes. [ International
Journal of Enginneering Research & Science, 4(6), (2018), 4250 ] Norihiro Shimoi, Kazuyuki Tohji【著書】● Carbon Nanotubes - Recent Progress. [Stability andreliability of an electrical device employing highly crystalline

People Living Alone. [ J Nutr Health Aging, 22(3), (2018), 341353 ] Ishikawa M, Yokoyama T, Hayashi F, Takemi Y, Nakaya T,
Fukuda Y, Kusama K, Nozue M, Yoshiike N, Murayama N.
● Walkable Urban Design Attributes and Japanese Older
Adults' Body Mass Index: Mediation Effects of Physical
Activity and Sedentary Behavior. [ American journal of healthpromotion : AJHP, (2018), 1-4 ] Koohsari MJ, Kaczynski AT,

都市環境・環境地理学講座

of Environmental Research and Development, 8(1), (2018),

and Demographic Factors in Chronically Ill Older Japanese【論文】● Activity-friendly built environments in a super-aged society,Japan: Current challenges and toward a research agenda. [International Journal of Environmental Research and Public
Health, 15, (2018) ] Mohammad Javad Koohsari, Mohammad
Javad Koohsari, Mohammad Javad Koohsari, Tomoki Nakaya,
Koichiro Oka● Comparison of land use regression models for NO2 basedon routine and campaign monitoring data from an urban areaof Japan. [ SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT, 631-632,(2018), 1029-1037 ] Kashima Saori, Yorifuji Takashi, Sawada
Norie, Nakaya Tomoki, Eboshida Akira● Geographically weighted regression models for ordinal
categorical response variables: An application to georeferenced life satisfaction data. [ Computers, Environment
and Ur ban Sys te ms , 70, (2018), 35 - 42 ] Guanp e ng
Dong,Tomoki Nakaya,Chris Brunsdon● Heat- not- burn tobacco product use in Japan: its
prevalence, predictors and perceived symptoms fromexposure to secondhand heat-not-burn tobacco aerosol. [Tobacco control, 27(e1), (2018), e25-e33 ] Tabuchi T, Gallus S,
Shinozaki T, Nakaya T, Kunugita N, Colwell B● Objectively Measured Neighborhood Walkability andChange in Physical Activity in Older Japanese Adults: A FiveYear Cohort Study. [ International journal of environmental
research and public health, 15(9), (2018) ] Kikuchi H, Nakaya T,
Hanibuchi T, Fukushima N, Amagasa S, Oka K, Sallis JF, Inoue S● Physical Activity Environment and Japanese Adults' Body
Mass Index. [ International journal of environmental researchand public health, 15(4), (2018) ] Koohsari MJ, Kaczynski AT,
Hanibuchi T, Shibata A, Ishii K, Yasunaga A, Nakaya T, Oka K

Nakaya T, Shibata A, Ishii K, Yasunaga A, Stowe EW, Hanibuchi
T, Oka K● 5 年を経過した特定第三種漁港の「復旧」と「復興」.［ 季刊地理学，
70(1)，（2018），44 ］関根良平，庄子元，小田隆史●異業種での映像情報メディア利用〔第 24 回〕夜の灯りに基づく社会
経済指標の推定 ~DMSP/OLS から Suomi NPP/VIIRS‐DNB へ ~.
[ 映像情報メディア学会誌 , 72(4), (2018), 569-573 ] 中谷友樹
●国勢調査小地域集計データにおける「不詳」分布の地理的特徴 . [ 地理学評論 , 91(1), (2018), 97-113 ] 埴淵知哉，中谷友樹，村中亮夫，
花岡和聖●子供・女性に対する脅威事案は性犯罪等のリスクを高めるか？―子
供・女性の性犯罪等における先行指標の検討―. [ 都市計画報告集 , 17,(2018), 216-222 ] 雨宮護，島田貴仁，中谷友樹，樋野公宏，高橋あい●全国調査からみた文化財保有社寺における獣害 . [ 歴史都市防災論文
集 , 12, (2018), 99-106 ] 米島万有子，中谷友樹，崔明姫●犯罪学の更なる発展に向けて―学際的・実践的連携を考える 地域
社会と犯罪防止 地理学 ( 地理情報科学 ) の立場から . [ 犯罪学雑誌 ,84(3), (2018), 65-69 ] 中谷友樹
●被災後の町の復興を支える神輿渡御－宮城県南三陸町保呂羽神社の春祭り－ . [ 歴史都市防災論文集 , 12, (2018), 193-200 ] 谷端郷，板谷（牛谷）直子，中谷友樹●モンゴル国ウランバートルにおける食料品の購買環境 .［ 季刊地理学，70(3)，(2018)，156 ］庄子元，関根良平，佐々木達，Janchiv
Erdenebulgan【著書】●社会調査の回収率低下とその地域差、小地域でみる国勢調査「不詳」の分布、郵送調査との比較 [ 埴淵知哉・村中亮夫編『地域と統計：＜調査困難時代＞のインターネット調査』, ナカニシヤ出版 , (2018) ] 中谷友樹
●人口移動の重力モデル [ 日本人口学会編『人口学事典』, 丸善出版 ,(2018) ] 中谷友樹
●地域変数の諸問題、社会関係と主観的健康の関連性地図、都市化・郊外化、ウォーカビリティ、開発時期と歴史的経緯、近隣の社会的断片化指標 [ 埴淵知哉編『社会関係資本の地域分析』, ナカニシヤ出版 ,(2018) ] 中谷友樹
●福島県いわき市における農産物の風評被害の実態─農産物購買行
動アンケートの分析─ .［ 東北地理学会編『東日本大震災と地理学』，（2018），103-114 ］佐々木達，小田隆史，関根良平●連関構造からみた宮城県石巻市における水産業の「復旧」と「復興」.
［ 東北地理学会編『東日本大震災と地理学』，（2018），115-127 ］関根良平
Coexistence Activity Report 201869

太陽地球システム・エネルギー学講座

地球システム計測学分野

資源利用プロセス学分野

【論文】

【論文】
● A New Approach to Processing Rutile from Ilmenite Ore
Utilizing the Instability of Pseudobrookite. [ Metallurgical andMaterials Transactions B, 49(5), (2018), 2278-2284 ] Naoki
Kumagai, Takehito Hiraki, Eiki Kasai and Tetsuya Nagasaka● Effect of Hydrogen Concentration in Blast Furnace
Reducing Gas on Reduction Behavior of Iron Ore Sinter.

● Temporal evolution of chlorine and minor species related toozone depletion observed with ground-based FTIR at Syowa
Station, Antarctica and satellites during austral fall to springin 2007 and 2011. [ Atmos. Chem. Phys. Discuss., (2018) ]Hideaki Nakajima, Isao Murata, Yoshihiro Nagahama, Hideharu
Akiyoshi, Kosuke Saeki, Masanori Takeda, Yoshihiro Tomikawa,and Nicholas B. Jones[ 8th International Congress on Science and Technology ofInaba, Syunsuke Kadoya, Ryosuke Watanabe, Takayuki Miura,soluble Cs+ and Na+ calix[4]arene-bis-crown-6 complexes

Masaaki Kitajima, Satoshi Okabe

by using ESI-TOF-MS. [ Chemosphere, 197, (2018), 181-184 ]● Virus particle detection by convolutional neural network

Shogo Kumagai, Kotaro Hayashi, Tomohito Kameda, Naoya

in transmission electron microscopy images. [ Food andMorohashi, Tetsutaro Hattori, Toshiaki Yoshioka

Environmental Virology, 10(2), (2018), 201-208 ] Eisuke Ito,

● Mechanism and kinetics of aqueous boron removal using

Takaaki Sato, Daisuke Sano, Etsuko Utagawa, Tsuyoshi Kato

MgO. [ Jounal of Water Process Engineering, 26, (2018), 237-

【総説・解説】

241 ] Tomohito Kamada, Yusuke Yamamoto, Shogo Kumagai,●環境ウイルスの検出 [ ウイルス検査法 II 各論 , 13, (2018), 357-362 ]Toshiaki Yoshioka

佐野大輔● Pyrolysis gases produced from individual and mixed PE, PP,●薬剤耐性因子による水環境汚染に関わる最近の研究課題 [ 水環境学

PS, PVC, and PET―Part I: Production and physical properties. [会誌 , 41(12), (2018), 425-429 ] 佐野大輔，モハン アマラシリ

Fuel, 221, (2018), 341-360 ] Stanislav Honus, Shogo Kumagai,
Gabriel Fedorko, Vieroslav Molnár, Toshiaki Yoshioka

Ironmaking (ICSTI 2018), (2018), 70-70 ] Taichi Murakami,
Daisuke Maruoka and Eiki Kasai● Influence of Crystal Structure and Chemical Composition

水資源システム学分野

of Silico-Ferrite of Calcium and Aluminum on Its Reducibility.

【論文】[ 8th International Congress on Science and Technology ofIronmaking (ICSTI 2018), (2018), 71-71 ] Daisuke Maruoka,
Shojiro Mataoka, Taichi Murakami and Eiki Kasai● In-situ Evaluation Method for Crack Generation and
Propagation Behaviors of Iron Ore Burden during Low
Temperature Reduction by Applying Acoustic Emission
Method. [ ISIJ Intrenational, 58(8), (2018), 1413-1419 ]Moritoshi Mizutani, Tsunehisa Nishimura, Takashi Orimoto,Kenichi Higuchi, Seiji Nomura, Koji Saito and Eiki Kasai● Inter － particle water infiltration dynamics of iron ore fines
during granulation process. [ Powder Technology, 339, (2018),
550-559 ] Takahide Higuchi, Liming Lu, Eiki Kasai, Tetsuya
Yamamoto, Hidetoshi Matsuno● Quantitative Evaluation of Reaction Mode and Reduction
Disintegration Behavior of Iron Ore Agglomerates during Low
Temperature Reduction. [ ISIJ International, 58(10), (2018),
1761-1767 ] Moritoshi Mizutani, Tsunehisa Nishimura, Takashi
Orimoto, Kenichi Higuchi, Seiji Nomura, Koji Saito, Eiki Kasai● Simultaneous Carbonization and Pulverization Behaviors of
Biomass in the Rapid Carbonization Process Applying Heat
Storage Materials. [ CAMP-ISIJ, 31, (2018), 528-528 ] Daisuke
Maruoka, Takumasa Nakamura, Hiroaki Sumikawa, Taichi
Murakami and Eiki Kasai● Structure and Chemical Composition of Silico-Ferrite ofCalcium and Aluminum on Its Reducibility”. [ 8th International
Congress on Science and Technology of Ironmaking (ICSTI2018), (2018), 71-71 ] Daisuke Maruoka, Shojiro Mataoka,
Taichi Murakami and Eiki Kasai● AE 法を利用した還元粉化の in-situ 評価手法の検討 -2-. [ 材料とプ
ロセス , 31, (2018), 669-669 ] 水谷守利，西村恒久，折本隆，樋口謙一，野村誠治，齋藤公児，葛西栄輝●焼結プロセスにおけるダストおよびスラッジの鉄系凝結材としての有効利用 . [ 材料とプロセス , 31, (2018), 155-155 ] 嶋 翼，丸岡大佑，
村上太一，葛西栄輝●炭材内装鉱の高圧還元に鉄鉱石性状が及ぼす影響. [ 材料とプロセス,
31, (2018), 168-168 ] 村上太一，周 琦，葛西栄輝●鉄粒子の高温酸化を利用した自己治癒セラミックスの開発 . [ 材料とプ
ロセス , 31, (2018), 227-227 ] 丸岡大佑，村上太一，葛西栄輝● A review on recent progress in the detection methods
and prevalence of human enteric viruses in water. [ Water
Research, 135, (2018), 168-186 ] Eiji Haramoto, Masaaki
Kitajima, Akihiko Hata, Jason R. Torrey, Yoshifumi Masago,
Daisuke Sano, Hiroyuki Katayama● Disinfection as a selection pressure on RNA virus evolution.
[ Environmental Science and Technology, 52(5), (2018), 24342435 ] Andri Taruna Rachmadi, Masaaki Kitajima, Kozo
Watanabe, Satoshi Okabe, Daisuke Sano
● Free chlorine disinfection as a selection pressure on
norovirus. [ Applied and Environmental Microbiology, 84(13),(2018), e00244-18. ] Andri Taruna Rachmadi, Masaaki
Kitajima, Kozo Watanabe, Sakiko Yaegashi, Joeselle Serrana,
Arata Nakamura, Toyoko Nakagomi, Osamu Nakagomi,
Kazuhiko Katayama, Satoshi Okabe, Daisuke Sano
● Microfluidic PCR amplification and MiSeq ampliconsequencing techniques for high-throughput detection andgenotyping of human pathogenic RNA viruses in humanfeces, sewage, and oysters. [ Frontiers in Microbiology,
9, (2018), 830 ] Mamoru Oshiki, Takayuki Miura, Shinobu
Kazama, Takahiro Segawa, Satoshi Ishii, Masashi Hatamoto,Takashi Yamaguchi, Kengo Kubota, Akinori Iguchi, Tadashi
Tagawa, Tsutomu Okubo, Shigeki Uemura, Hideki Harada,
Naohiro Kobayashi, Nobuo Araki, Daisuke Sano
● Reverse transcription- quantitative PCR assays forgenotype-specific detection of human noroviruses in clinicaland environmental samples. [ International Journal of Hygieneand Environmental Health, 221(3), (2018), 578-585 ] Mohan
Amarasiri, Masaaki Kitajima, Akiho Miyamura, Ricardo Santos,
Silvia Nunes Monteiro, Takayuki Miura, Shinobu Kazama,
Satoshi Okabe, Daisuke Sano
● Sapovirus in wastewater treatment plants in Tunisia:
Prevalence, removal, and genetic characterization. [ Appliedand Environmental Microbiology, 84(6), (2018), e02093-17] Miguel Varela, Imen Ouardani, Tsuyoshi Kato, Syunsuke
Kadoya, Mahjoub Aouni, Daisuke Sano, Jesús L. Romalde● Selection of cellular genetic markers for the detection of
infectious poliovirus. [ Journal of Applied Microbiology, 124(4),(2018), 1001-1007 ] Daisuke Sano, Megumi Tazawa, Manami

