都市環境・環境地理学講座

都市環境動態論分野

SHINLA TURBINEシステムの
研究開発

教授

齋藤

講師

武雄

山田

助手

昇

若嶋

振一郎

図5

図２ SHINLA Turbine System

タ（系統連係では不要）およびエキスパンダの 3 大要素により構成され、ソーラーコレクタには、本研究室で別に研究・開発が続けられている中温度領域（100 〜 200℃）
において高効率な CPC（Compound Parabolic Concentrator）型を用いている。また、アキュムレータの設置によって出力の平準化が可能となっている。エキスパンダには、重ね合わせの概念（Concept of Superposition：COS）に基づいた新しいディスクタービンを採用している。熱媒体

図３ 記者発表風景写真

図４ 東京渋谷近辺での観測風景◇ヒートアイランド（都市温暖化）の観測

CPC 型放射熱流束計を作成した。今年度は、この放射としては２つの冷媒を採用している。この冷媒は水と比べて蒸発潜熱が小さく、かつ沸点が低いため、熱効率を高くとることができる。Working fluid は、ソーラーコレクタで得ら

図１ 読売新聞記事（2004 年 8 月 4 日付け）

地球の温暖化と並び、21 世紀に顕在化する環境問題

熱流束計を用いて、夏期の都市街路空間において計測を

高圧の蒸気となり、タービンを駆動し、その後、コンデンの 1 つに、都市温暖化（ヒートアイランド）がある。今年は、行った（図 4）。測定地点は、東京都渋谷駅前付近で、サ内で凝縮し、再び蒸発器に戻るサイクルを形成している。

猛暑により都内での熱中症救急患者は 700 人を突破して

日時は 2004 年 8 月 4 日の昼間（12:00-13:00）と夜間

本タービンシステムは、単に発電のみではなく、暖房・いる。この原因としては、気象学的な変動によるものもあ（19:00-20:00）である。昼間の結果においては、日射の本研究室では、（1）小型・小出力でも高性能を達成で給湯・蒸気提供、殺菌や燃料製造など幅広い用途に応るが、都市空間の環境の変化による影響が大きい。高層影響を強く受け放射強度が他と比較し大きく、不均一な放きること( 最低でも、現行の太陽電池（PV）の年間平均用が可能である。また、他の低温度排熱源の利用、特にビルが林立する都市空間（たとえば、新宿高層ビル街）

射場となっている。このとき、昼間全天日射量の平均値は発電効率（全国平均値）の 2 倍の効率であること)、（2）

自動車などへの応用が非常に有望視されている。

では、そこに存在する人間に対して、日射、建物や道路

950W/m2 であった。一方、夜間の計測結果においては、などからのふく射、高温大気からの対流熱伝達などのエネセンサー 12 方向の放射強度は約 155W/m2 ･ sr でほぼ均

ルギー流束が到達し、この他に気温、気流速、湿度、一となっており、不均一性は認められない結果となった。ま代謝、着衣、UV など快適性の諸要素が重畳する。

た、写真に示すように、観測実施にあたってはマスコミから◇ SHINLA* TURBINEシステムの研究開発安価であること（kW あたり10-20 万円程度であること）を目標とした SHINLA TURBINEシステムの開発を行い 8 月
初旬に記者発表を行った。また、60 社以上に上るマスコミ・
企業・自治体から問い合わせを受けることになった。

※ SHINLAとは森羅万象の 森羅 から命名した。
広辞苑によると 限りなく並び連なる という意。

このような都市屋外空間の快適性指数は、これまでのの取材を受け、その結果等は非常に注目を受けている。

本システムは、最適設計を行うことによりカルノー効率

屋内空間のものと全く異なる特徴を持ち、温度に対して、◇ 2004 年度の受賞

比 CER=90% の達成が可能であり、SHINLA TURBINE

非線形性を示すようになる。このことは将来の都市環境を

齋藤武雄、環境省大気環境保全活動功労者表彰

SYSTEM は、総合発電効率が 20％を超えることが予想さ評価するときに重要であって、気温や湿度などばかりでなく、

齋藤武雄、日本冷凍空調学会功績賞

れ、PV の 2 倍、燃料電池の 1.5 〜 2 倍を達成できる。

あらゆる環境要素を加味した指標を用いる必要がある。本本システムの主な構成はソーラーコレクタ、アキュムレー
8れた高温水と蒸発器において熱交換することにより、高温・Coexistence

Activity Report 2004

研究室では、新たに不均一放射場を計測するために、研究室 HP : http://www.sol.mech.tohoku.ac.jp/index-j.html

アクティビティレポート

9

都市環境・環境地理学講座

自然環境地理学分野
人間環境地理学分野

多様な地域の場における人間 - 環境関係の解明

教授

境田

清隆

助教授
上田 元

助手
関根

良平

（写真 1）仙台市内ヒートアイランド観測（定禅寺通） （写真 2）ジャワの国際シンポジウムにて （写真 3）内蒙古の郷役場に設置した気象観測機器（図 4）サヤインゲン生産の変動（ケニア）（図 5）半乾燥地域の植生被覆（赤）と人口分布（ケニア） （図 6）メル山麓の人口分布と交通システム（タンザニア）（図 2）GPS 可降水量データが捉えた
ヤマセ（図 1）仙台のヒートアイランド（春季深夜）（図 3）ジャワ降水量に影響するENSOとIOD（写真 5）内蒙古自治区で近年出現している農家観光パオ

1．境田は昨年同様に 4 つの課題で研究を行った。

2004 年東北地理学会春季大会で発表した。その後の解しつつ買取輸出企業と契約を結ぶことを通して上流農民と

3. 関根は 2002 年度より進めている中国内蒙古自治区に

1）仙台のヒートアイランドの実態把握

析結果を加え、環境科学研究科の M1 小野済が 12 月 3の交渉を以前より有利に進め、その結果として灌漑運用おける農村・牧畜業の変容に関する研究を継続して行った。

〜 5 日にジャワ島セランで開催された国際シンポジウムで発規則を改正して水へのアクセスを改善し、高頻度の灌漑を今年度は、昨年度まで焦点をあててフィールドワークを行っ

助教授、東北工業大学の渡辺助教授と協同し、8 月 3表した（図 3）（写真 2）。

要する輸出用商品生産を自給補助的に実現してきた（図 4）たジャガイモ生産と近年導入された大型家畜に特化しつつ〜 5 日に仙台の都心でヒートアイランドの観測を実施した。

4）内蒙古の砂漠化と気候変動

仙台市の依頼によって、東北大学工学研究科の持田（写真 4）。他方、上下流間での用水上の費用便益配分

ある地域の農村に加え、旧来の羊・カシミヤ山羊を中心と各研究室から観測器具を持ち寄り、宮城県保健環境センター

宮城教育大学小金沢孝昭教授を代表者とする科研費の適正化や乱用水抑制のための合意は未形成の段階でする牧畜から乳牛の舎飼いによる牛乳生産へ転換が（政の濃度計を借用し、環境科学研究科や理学部の学生のは 2 年目を迎え、6 月 2 〜 9 日に内蒙古の調査を実施した。

あり、灌漑運用の持続可能性をめぐって問題を抱えている策的強制を一部伴いつつ）はかられ、かつ農家民宿的な応援を得て、2 昼夜連続の有意義な観測であった（写真 1）。

武川県の郷役場に気象観測装置を設置し、毎時データをことが明らかになってきた。並行して、徒弟制による都市

観光用パオの経営が展開しつつある地域も新たに調査地

また仙台市内 24 箇所の小学校の百葉箱を利用した気温

観測・記録を開始した（写真 3）。また昨年入手した 30

零細企業群の再生産プロセスについて収集してきた時系

域としてフィールドワークを行った。両地域とも草地・農耕と湿度の観測を継続中であり、このデータを利用し「ヒート年間にわたる気温と降水量データを利用して、衛星データ

列データをもとにして、人口稠密な在来農村地域の中小地の劣化が進み、耕地を草地や林地に戻す「退耕還林」

アイランドと海風」のテーマで、2005 年日本地理学会春から明らかになった植生量変動との関係を求める研究を開

都市における小農の農外活動が、以上のような半乾燥地「退耕還草」政策、草地における家畜放牧の禁止政策が季大会のシンポジウムの発表を予定している（図１）。

始した。

域に土地を購入して移住する資金を蓄積し、また生計多実施されている地域であるが、特に牧畜を生業としてきた様化を支える程度について検討した（図 5）。

2）ヤマセと冷夏に関する研究
江戸時代後期以降の冷夏の出現傾向について「仙台市史」に執筆した。そのエッセンスを「仙台市政だより」

10（写真 4）サヤインゲン出荷（ケニア）

2. 人間環境地理学分野の上田は、数次のフィールドワー
クによって東アフリカ農村社会研究を進めた。

後者の地域では、彼らの生活維持戦略の転換を大きく迫

タンザニアでは、北部のメル山周辺地域に展開するメルられている。そのなかで、既にかなりな生活向上を達成し人小農社会における農業集約化・生計多様化の過程をている沿岸部都市住民を対象とした観光パオは、彼らにとっに執筆したところ、「定年時代」から取材があり、紹介記

ケニアにおいては、中央部・半乾燥地域の新開小農集落群システム・地域経済圏の観点から把握するためのて大きな収入源となりうる可能性を持っている。その際重事が掲載された。また GPS 可降水量データを用いたヤマ

社会における輸出用換金作物の契約栽培と灌漑水の共基礎作業の一環として、定期市・交通システムの調査に要なのは、観光パオを建設・運営するための資金や観光

セの解析結果は、2004 年東北地理学会春季大会で発同管理（灌漑運用規則の生成過程）について調査を継着手した（図 6）（科学研究費・基盤研究（A）（1）：東

客を呼び込むノウハウなどであるが、それを大きく規定する表した（図 2）。

続した（科学研究費・基盤研究（B）（2）：ケニアの半

アフリカのコーヒー産地をめぐる地域経済圏に関する実証のがいわゆる「親戚」などの都市住民とのネットワークであ3）ジャワ島の降水量変動と農業

乾燥地域における農村社会のモラル・エコノミーに関する的研究、研究分担者）。

る。対象地域では、そうした手段を持つものと持たないも

1 9 7 1 年 以 降のジャワ島の降 水 量 変 動を太 平 洋の

環境地理学的研究，研究代表者）。用水困難な灌漑水のという点から格差が発生しつつあり、いわば「観光ブーム」

ENSOとインド洋の IOD の双方から解析する研究を実施し、路下流農民は、自らをサヤインゲン出荷協同組合へと組織が地域環境を大きく変容させる結果となっている（写真 5）。

Coexistence

Activity Report 2004

アクティビティレポート

11

都市環境・環境地理学講座

流域環境研究分野

水資源と環境に関する研究
助教授

風間

聡

名取川の融雪水の流れシミュレーション

メコン河河岸土壌水流速分布

平成 16 年度の研究成果は大きく分けるとメコン河関連、

12

帯モンスーン域大河の河岸侵食機構の解明」を獲得した。

資源学会誌、第 17 巻、5 号 に解説した。

ter resources, Annual J. Hydraulic Engineering, 49 と雪に関するもの、河川環境に関するもの、基礎研究の４

また、研究分担者として、科学研究費特別研究促進費「地河川環境に関する問題は、代表者として、国土交通省

Ku, Hyejin, S.Kazama, and M.Sawamoto, Effect of

つに分けることができる。

上水文観測データの不足する流域での水文予測」や科との共同研究「土地利用を考慮した氾濫水理解析と予測」

geomorphologic resolution on hydrograph at different

積雪に関する研究は、代表者として森林総合研究所か学研究費奨励研究「雨季乾季のある大陸大河川の河岸を行っている。分担者としては、科学研究費基盤 A（2）「河

scale, Annual J. Hydraulic Engineering, 49 ， Kazam-

ら受託研究「山岳域における積雪分布の推定精度向上

侵食・土砂移動機構の解明」、ＲＲ2002「アジア・モンスー

口域生態系管理のための栄養塩・循環モデルの開発」

a, So and Hyejin Ku and Masaki Sawamoto, Uncer-

に関する研究」（平成 14 〜 16 年度）に参加した。これ

ン地域における水資源の安全性に関するリスクマネージメに参加している。その成果として、 Matsumoto, Satoru,

taintity of morphological data for rainfall-runoff simula-は温暖化による日本の積雪水資源がどのような影響を受け

ントシステムの構築」に参加している。その成果は Advan-

So Kazama, and Masaki Sawamoto, Japanese firefly

tion,

るかを評価しようとするものであり東北地方の積雪水資源量、

ces in Integrated Mekong River Management の国際

habitat assessment based on hydrological simulatio-

resources management in the changing environment

密度、積雪深を精度よくシミュレーションすることに成功した。

会議において、以下の 3 篇を発表した。 Kudo, Makoto,n，Environmental Hydraulics, Balkema, pp.919-926

of the Monsoon region, Vol.1, pp.400-406 に掲載されこの結果を用いて積雪環境に関する研究を進めている。そS. Kazama, K. Suzuki and M. Sawamoto，Study onに論文発表した。これは水文学と生態学の融合を目指した

た。これらは気候変動が流出や地下水に与える影響を評の成果として以下の論文を発表した。 戸塚岳大、風間聡、

sediment movement in the middle Mekong River basi-分野である。植生からの蒸発散を推定した Watanabe,

価している。

朝岡良浩、沢本正樹、積雪モデルと衛星積雪面情報を

n，pp.103-109 ， Kazama, S., T. Hagiwara, and M.

Hiroaki, So Kazama, and Masaki Sawamoto，Verifica-

今年新たに始めた研究はないが、昨年からの沿岸域の用いた東北地方の積雪分布と融雪係数の解析、水文・Sawamoto, Groundwater analysis in the lower Me-tion of a NDVI-evapotransipiration model using a sin-

塩水侵入とメコン河河岸の土壌水分布観測と、名取川流

水資源学会誌 17 巻 5 号 、 泉宏和、風間聡、戸塚岳大、kong region, pp.284-289 ， Asano, Takashi, M. Ka-

gle layer model, GIS and RS in hydrology, water re-

域の栄養塩流出観測は継続して行い、データの蓄積を行っている。

Proc the Int. Conf. on Sustainable water

沢本正樹、全日本の積雪水量、積雪深、全層積雪密度

zama, R. Uzuoka, N. Sento, S. Kazama, N. Izumi,

sources and environment が IAHS publication no.