70 Coexistence Activity Report 2018

● Pyrolysis gases produced from individual and mixed PE,

自然共生システム学講座
資源再生プロセス学分野【論文】● A novel method to delaminare nitarate-intercalated Mg-Al
layered double hydroxides in water and application in heavy
metals removal from waste water. [ Chemosphere, 203, (2018),
281-290 ] Mir Tamizd Rahman, Tomohito Kamada, Shogo
Kumagai, Toshiaki Yoshioka● Alkaline hydrolysis of PVC - coated PE T fibers for
simultaneous recycling of PET and PVC. [ Journal of Material
Cycles and Waste Management, 20, (2018), 439-449 ] Shogo
Kumagai, Suguru Hirahashi, Guido Grause, Tomohito Kameda,
Hiroshi Toyoda, Toshiaki Yoshioka● Analysis of F － removal from aqueous solutions using
MgO. [ Journal of Water Process Engineering, 25, (2018), 5457 ] Tomohito Kameda, Yusuke Yamamoto, Shogo Kumagai,
Toshiaki Yoshioka● Application of Mg-Al layered double hydroxide for treating
acidic mine wastewater: a novel approach to sludge reduction.
[ Chemistry and Ecology, 35(2), (2018), 128-142 ] Mir Tamizd
Rahman, Tomohito Kamada, Takao Miura, Shogo Kumagai,
Toshiaki Yoshioka● Aromatic Hydrocarbon selectivity as a function of CaO
basicity and aging during CaO-catalyzed PET pyrolysis using
tandem μ -reactor-GC/MS. [ Chemical Engineering Journal, 332,
(2018), 169-173 ] Shogo Kumagai,Ryoya Yamasaki,Tomohito
Kameda,Yuko Saito,Atsushi Watanabe,Chuichi Watanabe,Norio
Teramae,Toshiaki Yoshioka● Diagnosing chlorine industrial metabolism by evaluating
the potential of chlorine recovery from polyvinyl chloride
wastes-a case case study in Japan. [ Resources, Consevation& Recycling, 133, (2018), 354-361 ] Shogo Kumagai, Jiaqi Lu,
Yasuhiro Fukushima, Hajime Ohno, Tomohito Kameda, Toshiaki

PP, PS, PVC, and PET―Part II: Fuel characteristics. [ Fuel, 221,(2018), 361-373 ] Stanislav Honus, Shogo Kumagai, Gabriel
Fedorko, Vieroslav Molnár, Toshiaki Yoshioka● Pyrolysis of sugarcane bagasse pretreated with sulfuric
acid. [ Journal of the Energy Institute, (2018), 1-9 ] Viliame
Savou, Guido Grause, Shogo Kumagai* , Yuko Saito, Tomohito
Kameda, Toshiaki Yoshioka● Selective phenol recovery via simultaneous hydrogenation/
dealkylation of isopropyl- and isopropenyl-phenols employingan H2 generator combined with tandem micro-reactor GC/
MS. [ Scientific REPORTS, 8(13994), (2018) ] Shogo Kumagai,
Masaki Asakawa, Tomohito Kameda, Yuko Saito, Atsushi
Watanabe, Chuichi Watanabe, Norio Teramae,Toshiaki
Yoshioka● Simultaneous recovery of H2-rich syngas and removal of
HCN during pyrolytic recycling of polyurethane by Ni/Mg/Al
catalysts. [ Chemical Engineering Journal, 361, (2018), 408415 ] Shogo Kumagai, Ryosuke Yabuki, Tomohito Kameda,
Yuko Saito, Toshiaki Yoshioka● Simultaneous recovery of high-purity copper and polyvinyl
chloride from thin electric cables by plasticizer extraction andball milling. [ RSC Advances, 8, (2018), 6893-6903 ] Jing Xu,
Naoki Tazawa, Shogo Kumagai, Tomohito Kameda, Yuko Saito,
Toshiaki Yoshioka● Validation of a deplasticizer-ball milling method forseparating Cu and PVC from thin electric cables:A simulationand experimental approach. [ Waste Management, 82,(2018), 220-230 ] Jing Xu, Jiaqi Lu, Shogo Kumagai, Tomohito
Kameda, Yuko Saito, Kenshi Takahashi, Hiroshi Hayashi,
Toshiaki Yoshioka【総説・解説】●プラスチックリサイクルが直面する課題と将来展望―二次原料としての使用済みプラスチックの価値とハロゲン対策― [ 廃棄物資源循環学会誌 ,29(2), (2018), 152-162 ] 齋藤優子，熊谷将吾，亀田知人，吉岡敏明

Yoshioka● Equilibrium studies of the adsorption of aromatic
disulfonates by Mg-Al oxide. [ Journal of Physics andChemistr y of Solids, 114, (2018), 129-132 ] Tomohito
Kameda,Mami Umetsu,Shogo Kumagai,Toshiaki Yoshioka● Identification of number and type of cations in water-

環境分析化学分野【総説・解説】● Silver Nanoparticles. [ Analytical Sciences, 34(11), (2018),
1223-1224 ] Nobuhiko Iki

Coexistence Activity Report 201871

環境生命機能学分野【論文】● Chemical imaging using a closed bipolar electrode array.
[ Chem. Lett., 47, (2018), 843-845 ] Tomoki Iwama, Kumi Y.
Inoue, Hiroya Abe, and Tomokazu Matsue.
● Closed bipolar electrode system for a liquid-junction-freereference electrode integrated in an amperometric probesensor. [ Electrochem. Commun., 93, (2018), 62-65 ] Siti
Masturah binti Fakhruddin, Kumi Y. Inoue, Ryoto Tsuga, andTomokazu Matsue● Electrochemicolor imaging of endogenous alkaline
phosphatase and respiratory activities of mesenchymal
stem cell aggregates in early-stage osteodifferentiation. [Electrochim Acta, 268, (2018), 554-561 ] Kosuke Ino, Takehiro
Onodera; Yusuke Kanno, Atsushi Suda, Ryota Kunikata,
Tomokazu Matsue, Hitoshi Shiku● Micropatterning of Nafion membranes on an electrodearray using photolithographic and lift-off techniques forselective electrochemical detection and signal accumulation.
[ Chem. Lett., 47, (2018), 204-206 ] Mayuko Terauchi, Kosuke
Ino, Yusuke Kanno, Shunsuke Imai, Hitoshi Shiku, Tomokazu
Matsue● Simultaneous multiplex potentiostatic electroanalysis withliquid‐junction‐removed reference electrode system using
a closed bipolar electrode. [ ChemElectroChem, 5, (2018),

Cl-[bmim][Tf2N] mixed-ionic liquids for design of versatile

Hayashi, Y. Ishiwata

金属 , 68(4), (2018), 219-228 ] KOMAROV Sergey Victorovich

reaction solvents. [ Journal of Supercritical Fluids, (2018), 42-● Discrete element method simulations of mechanical plating【著書】

50 ] Hiraga, Y., Koyama, K., Sato, Y., Smith, R.L.

of composite coatings on aluminum substrates. [ Surf. Coat.

●『困らない！マイクロ波 サイエンスとエンジニアリング』（2-2, 2-6-

● Mechanism of Glucose Conversion into 5-EthoxymethylfurfuralTechnol, 349(15), (2018), 949-958 ] Renata Khasenova, Sergey

3, 2-6-5, 2-6-6）[ S&T 出版 , (2018) ] 吉川昇

in Ethanol with Hydrogen Sulfate Ionic Liquid Additives andKomarov, Shingo Ishihara, Junya Kano, V. Yu. Zadorozhnyy

a Lewis Acid Catalyst. [ Energy & Fuels, 32(8), (2018), 8411-● Effect of Sound Waves on Decarburization Rate of Fe-C

8419 ] 郭海心

Melt. [ Metallurgical and Materials Transactions B, 49(1),● Microencapsulation of red palm oil as an oil-in-water(2018), 264-273 ] Sergey Komarov and Sano Masamichi

emulsion with supercritical carbon dioxide solution-enhanced● Fabrication of Al-Based Frozen Emulsion Composite

dispersion. [ Journal of Food Engineering, (2018) ] Lee, W.J.,

Through Ultrasonic Irradiation. [ International Conference onTan, C.P., Sulaiman, R., Smith, R.L., Chong, G.H.

Aluminum Alloys, ICAA16 2018, Montreal, Canada, (2018) ]● Solvent Polarity of Cyclic Ketone (Cyclopentanone,

Sergey Komarov, Yasuo Ishiwata

Cyclohexanone): Alcohol (Methanol, Ethanol) Renewable● Fundamental Studies on Induction Heating and Stirring of

Mixed-Solvent Systems for Applications in Pharmaceutical

Non-Metallic Molten Fluid. [ IOP Conference Series: Materials

and Chemical Processing. [ Industrial & Engineering

Science and Engineering, 424, (2018), 12080 ] 吉川昇，
渡邉健史，

Chemistry Research, 57(22), (2018), 7331-7344 ] Alif Duereh,

五十嵐健，コマロフセルゲイ

Haixin Guo, Tetsuo Honma, Yuya Hiraga, Yoshiyuki Sato,● Generation of OH Radical by Ultrasonic Irradiation in

Richard Lee Smith, Hiroshi Inomata

Batch and Circulatory Reactor. [ IOP Conf. Series: Earth【総説・解説】

and Environmental Science, 120, (2018), 12019 ] Y. Fang, S.

● Hydrogen gas-free processes for single -step

Shimizu, T. Yamamoto, S. Komarov

preparation of transition-metal bifunctional catalysts and● Investigation of impeller design and flow structures in

one-pot γ -valerolactone synthesis in supercritical CO2 -ionicmechanical stirring of molten aluminum. [ J. Mater. Process.

liquid systems. [Journal of Supercritical Fluids, (2018) ] Haixin

Technol, 261, (2018), 164-172 ] Takuya Yamamoto, Aire Suzuki,

Guo, Yuya Hiraga, Xinhua Qi, Richard Lee Smith, Richard Lee

Sergey V. Komarov

Smith● Investigation of melt stirring in aluminum melting furnace
through water model. [ Journal of Materials Processing

2167-2170 ] Kumi Y. Inoue, Miho Ikegawa, Takahiro Ito-Sasaki,

Technology, 259, (2018), 409-415 ] T. Yamamoto, K. Kato, S. V.

Shinichiro Takano, Hitoshi Shiku, and Tomokazu Matsue● Structure and Electrochemical Properties of Nitrogen
Doped Diamond-like Carbon Film Synthesized by Low
Temperature Neutral Beam Enhanced Chemical Vapor
Deposition. [ Int. J. Electrochem. Sci., 13, (2018), 1803-1812 ]Qiuhe Wang, Xijiang Chang, Yoshiyuki Kikuchi, Kumi. Y. Inoue,
Tomohiro Kubota, Tomokazu Matsue, Toshihisa Nozawa andSeiji Samukawa●低濃度乳酸モニタリングのための酵素プリンティングによる酵素電極センサ . [ 電気学会論文誌 E（センサ・マイクロマシン部門誌）, 138,(2018), 231-240 ] 鶴岡典子，松永忠雄，井上（安田）久美，末永智一，
芳賀洋一【総説・解説】●医療・バイオ分野での利用に資するアンペロメトリックセンシングチップの開発 . [ 化学センサ, 34, (2018), 58-68 ] 井上（安田）久美

循環材料プロセス学分野【論文】● A novel numerical model for prediction of hydrogen bubble
behavior during aluminum casting. [ Proc. of International
conference on aluminum alloys, (2018) ] T. Yamamoto, S.
Komarov● Acoustic Cavitation Assisted Plasma for Wastewater
Treatment: Degradation of Rhodamine B in aqueous solution.
[ Ultrasonics Sonochemistry, (2018), (in Press) ] Y. Fang, D.
Hariu, T. Yamamoto, S. Komarov● Aspect and mass ratio dependence of microwave heatingin silicon carbide fibers at 2.45 GHz. [ Journal of Applied
Physics, 132, (2018), 215108-1-215108-6 ] K.Kashimura,
T.Namioka, T.Fujii, N.Yoshikawa and H.Fukushima● Carbothermic Reduction Kinetics of Phosphorous

資源循環プロセス学講座
環境グリーンプロセス学分野

Vaporization from Tri-calcium Phosphate (TCP) Under
Microwave Rapid Heating With/Without the Presence of
Fe3O4. [ Metallurgical and Materials transaction B, 49, (2018),
970-976 ] 吉川昇【論文】● Cavitation and acoustic streaming generated by different● Hydrogen gas-free processes for single-step preparation

sonotrode tips. [ Ultrasonics Sonochemistry, 48, (2018), 79-of transition-metal bifunctional catalysts and one-pot

87 ] Yu Fang, Takuya Yamamoto, Sergey V. Komarov

γ-valerolactone synthesis in supercritical CO2 -ionic liquid● Development of Numerical Model of Melt Stirring insystems. [ The Journal of Supercritical Fluids, (2018), https://doi.

Aluminum Melting Furnace and Its Verification Using Waterorg/10.1016/j.supf ] 郭海心

Models. [ Proc. of International conference on aluminum● Measurement and modeling of CO2 solubility in [bmim]

alloys, (2018) ] T. Yamamoto, K. Kato, S. Komarov, Y. Ueno, M.

72 Coexistence Activity Report 2018

Komarov, Y. Ueno, M. Hayashi, Y. Ishiwata● Microwave Processing of Metallic materials. [ IOP
Conference Series: Materials Science and Engineering, 424,
(2018), 12041 ] 吉川昇● Numerical investigation of the nano-scale solute Marangoni
convections. [ Journal of the Taiwan Institute of Chemical
Engineers, (2018), (in Press) ] Y. Imai, T. Yamamoto, A.
Sekimoto, Y. Okano, R. Sato, Y. Shigeta● OpenFOAM simulations of isothermal phase-change in
the absence and presence of shrinkage. [ Proc. of 13th
OpenFOAM workshop, (2018) ] T. Yamamoto, R. Hellmuth, J.
Zhang, M. Torabi Rad● Ultrasonic-assisted Improvement of Solidification Structurein DC Casting of Aluminum Alloys. [ The Tenth International
Conference on Materials Technologies and Modeling, MMT2018, (2018), 43484-43493 ] Sergey Komarov, Takuya
Yamamoto●材料マイクロ波プロセッシングと付随する諸現象 . [ 日本石油学会誌 ,61(2), (2018), 129-139 ] 吉川昇【総説・解説】

環境創成計画学講座
環境材料表面科学分野【論文】● Alloy-composition-dependent oxygen reduction reaction
activity and electrochemical stability of Pt-based bimetallic
systems: a model electrocatalyst study of Pt/PtxNi100-x(111).
[ Physical Chemistry Chemical Physics, 20(17), (2018), 199412004 ] Naoto Todoroki, Ryutaro Kawamura, Masato Asano,Ren Sasakawa, Shuntaro Takahashi, Toshimasa Wadayama● Oxygen Reduction and Oxygen Evolution Reaction
Activity on Co/Pt (111) Surfaces in Alkaline Solution. [ECS Transactions, 86(13), (2018), 569-574 ] N Todoroki, T
Wadayama● Oxygen Reduction Reaction Activity for Cobalt-DepositedPt(111) Model Catalyst Surfaces in Alkaline Solution. [Electrochemistry, 86(5), (2018), 243-245 ] Naoto TODOROKI,
Toshimasa WADAYAMA● Oxygen Reduction Reaction Properties for Dry-Process
Synthesized Pt/TaCx Nanoparticles. [ ECS Transactions,86(13), (2018), 519-524 ] R Myochi, T Nagao, Y Fugane, S
Takahashi, N Todoroki, T Wadayama● Oxygen Reduction Reaction Properties of Dry-ProcessSynthesized P t/Graphene/SiC (0001) Model Catalyst
Surfaces. [ ECS Transactions, 86(13), (2018), 525-530 ] M
Watanabe, J Moon, T Tanabe, N Todoroki, T Wadayama● Rotating Disk Electrode-Online Electrochemical Mass
Spectrometry for Oxygen Reduction Reaction on Pt ElectrodeSurfaces. [ ECS Transaction, 86(13), (2018), 447-452 ] H
Tsurumaki, T Mochizuki, H Tei, N Todoroki, T Wadayama●歪み制御した単結晶 Pt シェルの酸素還元反応活性 . [ 燃料電池 , 18,(2018), 73-79 ] 金子聡真，
妙智力也，
渡邉裕文，
番土陽平，
高橋俊太郎，
轟直人，田邉匡生，和田山智正【総説・解説】● Alloy-composition-dependent oxygen reduction reaction
activity and electrochemical stability of Pt-based bimetallic
systems: A model electrocatalyst study of Pt/PtxNi100-x(111).
[ Physical Chemistry Chemical Physics, 20, (2018), 1199412004 ] Naoto Todoroki, Ryutaro Kawamura, Masato Asano,Ren Sasakawa, Shuntaro Takahashi, Toshimasa Wadayama●アルミニウム溶湯中機械撹拌操作時の移動現象に対する数値シミュ
レーション [ 軽金属 , 68(12), (2018), 677-684 ] 山本卓也，コマロフ
セルゲイ●マイクロ波加熱の基礎 [ 工業材料 , 66(1), (2018), 19-23 ] 吉川昇●化学プロセス内移動現象の数値解析 [ J. Soc. Powder Technol.,Japan, 55, (2018), 132-137 ] 岡野泰則，山本卓也●超音波鋳造の工業応用へ向けた主要課題：装置に関する問題点 [ 軽Coexistence Activity Report 2018

73

連携講座
環境適合材料創製学分野【論文】● Correlation between Phase Transition Properties andLattice-dynamical Instabilities in Metallic Materials [ NIPPONSTEEL & SUMITOMO METAL TECHNICAL REPORT 120, (2018),
2-14 ] K. MORIGUCHI, H. TERASAKI, Y. TOMIO● Development of solvent inclusion free 4H-SiC off-axis wafer
grown by the top-seeded solution growth technique.
[ Materials Science Forum, 924, (2018), 31-34 ] K. Kusunoki, K.
Seki, Y. Kishida, H. Kaido, K. Moriguchi, H. Daikoku, M. Kado, T.
Shirai, M. Akita, A. Seki, H. Saito●高強度・高延性鋼による油タンカーの衝突安全性向上 [ まてりあ ,57(1), (2018), 14-16 ] 市川和利，大川鉄平，白幡浩幸，柳田和寿，中島清孝，小田直樹，山田安平，紙田健二，船津裕二●被衝突安全性に優れた船体用高強度・高延性鋼の開発と実用化 [ 溶接学会誌 , 87(4), (2018), 238-241 ] 市川和利，大川鉄平，山田安平，
紙田健二，船津裕二

H. Matsueda, Y. Sawa, K. Tsuboi, K. Katsumata, S. Morimoto, S.

● Study on triggering processes of microseismic events

Aoki, and T. Nakazawa

associated with water injection in Okuaizu Geothermal● Seasonal evaluation of tropospheric CO2 over the Asia-

Field, Japan. [ Earth, Planets and Space, (2018), DOI10.1186/

Pacific region observed by the CONTRAIL commercial

s40623-018-0787-7] K. Okamoto, L. Yi, H. Asanuma, T. Okabe,

airliner measurements. [ Atmos. Chem. Phys., 18, (2018),
14851-14866, https://doi.org/10.5194/acp-18-14851-2018 ]Umezawa, T., Matsueda, H., Sawa, Y., Niwa, Y., Machida, T., andZhou, L.
● Temporal evolution of chlorine and minor species related
to ozone depletion observed with ground-based FTIR at
Syowa Station, Antarctica and satellites during austral fallto spring in 2007 and 2011. [ Atmos. Chem. Phys. Discuss,(2018), doi:10.5194/acp-2018-505 ] Nakajima, H., I. Murata, Y.
Nagahama, H. Akiyoshi, K. Saeki, M. Takeda, Y. Tomikawa, andN. B. Jones● Three-dimensional methane distribution simulated withFLEXPART 8-CTM-1.1 constrained with observation data.
[ Geosci. Model Dev., 11, (2018), 4469-4487, https://doi.
org/10.5194/gmd-11-4469-2018 ] Groot Zwaaftink, C. D.,