分布推定、水工学論文集、第 49 巻 、 戸塚岳大、風Takeshi Nakamura and Chanseng Phongpachit，Ge-

289 に掲載された。

間聡、沢本正樹、森林が積雪量に及ぼす影響に関する

otechnical aspects of riverbank erosion along the Me-

これら以外にも地球温暖化の水資源問題として、受託地域における水資源環境管理コース」と「地球温暖化対検討、水工学論文集、第 49 巻 、 朝岡良浩、風間聡、kong River in Vientiane,pp. 353-360 ．この会議では、研究「温暖化の危険な水準及び温室効果ガス安定化レ

策コース」の講師を務め、途上国の技術者指導と水資源

旧来の取り組みに関して 2 件の JICA 集団研修「乾燥沢本正樹、積雪域における融雪期の植生活動と気候因

最終日の総合討論の議長を務め、公式発表の素案作成

ベル検討のための、温暖化影響の総合的評価に関するの意識の向上に努めた。また、小学校への出前講義や子の解析、水工学論文集、第 49 巻 。これらはいずれもに貢献した。メコン河の研究においてメコン河の河岸浸食

予備的研究」を国立環境研究所から、分担者として科学

高校大学連携講義、大学 1 年生への基礎ゼミ等に参加し、積雪モデルを用いた周辺環境の評価を行っている。

の問題は佳境を迎えつつあるが、新たにカンボジアの氾濫

研究費基盤 A（1）「気候変動・海面上昇に対する適応環境科学の啓蒙を行った。

メコン河に関する研究については、代表者として科学研

原において大腸菌の観測を開始した。メコン河の研究レビュー

策に関する総合的研究」に参加し、その基礎研究成果と究費若手 Bとして「大河川の洪水・氾濫が周辺環境にを 風間聡、竹内邦良、解説 シリーズ「メコン河流域

して Ranjan, Priyantha, S.Kazama, and M.Sawamoto,

及ぼす影響評価」の継続と，土木学会重点研究課題「熱特集」、メコン河流域への洪水モデルの適用、水文・水Effect of sea level rise on the loss of fresh ground wa-

Coexistence

Activity Report 2004

アクティビティレポート

13

国際環境・地域環境学講座

国際環境・地域環境学講座

国際経済環境研究分野

国際経済環境研究分野

貿易と環境

環境資源経済分析と統計数理モデリング

教授

佐竹

助教授

正夫

吉本

循環型

他の生産活動：直接的経済活動
環境への負荷の発生
CO2

敦社 会 経 済システムと木 質 バイオ資 源
CO2 削減機能
地球温暖化への貢献
環境負荷の軽減の役割

物質・環境
資源の流れ

里山景観：
文化的経済機能への貢献
非市場的価値

バイオマス
エネルギー
木質素材
ハノイ

ベトナム鞄工場
廃材

本研究分野は、国際経済に関係する環境問題をテーマ

木材生産：
直接的経済活動への貢献
炭素長期貯蓄の役割としている。具体的には、国際貿易や直接投資による企

価
格

環境・経済
価値の認識

水源涵養：
生活用水への間接的な貢献
水資源の供給外部効果

業活動が地域的及び国際的な環境にどのような影響を与えるのかを基本的な課題として、それに関連する政策的・サービス

実証的な研究を行う。グローバリゼーションの進展は環境に悪影響を与えるとしばしば主張されるが、貿易と環境の関係はそれほど単純ではない。生産や所得への効果だけ
でなく、産業構造や技術への効果を通して、貿易は環境に影響を与える。それ以上に重要なのは各国並びに国際的な環境政策である。

１．学会活動：の開催（9 月 24 日）：内容「記述統計 ( 佐藤健一講師：
広島大学原爆放射線医科学研究所 )」、「回帰分析 ( 柳

これは近年急増しているアンチ・ダンピング措置に対し・資源・素材学会東北支部平成１６年度春季大会特別

佐竹研究室は、教員 1 名、前期課程学生 3 名からなて WTO の紛争解決手続きがどれほどの役割を果たしてい講演会（6 月 25 日）にて講演：「循環型社会における森原宏和講師：筑波大学大学院システム情報工学研究科 )」、る（他に国際文化研究科の後期課程学生 3 名を指導）。

るかを分析した論文。アンチ・ダンピング措置の問題点を

林資源管理にむけて」「生存時間解析（大瀧慈教授：広島大学原爆放射線医

本年度の研究活動は次の通りである。

明らかにして、それを解決する手段として WTO の紛争解・International Conference on Sustainable Harvest

科学研究所 )」「リスク分析 ( 秋葉澄伯教授：鹿児島大Scenario in Forest Management（Tale,｀ the Low Ta-

学大学院医学研究科 )」、「モデリングの応用（吉本 敦：

１．論文・学会発表

決手続きがどれほど有効かを論じている。本年 5 月発行の（１）GATT/WTO における環境をめぐる貿易紛争の経済

浦田秀次郎・木村福成・馬田啓一編『日本の新通商政

tras, Slovakia, August 25 - 27, 2004）を開催

東北大学大学院環境科学研究科 )」分析─初期の二つの紛争について

策─ WTOとFTA への対応』( 文眞堂 ) に掲載予定。

・International Symposium on The Role of Forests for３．研究活動：2．学生の研究課題

Coming Generations -Philosophy and Technology for・平成１５年度〜平成１８年度

Forest Resource Management - (October 17- 22, 2004,

環境における森林資源最適確率制御モデルによる炭素固これは貿易の国際ルールである「関税と貿易に関する一般協定（GATT）」20 条の一般的例外の中で環境保護の事由として設けられている（ｂ）及び（ｇ）号に関して、

14（２）アンチ・ダンピングとWTO 紛争解決手続き

90 年代の経済成長と大気汚染の関係のクロスセクション・
データによる計測

基盤研究Ｂ（２）・不確実

Utsunomiya University Utsunomiya, Japan) にて基調

定の経済分析：本研究では、不確実性を考慮できる森林

紛争処理委員会（パネル）が設置された二つの事件を取

中国の地域格差と環境汚染の実証的な分析

講演「Mathematical Modeling for Forest Resource

資源管理に対する最適確率制御モデルを構築し、構築さり上げて、伝統的な貿易政策の理論の観点から、パネル

中国内モンゴルにおけるカシミヤ生産・貿易の砂漠化

Management - Deterministic vs Stochastic -」れるモデルを用いて森林所有者の管理行動を予測・制御
しつつ、温暖化防止に対する森林資源管理を通した炭素の判断を経済学的に評価することを目的としている。2004への影響

・4th Annual Hawaii International Conference on

年 7 月 30 日〜 8 月 1 日に一橋大学で開催された国際経

3．その他（海外調査、社会活動）

Statistics, Mathematics and Related Field にて研究発

固定機能の経済評価を行うことを目的としている。

済セミナー（21 世紀 COE プロジェクト「現代経済社会のベトナムのハノイとハイフォンを訪問、政府（産業省、

表「Stochastic Control Models for Sustainable Forest

・平成１６年度

規範的評価と社会的選択」）で報告。（COE/RES Dis-

貿易省、環境天然資源省）日本大使館、JICA、タンロ

Stand Management - Geometric Brownian Motion

考慮した状態依存型最適森林経営モデルの構築：本研

cussion Paper Series, No86, http://www.econ.hit-

ング工業団地、ノイバイ工業団地、野村工業団地などでand the Mean-Reverting Model for Log Price Dynamics」

究では、炭素収支を考慮した最適個別森林経営モデルのu.ac.jp/ 〜 coe-res/DP̲Doc/No.86̲GATT̲WTO.pdf ）ベトナム経済、貿易・投資及び環境政策などについて聴

２．公開講座等の活動：

構築及び炭素ビジネスの森林資源管理に及ぼす影響につまた、2004 年 10 月 10 日慶応大学で開催された日本国

き取り調査（2004 年 3 月 26 日〜 4 月 4 日）。東北大学リ・みやぎ県民大学にて「環境・森林経済」について講義

いて分析することを目的としている

際経済学会全国大会でも報告した。

カレント公開講座「環境問題を科学する」で講義（５．環（9 月 17 日）

境経済学入門：循環型社会の経済学、2004 年 9月3日）。

・第一回環境科学研究科セミナー「環境統計と数理モデル」

Coexistence

Activity Report 2004

統計数理研究所共同研究・炭素収支をアクティビティレポート

15

国際環境・地域環境学講座

東アジア思想論分野

古代中国における文明と自然教授

浅野

現代の環境問題は、人類が築き上げた現代文明の急上博楚簡などがその主なもので、これらの新出土資料を用際中國哲學研究研習營」に国外から招待された五人の学

歴史，第二届中国史学国際会議」提出論文，『清華大速な拡大が、自然の生態系を破壊し、文明の存続を危機いる方法によって、従来の制約を脱して古代思想の復元者の一人として参加し、「孔子哲學在中國歴代王朝的地位」

学学報』北京・清華大学，掲載予定）に陥れているとの問題意識から語られている。これに類すに取り組める時代を迎えている。本分野では、湖北省江と題する講演と、「漢字的特質與古代中國哲學的發展」「上博楚簡《魯邦大旱》的刑徳」（『清華大学学報』北京・る危機感は、今から二千数百年前、紀元前の古代中国陵一帯から出土した戦国楚簡を積極的に活用して、古代と題する講演を行った。

清華大学，掲載予定）においてもしきりに表明されていた。

中国における自然と文明の関係を研究している。

著「上博楚簡『恆先』の道家的特色」（『早稲田大学長江書

古代中国が築き上げた黄河文明は、乾燥地帯に成立

2004 年 4 月には、台湾から学術交流の招待を受け、した巨大な都市文明であったが、それだけに人口の増加や

台湾大学東亜文明研究中心が開催した「上博簡與出土（湯浅邦弘氏と共編）

富の生産量の拡大は、ただちに大規模な自然破壊をもた文獻研究方法學術研討会」において、「上博楚簡『魯『諸子百家』講談社学術文庫，2004．11．全 262Ｐ．

らし、文明と自然の間の矛盾を顕在化させた。そのため諸邦大旱』的 「名」」と題する研究発表を行った。また 8『戰國楚簡研究』台湾・萬巻樓, 2004．12．全 211Ｐ．

子百家と呼ばれる思想家たちは、文明と自然の問題を様々

月にはやはり学術交流の招待を受け、北京・清華大学で論な角度から思索した。

行われた「多元視野中的中国歴史、第二届中国史学国「上博楚簡『魯邦大旱』における刑徳論」（『中国研究際会議」において、「上博楚簡『恆先』的道家特色」と集刊』36 号）ｐｐ41 〜 54．2004．12．

題する研究発表を行った。

「上博楚簡『容成氏』における禅譲と放伐」（『中国研究

これら諸子百家の思想には、現代の環境問題を考える
上でも、多くの示唆が含まれている。だが彼らが書き記し『諸子百家〈再発見〉』岩波書店，2004．8．全 244Ｐ．

前者の『魯邦大旱』は、魯が大旱魃に襲われた事件

によって滅んでしまった。したがって辛うじて残された伝世にどう対処すべきかを論ずる内容であり、後者の『恆先』は、「上博楚簡『魯邦大旱』における「名」」（『国語教育論叢』

文献にのみ頼って古代の思想を復元する作業には、大き独自の宇宙生成論と文明批判を備えた道家の著作である。

14 号）木村東吉先生退官記念号, 2005．3．

な制約が付きまとってきた。

こうした新出の文献を研究することにより、古代中国の思「上博楚簡《容成氏》中的禪讓與放伐」（『清華學報』

ところが十年ほど前から、中国では戦国時代の竹簡資土した郭店楚簡や、上海博物館が骨董市場から購入した
Coexistence

Activity Report 2004

集刊』36 号）ｐｐ41 〜 54．2004．12．

想家たちが、自然と文明の関係をどのように考えていたの

第 33 巻第 2 期）ｐｐ377 〜 397．台湾・国立清華大學

かが、より鮮明に浮かび上がってくる。

出版，2004．11．

2004 年 12月には、台湾の中央行政院の後援による「國流域文化研究所年報』第三号，掲載予定）．

文

た文献の大半は、秦の始皇帝による焚書や書籍の散逸料の発見が相次いでいる。湖北省の郭店一号楚墓から出16

裕一「上博楚簡《恆先》的道家特色」（「多元視野中的中国
アクティビティレポート

17

国際環境・地域環境学講座

朝鮮民族文化研究分野

朝鮮における中世期文芸の時空環境
から新たな文学史体系を探る

発表後の討論（新たな方法論への評価）

会議の合間に（洪教授

成澤

研究員（客員）勝朴奎

欽東亜人文学会長と）高句麗初代王東明王陵といわれる( 平壌近郊 )豆満江河口中朝ロ三国国境接点「土字牌」にて

朝鮮社会科学院での研究報告ある。特に 03 年から04 年にかけて世界遺産登録問題が研究科全体研究会でも一角をなす分科会を構成して、１月案上に載せられてきたことに伴い、高句麗史に対する歴史にはシンポジウムを開催した。日本海北西地域とは日本海評価が中国および南北朝鮮間で激しく議論されてきている。

に臨むロシアと北朝鮮の国境地域で、国連のＵＮＤＰが早

しかも純粋に科学的立場から解明しようという姿勢よりも、くから注目してきた北東アジア地域における開発予定の一

国益主義、民族主義的な方面からの議論が先に立ってき拠点である。この地域は、早晩産業化という意味で開発

新羅時代から李氏の朝鮮時代にいたる文学活動の一角

化の中にオリジナルな現象として確認できる「孝意識」のつつある。本プロジェクトの最大の意義は、この歴史認識が進められる地域である。本プロジェクトでは、とくに羅津を取り巻いた歴史的環境・宇宙的環境を新たな視点から検出に成功した。さらに、オリジナルなものであるとしても問題の背景をこの地域の現代的事象（政治・言語・文化・

─クラスキノ圏を中核とするエリアを対象とし、この地域に洗い直し、定説化している文学史的位置づけを再点検した。

その孝意識の形成はおおいに仏教における恩思想と融合し、教育等）の視点からも分析する点にある。歴史評価は往々

一定の産業複合圏を形成していく過程でもたらされる環境

特に「宇宙的環境」と言ったのは、新羅の郷歌「融天詩歌や叙事といった文芸のテーマとして扱われてきた。そしにして現代社会の様々な思惑から、学術的客観性を逸脱への負荷を継続的かつ微視的に点検し、これを修復しさら師彗星歌」を取り上げ、作品の主題と密接に関わってくるて史的発展がなされる。すなわち、倫理教化の目的化されして様々な問題へと波及する可能性をはらんでいる。そうしには新環境体系創成をシミュレートしていく上での基礎的な彗星現象を天文学のレベルから検証すべく、まず類似時ていた時期を脱し、一定の嗜好を求める芸術へと進化してた傾向を排除しつつ、この地域に共生をもたらす歴史認識研究を行うことを目的としている。本件課題は各研究者が代の高句麗の天文現象を精査し、方法論としての「天文いく過程を検証した。この研究は、８月４日から６日まで平壌の形成は如何にして可能となるのか。こうした課題への一

本来の専門をさらに追究していくような研究方向ではない。

学活用の有効性」を確認させ、もって作品の制作年代考で開催された第２回世界朝鮮学国際会議哲学部会で報告

定の解答を得るための具体的且つ詳細な資料・データをむしろ各デシプリンを一旦離れ、蓄積済みの基盤たるべき証に大きくアプローチすることができた。これは１２月１７日かした。この報告は、この場で同様のテーマのもとに行ったまとめ上げようとするものである。科学研究費の補助による、研究を合目的的に再体系化し、活用・応用へと進めていら１９日にかけて東北大学を会場に開催された国際会議（第サンクトペテルブルグ大学のクルバノフ準教授の発表と対

また、上記プロジェクトを補強すべく日本学術振興会から支くもので、研究資源（調査の成果や人的資源）を、新時

５回東亜人文学会＝本部韓国大邱）において発表し、そ比されつつ、「民族独自の精神文化の検出」という面から援を得て、高句麗史研究では中国で唯一博士号を有する

代創出そして新地域構築に活かしていく「建設作業」としの未曾有の方法論と検証結果への期待から大いに評価さ大きく評価された。主体思想の新段階を構築しようとして

朴 奎研究員が客員として研究室に加わった。そして、「高ての研究である。現在のみならず次世代の社会建設をグローれた。

いる朝鮮民主主義人民共和国の学者たちの「民族の文

句麗史及びその認識環境の研究」というテーマであらたにバルな視点から自然調和的に導いていこうとするもので、

また、李氏による朝鮮王朝期の文学を支えた時代エトス

化的独自性追究志向」と重なるところがあるといった評価

科学研究費補助が追加された。

そこに必要なあらゆる学術領域が有機的に関わっていく研（精神風土）を、もっぱら儒教思想のもとで扱われてきた「孝」であった。また、この部会の２日目には司会も委ねられた。

後半には民族文化の新たな可能性をも問う意味で、新に注目しつつ精密に調査し、分析を加えた。とりわけ、時平成１６年度は新たな研究の方向を開拓した。ひとつは「中時代建設、地域創成を試みるプロジェクト「日本海北西

代文化における士大夫庶民の重層構造に着目し、民族文朝をめぐる歴史認識とその今日的動態についての考察」で地域における環境保全誘導型産業圏構築のシミュレーショ

究態勢を築き上げることが求められる。

ンに向けて」を立ち上げ、メンバーだけの研究会以外に、
18

Coexistence

Activity Report 2004

アクティビティレポート

19

国際環境・地域環境学講座

中東・中央アジア地域研究分野

中東・中央アジア地域研究分野の
活動報告

教授

木村

喜博

チェルチク窒素肥料工場（ウズベク）による大気汚染

チェルチク窒素肥料工場の廃液による河川汚染

済大学とキルギス共和国のキルギスタン国際大学を訪問し、

1）荒井康一（トルコ、アンカラ：2004/2/8-2004/3/22）

Institute of Technology- Bombay

で、当該地域の人間社会が、これら人間社会を構成する協力関係の構築、研究計画の内容について打合せを行っ

Faculty of Architecture, Middle East Technical Univer-

受入教官：Prof. Dr. Pushpa Trivedi

諸要因（内的・外的な政治的、経済的、社会的、思想・た。また、ウズベキスタンのチェルチク地域における窒素

sity, 受入教官：Prof. Dr. Ayse Gedik「現代インドにおける社会流動のダイナミクス─マハーラーシュ

文化的諸要因や人間社会が依って立つ自然環境）によっ

肥料工場が地域経済と首都タシケントの飲料水にまで及ぼ「現代トルコにおける社会流動のダイナミクス─工業化と農トラ州の宗派対立と国民統合を中心に─」についての研究て、どのように変化してきたか、言い換えれば人間社会のす環境破壊の実態やキルギスタンの首都ビシュケクのセン

村社会の構造変化を中心に─」の研究

Ⅳ他研究科への教育協力

タシケント国立経済大学との学術交流に関する打合せ

中東・中央アジア地域研究分野の研究領域は、これま

生業システム、社会・生活システム、思想・文化システ

トラル・ヒーティング工場の排出ガスによる大気汚染の実

2）伊藤雄高（スーダン、ハルツーム: 2004/2/21-2004/3/24）

ムを総体的に理解する研究を経験・実証的に行っている。

態等、両国の大気汚染、土壌汚染、水環境の被害など

Centre d'Etudes et de Documentation Economiques,

協力を行っている。そこで、後期 3 年の課程の院生 5 名

その際、これを他の社会と比較しながらこの地域の特徴との一部を視察した。

Juridiques et Sociales - CNRS, Liaison office Khar-（1 名は外務省に就職し現在休学中、1 名はトルコのボア

将来の方向性を論ずることを念頭においている。

ⅡJSPS 外国人特別研究員の受入れ

toum

ジチ大学に留学後復学、1 名は昨年から引き続きウズベキ

受入教官：Dr. Francios Ireton

スタン科学アカデミーに留学中）と前期 2 年の課程の院

例えば、自然環境（気候・風土，資源の存在と利用、災害など）、政治紛争・衝突、社会・文化的差異（民族・「現代スーダン社会における人的流動のダイナミクス─政治

生 2 名の指導教官を勤めて、うち 1 名は 10 月に終了。

統合と文化乖離の葛藤をめぐって─」の研究

Ⅴ今年の執筆論文

宗教、エスニシティ」

3）東久美子（イギリス、ロンドン : 2004/2/2 − 2004/3/23）

1）木村喜博，「水資源をめぐる地域政治環境の変化─レ環境）とどのように関わっているのか、または関わっていく［1991 年に独立した中央アジア諸国が、70 年にも及ん

Department Political Studies, London University SOAS、

バノン南部の国境問題を中心に─」， MECAS series ,のかについて研究を展開している。

だ共産主義の支配から解放され，独自の文化（宗教、歴受入教官：Prof. Dr. Charles Tripp

No.26,March 2004, pp1-52.

今年度の当研究分野の構成員は、教官教授 1 名の他

史，エスニシティ）に立脚した国家を建設するプロセスを、「現代イラク社会の流動ダイナミクス─クルド社会の生業・

2）Chotaeva Cholpon,に、JSPS 外国人特別研究員（キルギス共和国）1 名、とくにキルギス共和国を中心に検証し、これらの研究をまと生活システムを中心に─」の研究

gion in Kyrgyzstan - the result of the 2003 survey- ,後期 3 年の課程の院生５名である。

め最終報告書を作成した。］

4）柳瀬由子（クウェート、クウェート市：2004/2/11-

MECAS series , No.25, March 2004, pp1-48.

［今年度の中東・中央アジア研究分野における活動］

Ⅲ学生のインターンシップ派遣

2004/3/24）

3）Chotaeva Cholpon, Ethnicity, Language and Reli-

Faculty of Social Sciences, Kuwait University, 受入

gion in Kyrgyzstan , 172p, November 2004. (in Eng-

1 名を 8 月〜 10 月にかけて、流体科学研究所、環境科

教官：Prof. Dr. Ali al-Tarrahlish);

部族、宗教、言語、慣習）、技術とくに情報技術の発展
が人間社会の構成（政治環境、経済環境、社会・文化

当該研究分野では今年度は次のような研究・教育活動を行った。

研究テーマ：「キルギスタン国家建設の諸側面：言語、

後期 3 年の課程で研究する院生４名を２月〜 3月にかけて、

Language, ethnicity and Reli-

学研究科、工学研究科で組織している、21 世紀ＣＯＥプ「技術・文化の移入と社会流動のダイナミクス─クウェイト

中央アジアが抱える環境問題とこれが人間の安全保障

ログラム「流動ダイナミクス国際研究教育拠点」の国際イにおける近代医療の移植をめぐって─」の研究

4）東久美子，「現代イラクのアキレス腱─モースル州をめぐるイギリス外交戦略─」，MECAS series , No.27, No-に与える影響について来年度から共同研究を実施するため

ンターンシップ派遣としてそれぞれが研究を行っている対象

5）油井美春（インド、ムンバイ市へ : 2004/8/22-2004/10/31）

vember 2004, pp1-43.

の準備作業を行った。ウズベキスタンのタシケント国立経国に派遣した。

Department of Humanities & Social Sciences, Indian

Ⅰ中央アジアの環境問題に関する共同研究の準備作業

20

Dr.Chotaeva Cholpon（キルギスタン国際大学、2002
年11月15日〜2004年11月14日滞在）

大学院国際文化研究科のイスラム圏研究講座に教育

Coexistence

Activity Report 2004

アクティビティレポート

21

太陽地球システム・エネルギー学講座

地球物質・エネルギー学分野

地 圏 物 質とエネ ル ギ ーの
総合理解と環境適合

教授

土屋

助手

範芳

平野

伸夫

COE研究員

助手

根本克己

Brian RUSK

左上：岩石熱発光 (TL) の様子
左下：発光波長と発光量
中上：ラマン・IR 測定用超臨界セル
右：岩石き裂の可視化の様子

左：き裂表面データと流体流動シミュレーション

主な研究テーマ

ＣＯＥ招聘研究者（6 月から11 月には工学部国際交流室

岩石―水相互作用（化学的作用、力学的作用）

助手）として迎え地殻流体と岩石相互作用、特に石英地圏環境の流体移動場と流体流動

脈形成の鉱物学的および地球化学的挙動について研究

超臨界地殻流体環境のキャラクタリゼーションをおこなった。

環境放射能計測と地圏構成物質と放射線の相互作用による海洋堆積物中の放射線測定を実施した。また、東・電解質水溶液ー CO 2 多成分流体の臨界現象と臨界

地球内部流体の超臨界現象については、地熱流体を京大学地震研究所、海洋技術開発機構 (JAMSTEC)

点（太田陽介）・超臨界領域における岩石 - 熱水間相互作用による岩石模擬した H 2 O-CO 2 - 電解質水溶液と海水に関して実験

固体地球統合フロンティア (IFREE)とは地震発生帯およ

本年度は、地圏環境における流体移動場と流体移動

的に臨界点を求め、従来の状態方程式による臨界点とび ODP21 に関する共同研究を推進している。

き裂の開口と閉塞（高木圭介）のキャラクタリゼーションのために、昨年度設計製作したの差異について検討をおこなった。さらに、岩石近傍に【会議開催】

・花崗岩き裂の封圧下における間隙構造および流体流

封圧下透水試験装置の本格運用を開始した。その結果、存在する水の分子状態が岩石に与える影響を観察するた・1st International Workshop on WaterDynamics, 青

動特性（渡邉則昭）・Application of thermoluiminescence technique to

ジオリアクターのための反応プロセス設計

従来ではほとんど例のない大面積（100mm × 150mm）

め、赤外およびラマン分光による岩石・鉱物界面におけ

葉記念会館 (3/21-22)

き裂の高封圧（100MPa 超）条件下における透水率のる水の挙動観察が可能な小型可視セルを製作し、実験デー

・2nd International Workshop on WaterDynamics, 仙evaluate geothermal activity of the Waiotapu geo-

室内実験データを得る事が可能となった。

タの収集をおこなっている。

台国際センター (11/11-12)

thermal field（山本信）

また、実測したき裂表面形状から推定したき裂間隙構

岩石と放射線の相互作用に関する研究として、昨年

COE 海外インターンシップとして、ニュージーランド国【参加した国際会議等】

造に基づいて、き裂間隙内部の流体流動状態をシミュレー

度から引き続き、岩石の熱発光現象と応力の関係についトするプログラムコードも、より詳細な流路構造を推定するて実験的な検討をおこなった。その結果、岩石が過去にUSA(6/26-7/2)

山本信君は 11/26 から 12/11 まで、博士 1 年渡邉則昭

ためにアップデートをおこなった。これにより、前述の透水受けた応力と熱発光現象の間に不完全ながらも相関性が・Solid State Dosimetry 14, New Haven, CT,

君は 12/5 から12/22までそれぞれ滞在した。

試験データと併せて地殻内部における流体流動状態を推定、見られることが明らかとなり、熱発光現象が地殻応力を反USA(6/27-7/2)

D3 1 名（国費留学生 : モンゴル）、D1 3 名（1 名は国映する現象である可能性が示された。

・Annual Meeting of Geothermal Resources Coun-

費留学生 : モンゴル）、M2 3 名、M1 3 名、4 年生 2 名、

cil, Indian Wells, CA, USA (8/29-9/1)

3 年生 3 名在籍。

これまでは地殻内部流体に関して岩石と流体の化学的相

本年度のフィールド調査は昨年度に引き続き、日高山

互作用に重点をおいていたが、本年度は新たなスタッフと脈における化石地震発生帯の岩石および構造調査をおこして根本克己研究員を迎え、我々の研究室でこれまで本なった。

Interaction

11,

Saratoga,・Penrose Meeting Geological Society of America,
Yellowstone and Butte, USA(9/6-9/11)

格的におこなわれてこなかった、き裂の力学的挙動に対

これらは、本研究室がおこなっている地下／地熱資源の開発やそれらの環境の総合的把握はもちろんのこと、

Taupo, New Zealand (12/6-12/9)

流体を流動させると同時に、微小弾性波ならびにき裂面

地震発生のメカニズム解明や活断層の評価等の発展に【教育】のせん断変位を計測可能な室内実験装置の開発を進めも寄与できることが期待される。それに伴い、他分野・他

博士論文

研究機関との交流も積極的におこなっており、高知大学

・高性能人工軽量骨材の開発研究（和知秀樹）

海洋コア総合研究センターにおいてはイメージングプレート

修士論文

また、オレゴン大学よりBrian RUSK 博士を地球科学
Coexistence

Activity Report 2004

研究室ホームページ :http://geo.kankyo.tohoku.ac.jp/

・The 26th New Zealand Geothermal Workshop,

する流体の影響に関して検討を開始した。現在き裂内に

ている。

NY,

立地質・核科学研究所・ワイラケイ研究所に博士 1 年

・Water-Rockならびに予測するモデルの構築に関して進展をみた。さらに、

22

せん断すべり測定装置

アクティビティレポート

23

太陽地球システム・エネルギー学講座

太陽地球計測学分野

クリーンエネルギーの利用拡大を目指して

教授

新妻

助教授

弘明

浅沼

講師

宏

森谷

祐一

図３：ＭＥＭＳ技術により作製した、超高層ディジタル気圧センサ（左）およびハイドロフォン（右）図 4：ＭＴＣプロジェクト会議の参加者
図１：東北大学東八幡平実験フィールドでの再生可能エネルギーシステム。人工き裂を熱交換面として利用し、マイクロ水力発電により駆動されるヒートポンプ
装置で温水を生産する。

Award を受賞した。（図 2）
図２：オーストラリアのＨＤＲフィールドで記録した誘発微小地震のマルチプレット
クラスタリング解析結果。本解析により従来法（左）に比べより高分解能の震源位置標定が実現するとともに、貯留層の構造が明らかになった。

当分野ではＭＥＭＳ技術により、地下計測・環境情報

日本地熱学会研究奨励賞（森谷）Ｃ．学会等活動

計測用のマイクロセンサを開発してきた。本年度は、科研新妻がＩＧＡ( 世界地熱協会 ) 理事に選出。
新妻が日本地熱学会第 14 期会長に選出。

本研究に関連して、新妻は長野県小谷村地域新エネ

費基盤研究Ｂ（代表：浅沼、FY2004-2005）、受託研

ＩＭＹ (Energy In
Ａ．総合再生可能エネルギーシステム：Ｅ

ルギービジョン策定員会委員長、福島県天栄村地熱発電

究（石油天然ガス・金属鉱物資源機構）、民間等との共My Yard) に関する研究

事業計画検討委員会委員長をつとめている。浅沼はクロ同研究として、高層大気計測用デジタル気圧センサ、土2004 年 10 月 16 日：デンバーで国際共同研究「ＭＴＣ地域の再生可能エネルギーを各々の特長を生かした形でスフロー風車研究会委員として民間企業の風力・太陽光

壌／地下水内汚染物質現位置検出のための光ファイバセ

プロジェクト」会議を開催。外国人 5 名、日本人 2 名が組み合わせ、技術的、経済的に許す限り最大限利用する

ハイブリッド照明設備の開発に関して評価を行なっている。

ンサ、ファイバセンサによる坑井掘削時リアルタイム音波参加。講演件数 6 件。

１．平成１６年度の主な研究活動

Ｄ．国際会議ＩＭＹエネルギーシステム・社会システムの概念を新妻らはＥ

また、岩手県、産業技術総合研究所と連携し、地層内

検層システム、実用型光干渉型ハイドロフォンの開発等をと名づけ、そのための科学技術、経済システム、社会シス

熱交換型ヒートポンプシステムの導入調査事業を実施して実施している。（図 3）動ダイナミクス国際研究教育拠点」拠点形成のための国

テムの構築に向け研究を実施してきた。Ｅ
ＩＭＹを実現するこいる。（図 1）

２．その他の活動

際シンポジウムとして、「ＭＴＣプロジェクト」会議を学内でとにより環境効果に加え、地域経済効果、地域の活性化、Ｂ．誘発微小地震／ＡＥ（アコースティック・エミッション）

Ａ．招待講演等開催。外国人 9 名、日本人 20 名が参加。講演件数３６件。

エネルギーセキュリティの確保等、地域への寄与が期待でによる超解像地下計測
き裂の進展時に発生する微小地震／ＡＥは地熱や石油・きる。

2004 年 11 月 19、20日：21 世紀 COEプログラム「流2004 年 2 月：招待講演「地熱エネルギー利用の概念」

2004 年 11 月 22 日：21 世紀 COE プログラム「先端（新エネルギー財団地熱開発利用マネージメント研修会、

地球科学技術による地球の未来像創出」拠点形成のた

新妻）めの国際ワークショップとして、理学研究科、佐藤春夫教

再生可能エネルギーは一般的にはエネルギー密度が小

天然ガス貯留層を広範囲に計測可能な数少ない手法のひさく、出力の変動が大きいため、出力特性の解明、複数

とつである。本年度はフランス、ソルツＨＤＲフィールド、国2004 年 2 月：招待講演「自然エネルギーの利用拡大

授、産業技術総合研究所、西澤修研究員と共同で，地のエネルギー源の組み合わせ方法、運用方法の導出が技内ガス田でのリアルタイムデータ解析（国際共同研究およにむけて」（八戸工業大学エネルギー・環境シンポジウム、下を伝搬する弾性波の散乱に関する国際ワークショップを術的ブレークスルーとなる。これに関して本年度は科研費