Y. Abe, M. Tsuzuki●嫌気・好気連続処理におけるトルエン，ベンゼン及びジクロロメタンの好気分解微生物の安定同位体プローブ法による同定 [ 土木学会論文
集 G（環境）, 74-3, (2018), 117-125] 吉川美穂，張 銘，栗栖太，豊田剛己●メタンハイドレート生産井における異種材料間接触面摩擦挙動のモデ
ル化―メタンハイドレート貯留層の地層変形挙動予測に関する研究（第3 報）― [Journal of MMIJ, 134-9, (2018), 117-130] 覺本真代，坂本靖英，宮崎晋行，青木一男，瀧口晃，安井彩，森二郎●有害化学物質のリスク評価に適用される地下水中での移動シミュレー
ション [ 安全工学 , 57-6, (2018), 442-450 ] 駒井武，坂本靖英【特許】
破砕工法及びこれに用いられる減圧破砕装置 [ 特願 2018-08477] 産業技術総合研究所，東北大学，東京大学，地熱エンジニアリング，帝石
削井工業

Henne, S., Thompson, R. L., Dlugokencky, E. J., Machida, T.,
Paris, J. D., Sasakawa, M., Segers, A., Sweeney, C., and Stohl, A.
【総説・解説】

地球環境変動学分野【論文】● JAL の期待で二酸化炭素を測る―民間航空機を使った世界をカバーする観測プロジェクト― [ エコひょうご春号 , (2018) ] 町田敏暢

【論文】

● A global synthesis inversion analysis of recent variability●プラスチックリサイクルが直面する課題と将来展望―二次原料としてin CO2 fluxes using GOSAT and in situ observations. [ Atmos.
Chem. Phys., 18, (2018), 11097-11124, https://doi.org/10.5194/
acp-18-11097-2018. ] Wang, J. S., Kawa, S. R., Collatz, G. J.,
Sasakawa, M., Gatti, L. V., Machida, T., Liu, Y., and Manyin, M. E.
● Determining an effective UV radiation exposure timefor vitamin D synthesis in the skin without risk to health:
Simplified estimations from UV observations in 3 locations,Japan. [Proc. NIWA UV Workshop 2018, Wellington, 4-6 Apr.,(2018) ] Nakajima, H., M. Miyauchi, and T. Sasaki● Development of a balloon-borne instrument for CO2 verticalprofile observations in the troposphere. [ Atmos. Meas. Tech.
Discuss., (2018), https://doi.org/10.5194/amt-2018-376.]
Ouchi, M., Matsumi, Y., Nakayama, T., Shimizu, K., Sawada,T., Machida, T., Matsueda, H., Sawa, Y., Morino, I., Uchino, O.,
Tanaka, T., and Imasu, R● Gravitational separation of the stratospheric air over Syowa,
Antarctica and its connection with meteorological fields.
[ Atmos Sci Lett. (2018), https://doi.org/10.1002/asl.857 ]Ishidoya S, Sugawara S, Inai Y, S. Morimoto, H. Honda, C.
Ikeda, G. Hashida, T. Machida, Y. Tomikawa, S. Toyoda, D, Goto,
S. Aoki and T. Nakazawa● In situ observation of atmospheric oxygen and carbon
dioxide in the North Pacific using a cargo ship. [ Atmos. Chem.
Phys., 18, (2018), 9283-9295, https://doi.org/10.5194/acp-189283-2018 ] Hoshina, Y., Tohjima, Y., Katsumata, K., Machida, T.,
and Nakaoka, S.-I.
● Seasonal characteristics of chemical and dynamicaltransports into the extratropical upper troposphere/lower
stratosphere. [ Atmos. Chem. Phys. Discuss., (2018), https://doi.org/10.5194/acp-2018-1030 ] Inai, Y., R. Fujita, T. Machida,

74 Coexistence Activity Report 2018

環境研究推進センター

環境リスク評価学分野【論文】● Characterizing Ef fects of Monsoons and Climate
Teleconnections on Precipitation in China using Wavelet
Coherence and Global Coherence. [ Climate Dynamics, (2018),
https://doi.org/10.1007/s00382-018-4439-1, 2018/09 ] X.
Chang, B. Wang, Y. Yan, Y. Hao, M. Zhang● Effectiveness of permeable reactive barrier (PRB) on heavy
metal trap in aquifer at solid waste dumpsite: a simulationの使用済みプラスチックの価値とハロゲン対策―. [ 廃棄物資源循環学
会誌 , 29(2), (2018), 152-162 ] 齋藤優子，熊谷将吾，亀田知人，
吉岡敏明●プラスチックリサイクルの現状と展望：化学資源化の視点から . [ 環境浄化技術 , 17(3), (2018), 51-59 ] 齋藤優子，熊谷将吾，亀田知人，
吉岡敏明●苦鉄質砕石岩を用いた酸性温泉水の中和に伴う レアメタルおよびヒ素，
鉛の挙動に関する基礎的研究 . [ Journal of MMIJ, 134(4), (2018),
53-59 ] 岡田宏信，大庭雅寛，山田亮一，土屋範芳

study. [ International Journal of GEOMATE, 15-51, (2018), 225232 ] Udayagee Kumarasinghe，坂本靖英，斎藤健志，長森正尚，
C. S. Kalpage，G. B. Herath，M.I.M. Mowjood，川本健● Evaluation of applicability of filling materials in Permeable
Reactive Barrier (PRB) system to remediate groundwatercontaminated with Cd and Pb at open solid waste dump sites.
[ PROCESS SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION,
120-, (2018), 118-127 ] Udayagee Kumarasinghe，川本健，斎藤健志，坂本靖英，M.I.M. Mowjood，● Hybrid focal mechanism determination: constraining
focal mechanisms of injection induced seismicity using “insitu” stress data. [Geophysical Journal International, (2018),
electrical publication] Y. Mukuhira, K. Fuse, M. Naoi, M. Fehler, T.
Ito, H. Moriya, H. Asanuma, M. Haring● Status report on the Japanese Supercritical Geothermal
Project for FY2017. [ Trans. GRC, (2018), electrical publication] H. Asanuma, T. Mogi, N. Tsuchiya, N. Watanabe, S. Naganawa,
Y. Ogawa, Y. Fujimitsu, T. Kajiwara, K. Osato, K. Shimada, S.
Horimoto, T. Sato, T. Ito, S. Yamada, K. Watanabe, Y. Gotoh, Y.
Nagasawa, A Kohyama

Coexistence Activity Report 201875

博士・修士論文題目一覧（ 平成30年３月・９月修了）
博士論文【平成 30 年 3 月修了】8 名

修士論文●今村 優介「廃石膏ボード紙の再資源化に関する研究―繊維質固化処理土工法への【平成 30 年 9 月修了】9 名【平成 30 年 3 月修了】79 名● Andrey LYULYAKIN●岸上 祐子●小澤 俊介●大澤 拓也“ Study on near range high resolution 3D radar imaging「環境制約下におけるライフスタイルの構造化手法とその評価「水酸アパタイトの微構造の制御と特性の評価」「バケット掘削における抵抗力を用いた破砕堆積物の粒度推定に関する（高精度 3 次元近距離レーダに関する研究）”―心豊かな生活シーンを事例として―」

指導教員：松原 秀彰 教授

研究」

指導教員：佐藤 源之 教授

指導教員：香坂 玲 教授

研究指導教員：上高原 理暢 准教授

指導教員：高橋 弘 教授

● Farzana Rahman

研究指導教員：古川 柳蔵 客員教授

●高橋 遼

研究指導教員：里見 知昭 助教“ Arsenic removal potential of temperate zone fern at low● BUI NGOC KIEN

「断熱材・蓄熱材を導入した温熱・冷熱利用システムに関する研究」●大島 慎平temperature and its application to an arsenic contaminated“ Study on Performance Enhancement of Recycled Aggregate

指導教員：松原 秀彰 教授「未利用高含水比泥土の再資源化による植生基盤材の開発に関する研

leachate（低温における温帯性シダのヒ素除去能力の検討とそのヒ素含Concrete（再生骨材コンクリートの性能向上に関する研究）”

研究指導教員：上高原 理暢 准教授

究」

有浸出水浄化への応用）”

指導教員：高橋 弘 教授

●池田 直也

指導教員：高橋 弘 教授

指導教員：井上 千弘 教授● Milkos Borges Cabrera「持続可能な利用を目的としたモリブデンの生物学的回収・濃縮技術の研究指導教員：里見 知昭 助教●大柳 良介“Study on Recycling of Waste Asphalt Blocks Containing

開発」

●櫻井 樹

“Reactive-transport processes during serpentinization in the

Roadbed Materials（路盤材含有廃アスファルト塊の再資源化に関す

指導教員：井上 千弘 教授「ペーパースラッジ焼却灰の土質改良への適用に関する研究」

oceanic lithosphere（海洋リソスフェアにおける蛇紋岩化作用の反応

る研究）”

研究指導教員：簡 梅芳 助教

指導教員：高橋 弘 教授

－輸送プロセス）”

指導教員：高橋 弘 教授

●井畑 貴悠紀●島貫 寛生指導教員：土屋 範芳 教授● IAKOV CHERNYAK「数値解析手法を用いた重金属汚染地下水に対するファイトバリアに関す「海底面掘削機械開発のための基礎的研究―水中における沈下特性およ研究指導教員：岡本 敦 准教授“Inverse algorithms and image reconstruction for subsurface

る研究」

び牽引力に関する実験的検討―」●中谷 匡志radar systems（サブサーフェス・レーダシステムのための逆問題アル

指導教員：井上 千弘 教授

指導教員：高橋 弘 教授

「土木施工管理における物理探査の応用に関する研究」

ゴリズムとイメージ再構成に関する研究）”●銭 照杰

研究指導教員：里見 知昭 助教

指導教員：佐藤 源之 教授

指導教員：佐藤 源之 教授“ Dynamic analysis of Cadmium and Zinc in Arabidopsis halleri● Arthur Bourdon●山口 拓哉●森 康成

ssp. gemmifera（ハクサンハタザオ体内のカドミウムと亜鉛の動態“ Numerical Simulation of Proton-Conducting Ceramics with「プロトン移動度を律する因子の理解に基づくリン酸塩ガラスのプロトン「木造家屋耐震性能評価における 3 次元イメージングレーダ技術の応用

解析）”

Multiple Charge Carriers（複数の電荷担体を有するプロトン導電性

伝導度向上の研究」

に関する研究」

指導教員：井上 千弘 教授

セラミックスに関する数値計算）”

指導教員：小俣 孝久 教授

指導教員：佐藤 源之 教授●李 特

指導教員：川田 達也 教授●樋口 隆英●関 成孝「1,4- ジオキサンを分解する微生物コンソーシアムの解析」●櫻庭 惇一「鉄鉱石資源の自由度拡大に資する焼結原料予備処理プロセスに関する「ポリ塩化ビニル樹脂製品のリサイクル促進に関するシステム提案と評

指導教員：井上 千弘 教授「SOFC 用空気極としての (La, Sr)CoO 3-δ -(Ce, Gd)O 2-d コンポジット

研究」

価」

●若狭 颯介電極の性能評価」

指導教員：葛西 栄輝 教授

指導教員：吉岡 敏明 教授「モエジマシダバイオマスのバイオ燃料への変換に関する研究」

指導教員：川田 達也 教授● Guo Haixin●阿部 博弥

指導教員：井上 千弘 教授●頭川 天洋“Efficient green processes for platform chemicals from

「神経伝達物質を可視化する電気化学イメージングデバイスの開発に関

研究指導教員：簡 梅芳 助教「固体酸化物形燃料電池のセル内電流分布の評価」

carbohydrates with functional ionic liquid additives

する研究」●天谷 宇志

指導教員：川田 達也 教授

considering reactivation and recycle（再活性化とリサイクルを考慮

指導教員：末永 智一 教授“ Experimental study on silica precipitation and formation●星 貴也

した機能性イオン液体添加剤による炭水化物からのプラットフォーム化● NURUL FAJAR JANURIYADI

of mineralized vein induced by flash vaporization of sub- to「混合導電性酸化物電極の酸素交換反応経路の解明」