び民間企業からの受託研究）を行なうとともに、科研費基新妻）

学内で開催。外国人 12 名、日本人 41 名が参加。講演

基盤研究Ａ（代表：新妻、FY2003-2005）の助成のも盤研究Ｃ（代表：森谷、FY2004-2005）の助成のもと2004 年 5 月：招待講演「Geothermal Energy in Ja-

件数 15 件、ポスター発表 18 件。（図 4）と、(a)さまざまな規模・構成の再生可能エネルギー複合

前年度にオーストラリアで記録した信号の解析を進め、マ

pan: History and Present Status」（Energy of theＥ．対外教育活動等

利用システムの過渡応答、負荷追従性等を明らかにする

ルチプレットクラスタリング解析により貯留層の微細構造と

earth: 100 years of geothermics in the world （イタリ

創造工学研修（浅沼、森谷、受け入れ人数 9 名）

ＩＭＹシミュレータ」の開発研究、(b) 自然エネル
ための「Ｅ

水圧破砕時における挙動を明らかにした。また、本学理学

ア）、新妻）

東北大学公開講座（新妻）ギーによる非定常な電力を利用可能なヒートポンプ装置の研究科、東京大学地震研究所と連携し、当研究室で開2004 年 8月：招へい「Circulation Test Workshop」（オー

宮城県民大学（新妻）開発研究、(c) マイクロ水力発電による電力と人工き裂を発してきたコヒーレンスコラプシング法と呼ばれる超解像震ストラリア、浅沼）エネルギー環境教育研究会（エネルギー教育普及調査事

熱交換面として利用する自立型ヒートポンプシステム実現

源位置標定法を岩手山火山性地震、兵庫県南部地震デー

2004 年 9 月：招待講演「地域のための地域のエネルギー業）顧問（新妻）、委員（浅沼）のためのフィールド試験とシステム設計、(d) 地中熱ヒート

タに適用し、本技術の防災、地震学の分野への展開を

Ｅ
ＩＭＹ」（長野県小谷村，新妻）

Ｆ．国際インターンシップ

ポンプシステムの過渡応答の解明等に関する研究を実施試みている。

2005 年 1 月：招待講演「地域と環境科学」（宮城県、修士 2 年次の学生、熊野、泉がフランス、ソルツＨＤＲ本研究に関連して、今年度は超解像マッピング技術に

新妻）フィールドでＡＥの解析に関する国際インターンシップを3 週再生可能／未利用エネルギーの利用について調査研究を関する国際共同研究ＭＴＣプロジェクト会議を２回開催した。

Ｂ．受賞

間実施。

行ない、具体的なシステム設計を開始した。

また、Geothermal Resources Council から Best Paper

した。これに加え、東北大学青葉山新キャンパスにおける

24

Ｃ．地下計測・環境情報計測用マイクロセンサの開発

泉（修士 2 年）、新妻ら）

Coexistence

Activity Report 2004

GRC Best Paper Award（浅沼，熊野（修士 2 年）、アクティビティレポート

25

太陽地球システム・エネルギー学講座

太陽地球計測学分野

大気中のオゾン等微量成分の変動の研究助教授

村田功

図１．つくばで観測された過去６年間の HClコラム量の変動
写真３．オゾンシンポジウム参加者集合写真

写真１．観測コンテナ。屋根の白いものは太陽追尾装置

写真２．コンテナ内に設置されたフーリエ変換型分光計

当研究室では、「グローバルな環境変動」をキーワードに、

26

要があることがわかった。そこで、今年度は光学系の改善

オゾン減少問題や地球温暖化など、地球規模の環境変を行い、その都度装置関数を測定して効果を調べた。具図２．三陸上空高度 30 km 以上のオゾンの経年変化

写真４．シンポジウムでの議論風景の減少の現れと考えられる。

陽活動の指標となる F10.7フラックスなどとよい相関を示し、動に関わる大気中の微量成分の観測的研究を行っている。

体的にはメーカー技術者による調整、経年劣化した波長

2004 年度は、フーリエ変換型分光計を用いた大気微量

較正用レーザーおよびビームスプリッターの交換などを行っ

成分の地上赤外分光観測、光学オゾンゾンデを用いた上たが、最終的に目立った改善は見られなかった。そこで、

光学オゾンゾンデを用いた上部成層圏オゾン高度分布

太陽活動 11 年周期に伴うオゾン濃度の変動がみられてい部成層圏オゾン高度分布観測などを行った。

11 月に各国の赤外分光研究者の集まるワークショップが観測は、宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究本部、国る。この観測の当初からの目的のひとつはフロン増加に伴フーリエ変換型分光計を用いた大気微量成分の地上赤行われた際に、ホストであったニュージーランドの大気水圏立極地研究所との共同研究で、岩手県三陸町にある三う上部成層圏オゾン破壊の観測であるが、現段階では太外分光観測は、国立環境研究所との共同研究で、北極研究所を訪問し、レーザーフリンジを利用して光軸を調整

陸大気球観測所で 1994 年から毎年夏に観測を行っている。

陽活動による影響が大きく、より長期の観測を行う必要が域のオゾン減少解明やシベリアでの森林火災に伴う温室する方法を学んできた。帰国後この方法で再調整したところ、

光学オゾンゾンデは通常の電気化学式 (ECC) オゾンゾンあると考えられる。

効果ガス等の発生の調査を目的としたシベリアでの観測を装置関数にかなりの改善が見られた。現在は、まだ一部

デでは観測精度の落ちる高度 30 km 以上のオゾンを精度

また、今年度は４年に一度の国際オゾンシンポジウムが計画しているが、現在は装置の改良・調整や解析手法の調整不足の部分があるため、さらに再調整を行っている。

良く観測するために東北大学で開発したもので、これを宇６月にギリシャのコス島で行われた。この会議に出席し、上開発も兼ねて、つくばの国立環境研究所内で観測を行っ

また、つくばでの観測も既に６年を経過したため、HCl

宙科学研究本部の開発した高高度気球に搭載し、高度記のフーリエ変換型分光計および光学オゾンゾンデの研究ている（写真１、２）。この分光計は、大気中に存在するや HF の経年変動を調べるためコラム量の解析も行った。

42 km 程度までのオゾン高度分布を観測してきた。今年

成果を２件発表した。この会議には世界中のオゾン関連の多くの微量成分を同時に観測できること、および非常に高図１に HCl のコラム量の変動を示す。赤い線はサインカー

度は、宇宙科学研究本部が新たに開発した超薄型気球を研究者が集まり、発表件数は約 600 件であった。10 日間

分解能なため地上観測から高度分布が導出可能なことにブ +２次曲線によってフィッティングしたものである。HCl は

用いて、高度 50 kmまでの観測に挑戦した。残念ながらにわたりさまざまなテーマの発表があったが、中でもフロン特徴がある。昨年度は、この高度分布導出時に重要な分

平均値が約 3.7 x 1015 [cm− 2 ] で季節変動の振幅がその50 km には到達しなかったものの、9/4 の観測では 49.8

規制によってオゾン減少に歯止めがかかったか、という議光器の装置関数の測定と、それを用いた補正の効果を検15％程度ある。1999 年から2001 年にかけてはやや増加

km まで到達し、この観測としては初めて成層圏界面を越論が多くあり、'Ozone recovery' がひとつのキーワードに証した。補正により高度分布解析の精度がかなり向上す

しているように見えるが、2003 年から 2004 年にかけてはえ中間圏のオゾンの直接観測に成功した。また、三陸でなっていたようであった。

ることはわかったが、装置関数そのものは理想的な状態か減少しているようにみえる。ユングフラウなどの観測でもの観測は 11 年となったが、図２に示す三陸上空高度 30

らはほど遠く、まずは光軸調整により光学系を改善する必

HCl は近年減少しはじめており、フロン撤廃による塩素量

km 以上のオゾンの経年変化を見ると、オゾンの変動は太Coexistence

Activity Report 2004

アクティビティレポート

27

太陽地球システム・エネルギー学講座

地殻システム情報学分野

地殻環境技術の新展開
教授

松木

講師

浩二

坂口

助手

清敏

木崎

彰久

メタハイ実験装置：「温水ウォータージェットによるメタンハイドレート掘削実験装置」（研究成果等５）に対応）
円錐現場試験：「下向き円錐孔底ひずみ法による原位置測定」（研究成果等２）に対応）
温水 WJ 掘削：「温水ウォータージェット水平掘削の概念図」（研究成果等５）に対応）

き裂システム透水試験装置：「真三軸圧縮応力下におけるき裂システムの透水試験装置」（研究成果等１）に対応）

装置降下「アブレシブウォータージェット穿孔システムの原位置
性能評価試験」（研究成果等３）に対応）験を実施した。開発した試験装置は、複数のき裂を有する。そこで、民間企業（関東天然瓦斯開発（株））とのガス・金属鉱物資源機構）「温水ウォータージェット噴射

地熱やメタンハイドレートなどのクリーンなエネルギー資源

る岩石ブロックに独立三方向に圧縮応力を作用させながら共同研究により、深度 200 mまでの水圧を模擬した水中技術のメタンハイドレート層の掘削並びにメタンハイドレートの確保、高レベル放射性廃棄物や二酸化炭素の地層処

透水試験を実施できるもので、人工き裂を有する試験片を

アブレシブウォータージェットに関する実験的研究を行い、層からのメタンガス生産手法への適用可能性に関する基分など、地殻を利用した環境技術の更なる展開が求められ用いた性能評価試験から、開発した試験装置が要求する

高環境圧力下におけるアブレシブウォータージェット穿孔シ礎的研究」（研究テーマ提案者：松木浩二）によるものている。地殻環境技術をさらに展開するためには、地殻と条件下における試験を実施できることを確認した。現在、ステムを（特許出願済）を開発した。開発した穿孔システである。

【研究の概要】28

広域応力場評価：「断層を含む不均一岩体の広域応力場シ
ミュレーションモデル」（研究成果等６）に対応）

不連続面の力学ならびに地殻環境における岩石の力学的・

水圧破砕き裂を模擬したき裂を有する試験片を用いたせん

ムの原位置における性能評価試験を実施し、その実用性

６）高レベル放射性廃棄物地層処分問題に関連し、断物理的性質の科学的理解が不可欠である。例えば、高断―透水試験を実施している。本研究は科学研究補助金を検証した。

層を含む不均一岩体の局所的な応力測定データから広域

温岩体発電のための水圧破砕や環境保全やエネルギー貯基盤研究 (A)（「真三軸圧縮応力下におけるき裂システム

４）上記の技術の新たな展開を目指して、1000m 以深が的な応力場を推定するシミュレーションコードを開発した。

蔵のための地下構造物の設計に際しては、地下深部におの透水性評価」代表：松木浩二）によって実施したもの対象となる石油井や深海メタンハイドレート井への適用を可

本研究は、（社）資源・素材学会による委託研究によっける応力を正しく評価することが重要であり、また、それらである。

能とするジェット噴射システム開発のために、本年度はジェッて実施したものである。

の制御や透水特性の評価および予測のためには、地殻

２）1000ｍ以深の高精度地圧計測を可能にする下向き円

ト噴射システムの設計を行った。本研究は科学研究費補【国際会議の開催等】

環境下における岩石の力学的・熱的特性や透水性、特に、錐孔底ひずみ法を開発し、揚水式地下発電所坑道からの助金若手研究 (B)（「1000m 以深において鋼管に穿孔可

平成 16 年 11 月 30 日〜 12 月 2 日の日程で開催された

それらを支配している節理や断層などの不連続面の力学的原位置試験によりその有用性を確認した（特許出願済）。

能な気膜アブレシブジェットノズルヘッドの開発」代表：木The 3rd Asian Rock Mechanics Symposium (3rd

挙動と通水特性に関する研究が重要になる。当分野では、

本研究は、科学研究費補助金若手研究 (A)（「1000 ｍ崎彰久）によって実施したものである。

ARMS 2004) で坂口清敏講師が Paper reviewer および

地殻とそれを構成する岩石の力学的研究に基づいたエネ

以深に適用可能な高精度地圧計測法の開発」代表：坂５）現在有力視されているメタンハイドレート回収法の一つ

Session chairとして活動した。

ルギー資源確保とその利用ならびに地殻環境技術の更な口清敏）と東電設計（株）との共同研究「大深度地下である減圧法の短所を補うために、温水ウォータージェット【受賞】

る展開をめざした研究を行った。

の地圧測定手法の開発」（代表：坂口清敏）に基づいを用いた水平掘削技術と減圧法を併用する新たなメタンハ

平成 16 年 11 月 30 日〜 12 月 2 日の日程で開催された【研究成果等】て実施したものである。

イドレート回収技術の開発を目的とした研究を実施した。本The 3rd Asian Rock Mechanics Symposium (3rd１）地下に存在するき裂システムのせん断変形に伴う透水

３）石油・天然ガス用生産井の再生や廃坑井からの上ガ

年度は、室内における模型実験を可能とする、大型の実ARMS 2004) で松木浩二教授が、不均一岩体の広域応性を評価するための試験装置を開発し、地下き裂を模擬しス対策として坑井上部をセメンチングするため、鋼製ケーシ

験システムの設計開発を行った。本研究は、平成 16 年

力場評価法に関する研究で Excellent Paper Awardを受た人工き裂（カッターで切断したき裂）による性能評価試

ングに対する原位置パーフォレーション技術が求められてい度メタンハイドレート研究提案公募事業（（独）石油天然賞した。

Coexistence

Activity Report 2004

アクティビティレポート

29

太陽地球システム・エネルギー学講座

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

助手

教授

高橋

須藤

弘

祐子
ゼミ風景

自走式小型掘進機械

土質改良機：
建設残土などの不良土の再資源化や汚染土壌の修復工事など、多方面で活用が期待されている。
大分市役所 1 階フロアの屋根部分に完成した屋上緑化：
この一角に浄水汚泥を再資源化して生成した人工軽量植生基盤材が使用され 汚染土壌と液体薬剤との混合シミュレーション結果：ている．右上に僅かに写っている部分が市役所の 2 階フロアであり，この屋上 黄色粒子が汚染土壌、黄緑粒子が修復された土砂を示す。
粒子間に結合力を持たせ、粘性土塊を表現している。
緑化は市役所を訪れた市民の憩いの場所になっている

次世代型氷床内部探査システムの開発：
模擬ゾンデを用いた氷融解掘進実験

本年度、地球開発環境学分野では①繊維質固化処理

クに関する研究を実施した。さらに汚染土壌と液体薬剤と上昇への寄与に関する研究を実施した。前者の成果は石月 2 日）で「廃泥土のリサイクル─不要な泥水を良質な土に関する研究、②環境対応建機に関する研究、③ジオの混合シミュレータの開発を行い、その成果を資源・素材

油技術協会誌第 69 巻に論文として掲載されている。後者

土に変える─」をテーマに出前授業を行った。これは、先メカトロニクスに関する研究，④新掘削技術に関する研究

学会秋季大会にて発表した。

の成果については地熱学会学術講演会にて発表した。

に述べた繊維質固化処理土工法を実際に体験してもらうもなどを実施し、その成果を国内外の学会等で発表した。

③ジオメカトロニクスに関する研究：受賞：

ので、小学生は廃泥土リサイクル工法の原理を体験を通し建造物直下の土壌を調査する場合、水平ボーリングを①平成 16 年度日本素材物性学会山崎賞（論文賞）をて学ぶとともに生成した土を用いて草花を鉢に植える作業行うなど多大のコストがかかっているのが現状である。そこで、高橋教授が受賞した（対象論文：高含水比泥土の再資も行い、それを持ち帰れるとあって大好評であった。

本分野では民間企業等と共同で、故紙と高含水比泥汚染箇所が比較的特定し易い場合および広範囲の土壌を源化を目指した軽量繊維質固化処理土の生成に関する研土を混合し、さらにポリマーを加えて良質な土に蘇らせる工調査する必要がある場合の 2 通りの状況を考え、前者に究）。

以下にその概略を述べる。
①繊維質固化処理土に関する研究：

30

ホイールローダの知能化：搭載したビジョンシステムを用いて、効率的な掘削作業計画を構築する法（繊維質固化処理土工法）を開発し、昨年度のアクティ

対しては遠隔操作型の小型掘進機械、後者に対しては自②中国長春市で開催された第 7 回国際地盤─車両系学

ビティーレポートで紹介した。本年度は生成土の凍結融解

走式小型掘進機械の開発を目指した基礎研究を実施し、会アジア・太平洋地区会議にて高橋教授が Best Ses-

試験における劣化性能評価、引張り強度測定を行うとともその成果を上述したテラメカニックスに関するワークショップ

sion Paper Awardを受賞した。

に、経済性評価、乾湿繰り返し試験における劣化性能なで発表した。またホイールローダの知能化を目指し、ビジョ

基調講演等：

どを国内外の学会で発表した。また、浄水汚泥を用いたンシステムを用いた掘削作業計画構築に関する研究や知①建設汚泥等のリサイクル工法に関する講演会が、青森

屋上緑化用植生基盤材の作成にも取り組んでいるが、平能化パワーショベルの開発を目指し、斜面掘削時にバケッ

県青森市および島根県益田市で開催され、その際に「繊成 16 年度には大分市役所庁舎にて、本工法により生成トに作用する掘削抵抗力の理論解析を行った。本成果は維質固化処理土の地盤工学的特性」と題して基調講演された人工軽量植生基盤材を用いた屋上緑化（2 階部分）

第 7 回応用力学シンポジウムで発表し、応用力学論文集を行った（高橋教授）。

が完成し、市役所を訪れた市民の憩いの場所になっている。

第 7 巻に論文として掲載されている。

②中国長春市で開催された第 7 回国際地盤−車両系学

水泥土の再資源化処理技術である繊維質固化処理土工②環境対応建機に関する研究：④新掘削技術に関する研究：会アジア・太平洋地区会議にて「Automation and Intel-

法が、平成 16 年 12 月 8 日に NHK 山形放送局から「報道室リポート やっかいものをリサイクル」と題して放送された。

ヘドロをできるだけ拡散させずに回収する「非拡散型の昨年度のアクティビティーレポートにて「次世代型氷床

ligence in Crushed Rock and Limestone Quarries in

高含水比泥土回収機械」に関する基礎研究を実施し、そ内部探査システム」の概念を紹介したが、本年度は模擬Japan」と題して招待講演（Keynote Lecture）を行ったの成果をテラメカニックスに関するワークショップで発表した。

ゾンデを作成し、熱融解による氷掘進に関する実験を実施（高橋教授）。

また汚染土壌を効率的に修復するためには、掘削された粘し、掘進速度や温度分布などを測定するとともに、ゾンデ③国土交通省東北地方整備局平成 16 年度機械技術研

性土塊を如何に小割するかが重要であることから、土質改周りの温度分布に関する数値計算を行った。また本成果

修にて「これからの機械施工と環境問題」と題する特別

良機における小割性能を評価するシミュレータを開発し、を第 27 回極域気水圏シンポジウムにて発表した。

講演を行った（高橋教授）。

上述のワークショップにてその成果を発表するとともに土質

さらに、高温度地層掘削の最適化を目指して、掘削作

改良機の最適設計支援のため、土砂と添加剤の混合トル

業中のビット被温度と寿命の関係や、ビット内発熱の温度

Coexistence

Activity Report 2004

社会貢献：
北中山小学校（11 月 26 日）および枡江小学校（12

出前授業の様子

報道関係：
本分野が民間企業等との共同研究として開発した高含繊維質固化処理土工法について語る 将来展望について語る高橋教授
森雅人氏（博士課程 1 年）

アクティビティレポート

31

自然共生システム学講座

環境分析化学分野

新しい化学分析モチーフとその環境系・生体系物質計測への展開

助教授

教授

星野

壹岐

仁

助手

伸彦

高橋

透

２．高機能性金属錯体・配位子の設計

4-2 TCAS の架橋硫黄酸化体 SO2CAS は複数のハード本分野では、環境認識と環境汚染制御を含む社会安

2-1 アスパラギン酸にフェノール部位を導入し新規非シデロ

な金属イオンと錯形成するが、HPLC 分離場においてその全性確保のための基盤である物質分析・計測技術の開フォア鉄キレーターを合成した。低分子系としては熱力学お

速度論的な安定性の差違により、Al(III), Fe(III), Ti(IV) イ

発と提案を研究領域としている。今後の分析技術のある

よび速度論的に安定な Fe(III) 錯体を与えることが解った（日オンを選択的に検出することを見いだした（検出限界 sub-べき姿は、目的として、（1）環境・安全性評価、（2）保本分析化学会第 53 年会、千葉工業大学．2004）。

ppb）。本システムは妨害に強く、河川水や水道水試料へ

健・医療支援、（3）個人・市民参画、また分析法設計

３．自己組織化媒体としてのミセルおよびその溶液の化学適用可能であった（Anal. Chim. Acta, 2003）。

の境界条件として、(a) Real-life, (b) Real-time, (c) Real-と機能

opportunity, を満足するものとなろう。以上の要件は、分

3-1 ペルオキシダーゼ存在下でのインドール酢酸の酸素酸研究領域と概要

析機器の大型化と精密化だけによっては到底達成し得な化による化学発光系において、糖鎖界面活性剤ミセルをいことは明らかである。よって、「物質が物質を見分ける」

反応媒体とすることにより、その他の非イオン性界面活性という化学をもってしか為し得ない方法を開発し、環境理剤ミセルや荷電性ミセルには見られない発光増感効果を見解や社会環境保全に重大な意義を持つ物質（群）の「分いだした。本システムをペルオキシダーゼ定量へ応用した（日離濃縮法」と「検出定量法」に関する方法論を確立する

本分析化学会第 53 年会、千葉工業大学．2004）。

ことこそが、物質分析技術におけるブレークスルーの根源となるであろう。
研究成果
１．キャピラリー電気泳動 (CE) の高機能化
1-1 CEを流動イオン分離反応場としてみる観点に基づき、
水構造破壊剤である尿素をイオン泳動制御パラメーターの制御因子として利用することを着想した。ポリエチレングリコー
ルの水素結合能を利用する CE 分離系において、泳動緩
衝液への尿素の添加により分離能が向上する事を見出した（日本分析化学会第５３年会、千葉工業大学．2004）。
４．チアカリックスアレーンの錯形成・包接機能の化学と分離・検出試薬としての応用
4-1 チアカリックス [4] アレーン（TCAS）をイオン交換材

4-3 4 個のフェノールをメチレンとスルフィドで交互に架橋し料に静電的に固定化することにより、TCASを錯形成部

たジチアカリックスアレーン (H4L)を過剰の Cu(II) イオンと位とする金属イオンの分離濃縮材料を容易に得ることがで反応させ、錯体 [Cu3(HL)(H2L)(AcO)]を得た。本錯体のきた。海水試料の中からsub-ppbレベルの Cu(II),Cd(II),

二つのカリックスアレーン部位 (HL , H2L ) は異なるコン

Pb(II) イオンを200 倍濃縮し、炭素炉原子吸光光度法でホメーションをとり、このため異なるゲスト分子を包接するこ

定量することができた（Anal. Bioanal. Chem., 2004）。

とがわかった (Chem. Lett., 2004)。

3−2−

4-4 スルホニルカリックスアレーン (SO2CA) をランタニド(III) イオン (Ln(III) = Gd(III), Pr(III), Nd(III), Sm(III))と反応させ、8 個の Ln(III) イオンを 4 個の SO2CA のフェノー
ル酸素、スルホニル酸素で架橋した珍しい環状構造の錯
1-2 超微量金属錯体のプレキャピラリー誘導体化 CE 用

体

Lanthanide Wheel [ Ln8L4(AcO)8 ] を得ることに成試薬として、いくつかの四座ホルマザン配位子の有用性を功した (Angew. Chem., 2004)。

見いだした。通常は解離反応活性で検出されない Zn(II)や Hg(II) の錯体種のピークが検出され、これら金属イオンの高感度定量法としての応用が期待される（第 24 回キャ
ピラリー電気泳動シンポジウム、東北大学．2004）。
32

Coexistence

Activity Report 2004

アクティビティレポート

33

自然共生システム学講座

環境生命機能学分野

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

教授

末永

助教授

智一

珠玖

助

仁

手

安川

智之

携帯型の血中の疾病関連タンパク質計測装置

ウシ体外受精胚操作の簡便化と検出時間の短縮を目的とし、分離しての手法を用いると、瞬時に一括で大量のパターンを形成で娠を回避することも可能になり、母体への身体的負担や細胞や酵素、抗体などの生体関連物質はμm 〜 nm

作製した抗体チップとチップ電極を、チップホルダーに組みきるという長所がある。タンパク質の機能を利用した新たな経済的負担の軽減などの波及効果が期待できる。生殖生の大きさを有している。単一細胞や生体分子の機能を明ら込み、抗体固定化部位とチップ電極基板上のマイクロ電センシングの可能性を示した。

物学と電気化学技術を融合した新しい医工学分野を開拓し、かにするためには、μm 〜 nmスケールで起こる反応を探索・極の高精度な配列と操作の簡素化を達成した。このシス

ヒト胚呼吸測定装置と品質診断システムの開発

生殖医療技術の向上に貢献していきたいと考えている。

制御することが極めて重要である。我々は、微細加工技

テムを用いて、胃がんのマーカータンパク質であるペプシノー

このテーマは、東北大学先進医工学研究機構生命機

現在、研究室として大きく分けて 5 つのテーマを遂行し術により作製したマイクロ・ナノ電極システムを用いて、タゲン 1 および 2 の同時検出に成功した。この計測装置の能科学分野の阿部宏之先生との共同研究である。受精ている。この中で、すべてのテーマにおいて共同研究（国ンパク質や細胞などの微細パターンの作製、オンチップ型

特長は、極微量サンプル（800nl）に対応し、極微量タ卵（胚）の品質は、凍結保存した胚の生存率や着床・立研究所および企業数社）が進行しており、どのテーマもバイオデバイスの作製との特性評価に関する研究を展開しンパク質を一括分析可能な点にある。100pg/ml の高感

妊娠率に影響する。現在の不妊治療では、体外受精や高く評価されている。また、上記の共同研究以外にも共ている。このような研究を通して、次世代の環境・医工度計測を 5 分以下で達成できる。本体は小型（150 ×

顕微授精技術によりつくられた胚を割球の形態的特徴を基同研究・開発が進行しており、我々の所有する技術の応

学バイオデバイスやシステムの開発に資するとともに、新し220 × 100 mm）
・軽量で、ラップトップコンピュータによる準にした品質評価法が採用されている。しかし、判定基準用を新規開拓している。

いバイオビジネスの創成に貢献したいと考えている。

操作が容易に可能である。現在では、この装置の応用分が客観性に乏しく信頼性に欠けるという問題が指摘されて今年度の特筆すべき点として、珠玖仁助教授の電気化

抗体アレイチップの高感度・網羅的

野を開拓中であり，ターゲットを環境汚染物質、農薬、アいる。不妊治療技術の向上のために、精度の高い胚品

学会進歩賞・佐野賞受賞が挙げられる。この賞は、電気

電気化学イメージング法の開発

レルギー物質および食品毒物への拡充を目指している。

質診断技術の確立が望まれている。

化学および工業物理化学に関する研究または新しい技術

研究目的

34

複数の抗体を固体基板に固定した抗体アレイチップの誘電泳動を利用した微粒子、タンパク質および細胞の配列

我々は、電気化学顕微鏡を用いて胚に全く損傷を与えの開発を進め、その進歩が顕著であると認められる若手研電気化学に基づく高感度イメージングシステムの構築およ

誘電泳動を利用した微粒子の規則配列・固定化技術ず酸素消費量（呼吸）を測定する技術と装置の開発に成究員に贈られる賞で、研究の質の高さを証明した。受賞タ

び自動化と簡便性を追求した計測システムを開発した。電をタンパク質アレイの作製に応用した。くし型アレイ電極を功した。電気化学顕微鏡の計測技術を応用した「ヒト胚イトルは、「走査型電気化学顕微鏡による生体機能表面

気化学センシングの特徴は、蛍光法や化学発光法と比較組み込んだマイクロ流路内に微粒子を導入し、交流電圧

呼吸測定装置」と胚の呼吸活性を指標にした新しいヒト胚の構築と評価に関する研究」であった。

して高感度化と小型化が可能な点にあり、家庭や小規模を印加することにより微粒子をライン状またはグリッド状に配品質診断システムを開発し、不妊治療における臨床応用

医院、あるいは野外における計測やモニタリングに適した列した。この配列させた微粒子に酵素（ジアフォラーゼ）を目指している。 ヒト体外受精胚、また、妊娠率改善によ

携帯型の装置開発に直結すると考えている。

を固定化し、活性を電気化学顕微鏡により評価した。こる治療回数の減少や複数胚移植によって頻発する多胎妊

Coexistence

Activity Report 2004

アクティビティレポート

35

自然共生システム学講座

環境修復生態学分野

地圏環境の保全・修復を目指して
教授

千田

助教授
井上 千弘

佶

助手

須藤

リサーチアソシエイト

孝一

原

淳子

研究風景

バイオリーチングに有用な微生物の探索

土壌・地下水汚染とその修復技術の概要
硫酸還元細菌を利用した水素生産システム

染土壌浄化プロセスの検討を進めている。重金属汚染土

分離・除去を行い高品質のメタンガスを得る研究など実施＊高橋唯（博士課程後期 1 年）「硫酸還元細菌の新たな大学院博士課程学生 4 名、修士課程学生 7 名、研究壌の修復では、ヒ素・鉛などの元素を対象に植物を利用している。

利用法─硫黄循環に基づく水からの水素生産システムへ

生 1 名、学部学生 6 名で構成されている。スタッフのうちした浄化（ファイトレメディエーション）に関する研究を進め● 地域連携須藤孝一助手が平成 16 年 8 月までの 10ヶ月間文部省のている。本年度は植物体内における重金属類の分布の測昨年度発足した「東北土壌汚染研究会」（東北地方在外研究員としてイギリスのシェフィールド大学に長期出張定を行う方法を確立し、その濃縮過程を検討する手がかりにおける土壌汚染修復を検討する研究会、大学等の研究

自然浄化能評価」

した。本分野では、地球環境問題を解決するためのアプローを掴んだ。また、油汚染土壌の修復においては、物理化機関および民間企業の研究者約９０名で構成、会長千田● 主な外部資金・研究プロジェクト

チとして、移動現象論、反応工学、および微生物工学を学的手法と微生物反応を組み合わせた浄化プロセスの検教授、（事務局長井上助教授）の活動の一環として、秋＊日本学術振興会科学研究費補助金・基盤研究（Ａ）「ハ

ベースとして、地球環境の保全と修復、地下資源の有効討を企業と共同で進めている。合わせて土壌を模擬した多田土壌コンソーシアムとのジョイントシンポジウムを平成 17

イブリッド方式による有機塩素化合物汚染土壌の原位置

利用に必要な要素技術を様々な角度から検討している。ま孔質体内での微生物の移動と増殖、地圏環境内におけ年 1 月 28 日に秋田市で開催し、千田教授が基調講演と浄化」（平成 14 〜 16 年度）

た、これらの検討結果を踏まえた上で、問題点を抽出する

る化学物質の移動と反応等について基礎実験および数値

パネルディスカッションのパネリストを務めた。また、千田教＊日本学術振興会科学研究費補助金・萌芽研究「植物とともに将来に向けた解決策の模索を行っている。以下、計算による解析などを行っている。