学物質の効率的なグリーンプロセス）”“Evaluation of Adaptation Measures for Flood Risk under

supercritical fluids（亜臨界 - 超臨界流体の急減圧によるシリカ析出

指導教員：川田 達也 教授

指導教員：スミス リチャード リー 教授

Future Scenarios Using an Integrated Hydrodynamic-と鉱脈形成に関する実験的研究）”●内 尚泰●中安 祐太economic Model（水理経済モデルを用いた将来シナリオによる洪水

指導教員：土屋 範芳 教授「固体酸化物形電解セルの燃料極における劣化評価」「超臨界流体を用いた機能性金属カルコゲナイド材料の環境適応型合成

適応策評価）”

研究指導教員：岡本 敦 准教授

指導教員：八代 圭司 准教授

プロセス」

指導教員：小森 大輔 准教授●増田 俊太郎●畠山 竣

指導教員：本間 格 教授

● PREM RANGSIWANICHPONG“ Agent-based simulation with data-driven parameterization「固体酸化物形電解セルを用いた二酸化炭素と水蒸気の共電解における“Modeling Landslide and Erosion as Sediment Sources to

fo r eva l ua t i o n of s o cia l a c c e pt a n c e of g e ot h e r ma l

性能評価」

Assess Cost and Benefit of Sedimentation（土砂の費用と便益を

development（データ駆動型パラメーター推定エージェント ベース シ

指導教員：八代 圭司 准教授推定するための斜面崩壊と浸食モデリング）”ミュレーションによる地熱開発の社会受容性評価）”●青木 飛翔指導教員：小森 大輔 准教授

指導教員：土屋 範芳 教授「間隙構造の可視化による多孔質体中の流路形成モデリング」

研究指導教員：Kyle Bahr Steven 助教

指導教員：駒井 武 教授

適用―」
指導教員：高橋 弘 教授

76 Coexistence Activity Report 2018

Coexistence Activity Report 201877

●伊東 玄樹●森下 祐摩「マイクロ波によるディーゼルエンジン由来 PM フィルター（DPF）の加「水蒸気改質によるポリウレタンの合成ガスへの転換」「土壌中の 1,4- ジオキサンの環境動態に基づく浄化工法の検討」「単結晶を用いた水酸化カルシウムと塩化水素の反応に関する基礎的熱に関する研究」

指導教員：吉岡 敏明 教授

指導教員：駒井 武 教授

検討」

指導教員：コマロフ セルゲイ 教授

研究指導教員：熊谷 将吾 助教●金子 冬生指導教員：柴田 悦郎 教授

研究指導教員：吉川 昇 准教授●山崎 僚太「メタンハイドレート生産増進に向けた原位置酸化加熱法の評価」

研究指導教員：飯塚 淳 准教授●大鳥 敦史「ポリエチレンテレフタレート熱分解生成物と金属酸化物の反応特性」

指導教員：駒井 武 教授

●柿沼 綾子「超音波振動を利用したショットピーニングによる新規な表面改質方法の指導教員：吉岡 敏明 教授●岩間 守弘「ミスト CVD 法によるウルツ鉱型β -NaGaO2 薄膜の作製」

開発」

研究指導教員：熊谷 将吾 助教「Ni 系白金代替助触媒の存在状態と光触媒活性の相関の解明」

指導教員：小俣 孝久 教授

指導教員：コマロフ セルゲイ 教授●今井 俊輔指導教員：田路 和幸 教授●黒川 佑馬

●金子 聡真「走査型イオンコンダクタンス顕微鏡による生体試料の形状及び電荷計研究指導教員：高橋 英志 准教授「2 波長反射率比法による高温金属球の放射率フリー温度計測技術の開「歪制御 Pt-M(111) 表面系の構築と酸素還元反応活性」

測」●牛田 勝也発」

指導教員：和田山 智正 教授

指導教員：末永 智一 教授「錯体構造制御を利用した鉄ナノ粒子の水溶液中合成法の開発」

指導教員：福山 博之 教授●笹川 廉●田中 元基指導教員：田路 和幸 教授

研究指導教員：大塚 誠 准教授「グラフェン修飾 Pt-Ni(111) 合金表面の酸素還元反応特性」「強アルカリ水溶液を用いた電極表面の触媒活性イメージング」

研究指導教員：高橋 英志 准教授●高橋 慧伍指導教員：和田山 智正 教授

指導教員：末永 智一 教授●黒田 彬央「Ga-Al 融液を原料として用いた気相成長法による新たな AlN 結晶成長●程 宏輝

研究指導教員：熊谷 明哉 准教授「金属 / 半導体型単層カーボンナノチューブを用いたオールカーボン電界手法の開発」「Au 基合金単結晶表面系における CO₂ 電解還元生成物のその場分析」●寺内 万由子型電子放出素子作製とその電界放出特性」

指導教員：福山 博之 教授

指導教員：和田山 智正 教授「電極アレイデバイスの局所的な電極修飾とバイオセンシングへの応用」

指導教員：田路 和幸 教授

研究指導教員：安達 正芳 助教●田口 洋行

指導教員：末永 智一 教授

研究指導教員：佐藤 義倫 准教授●中島 治樹「走査レーザー誘起プラズマ発光分光法を用いたリチウムイオン電池中の●三浦 千穂●田ノ岡 大貴「静磁場印加電磁浮遊法を用いた溶融 MoSiBTiC 合金の密度測定およリチウム原子の空間分布解析」「二次元電子系材料の電気化学活性応答の可視化」「脱フッ素化により炭素骨格エッジに窒素導入したカーボンブラックの合び凝固過程解析」

指導教員：我妻 和明 教授

指導教員：末永 智一 教授

成と構造解析および酸素還元反応触媒活性評価」

指導教員：福山 博之 教授●古川 宏一研究指導教員：熊谷 明哉 准教授

指導教員：田路 和幸 教授

研究指導教員：大塚 誠 准教授「酸素混合ガスグロー放電プラズマを用いた生体材料 Co-Cr-Mo 合金●横川 裕紀研究指導教員：佐藤 義倫 准教授●浜谷 苑子の表面処理」「ハイドロゲルを用いた細胞の新規 3D プリント手法の検討」●仲本 龍一郎「静磁場印加電磁浮遊法を用いた AlN 結晶成長のその場観察と成長機

指導教員：我妻 和明 教授

指導教員：末永 智一 教授「高性能かつ低コスト熱電材料開発を目指した Bi2Te3 ナノ粒子の低環境

構の熱力学的考察」●松田 哲彦●大嶋 珠礼負荷合成と熱電特性評価」

指導教員：福山 博之 教授「二次元走査型レーザー誘起プラズマ発光分光分析法における面方向分「高温高圧水を用いたヒアルロン酸の精密分解および反応速度評価」

指導教員：田路 和幸 教授

研究指導教員：安達 正芳 助教

解能の最適化」

指導教員：スミス リチャード リー 教授

研究指導教員：高橋 英志 准教授●遠藤 貴彦

指導教員：我妻 和明 教授●加藤 優奈●董 岩「アルカリケイ酸塩ガラス・融体の熱伝導率に及ぼすアルミナ添加の影響」●國分 雄太「活性炭をモデル吸着剤とした水溶液中からのイミダゾリウム系イオン液「中国広東省における廃棄物の持続可能な管理に着目した廃棄物産業連

指導教員：福山 博之 教授「単ロ－ル PFC 法におけるロ－ル表面メッキ種の薄帯形成に及ぼす影響」

体の分離回収プロセスの検討」

関表の構築」●大沼 優

指導教員：佐藤 有一 教授

指導教員：スミス リチャード リー 教授

指導教員：松八重 一代 教授「4 元系カルシウムフェライトの被還元性に及ぼす Fe2+/ Fe3+ 比の影響」●髙泉 真央●栗原 雄己●秋元 裕太

指導教員：葛西 栄輝 教授「カルボキシメチル - シクロデキストリン修飾 Zn-Al 系層状複水酸化物に「流通式水熱法による Sn 含有ナノ粒子の合成および各種反応条件が及「高電圧パルスによる太陽光発電パネルの破砕および物理選別に関する

研究指導教員：村上 太一 准教授

よる金属の吸着反応」

ぼす影響の検討」

研究」●齋藤 剛志

指導教員：吉岡 敏明 教授

指導教員：スミス リチャード リー 教授

指導教員：柴田 悦郎 教授「高炉条件における炭材内装ペレットの還元および溶融機構」

研究指導教員：亀田 知人 准教授●萩原 沙樹研究指導教員：飯塚 淳 准教授

指導教員：葛西 栄輝 教授●堀越 和也「CO2 添加によるセルロース可溶性混合イオン液体の H2 溶解度増進効●石井 駿介研究指導教員：村上 太一 准教授「透析廃液及び培地再生処理への吸着除去技術の展開」

果に関する研究」「ヘマタイト焼結タブレット上でのスコロダイト結晶生成過程の観察」●本村 優貴指導教員：吉岡 敏明 教授

指導教員：スミス リチャード リー 教授

指導教員：柴田 悦郎 教授「高水素雰囲気下において高被還元性を有する焼結鉱製造技術」

研究指導教員：亀田 知人 准教授●我妻 正祥研究指導教員：飯塚 淳 准教授

指導教員：葛西 栄輝 教授●本田 玲奈「水熱条件におけるエーテル化合物およびアミノ酸の反応機構に関する●永田 哲也

研究指導教員：村上 太一 准教授

キトサン修飾モンモリロナイトによる重金属吸着に及ぼす架橋剤の効果」

速度論的検討」「クヌッセンセル法による銀臭化物の蒸気圧測定」●五十嵐 健指導教員：吉岡 敏明 教授

指導教員：スミス リチャード リー 教授

指導教員：柴田 悦郎 教授「マイクロ波加熱による金属薄膜のラピッドアニール処理」

研究指導教員：亀田 知人 准教授●安部 佑美佳

研究指導教員：飯塚 淳 准教授

指導教員：コマロフ セルゲイ 教授●矢吹 良介研究指導教員：吉川 昇 准教授●井上 直樹78 Coexistence Activity Report 2018

Coexistence Activity Report 201879

「イオン半径に鋭敏に応答して錯体構造が変化する配位子を利用したランタニドの混合と分離」
指導教員：壹岐 伸彦 教授
研究指導教員：鈴木 敦子 助教●北川 太郎「柔軟な構造を持つ多孔性配位高分子のゲスト吸着による細孔構造変化とアルコール吸着能」
指導教員：壹岐 伸彦 教授
研究指導教員：鈴木 敦子 助教●笹木 友美子「キャピラリー電気泳動を利用したトリプシン及びその複合体の速度論的安定性解析」
指導教員：壹岐 伸彦 教授●佐藤 将貴「白金ジラジカル錯体をプローブとするがん細胞の光音響イメージングとプローブ送達法の開発」
指導教員：壹岐 伸彦 教授
研究指導教員：鈴木 敦子 助教●石黒 駿一「水熱電気化学法を用いたナノカーボン合成プロセスの研究」
指導教員：本間 格 教授
研究指導教員：小林 弘明 助教●田澤 直樹「バイオ MEMS 電池を目指した生体適合性電極の研究」
指導教員：本間 格 教授
研究指導教員：小林 弘明 助教●半澤 和樹「キノン系有機結晶複合体活物質のプロトン電極特性に関する研究」
指導教員：本間 格 教授
研究指導教員：小林 弘明 助教●小松田 紫央「ソルボサーマル法を用いたアニオンドープ酸化チタンの合成とその触媒活性評価」
指導教員：殷 澍 教授
●呉 競
「廃紙と生ごみの混合メタン発酵における紙比率および温度の影響」
指導教員：李 玉友 教授●小菅 泰武「ヤマセ吹走時の清川だしの特徴とその要因」
指導教員：村田 功 准教授●田熊 昭貴「東北地方における短時間強雨の地域性―アメダス10 分値データを用いて―」指導教員：村田 功 准教授●石井 花織
「現代日本における市民参加型森林管理をめぐる文化人類学的研究−仙台市森林ボランティア団体を事例として」
指導教員：高倉 浩樹 教授