授は宮城県環境審議会委員、自然環境保全審議会委員

根圏を利用した汚染土壌の重金属除去」（平成 16 〜 18

平成 16 年度の特記事項を中心に紹介する。

●微生物等を利用した環境保全技術を務め、県の環境行政にも寄与している。

年度）

●学会活動

＊石油天然ガス・金属鉱物資源機構との共同研究

環境修復生態学分野は平成 17 年２月現在、教員 4 名、●土壌汚染修復「IOCG 鉱床地帯の微生物を活用したリーチング適用可能

回収方法（バイオリーチング）に関して、石油天然ガス・資源・素材 2004（盛岡）において、千田教授は大会などで汚染されていることが顕在化し、ヒトの健康や生態

金属鉱物資源機構（ＪＯＧＭＥＣ）との共同研究を開始した。

副会長、井上助教授は実行委員を務め、シンポジウム「不性に関する研究」

系への影響が強く懸念されている。当分野ではこれまでにまた、バイオリーチングに関しては、並行して大学、国内

法投棄サイト環境再生技術と汚染土壌浄化技術」の企●招待講演

土壌中の有機塩素化合物を鉄粉により脱塩素化すること民間企業およびチリの民間企業との間で国際的な共同研画を担当した。また、千田教授は日本学術会議エネルギー ･＊井上千弘：「有機塩素化合物による土壌汚染とその浄を提案し、その反応過程を明らかにするとともに、土壌浄究を実施中である。また、新たな水素生産システムの構

資源工学研究連絡委員会地球 ･ 資源システム工学専門化技術」、環境資源工学会シンポジウム「リサイクル設計

近年、地下環境が有機塩素化合物や重金属類、油類

36

微生物を利用した難処理硫化鉱物からの効率的な金属の応用─」＊原淳子（リサーチアソシエイト）「土壌汚染物質に関する化プロセスとして実用化してきた。本年度は、硫化鉱物な築を目指し、半導体光触媒による太陽光利用水素生産過委員会委員、資源 ･ 素材学会土壌汚染対策部門委員会と分離精製技術」第９回「土壌汚染の現状と土壌浄化

どの天然鉱物が鉄粉と同様の機能を示すことを明らかにし、程で副産物として生成するポリ硫化物を硫酸還元細菌によ

委員長および石油技術協会誌編集委員会副委員長に就への分離技術の適用」

その反応機構の解明を進めるとともに、実汚染土壌の浄り原料物質である硫化物イオンに還元するプロセスの検討任している。

＊須藤孝一：「EU における地下水 ･ 土壌汚染に関する研化への応用を検討してきた（特許出願中）。また、これらを行っている。さらに、地熱発電所において微生物が関与●受賞

究動向の一例」、資源・素材 2004（盛岡）の化学的な方法と嫌気性微生物による脱塩素作用を組みして生成される硫黄スケール発生削減の研究、中空糸膜

資源・素材 2004（盛岡）において、当分野からの発合わせ、低コストかつ低環境負荷型の有機塩素化合物汚を利用して下水処理場の嫌気消化ガスから二酸化炭素の表が若手ポスター賞を2 件受賞（全受賞件数 3 件）した。

Coexistence

Activity Report 2004

＊千田佶：「汚染土壌浄化技術の概要」、東北の土壌汚染問題を考えるin 秋田 2005
アクティビティレポート

37

自然共生システム学講座

環境共生機能学分野

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

教授

田路

助教授

和幸

太陽光を利用した人口光合成システムの確立

バラチャンドラン
ジャヤデワン

助手
佐藤

技官
義倫

本宮

憲一

COE研究員

研究員

中国 中南大学教授

荒井

CN. チナサミー

叶

健男

紅斉

メソポーラス・カーボン電極材料の開発 ― NECトーキンとの共同研究

本研究分野は、太陽・地熱・生命エネルギーを総合電気特性に優れたカーボンナノチューブは、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタの電極材料として期待されて的に利用した硫黄循環システムによる水からの水素製造をいる。我々は特異形状の「放射状単層ナノチューブ」や「多層ナノチューブ」の「ナノチューブ固化体」を用いて電池電目指して、水熱・微生物分野の研究室と共同研究を行っ

極材の研究開発に着手しており、平成 16 年度からNECトーキンと共同研究「メソポーラス・カーボン電極材料の開発」ている。これは、21 世紀 COE プログラム『流動ダイナミを行っている。

クス国際研究教育拠点』の熱・物質循環流動グループ
におけるテーマにもなっている。また、仙台市国際知的産業特区事業のプロジェクトに参加しており、平成 16 年 10月には『下水処理場を夢のエネルギー製造プラントに―水素の製造と資源の創製―』と題して講演ならびに水素製造の実演を行った。

カーボンナノチューブのバイオ応用 ― 生体適合性・医療応用の国際会議を主催
平成 14 年度開始の厚生労働科学研究費・萌芽的先端医療技術推進事業プロジェクトにより、ナノチューブのサイズ、形状、官能基が生体に及ぼす影響を厳密に調べ、生体適合性に優れた材料であることを明らかにした。
ｈｃｐNi 微粒子合成に成功 ― 同和鉱業との共同研究
本研究分野の一環として平成１５年度開始の日本学術振興会科学研究費補助金・基盤研究（B）の助成を受け、高保磁力磁性ナノ粒子を用いた携帯用小型高密度磁気メモリの開発に関する基礎的研究を行った。その研究の成果として招待講演を含む８編以上の国際会議発表および５編以上の学術雑誌論文の報告を行った。我々が開発した合成技術をベースとした研究開発が民間企業 DOWA 鉱業株式会社、ソニー株式会社および電子工学科の高橋（研）研究室と共同で推進され、４件の特許申請に至った。また、ナノ微粒子をベースとした工学および医学応用に関する研究も進行中である。引き続き、無機ナノ粒子が環境における影響について研究を進めていく予定である。

Hcp Nickel 微粒子☆ おもな外部資金、研究プロジェクト「水とイオウ資源を利用した太陽エネルギー変換システムの構築」
日本学術振興会科学研究費補助金・基盤研究（Ｓ）平成１４〜１８年度「下水処理場をモデルケースとした太陽光利用水素生産システムの構築」
環境省廃棄物処理等科学研究費補助金（循環型社会構築技術研究）
平成１５〜１７年度
仙台市国際知的産業特区事業・環境フロンティア事業平成１５年度〜「ナノチューブ、
ナノ微粒子、
マイクロ微粒子の組織反応性とバイオ応用」
厚生労働科学研究費補助金・萌芽的先端医療技術推進事業（ナノメ
ディシン分野）平成１４〜１６年度（分担研究）「高保磁力磁性ナノ粒子を用いた携帯用小型高密度磁気メモリの開発に関する基礎的研究」
日本学術振興会科学研究費補助金・基盤研究（B）平成１５〜１６年度「メソポーラス・カーボン電極材料の開発」＊ニッケルは通常結晶構造は fcc で強磁性体である。しかし、適切な合成条件を選ぶことにより自然界に存在しない hcp-Ni の合成が実現できた。
＊Hcp-Ni 粒子は非磁性であり773Kまで安定である。それ以上の温度では fcc
構造をとり強磁性になる。

38

Coexistence

Activity Report 2004

NEC TOKINとの共同研究

アクティビティレポート

39

資源循環プロセス学講座

循環社会開発学分野

炭素質エネルギー物質の
調和的循環

教授

榎本

兵治

助教授

助手

金

木下

放鳴

睦

国際学会での発表風景 ( インド )メタンハイドレート新採収法開発実験装置
微生物圧入試験現場（生産井）

オイルサンド改質反応実験装置

圧入用微生物培養タンク

40

微生物圧入試験現場（圧入井）

培養液を現場に運ぶタンクローリー

アルカリ超臨界水熱反応によるオイルサンド等超重質油の質反応ついて検討した基礎研究と、実験室規模の連続物の働きを組み合わせた複合微生物系による回収率向上

ト資源開発研究コンソーシアム（MH21）の生産手法開オンサイトアップグレーディングプロセスの開発

式反応装置によるプロセス開発研究を並行して行い、天効果とその持続性改善を目指した現場試験についての研発グループに今年度から参加して進められ、独立行政法人

次世代炭化水素資源として期待されるオイルサンドの開然有機高分子であるビチュメンの分解と関連して行ったポ究と実施対象油層の適用範囲拡大を目指した微生物の探

産業総合研究所との共同研究として行っている。

発に、カナダではSAGD（Steam Assisted Gravity Drainage）

リオレフィン系樹脂の水熱分解に関する論文 2 報を投稿し索を行っている。本研究は独立行政法人 石油天然ガス・

水熱反応によるバイオマス廃棄物からの酢酸生成および法が油層内採収の実用技術として採用されるようになり､た（「環境資源工学」Vol.52,No.1，掲載予定）。さらに、金属鉱物資源機構の提案公募事業：平成１６年度石油・低環境負荷型路面凍結剤製造に関する研究

カナダはサウジアラビアに次ぐ世界第 2 位の埋蔵量を有す

低分子化に伴う脱硫について検討した論文 2 報とプロセス

天然ガス開発・利用促進型大型研究に採択されて実施さ日立造船（株）、東北電力（株）との共同研究により、る資源国になった。そこで、急務とされるのが、採収され開発に関連した論文 1 報を投稿中である。本研究の一部れた。また、2004 年 9 〜 10月にかけて吉林石油現地フィー

高温高圧水中でバイオマス廃棄物から酢酸を選択的に生たビチュメン（オイルサンド油）の輸送方法と､ 高品質化処

は石油資源開発（株）、東北電力（株）との共同研究としルドにおいて行われた複合微生物圧入試験に研究スタッ

成させ、これにカキ殻などの水産業廃棄物およびドロマイト

理方法の確立である。これまでに、SAGD 法において産て実施している。

フ 3 名を派遣した。

等低品質石灰岩をカルシウム／マグネシウム源として反応出される流体が高温の熱水と重質油の混合物であることに微生物を利用した石油の増進回収技術の開発

貯留層内での部分酸化法を利用したメタンハイドレート採させる環境調和型路面凍結防止剤の製造プロセス開発研

収への適用可能性究を行っている。2004 年度は、バイオマスの主成分であ着目し、この産出流体をオンサイトに設置した反応器に導中国吉林省扶余油田においては、油層中に存在する

入し、水の超臨界状態まで昇温・昇圧して水熱反応によ高浸透率層の影響のため水攻法を効率的に行うことがで

メタンハイドレートは日本近海に多く賦存することから国産

る糖類、リグニンなどについて酢酸の収率向上を目指した

り低粘度化する技術、いわゆるアルカリ超臨界水熱改質

きず、多くの未回収原油が残存することが問題となっていた。

エネルギー資源として開発が期待されている。メタンハイドレー

反応設計のための基礎的検討と実用化のための実証プラ法の開発を目的として、工学的パラメータの影響および低そこで 2 0 0 1 年より中 国 吉 林 石 油 天 然 気 有 限 公 司

ト貯留層からのガス採収法の 1 つである熱刺激法は、他

ント（連続式反応装置：有機物処理能力 1kg /h）を用い粘度化機構に関して基礎的検討を行った。その結果、本（PetroChina Jilin Oilfield Company）勘探開発研究院の採収法と比較して高いガスの生産性が期待される一方で、た研究を並行して行った。これらの研究成果について、

方法は水素ガスや高価な触媒を使用せずに、また NOx、との国際協同研究を実施し、研究中に発見した非水溶性

地上から熱を供給する方法ではエネルギー効率が低いとい6th

SOx のほか CO2も排出せずに、パイプライン輸送可能なポリマー生産微生物 CJF-002を用いた操業中の油田へう問題点が挙げられる。そのために、貯留層内部の原位Reactions(Aug.24-27, Mysore, India) において 3 件、レベルまで軽質化できること、また生成油の軽質化に伴いの微生物連続圧入テストを実施、テスト実施以前の約 2置でメタンの一部を酸化させ、その酸化発熱をハイドレート

The 14th International Conference on the Properties

脱硫も進行しており、硫黄含有率は半分近くまで減少する〜 3 倍程度の生産量を達成しかつその効果が 1 年近く継の分解に利用し、エネルギー効率を高める方法として部分

of Water and Steam（Aug.28-Sept.3, Kyoto）で 2 件ことを明らかにした。2004 年度には、このビチュメンの改続する等多大な成果を挙げた。現在は複数の異なる微生酸化法に関する検討を行った。本研究は、メタンハイドレーの講演をそれぞれの国際会議で発表した。

Coexistence

Activity Report 2004

International

Conferenceon

Solvothermal

アクティビティレポート

41

資源循環プロセス学講座

環境グリーンプロセス学分野

超臨界水を用いた次世代基盤技術の確立を目指して

教授

邦夫

石油化学工業

陶

究

野中

※

利之

CO2
有機化学体系

枯渇

石油

助手

助手

新井

ナフサ
燃料

基幹化合物

官能基の導入

エチレン
プロピレン
ベンゼン

工業プロセス

石油化学製品

多段工程
エネルギー多消費
触媒、溶媒機能

CO2

石油精製

バイオマス化学工業
太陽エネルギー

基幹化合物

水
二酸化炭素

D-グルコース

循環社会
有機化学新体系
官能基の削減化学製品

新規工業プロセス
超臨界水とは臨界温度（374℃）および臨界圧力

エネルギー利用

Supercritical Water（超臨界水）
バイオマスリファイナリ−の構築
燃料電池用燃料

水素・メタン

出発原料

ガス化
バイオテク原料

新規材料

集荷量の経済的制限

バイオマス
成分分離

オリゴ糖
可溶化

グルコース
加水分解

セルロース
リグニン
へミセルロース

変
換
反
応

化学製品
化学原料
液体燃料

・超高圧領域における流通式超臨界水反応システムの（22.1MPa）以上の状態の水を指す。超臨界流体は温度・開発と熱流動解析

圧力操作により凝集力と拡散力を大幅にかつ連続的に制・超臨界水溶液の電位差測定用流通式電気化学セルの御できる特徴がある。言い換えれば、温度、圧力操作に開発

よる平衡物性（密度、誘電率、イオン積、溶解度等）

・超臨界再沈法によるナノサイズ有機微結晶の作製に関の制御に加え、イオン反応やラジカル反応といった反応

する研究の機構や速度の制御が可能となる。このような特性を有・流通式超臨界水熱法によるナノサイズ金蔵酸化物微粒する水は、環境負荷が極めて低く、地球環境を形成して子の合成きた根源的な溶媒である。その工学的な利用は、効率的【招待講演】

で革新的なプロセスの開発に繋がるものと考える。

［1］Kunio Arai, 10th Asian Pacific Confederation of

我々は人類の持続可能な発展を実現するためには、従Chemical Engineering, October 18 2004

来の石油化学産業依存型の社会・産業構造を打破する【受賞】

科学技術の新たな展開が必要と考え、上述の高温高圧［1］Kimitaka Minami, 10th Asian Pacific Confedera-

水の持つ特性に着目し、それを最大限に引き出すことによtion of Chemical Engineering, Student Poster Awardり水のみを反応溶媒としたバイオマスリファイナリーの構築(Supercritical Division), October 21 2004を目的とし、その特異的な反応 ･ 現象の解明という基礎［2］陶究、財団法人青葉工学振興会第 10 回「研究研究から、その実用展開を意識したプロセスの提案を行っ奨励賞」、 December 8 2004ている。