80 Coexistence Activity Report 2018【平成 30 年 9 月修了】18 名● CHRISTINE DWI ARIANI PUTRI WIYONO“ Analysis of Cadmium Uptake, Transport, and Accumulationin Arabidopsis halleri ssp. gemmifera by Molecular Approaches（ハクサンハタザオのカドミウム吸収・輸送・蓄積に関する分子生物学的解析）”
指導教員：井上 千弘 教授
研究指導教員：簡 梅芳 助教● STARILAZO LEONARDO ALFREDO“ Assessment of Carbon Tetrachloride Degrading Consortia
under Anaerobic Conditions（嫌気環境下で四塩化炭素を分解する
微生物コンソーシアムの評価）”
指導教員：井上 千弘 教授
研究指導教員：簡 梅芳 助教● INDAH ANANDYA MAHENDRA“ Survey Parameterized Agent-Based Modeling Simulation forHouseholds Behaviour of E-Waste Recycling: A case study
about Cell Phone End-of-Life in Jakarta, Indonesia（エージェント・ベース・モデルシミュレーションによる小型家電リサイク
ルにおける一般市民の行動調査：インドネシア ジャカルタでの携帯電話の廃棄の例）”
指導教員：白鳥 寿一 教授
研究指導教員：Kyle Bahr 講師● Astin Nurdiana“ Migration and Reaction of Magmatic Fluids Related toGranitic-Pegmatite Complex in Kinka-san Island, NE Japan（東北日本 , 金華山に分布する花崗岩－ペグマタイト複合岩体におけるマグマ性流体の移動と反応）”
指導教員：土屋 範芳 教授
研究指導教員：岡本 敦 准教授● Duong Thanh Nga“ Study on Mechanical Properties of Fiber-Cement-Stabilized
Soil Produced by using Several Fiber Materials（各種繊維質物質
を用いて生成した繊維質固化処理土の力学特性に関する研究）”
指導教員：高橋 弘 教授
● MOTSWAISO FIONA SEGOLAME“ Geochemical Investigation of Metals and Trace Elements
Around the Abandoned Mine Site in Selibe Phikwe, Botswana（ボツワナ国セリベピーケ鉱山跡地における金属および微量元素に関す
る地球化学的考察）”
指導教員：駒井 武 教授
● CHELSEA LANGA“ Geographical study on site selection of waste disposal sites
using GIS and obtained databases in Mozambique（GIS および独自取得データを用いたモザンビーク国の廃棄物処分場における適地選● Kevin Muhamad Lukman● RINI PURWANTI“ Analysis of Satisfaction Mechanism to Achieve Lifestyle“ Effectiveness of local people's perception on ecotourism

Change - Case Study of Mokuiku Workshop applying

participation in Bromo Tengger Semeru National Park,

Ontology Engineering（ライフスタイル変化に向けた満足度向上メカ

Indonesia（インドネシアのブロモ・テンガ・セメル国立公園における近ニズムの分析―オントロジー工学を応用して設計した木育ワークショップ

隣住民の認知がエコツーリズム参加に与える効果）”を事例として―）”指導教員：小森 大輔 准教授

指導教員：香坂 玲 教授

研究指導教員：古川 柳蔵 客員教授

研究指導教員：古川 柳蔵 客員教授

● Nhu Anh Quynh Hoang● Tsogtbaatar Amarsaikhan“ Study on the potential Capital Expenditure reduction for the“ Fundamental study on soil moisture estimation andimprovement of Vietnam Wind Power from the experience of

application in Central Mongolia by Ground Penetrating Radar

China（ベトナムにおける風力発電事業に関わる資本費削減ポテンシャ（地中レーダによる土壌水分推定法の基礎研究と中央モンゴルへの適ルの研究：中国の経験から）”用）”

指導教員：明日香 壽川 教授

指導教員：佐藤 源之 教授

●雍 子惟

●潘 祥偉

“ Impact of policy announcements on CO₂ emission allowance“ Gold Recovery From Dilute Aqueous Solution By Bio-sorbent

price： case study of Beijing pilot emission trading system（政Derived From Woody Biomass（木質バイオマス由来の固体還元剤

策アナウンスメントが CO₂ 排出権価格に与える影響：北京排出量取引を用いた希薄溶液からの Au 回収）”市場に関するケーススタディ）”

指導教員：柴田 悦郎 教授

指導教員：明日香 壽川 教授

研究指導教員：飯塚 淳 准教授●樊 暁穎
“ Synthesis and Cation Conductivity in Multi-Cation Complex
Hydrides（複数陽イオンを有する錯体水素化物の合成と陽イオン伝導特性）”
指導教員：折茂 慎一 教授● GRACE PUYANG EMANG“ Remote Sensing of Fire Severity based on Observation ofStem-Bark Char Height in the 2017 Kamaishi Forest Fire（2017
年釜石火災を対象とした樹幹火傷調査に基づく焼損度の衛星解析）”
指導教員：小森 大輔 准教授● MBUGUA JACQUELINE MUTHONI“ Remotely Sensed Spatial and Temporal Variability ofDrought and Salinization in Irrigated Area in the Aral Sea Basin（アラル海流域の灌漑地における渇水・塩類集積の時空間変動の衛星解析）”
指導教員：小森 大輔 准教授● Danila Aleksandrovich Podobed“ Understanding the differences in permeation of soil water
under tree and grass cover（森林および草地における土壌水分浸透の違いの解明）”
指導教員：小森 大輔 准教授● EILIF KURNIA DEDA DJAMRES“ Understanding the characteristic of frequent rainfall
inundation areas in Tangerang City（インドネシア国タンゲラン市
における内水氾濫頻発区域の分布とその特性）”
指導教員：小森 大輔 准教授

定に関する地理学的研究）”
指導教員：駒井 武 教授

Coexistence Activity Report 2018

81

進路状況

TOPICS トピックス

株式会社スピーディア，独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構，株式会社クラレ，三菱マテリアル株式会社，株式会社ニトリ，フューチャーアーキテクト株式会社，北海道ガス株式会社，NEC エンベデッドプロダクツ株式会社，大日本印刷株式会社，
マツダ株式会社，日本特殊陶業株式会社，地熱技術開発株式会社，株式会社 ENERGIZE，日本たばこ産業株式会社，
トヨタ自動車東日本株式会社，株式会社タンガロイ，株式会社豊田自動織機，株式会社野村総合研究所，株式会社小松製作所，「たまきさんサロン」
を中心とした環境科学研究科と仙台市との連携活動

2018 年 7 月 28 日
南極で暮らしてみたら！どうなるの？/ 土屋範芳 教授
参加者：83 名
2018 年 8 月 4 日

株式会社船井総合研究所，本田技研工業株式会社，三菱自動車工業株式会社，大阪ガス株式会社，キヤノン株式会社，2016 年 4 月の 環 境 科 学 研 究 科 本 館 開 所 式 以 降 、「 たまきさんアイシン精機株式会社，東京ガス株式会社，栗田工業株式会社，西日本旅客鉄道株式会社，古河電気工業株式会社，

サロン」を中心として行われる公開講座や環境学習という形で、本研

ドロをリサイクルして、お花を育てよう！/ 高橋弘 教授

究科は仙台市との連携によるアウトリーチ活動を行っている。2018

参加者：33 名

年は計 6 回の講座で環境科学研究科教員が講師を務めた。実施日と2018 年 9 月 12 日

講座名、担当教員は下記の通りである。

仙台市環境学習講座 リサイクルってなんで大事？/ 松八重一代 教授

グローバルアドバンストメタルジャパン株式会社，日立建機株式会社，新日鐵住金株式会社，スチールプランテック株式会社，
三井金属鉱業株式会社，株式会社キャタラー，株式会社神戸製鋼所，ユナイテッド株式会社，JFE 条鋼株式会社，イリソ電子工業株式会社，
旭硝子株式会社，パナソニック株式会社，サントリーホールディングス株式会社，生化学工業株式会社，信越化学工業株式会社，
関西ペイント株式会社，京セラ株式会社，日東紡績株式会社，浜松ホトニクス株式会社，住友化学株式会社，日揮株式会社，
住友金属鉱山株式会社，新日鉄住金エンジニアリング株式会社，昭和シェル石油株式会社，東洋インキ SC ホールディングス株式会社，
味の素株式会社，JSR 株式会社，JFE エンジニアリング株式会社，日油株式会社，富士通株式会社，株式会社安藤・間，
Savar Laboratory College（バングラデシュ），国立研究開発法人産業技術総合研究所，国立大学法人東北大学，JFE スチール株式会社，
FOVE，Changsha University of Science and Technology（中国），株式会社三井 E&S テクニカルリサーチ，塩ビ工業・環境協会，

2018 年 1 月 24 日、2 月 7 日、2 月 21 日、3 月 7 日
環境科学がよく解かる、ディスカッション！
ゴレゴリー・トレンチャー 准教授
参加者：52 名（1 ～ 4 回 合計）

参加者：24 名（東宮城野小学校 4 年生）
2018 年 12 月 5 日
仙台市環境学習講座 リサイクルってなんで大事？/ 松八重一代 教授
参加者：24 名（太白小学校 4 年生）

Kasetsart University（タイ），北陸先端科学技術大学院大学，センコン物流株式会社，北京環境取引所（中国），Tangerang Municipality Government（インドネシア），Ministry of Environment and Forestry（インドネシア）

10

15

1人

1

9人

13 人

14

13 人

2

12 人

16

17

4人

6人

13

3人

3

12

6人

4
5

11

2人

6

10

3人

13

8

2人

2人

2

1人

3

1人

12 人

9

3人

4人

9/12 松八重教授

宮城県夏休み環境学習

6人

4人

7/28 土屋教授

12人

宮城県環境政策課では、環境に対する理解と関心を深めて頂くため、小中学生を対象として、夏休み期間に環境学習教室を開催している。
環境科学研究科では 2017 年からプログラムに参加し、2 年目となる
2018 年には下記 2 講座で研究科教員が講師を務めた。
2018 年 8 月 3 日

7

骨を修復するセラミックス～セメントで骨を治す～

4人

上高原敏暢 准教授

【 2018 年 修了者就職先 (MC) 】【 2018 年 修了者就職先 (DC) 】

参加者：10 名
2018 年 8 月 10 日
廃泥土のリサイクル～不要な泥土から植物用の土を作ってみよう～

1

製造業 鉄鋼業、非鉄金属・金属製品製造業

7

電気・ガス・熱供給・水道業

13

学術研究、専門・技術サービス業（学術・開発研究機関・専門技術サービス等）

2

製造業 化学工業、石油・石炭製品製造業

8

製造業 印刷・同関連業

3

製造業 輸送用機械器具製造業

9

運輸業・郵便業

14

東北大学進学（博士）4

製造業 はん用・生産用・業務用機械器具製造業

10

建設業

15

その他（就職活動、帰国等）

16

教育、学習支援業（学校教育）

17

その他（学振研究員、帰国就職等）

5

製造業 電子部品・デバイス・電子回路製造業

116

製造業 その他の製造業（食料品、飲料、たばこ、
電気情報通信機器等、繊維工業）

サービス業（他に分類されないもの）
その他のサービス業

12

情報通信業

82 Coexistence Activity Report 2018高橋弘 教授参加者：5 名Coexistence Activity Report 201883

第44回環境フォーラム「紫水会講演会」
紫水会は、東北帝国大学鉱山学科、東北大学鉱山学科、鉱山工学科、

日 時：2018 年 4 月 21 日 13：30 -15：00

資源工学科、地球工学科、機械知能・航空工学科エネルギー・環境コー会 場：学士会館（東京都千代田区）203 号室スの卒業生・各大学院修了生、および大学院環境科学研究科の一部の