［3］Kiwamu Sue, 10th Asian Pacific Confederation【研究テーマ】

of Chemical Engineering, Outstanding

・超臨界水中における糖類の変換反応機構と圧力依存

Paper Award(Supercritical Division), October 21

性の解明

2004

・超臨界水中でのバイオマスのガス化反応［4］陶究、 第 1 回堀場雅夫賞、September 17 2004

・超臨界水・二酸化炭素 2 成分系の反応溶媒特性に
関する研究
42

Coexistence

Activity Report 2004

* 工学研究科 化学工学専攻 プロセスシステム工学講座
アクティビティレポート

43

資源循環プロセス学講座

循環材料プロセス学分野

循環型社会を目指した材料
製造プロセスの研究

助教授

教授

谷口

吉川

尚司

助手

昇

松本

克才

図 4：物理処理水の電気伝導度測定
図２．高周波磁場による溶融 Al からの SiC 粒子の分離
図１．精密粒度分布測定装置

研究概要

図３．2 軸移動磁界攪拌コイル

電磁力を利用した Al 合金の局所的粒子分散強化法の本鉄鋼協会交流強磁場利用環境・材料プロセス研究会

力による環境に対する挑戦 と題されており、世界の関連

開発

における活動を活発に行っている。ノーベルプロセッシング

大学と環境科学研究科との連携を推進している。また日中

２、日本鉄鋼協会戦略的研究課題（2003-2004） 二軸

フォーラムでは、日本鉄鋼協会秋季大会において、国際セッ拠点大学プログラム（JSPS）により、中国重慶大学、

移動磁界攪拌機構による溶融金属中介在物の高速凝集・ションを企画し、国内外における研究者を招待し、講演会

安徽工業大学を訪問し講演を行うとともに、共同研究を行っに対し、省資源やエネルギー利用の効率性を追求したり、分離の研究 の他に、さらに今年度から、を開催した。同セッションのマイクロ波プロセス研究グルーている。

廃棄物の再利用と無害化、副生品の製造などの環境技

３、科学技術振興機構（JST）権利化試験（2004-2007）

プ に お い ては 、 米 国 ペ ンシ ル バ ニ ア 州 立 大 学 の７月には、マイクロ波科学および関連分野への応用に関D.Agrawal 教授を招聘し講演を依頼した。同教授は来仙し、する国際会議 （MW2004）において、マイクロ波の環

東北大学においても講演を行った。

境技術への応用に関するセッション座長を務めるとともに、環境に調和した材料プロセスの提案と設計を行うことを目的としている。
例えば莫大な資源・エネルギーを消費する材料プロセス術を開発している。またこのような観点から新規材料プロセ

二軸移動磁界攪拌装置による新合金製造法の開発

スの設計も行っている。具体的には移動現象を基盤とした

４、科学技術振興機構（JST）宮城

環境調和プロセスの開発として、以下に示す研究テーマを用した Al スクラップの高清浄化技術の開発行っている。

電磁力を高度利

５、日本学術振興会、日中拠点大学プログラム（2004-2008）

昨年 2003 年 10 月にフランスのリオンで行われた材料

同テーマに関する積極的な研究を進めている。この研究に電磁プロセッシングに関する国際会議 （EPM2003）は、

関しては、日本鉄鋼協会の国際セッションにおいても、講現研究課題リスト

鉄鋼スラグからのマイクロ波によるチタン抽出技術

2006 年 10 月に、仙台において開催が予定（EPM2006）

演を行っている。

１、液中浮遊粒子の振る舞いを解明するための研究などが加わった。その他に数社との間で企業間共同研究されており、谷口教授を組織委員長として委員会が組織さ＊水中の懸濁粒子、溶融金属中の介在物粒子や機能粒子を行うとともに、新たに企業や学会から研究助成資金を獲れ、具体的な計画・立案段階に入っている。

松本助手は、エレクトロニクス実装学会の活動の一環として、配線板製造技術委員会に所属し、仙台における合＊浮上／沈降粒子、乱流分散、揚力泳動、乱流凝集、得した。（神戸製鋼所、フジクラ、日立化成、SKA、

谷口教授は中国上海で開催された材料電磁プロセッシ

同 研 究 会を企 画して 1 1 月に開 催した。また、 J P C A

気泡付着（図 1）

JFE21 世紀財団、電子回路基板振興財団、鉄鋼協会

ングに関する国際ワークショップにおいて招待講演とセッショShow 2004 においては、ポスター展示及び口頭発表を行

２、電磁力を高度に利用した新規プロセスを提案する研究

石原浅田助成）一方、DC2 の梅木千真は、21 世紀ン座長を務め、中国北京で開催された連続鋳造に関する

い、多くの注目を集めた。一方、電子機器製造関連の複＊溶融金属スクラップからの介在物の電磁分離プロセス

COE プログラム 流動ダイナミックス国際研究教育拠点

国際会議（CCC'04）においては一般講演とセッション座

数企業との共同研究を行うと共に、各社において技術指（図 2）における 出る杭のばす教育プログラム に採択され、 水長を務めている。

＊2 軸移動磁界攪拌法を応用した高効率金属製造（図 3）

系の物理処理による配管スケール防除の研究 を行って＊マイクロ波加熱を応用した環境技術に関する研究いる。

また研究者の交流も盛んに行われている。ノルウェー
SINTEF 研究所から、Stein Tore Johansen 教授が来訪

導を数多く行っている。銅回路配線板の集積化、省エネ
ルギー工程の開発、エッチング廃液処理等に関する環境研究を積極的に推進している。

環境科学研究科が積極的に企画を行っている環境フォーした。また、英国 Greenwich 大学からDr. Bojarevicsを

嶋崎真一は、当研究室でドクターを取得後、フランスの＊回路用銅箔の極微細ウェットエッチング技術の基礎研究

ラムの第６回を谷口教授が世話人となり10 月 15 日に、仙招聘した。両氏は、数値流体力学の専門家であり、研究

ナンシー大学で２年間ポスドクを務め、今年帰国した。平

＊融体置換反応を利用したアルミニウム廃材のリサイクル

台市ガーデンパレスにおいて 素材産業のリサイクル と室においては材料プロセスの効率化に関する技術的な討

成１７年１月よりJST の特別研究員として研究室に在籍す＊製鋼ダストの気相凝集と壁面沈着の研究

題して開催した。企業、宮城県および環境科学研究科か論が積極的になされた。また 11 月には、中国の鉄鋼関連るとともに研究活動に着手した。在仏中は、フランスの鉄＊水系の物理処理による配管スケール防除に関する研究

らの講演の他に、研究紹介のポスター展示会もあり、盛団体が訪日を行った際、谷口教授が東北大学の世話人と鋼会社（旧ユジノール、現アルセロール）との共同研究（図 4）

況に終わった。翌日の見学会においては、東北スチール、なり両国における鉄鋼界の友好親善に寄与した。（図 5）において、鋼材の水冷却における沸騰伝熱現象に関する2004 年度のアクティビティー

石巻広域クリーンセンターを訪問し、循環材料プロセスの吉川助教授は、昨年に引き続き米国ワシントン大学との当研究室における主なプロジェクト研究には、昨年からの実態に関して重要な情報収集を行うことができた。

３、その他の研究

解析を主に計算機シミュレーション法により行った。

創造工学共同研修の設定を行っているが、2004 に同大

最後に研究室の学生も非常に活動的であり、たとえば昨年に引き続き、日本鉄鋼協会高温プロセス部会にお学が米国 NSF による大学院教育プログラム（IGERT）

マテリアル系 22 研究室対抗のサッカー対抗試合において、

１、日本学術振興会、科学研究費基盤研究（A）（2003-

いては、ノーベルプロセッシングフォーラム （座長：谷口に採択されたことを受け、プログラム共同研究活動への推

３連覇を達成することができた。この中で学生相互の友好

2004）教授）を主催し、６研究グループを統括しているほか、日進役を務めている。本プログラムのテーマは 多国間の協関係が育まれている。

継続研究

44

図 5: 中国鉄鋼関連団体訪日団記念写真（東北大学、魯迅の記念教室にて）（2004,11/15）

Coexistence

Activity Report 2004

アクティビティレポート

45

資源循環プロセス学講座

循環生態系計画学分野

水圏環境保全技術の開発
教授

彼谷

助手

講師

邦光

篠田

弘造

久保

拓也

○アミノ酸リジンは 2 日以内にアオコの細胞だけを選択的に破壊する。
○細胞およびアオコ毒ミクロシスチキン増殖するバクテリアに分散される。
○浮葉植物や沈水植物が繁茂し、水の pH が中性付近にもどる。
中国雲南省昆明市郊外での隔離
水界実験（28 日後）
CO2H(NH2)C2H5 C2H4 CH
①：対照
②：リジン
③：リジン + マロン酸

NH2
CH2(CO2H)2②

フラグメントインプリント法③①
有毒アオコの選択的駆除

官能基間距離固定化法

大発生した有毒アオコ

硫黄の酸化 ･ 還元循環プロセス

LC-MS System【著書】

平成 15 年度に新設した循環生態系計画学分野では、

酸化・還元プロセスを通じ大きく循環している。特に、環橋構造内に特定の官能基を固定化する技術であり、固定

水圏における環境保全技術開発の一環として、1）微細境に影響を及ぼす廃ガスとしての硫化水素は除去・固定化された官能基によって、選択的分子認識能を得ることが・彼谷邦光、「環境ホルモンとダイオキシン」裳華房

藻類の毒素と水環境の化学、2）硫黄循環とエネルギー・

化処理にエネルギーを要するため、その省エネ化、有効利可能となった。また、フラグメントインプリント法と呼ばれる【解説記事】

環境、3）分子鋳型による選択的吸着剤の開発をテーマ

用が求められていた。硫化水素ガスをアルカリ溶液に溶解

新たな分子インプリント法の開発では、目的物質の構造の・彼谷邦光、環境保全の現状 38、有毒アオコによる飲として研究を進めている。

し、太陽光で動作する高効率光触媒を用いて水素をつくり一部分を選択的に認識する媒体の調製が可能となり、藍料水汚染の現状と対策、 遺伝 、58-4、2004、93-97『微細藻類の毒素と水環境の化学』

だす技術が実用レベルを達成しようとしている。このとき副藻毒であるミクロシスチン、環境ホルモンとして近年報告さ・久保拓也、環境測定分析技術・機器の動向、微量化

水の富栄養化に伴い発生する藍藻類、いわゆるアオコ

生成物として生ずる二硫化物イオンは、微生物反応や水れたビスフェノール A の塩素化体、ダイオキシンなどの有学物質の分析の現状と課題、 産業と環境 、8月号、2004、

は様々な毒性物質、生理活性物質を産生する。本研究で熱反応によって効率的にもとの硫化水素へと還元できる目

毒物質の選択的な分離に成功した。これらの手法で得ら

38-40

は、アオコが産生する新規物質の探索、そしてそれらの物処が立ってきた。しかしながら、次の問題として、光触媒

れた分離媒体は、液体クロマトグラフィー質量分析（LC-MS）【招待講演】

質の構造決定、毒性評価、分析法の開発を行なっている。

反応槽における原料の硫化水素イオンと廃棄物の二硫化等の分析前処理剤として利用が考えられ、今後の環境分

・彼谷邦光、「藍藻毒ミクロシスチンの化学と分析法」

また、平成 15 年度から引き続き行なっているアミノ酸（リ物イオンが混合した溶液から、溶液状態を変化させること

析の大きな武器になると期待される。

バイオメディカル分析科学シンポジウム特別講演（日本薬ジン）を用いた有毒アオコの選択的な駆除剤の開発では、なく後者のみを選択的に抽出し、イオウ還元槽に移す技術

2004 年度のアクティビティー

学会）（西宮、武庫川女子大学 2004 年 6 月 5 日）

隔離水界実験を行なった結果、有毒アオコの選択的な駆が必要となる。

【印刷論文】・Kaya, K., Selective control of toxic cyanobacteria us-

除に成功した。さらに、平成 16 年度からの新たな研究課『分子鋳型による選択的吸着剤の開発』

T. Sano, H. Takagi, and K. Kaya, Phytochemistry , 65,

ing lysine and malonic acid, China-Japan joint Sympo-

2004, 2159-2162

sium on Environmental Chemistry, Beijing (Oct, 21st,2004)

題として、藻類が作り出す炭化水素を利用した新規代替

46

硫化物イオンの抽出

環境中には多量の物質が共存し、極微量の汚染物質

エネルギーの開発にも着手した。

の選択的な分離、定量的な分析は極めて困難を要する。

Ｔ. Hinotsu, B. Jeyadevan, C. N. Chinnasamy, K. Shi-

『硫黄循環とエネルギー・環境』

そこで、本研究では分子鋳型（分子インプリント）の概念

noda, K. Tohji, J. Appl. Phys., 95, 2004, 7477-7479

本研究では、イオウの循環とエネルギー創製を目的とし、を利用し、様々な物質の選択的な分離．濃縮を手がけて

T. Kubo, N. Tanaka and K. Hosoya, Anal. Bioanal.

硫化物イオンの選択的な分離・除去技術の開発を行なっいる。平成 16 年度の最も大きな研究成果として、 官能

Chem., 378, 2004, 84-88ている。イオウは水圏、地圏に広く分布し、環境に応じて基間距離固定化法

他

Coexistence

Activity Report 2004がある。これは、架橋高分子の架14 報（英文論文）
アクティビティレポート

47

環境創成計画学講座

環境分子化学分野

結晶中での新しい不斉反応
助教授

服部

徹太郎

図 1 溶液反応と固相反応の比較：R 体 :S 体 =17:83 の異性体混合物を溶液中で放置しておくとR 体 :S 体 =50:50 の混合物得られる。同じ試料を固体状態で加熱すると，S 体のみになる。

図3

図2

試料を乾燥器に入れて反応。後処理も精製も不要。

持続可能な社会の実現のためには、有害な物質の生鍵となる。この分野においては、Sharpless 教授、野依成や使用を抑えた製造プロセスの開発が必要である。製教授、Knowles 博士のノーベル賞受賞に象徴されるように、

造プロセスで排出される全物質の重量を製品の重量で割っ

金属錯体を触媒とする不斉反応の研究が盛んに行われてて得られる E- ファクターは、製品単価の低い石油精製品

きた。これらの反応は溶液中で行われるが、不斉反応とはやバルク化学品に比べ、製造コストを製品に転嫁しやすい

分子を立体的に制御し、ある選択性により反応させるもの

ファインケミカルや医薬品でケタ違いに大きく、一つの医であるから、分子が定まった配座で規則正しく並んでいる薬品の製造プロセスで発生する廃棄物が石油精製品やバ

有機結晶は、反応の場として非常に魅力がある。また、としなかった。種々の検討の結果、これらの異性体は分子1. (a) Sakurai, R.; Suzuki, S.; Hashimoto, J.; Baba,

ルク化学品製造の廃棄物を絶対量で上回ってしまう場合さ

固相での反応は、合成化学のグリーン化における最大のとしての安定性はほとんど変わらないが、結晶を形成するこ

M.; Itoh, O.; Uchida, A.; Hattori, T.; Miyano, S.; Ya-

えある。このような背景から、バイオテクノロジー、IT 産業、

課題とも言われる揮発性有機溶媒の使用の削減に繋がり、とで安定性に差が生じ、不安定なR 体から安定な S 体へ

maura, M. Org. Lett. 2004, 6, 2241-2244. (b) Sakur-

環境科学的にも期待が持たれる。

と異性化していることがわかった。有機結晶を利用する不ai, R.; Itoh, O.; Uchida, A.; Hattori, T.; Miyano, S.; Yamaura, M. Tetrahedron 2004, 60, 10553-10557.