内 容：海洋の資源とエネルギー / 清水賀之 教授（東海大）

修了生を中心とする同窓会組織である。専攻に関わる最新の知見を共生物を活用した環境修復 / 井上千弘 教授

有し、かつ同窓生同士の旧交を温めるため、紫水会では講演会を年に参加者：約 50 名

1 度開催している。今回の講演会では、本学資源工学科ご出身の東海

みやぎ県民大学「社会・文化から考える環境」「みやぎ県民大学」は、宮城県が県民の生涯学習の場として運営しているもので、「趣味教養」「自然環境」「製作実験」「健康食育」といった幅広いテーマで講義が行われている。当研究科では、県の依頼を受けて例年「自然環境」のテーマで講座を開講している。今年度は、「社

第 3 回（7 月 13 日）：中央アジアの経済史学から考える
塩谷昌史 助教
第 4 回（7 月 20 日）：江戸時代の生活・生業から考える
佐藤大介 准教授
第 5 回（7 月 27 日）：「風水」から考える
瀬川昌久 教授
参加者：17 名

会・文化から考える環境」と題し、ともすると自然科学的なアプロー

大学教授・清水賀之先生と本研究科教授・井上千弘先生をお招きし、チからの理解に偏りがちな「環境」という概念を、人間の社会・文化

ご専門の観点からエネルギーと環境についてお話し頂いた。

の側面から捉え直すことにより、総合的な視点からのその理解をめざした。

第45回環境フォーラム「エコな未来は私たちがつくる！」
田路和幸教授が理事長を務める NPO 法人環境エネルギー技術研究所（SFTEE）との共催により、第 45 回環境フォーラムを開催した。
今回は、エコ、テクノロジー、アントレプレナーをキーワードとし、日本をリードする直流給電による研究開発プロジェクトを進めてこられ・第 9 回研究奨励賞受賞者による記念プレゼン「植物・微生物による効果的なヒ素除去機構の解明と汚染現場に適用するための技術提案」/ Mei-Fang Chien 助教（東北大環境）「なぜ、Next SONY, Next Honda は生まれないのか？これからの日
本に必要なこと！」/ 平石郁生 氏（株式会社ドリームビジョン 代表取
締役社長）
参加者：41 名

日時：2018 年 6 月 29 日～ 7 月 27 日 毎金曜日 17：30-19：00

会

場：環境科学研究科本館

内容：

第 1 回（6 月 29 日）：オゾン層破壊から考える
村田功 准教授
第 2 回（7 月 6 日）：東南アジアの「水」から考える
小森大輔 准教授

た田路教授のお話から始まり、若手研究者 2 名によるプレゼンテーショ
ンの後、8 社の創業に携わられた株式会社ドリームビジョンの平石氏にご講演を頂いた。
日時：2018 年 5 月 25 日

14：30-17：00

会場：仙台ガーデンパレス 3F コンベンションルーム

内容：

リカレント公開講座「地球環境計測学」
東北大学大学院環境科学研究科が社会人を対象に公開する大学院

・直流ワールドによる電力革命 / 田路和幸 教授

講座が「リカレント公開講座」である。2018 年は「地球環境計測学」

・第 9 回奨学賞受賞者による記念プレゼンと題し、企業や大学・研究機関で地中レーダ（GPR）を利用する予定「材料製造プロセス最適化の為の溶融 Fe-Ni 合金の熱物性値測定」のある方や、自治体等で遺跡調査を担当される方を対象に、地中レー

渡邉 学 氏（東北大環境）

ダ（GPR）の基礎からやや専門的なデータ解析技術まで、幅広い説明を行った。

第46回環境フォーラム「水資源と環境」

日

程：平成 28 年 9 月 26 日～ 28 日

会

場：環境科学研究科本館 4F 第 1 講義室

講

師：佐藤源之 教授，宇野亨 教授（東京農工大）参加者：16 名

田路和幸教授が理事長を務める NPO 法人 SFTEE との共催による、2018 年 2 回目の環境フォーラムである。生活を支える水環境の現状や管理現場の実際から将来的なエネルギー活用まで、「水」を切り口に4 つの講演を頂いた。
日時：2018 年 11 月 16 日

13：30-16：20

会場：仙台ガーデンパレス

3F

内

容：下水処理場を利用した水素製造 / 田路和幸 教授

コンベンションルーム

くらしと文明を支える水環境 / 李玉友 教授（東北大工研）
仙台市の下水道と震災復興（南蒲生浄化センターの変遷）/ 西坂光 氏（仙台市建設局下水道事業部南蒲生浄化センター 技師）
下水道資源エネルギー活用の現状と可能性について / 加藤裕之 氏（公益財団法人 日本下水道新技術機構・新技術研究所長、東北大NICHe 特任教授、内閣府・地域活性化伝道師）
参加者：28 名
84 Coexistence Activity Report 2018

Coexistence Activity Report 201885

環境科学研究科「研究交流会」
2015 年より、環境科学研究科は発足以来続いた 1 専攻体制を改開催している。研究交流会で行われる発表は、単なる研究発表では第 117 回

組し「先進社会環境学専攻」と「先端環境創成学専攻」の 2 専攻体

なく、研究の背景や研究思想を中心とするところに特徴がある。また、日時：2018 年 4 月 18 日

Citizen science in Korea: stakes and challenges

制となった。この変革にあたり、専攻間やコース間の研究交流を促進

参加者が紙に記入したコメントを後日発表者に渡してフィードバックを発

表：Dr. Hortense Serret (Divison EcoScience, Ewha

し、専門分野間の情報交換を活性化させて研究科内の良好な融合と図ることで、双方向性が担保されている。2018 年の研究交流会ではWomans University, Seoul, Republic of Korea)

products and evaluation of carbon efficiency in Korea / Eun-

境界領域の開拓を目指すため、年 2 回のペースで「研究交流会」を後半を研究科奨学賞候補者の発表会とし、学生の参加を促した。

参加者：16 名

Kyung Jang (Associate Researcher and Graduate Student at

16：30-18：00

第 122 回

第 3 回 災害科学・安全学 国際共同大学院プレセミナー

日時：2018 年 9 月 1 日

9：15-10：15

発

表：Identification of the use of domestic harvested wood

Seoul National University)
第 118 回◆研究交流会 2018
日時：2018 年 9 月 26 日

会

場：環境科学研究科本館 大講義室

発

表：

13：00 -16：00

環境無機材料化学分野
殷シュウ 教授

バイオマスやプラスチック等高分子の資源化技術

日時：2018 年 6 月 9 日

発

表：Effect of inorganic ions during torrefaction of wheat

参加者：15 名

10：00-12：10
第 123 回

Toward Sustainable Phosphorus Management,

straw and black locust / Dr. Zsuzsanna Czégény (Hungarian

Current Challenges and Future Prospects

Academy of Sciences)日

P yrolysis product distribution and kinetic study for

発 表：Dr. Willem Schipper (Willem Schipper Consulting,selected Ecuadorian agricultural wastes / Dr. Fonseca

The Netherlands)

Ashton Juan Diego (Universidad San Francisco de Quito)

参加者：24 名

時：2018 年 10 月 4 日

14：40-16：10

参加者：24 名

高温材料物理化学分野

第 124 回

福山博之 教授

第 119 回エネルギー・環境材料創製学分野
小俣孝久 教授
研究科奨学賞選考発表会

SATREPS の最前線

日時：2018 年 6 月 20 日発

表：

10：00-12：00

Geothermal School Presentation

日時：2018 年 11 月 22 日

発

表：SATREPS「地熱スクール」第 1 期研修生 5 名による研究発表

13：20-15：45

参加者：31 名

ご挨拶および SATREPS の概要説明

参加者：41 名/ JICA 地球環境部

森林・自然環境グループ

第 125 回

仙台市を中心とする自治体の環境・エネルギー政策

熱発光地熱探査法による地熱探査と地熱貯留層の統合評価システム

日時：2018 年 12 月 14 日

12：10-15：55

プロジェクトの紹介 / 土屋範芳 教授

発表：伊藤敬幹 氏（ほくとう総研 理事長，前 仙台市副市長）

コーラル・トライアングルにおけるブルーカーボン生態系とその多面参加者：22 名

的サービスの包括的評価と保全戦略 / 灘岡和夫 教授（東工大）
社会科学からのアプローチ コーラル・トライアングルにおけるブルー
カーボン生態系とその多面的サービスの包括的評価と保全戦略/ 香坂玲 教授
参加者：37 名

コロキウム環境

第 120 回

本研究科では 2004 年より「コロキウム環境」と名付けられた研究

第 114 回Things you have to look at while you stay in Japan日

災害科学・安全学

時：2018 年 7 月 18 日

国際共同大学院プレセミナー
16：30-18：30

集会を実施している。これは、従来研究室ごとあるいは研究グループ― The most difficult country to realize NZE (Net Zero Emission) ―発 表：G ove r n i n g a p i cu l t u re va l u e cha i ns i n Afr i c a:

ごとに行われてきた内外の研究者の講演や研究集会等を、研究科の日時：2018 年 1 月 20 日

Comparing traditional, conventional, Geographic Indication

オーソライズされた形式自由な研究集会として研究科内外に広く公開

発

表：安井至 氏（一般社団法人持続性推進機構 理事長、東京大学

するものである。講演者は海外研究者、学外研究者等多彩で、いずれ名誉教授、前 国連大学副学長）

も活発な討論が行われており、科内の環境科学研究の活性化に寄与し

参加者：51 名

University & Research)

第 115 回遺伝資源の活用と利益配分スキーム / 渡邉和男 教授（筑波大）

10：15 -11：45

経 済と環 境保 全の最前 線：タイ政 府（生物多様 性）とMining and local sustainability challenges in

Mongolia: interdisciplinary research

日本の商社（気候変動）の事例から

日時：2018 年 2 月 6 日

日時：2018 年 1 月 19 日

発

表：Dr. BYAMBAJAV Dalaibuyan（日本学術振興会外国人特発

表：知財管理と利益配分、企業経営による生物多様性保全

10：30 -12：15/ Dr. Verina Ingram (Senior Researcher at Wageningen
利益配分と伝統知の保全スキームとしての地理的表示 / 香坂玲 教授ている。2018 年に開催されたコロキウム環境は下記の通りである。
第 113 回

and organic certification in Cameroon, Kenya and Zambia

17：00-18：20

別研究員、東北大 東北アジア研究センター）

参加者：22 名
第 121 回日

熱分解法によるバイオマスからの化学原料・燃料製造時：2018 年 7 月 20 日

13：00-14：00

参加者：18 名

発 表：Biomass Catalytic Pyrolysis for the Production

藤村武宏 氏（三菱商事株式会社 サステナビリティ推進部長）

第 116 回

(University of Michigan)

参加者：21 名

日時：2018 年 3 月 23 日

発

表：Rock Stress and Stress Field

Mr. Tanit Changthavorn (Biodiversity-Based Economy

of Biofuel and Bio-based Chemicals / Dr. Kaige Wang

Development Office, Thailand)
岩の力学オンライン講義勉強会（第 2 回）
15：00-16：30

参加者：27 名

Dr. Emeritus Professor Ove Stephansson（スウェーデン王立工科大学 名誉教授）
参加者：23 名

86 Coexistence Activity Report 2018

Coexistence Activity Report 201887

環境科学研究科オープンキャンパス
2018 年 7 月 31 日と 8 月 1 日の 2 日間、東北大学オープンキャン

人と地球にやさしい社会を実現する新材料の開発 / 小俣研究室

入試説明会

高度環境社会を支える高機能材料の開発 / 福山研究室◆秋期入試説明会◆春季入試説明会

パスが開催された。環境科学研究科を訪れた計 1870 名の来場者に

環境調和型電子デバイスの創製 / 鳥羽研究室・下位研究室

春入試のための説明会を 2 回開催した。各回とも

東京会場：6 月 4 日 18：30 -20：30

東京会場：11 月 30 日 18：30 -20：30

対し、研究室のパネル展示や公開講座を通じて本研究科の研究教育

地球に優しい環境保全技術 / 井上研究室に、コマロフ入試実施委員長から環境科学研究東北大学東京分室

東北大学東京分室

活動に理解を求めた。

地殻エネルギー・資源のフロンティアへの挑戦 / 土屋研究室

科全体の入試群とコースについて紹介し、その後参加者 15 名

参加者 6 名

持続可能な社会の実現に向けてエネルギー政策分析

各入試群の説明を行った。

仙台会場：6 月 9 日 13：00 -15：00

仙台会場：12 月 8 日 13：00 -15：00

環境科学研究科本館

環境科学研究科本館

参加者 17 名

参加者 5 名2018 年の研究紹介展示は下記の通りである。

2018 年は、 秋 入 試 のための説 明 会を 2 回、/ トレンチャー研究室
環境ナノ材料（太陽光で水素を作るナノ光触媒 / 廃熱から電気を作る

地圏環境の今―エネルギー・資源・リスク評価― / 駒井研究室

熱電変換ナノ材料 / 省資源高機能ナノ材料）/ 田路研究室

電波科学による地球計測 / 佐藤（源）研究室

次世代型ライフスタイル創成に貢献できる機能性軽元素複合材料の開発

国土強靭化と循環型社会の構築を目指して―建設副産物の再資源化・/ 佐藤（義）研究室

環境調和型開発システム― / 高橋（弘）研究室

大気環境を左右する微量成分の観測的研究 / 村田研究室
非鉄製錬技術を基盤とした金属循環システムの構築 / 柴田研究室
地殻環境・エネルギー技術の新展開 / 高橋・坂口研究室
環境・生命と調和する材料の開発 / 松原研究室

また、公開講座として、駒井・渡邊研による「土の中の出会い 水・土・植物」が開催された。

第41回国立大学法人大学院
環境科学関係研究科長等会議

新たな水素社会を実現する粉体プロセス技術 / 加納研究室

本研究科は、環境関連研究者ネットワークの構築を図るために環境科学関係の研究科長等により組織される「国立大学法人大学院環境科学関係研究科長等会議」に参画している。2018 年は熊本大学の主管による第 41 回会議に出席し、研究科の運営等に関する情報を得ると共に、意見を交換した。
日時：2018 年 7 月 6 日（金）会

場：熊本大学黒髪南地区本部 大会議室

出席者：15 大学 39 名（本研究科からは研究科長、事務室長が参加）
協議題：
組織変更並びに退会に伴う「国立大学法人大学院環境科学関係研究
科長等会議規定」の改正について
各大学院で進められている大学院再編計画について
大学における薬品や排水の管理について
次回本会議の開催について

88 Coexistence Activity Report 2018

Coexistence Activity Report 201889

国際協力・交流関連[ RESDプログラム2018 ]RESD プログラム（Regional Environmental and Sustainable
Development）とは、本学、京都大学、東京大学、中国の清華大学、
同済大学、韓国の KAIST（韓国科学技術院）、POSTECH（浦項工科大学）、GIST（光州科学技術院）の間で 2008 年に開始された博士課程の優秀な学生を対象とした、環境科学・工学・管理分野におけるリーダー的人材養成のプログラムである。2018 年は、新たに金沢大学が加わり、2018 年 7 月 5 日～ 7 月 24 日の期間において、本学、
金沢大学、韓国 KAIST、GIST、中国同済大学、清華大学で各国 1

環境科学研究科セミナー（バンドン工科大学） 左：2018/3/8

右：2018/12/19

週間合計 3 週間の交流プログラムが実施された。
各国の 1 週間プログラムは、学生からのカントリーレポートの報告、
アジアの環境問題に関するレクチャー、現地調査、プレゼンテーション、
ディスカッションから構成される。
本プログラムでは、毎回テーマを設 定しており、本 年は「Greenenergy from waste」のテーマのもと、本学川度フィールドセンターを視察した。また、鳴子温泉にて生ごみや温泉の廃湯を活用したメタン発酵システムで運営するエネカフェメタンを訪問し、メタンガスの発生過程や実用例を見学した。

[ 国際交流活動 ]本研究科では、海外との関係を重視し、海外の大学と研究や教育の交流と協力を行っている。中国、インドネシア、ベトナム、タイ、イ

深まった。同月 19 日には ITB で 2018 年 2 度目となる環境科学研
究科セミナーを開催した。

ンド、韓国等アジアを中心に世界中に協力関係があり、現在 6 ヶ所に

ま た、11 月 22 日に は マル タ・リディア・セ ラ ヤ ン ディア 駐 日

リエゾンオフィスを設置している（西安建築科技大学，上海交通大学，

エルサルバドル大使が来学され、土 屋範芳教 授を研究代 表とする

ホーチミン市工科大学，
マレーシア工科大学，バンドン工科大学，ガジャ

SATREPS（Science and Technology Research Partnership

マダ大学）。環境科学研究科が協定締結に中心的な役割を果たしていfor Sustainable Development）プロジェクト「熱発光地熱探査法

る海外機関を表に示す。

による地熱探査と地熱貯留層の統合評価システム」の研究発表会に参2018 年の国 際 交 流 活動としては、まずは 3 月 8 日にバンドン加された。このプロジェクトは、国立研究開発法人科学技術振興機構

工科大学（ITB）で開催した環境科学研究科セミナーが挙げられる。

（JST）と独立行政法人国際協力機構（JICA）が共同で実施する、開“ Sustainable and Resilience Environment Management

発途上国の研究者と日本の研究者とが共同で行う 3 ～ 5 年間の研究

towards SDGs: Safety and Security for Human and Society ”

プログラムである。この共同研究を通じて、エルサルバドルの地熱エと題された今回のセミナーへは、インドネシアから 68 名、日本からネルギー利用をすすめ、同国の発展と安定に資する技術と人材を育成

12 名の計 80 名が参加し、国際共同大学院等の紹介や研究のプレゼすることが期待されている。

ンテーションを通じて相互の理解を深めた。12 月 6 日には ITB より2018 年はこのほか、これまで水資源と環境分野で研究・教育の両

Ade 土木環境工学部長をはじめとする 4 名が来学し、当研究科との面で学術交流を行ってきたベトナムのチュイロイ大学と大学間協定を

MOU（部局間協定延長の覚書）を交わした。この更新により、2008

結ぶべく調整を行った。調印式は 2019 年 2 月の予定である。

2018/12/6

バンドン工科大学 MOU 更新調印式

年から 10 年にわたる ITB と当研究科との学術・教育の連携がさらに駐日エルサルバドル大使来訪

90 Coexistence Activity Report 2018

Coexistence Activity Report 2018

91

索引
氏名

あ

か

職階

58

スミス

44

関根

宏

壹岐

伸彦

市川

和利 （新日鐵住金株式会社） 客員教授

54
46

教授

た

職階

ページ

教授

48

良平

助教

34

高橋

英志

准教授

22

高橋

弘

教授

リチャード

伊野

浩介 （工学研究科）

准教授

井上

久美

特任准教授

46

井上

千弘

教授

10

張

内山

愉太

助教

28

土屋

範芳

教授

12

宇野

正起

助教

12

田路

和幸

教授

22

梅木

千真

助教

22

轟

種田

あずさ

助教

26

鳥羽

大庭

雅寛

特任助教

60

トレンチャー

助教

30

客員教授

54

准教授

12

大橋

隆宏

岡崎

潤

岡本

敦

柿沼

薫（学際科学フロンティア研究所） 助教

郭（新日鐵住金株式会社）

海心
栄輝

上高原
亀田

理暢
知人 （工学研究科）

唐島田
川田

龍之介
達也

簡

梅芳

楠

一彦

（新日鐵住金株式会社）

48

教授

36

准教授

8

准教授

42

駒井

武

小森

隆一

52

教授

30

准教授

24

中島

英彰 （国立環境研究所）

客員教授

56

中村

謙吾

助教

20

中谷

友樹

教授

34

バール

カエル

講師

24

平野

伸夫

助教

4

町田

敏暢 （国立環境研究所）

客員教授

56

智一

教授

46

亜希子

助手

28

教授

26
8

18

松田

助教

10

松八重

客員教授

54

松原

秀彰

教授

42

丸岡

大佑

助教

36

46

三橋

正枝

助手

60

10, 24

村上

太一

准教授

36

28

村田

功

准教授

38

森口

晃治 （新日鐵住金株式会社） 客員教授

54

八代

圭司

18

山岸

裕幸

准教授

12

42, 60

山本

卓也

助手

50

横山

俊

助教

16

助教

22

教授

42

准教授

50

教授

40

准教授

20

教授

48

教授

52

助教
准教授
教授
教授

20

教授

50

大輔 （工学研究科）

准教授

40

や

一代

齋藤

優子

特任助教

坂口

清敏

准教授

坂本

靖英 （産業技術総合研究所） 客員准教授

58

吉岡

敏明

佐藤

有一 （新日鐵住金株式会社） 客員教授

54

吉川

昇

ら

李

玉友

わ

渡邉

則昭

渡邉

賢

佐藤

義倫

准教授

6

里見

知昭

助教

14

佐野

大輔

准教授

40

珠玖

仁

教授

46

下位

法弘

准教授

30

白鳥

寿一

教授

30

鈴木

敦子

助教

44

（工学研究科）

グレゴリー

助教

44

セルゲイ

コマロフ

ま

直人

14
58

教授

明哉 （材料科学高等研究所） 准教授
玲

は（産業技術総合研究所） 客員教授

末永

熊谷
香坂

な

銘

助教

将吾
ギド

28

助教

熊谷

グラウゼ

92 Coexistence Activity Report 2018

氏名

浅沼

葛西

さ

（産業技術総合研究所） 客員教授

ページ

和田山

（工学研究科）（工学研究科）智正

Coexistence Activity Report 201893

環境科学研究科事務室職員
事務室長
総務係

係長

斎藤

建一

阿部

武浩

中村

緑

鹿野

美里

二階堂
舘

敦子

智恵

高橋
林

教務係

係長

弘恵

睦

菱沼

明美

村岡

響子

菅田

宙

吉田

千晶

赤坂

葉子

佐々原

裕子

佐久間

香奈

発

行 ： 東北大学大学院環境科学研究科

企

画 ： 情報広報室
教

授

和田山智正

准教授

坂口清敏

助

物部朋子

手

発行日 ： 2019 年３月３１日
制

作 ： 株式会社コミューナ

お問い合わせは下記に[ 環境科学研究科 総務係 ]TEL 022-752-2233
FAX 022-752-2236〒 980-8572 仙台市青葉区荒巻字青葉 468-1
http://www.kankyo.tohoku.ac.jp/

94 Coexistence Activity Report 2018