ナノテクノロジーを材料面から支える精密有機合成化学が

48

S 体の純度の経時変化（固体状態，65℃）

図 4 R 体（a）とS 体（b）の結晶構造社会に対して負う責務は非常に大きい。これには、無害な

我々は、アミノ酸の合成中間体として期待される 1 対の斉反応はこれまでにも知られているが、本反応は、結晶中原料や薬品の使用、代替溶媒や反応条件の検討などにジアステレオ異性体［N -(R) -および (S) -シアノ（フェニル）での平衡を利用して中心性不斉をもつ光学活性な有機化

より、既存の合成プロセスを環境に優しく改良していくと共

メチル -(1S,2 R )-1- アミノ-2- インダノール、以下R 体、S合物を合成した初めての例である。溶液中で異性化するに、新規材料・機能性分子素子の創製の可能性を睨み

体と略す］の混合物を、固体のまま加熱すると一方の化物質は多数知られており、本原理を応用した光学活性化

つつ、全く新しい反応や手法に基づくプロセスを開拓して合物に完全に異性化するという興味ある現象を見出した 1。

合物の製造法の開発が期待される。

いく必要がある。なかでも医薬・バイオ産業においては、同様の反応は溶液中でも起ったが、固相反応とは対照的※本研究は、いわき明星大学理工学部の山浦政則教授、

生体分子はもとより、天然物、生理活性物質など取り扱うにR 体 : S 体 =1: 1 の混合物が得られた。また、溶液反応

東邦大学理学部の内田朗助教授と共同で行われたもので物質の多くが鏡像異性体分子（光学活性化合物）であり、では副生成物が見られたが、固相では目的の反応のみがある。

鏡像異性体の作り分け（不斉合成）が環境への適合の進行し、反応後の後処理や生成物の単離・精製も必要

Coexistence

Activity Report 2004

アクティビティレポート

49

環境創成計画学講座

ライフサイクル評価学分野

多くのライフサイクルを追求する
教授

長坂

助教授

徹也

中澤

助教授

重厚

伊藤

助手

聰

横山

研究員

一代

中島

謙一

当分野では環境親和型素材製造・資源再生プロセス（エコマテリアルプロセッシング：EMP)、マテリアルフロー
分析 (MFA)、ライフサイクルアセスメント(LCA) の 3 本柱を中心とした物質循環のための環境経済工学の研究を進めている。

2004 年度の主な業績、社会への貢献
・伊藤助教授が資源素材学会功績賞を受賞
・横山一代助手が日本鉄鋼協会石原浅田研究助成金を獲得
・須賀卓也君（修士１年）が日本鉄鋼協会春季講演大会学生ポスターセッションで優秀賞を受賞
長坂教授が宮城県循環型社会推進懇話会座長に就任

ふたつのりんのフロー（代表者、MFAgr.長坂による）輸入量
約250〜300万トン/年（P量換算：25〜45万トン）

りん鉱石

鉄鉱石

肥料、化学原料として確保必須の貴重資源（枯渇懸念資源）

りんは製鋼スラグ中に濃化

意外な
ストック

「持続可能社会」を実現するためには「物質循環」を効果的に果たすことが重要である。それでは循環させるべき物質は、どのような形態で、どれくらいの量が社会を動いているのだろうか。
国、地域、産業部門などを単位として物質収支を定量化し、環境負荷や資源消費を体系的に把握することで環境 ･資源効率を改善しようという調査研究は、

MFA
EMP

路盤材等

LCA
経済活動とリサイクル

セメント等

製鉄所・製鋼工程

燐酸カルシウム結晶と他の相の磁気的性質を利用して分離

マトリックス相燐酸カルシウム相

燐は鋼にとって最も悪影響を及ぼす不純物であり、製鋼工程においてスラグ中に吸収・除去
有効利用
している。粗鋼生産量が１億トンされないまま以上の我が国では、製鋼スラグ
再拡散
製鋼スラグ発生量の発生量は１千万トン以上に達し、約1500万トン/年
このスラグはほとんど資源としては（P量換算：10〜20万トン） 技術的+経済的プレークスルー
有効利用されていない。当分野
では、スラグ中での燐の存在形
製鋼スクラグ粉末
態とスラグを構成する結晶相の燐酸カルシウム相
磁気的性質を調べ、強磁場によっ
マトリックス相て両者は分離可能であることを内管実験的に証明し、特許を出願した。
外管
本法によって回収物を貴重な燐
代替資源として、また残分は再超伝導
び製鋼工程にリサイ
クルすること磁石が可能になり、製鋼スラグ発生
量 の 大 幅 削 減が 達 成できる。
当分野では同様の原理で、環捕集器1
境調和型新チタン原料の製造
捕集器2 法の開発にも取り組んでいる。

燐を含む結晶相はその他の相（酸化鉄マトリックス相）と磁気的性質が全く異なる！

50

Coexistence

Activity Report 2004

分離・回収に成功！

マテリアルフロー・アカウンティング（Material Flow Accounting：MFA）と呼ばれており、90 年代後半から欧州を中心に盛んに行われるようになっている。
当分野では、昨年度に科学技術振興機構（JST) の戦略的創造究推進事業に採択された「サステナビリティ指標としての物質・材料フロー」（研究代表者・長坂）の一環として、
昨今戦略物質として着目を集める燐に関するマテルアルフローを調査し、新たな燐代替資源のための量的指針を与えた。

産業連関表を基にした環境評価と経済影響分析手法の開発
お金だけじゃダメ

環境負荷因子二酸化炭素・Sox・Nox・
ダイオキシン

財の流れ

原材料等の中間投入（投入）
廃棄物の流れ

環境負荷因子

生産物の販売先（産出）■消費活動も、生産活動も、リサイクル活動もエネルギーと資源が必要。
■リサイクルしたって廃棄物はなくならない。
■リサイクル材料を使うためには生産活動が必要。

ライフサイクルアセスメント（LCA) の中で、産業連関表を基礎としたハ
イブリッド LCA の手法の一つとして、廃棄物産業連関表 (WIO)を用いた分析がある。WIO は廃棄物処理を介して動脈部門と静脈部門の間に存在する相互依存関係を描写したものである。現在は最終処分場の掘り起
こしと再処理・資源回収活動について、そこに発生する環境負荷因子と抽出される資源を定量的に把握し、掘り起こし活動の経済全体への波及効果を考察するために WIOを用いた枠組み整備を進めている。

現在進行中のその他の研究課題
・アミン水溶液による燃焼排ガスからの二酸化炭素の分離
・廃棄物産業連関表を用いた最終処分場掘り起こしの波及効果分析
・新エネルギーとしての家畜系バイオマスの利用・排熱回収のための新しい無機系相変化蓄熱材（PCM) の開発
ミストと静電分留を利用した廃液からの金属超微粒子製造

持続可能な発展を目指して

アクティビティレポート

51

環境創成計画学講座

環境調和素材学分野

自然のすごさを賢く活かす
ものつくり

教授

石田

助教授

秀輝

井奥

洪二

二酸化した気孔径分布を持つリン酸カル
シウム多孔体の走査型電子顕微鏡写真。
（a）細胞の進入に必要な大きな気孔と（b）タンパク質の吸着に必要な小さな気孔に形成されている。

自然のすごさを賢く活かすものつくりはものつくりの新しい切り口
リン酸カルシウム多孔体上で骨をつくる細胞が活発に活動している様子がわかる。

1. 研究方向2. 研究内容

韓国：明智大、群山大、壇国大、開催場所：韓国

China. 招待講演および特別講義「ものつくり」は必ず地球に負荷を掛け、その結果、人・『自然のすごさを賢く活かす』〈Channeling the Forces

群山大学校）

以上を含め、12 回の基調講演、招待講演を行った。

にとって快適性や利便性があるものをつくり出している。

of Nature〉ためには、自然のどの部分を人間生態系

3. 学外活動（2）国際会議、国内学会の開催

一方、人間は種の中で唯一、一度得た快適性や利便性

でリ・デザインすべきか十分な対比研究が必要である。

（1）国際会議等の講演

Emile H. Ishida,を容易に放棄できない『生活価値の不可逆性』(irrever-

研究のディレクション機能であり、現在 ZERI（Zero

Emile H. Ishida,

Symposium on Advanced Materials

sible value of life)を有している。これが可逆的であれ

Emission Research and Initiatives）などとネットワ−

The 8th World Congress on Ceramic Tile Quality

ば、おそらく環境問題は今とは様変わりしていよう。

クの検討を開始している。

Qualicer 2004, Castellon Spain 07-10 Mar. 2004, 基Koji IOKU, 5th Japan-Korea Seminar for Young Sci-

調講演

entists on Construction Materials, Kunsan, Korea,,, Xining Quing-hai, China, 15-17 Aug. 2004, Organizing Committie

したがって、如何に生活価値の不可逆性を肯定しなが・『土』はそのナノ凝集構造や構成鉱物の電気的な特性

ら可能な限り地球への負荷を低減させるものつくり『人とから高い調湿性能や浄化機能を有している。また、『かEmile. H. Ishida,

地球を考えたものつくり』にシフトできるかが 21 世紀型もたつむり』に代表されるいくつかの昆虫類の殻は高い

Nature Technologyのつくりの極めて大きな Key になると考えている。

防汚機能を有している。これらの性能発現メカニズムを

ence on Flow Dynamics, Sendai Japan, 11-12 Nov.

バイザリ−ボ−ドをつとめた。

解明し、新しい材料としてのリ ･ デザインを進めている。

2004, 基調講演

（3）学生のアクティビティ−Koji IOKU, Giichiro KAWACHI, Shuji SASAKI, Hiro-

1）川内義一郎、第 8 回生体関連セラミックス討論会

我々は、『人と地球を考えたものつくり』創出の解の一

Dynamic Activity of Water on the, First International Confer-

つが、自然生態系や地球の大きな循環にあると考えている。

・『自然のすごさを賢く活かすものつくり』の考えは少しづ

これらは長い地球の歴史の中で完璧な循環を創り上げてつ広がってきており、国内外で３０回を越える講演に対taka FUJIMORI and Seichi GOTO,

きた。これらの循環を科学の目で観て人間生態系でリ・応した。また、子供たちとの環境ワ−クショップも開始

Preparation of Tailored Hydroxyapatite

した。

national Conference on Solvothermal Reactions, In-

デザインすることで、安全で高い利便性を有するものつく
りや暮らし方を超低環境負荷で提案できると考えている。

52

Channeling the Forces of Nature-

The First China-Japan-Korea

・「生体に学び、生体を超える」を目標に創製した環境材

Hydrothermal, 6th Inter-vited Lecture 32, 24-28 Aug., 2004, Mysore, India.

料、生体材料も、国内外で評価され、国際会議の招待、招待講演

つくりのかたちを求めて多面的な切り口で研究を進めてゆ

海外の大学からの講演依頼を受けている。また、8 月

Koji IOKU,

きたいと考えています。いつでもたくさんのご意見をお待ちには第 5 回日韓若手研究者交流セミナーを実施した。（日pared by Hydrothermal Method

しています。

本：東北大、東京工業大、山口大、帝京科学大、

of Tongji University, 17 December 2004, Shanghai,

Activity Report 2004

以上を含め、8 つの国内外会議のオ−ガナイザ−やアド最優秀質問賞、 2004 年 12 月 2 日2）川内義一郎、第 8 回生体関連セラミックス討論会
発表賞、2004 年 12 月 2 日
3）川越大輔、平成 16 年度環境科学研究科長賞、2005 年 3 月

2003 年 9 月にスタートした研究室です。あたらしいもの

Coexistence

Aug. 4-7, 2004, Organizing Committee.

Functional Hydroxyapatite Material Pre, Special Lecture

アクティビティレポート

53

環境創成計画学講座

環境調和材料強度学分野

環境負荷軽減を支える材料研究
教授

丸山

助手

公一

鈴木

真由美

図 1 TiAl 合金の層状組織電子顕微鏡像
図 5 Mg-Y-Zn 三次元合金のミクロ組織

図 4 種々の Mg 基合金におけるクリープ速度の応力依存性

図 2 TiAl 合金の強度と層間隔の関係

図 6 Mg-AI-Ca-Sr-RE 系合金のミクロ組織

図 7 Mg-AI-Ca 系合金のクリープ強度

自動車等の運輸関係から排出される CO 2 量は、わが国

度を種々制御することができる。図２に示すように、界面の功績賞が贈呈されることになっている。

を持った積層欠陥が多量に導入されており、母相の積層の全排出量の 20％を占め、その大部分は、走行時に、間隔を微細化すると強度を向上する。しかしその強化には

Mg（マグネシウム）合金：次世代軽量材料

欠陥エネルギーが低下していることがわかる。積層欠陥エ

化石燃焼の燃焼によって発生する。したがって、自動車

54

図 3 クリープ変形抵抗とγ/α2 界面密度の関係

上限がある。上限出現の第１の原因は、層間隔微細化に

Mg は密度が 1.74Mg/m3と実用材料中最も小さいこと

ネルギーの低下はクリープ強度の低減に非常に効果的での燃費を向上させ、走行距離当たりの排出ガス量を減少

伴い転位を含む界面から含まない整合界面へ構造変化すから、輸送媒体に使用することで輸送速度の増加ならびにあり、本合金系では YとZn の複合添加によって積層欠陥させる必要がある。その第 1 の方法は車両の軽量化であり、ることである。この界面構造変化がγ/ α2 界面の変形抵

燃費の軽減に貢献する（図 5）。例えば自動車の車両重

エネルギーが著しく低下し、大幅な強度改善に寄与したと当分野では、実用材料中最軽量のマグネシウム合金の高抗を低下させ、低い飽和応力を与えている。界面転位の量を10% 低減すると、5% の燃費改善効果が期待出来る。

考えられる。これらの成果は国内外の学会で発表されている。

強度化をとおして、車両軽量化に貢献することを目指して導入をコントロールして、層間隔微細化による強度の上限

しかしながらMg は同じ軽金属材料に類する Alと比較する

また、前年度に報告した Mg-Al-Ca 系チクソモールディ

いる。自動車の空燃比は、現状では、理想値より低いとを上昇することを提案し、その実証を行っている。

と機械的性質、特に高温でのクリープ耐性に乏しく、車ング材では、第三、第四元素を添加することで粒内に微両重量軽減に大きな効果があると考えられるエンジン部周細な第二相を分散させ、更なる高強度化を図っている。

りの高温部材への応用は難しいとされてきた。

図 6 に Mg-Al-Ca-RE-Sr 合金のミクロ組織を示すが、粒ころに設定されている。理想値に近づければ、燃費は向TiAl 合金の高温クリープ強度は、層状組織と応力軸の上するが、排ガス温度が上昇し、それに耐える材料が必なす角の制御で、100 倍も向上できる（寿命が 100 倍伸

要になる。比重 2.7 の Alと4.5 の Ti からなる TiAl 合金は、びる）。このように高強度化した材料の更なる高強度化をそのため、高強度 Mg-RE 系合金が幾つか開発されたが、界を連続的に覆う晶出物の他、粒内に多量の第二相が航空機エンジン（タービン翼）や自動車エンジン（ターボチャー

目指して研究を行っている。界面を多く含む層状組織は、RE は高価であるため近年、Mg-RE 系合金に第三元素を導入されていることがわかる。これらの合金をクリープ変形

ジャ、排気弁）用の次世代軽量高温材料として注目され高温では本質的に不安定で、界面が合体・消滅して界加えることで、希土類添加量を押さえ、かつ強度改善を図すると、粒内の第二相が変形の担い手である転位をピンている。排ガス温度の高温化に対応するには、ターボチャー

面エネルギーを下げるように変化する。その結果層間隔がる研究が勢力的に行なわれている。本研究室でも Mg-Y

止めするため，合金の強度は更に増加する（図 7）。これ

ジャや排気弁用の TiAl 合金の高強度化が必要である。

増加し、材料強度が低下する。したがって、層界面の消二元合金に第三元素として微量の Znを加える研究を行なっらの成果は軽金属学会等で報告されている。これらMg 合TiAl 合金：次世代軽量高温材料
TiAl 合金は、γTiAl 相とα2Ti 3Al 相という2 種類の化失を防げば、高温強度を向上できる。熱安定性が高い、
γ/ α2 界面密度を高めることによって、層状組織の熱安定ている。図 4 に各種 Mg 基合金の 650K におけるクリープ

金に関する成果のうち、Materials Transactions に掲載し速度の応力依存性を示す。図から明らかな通り、Mg-Y 合た論文

合物相がナノ〜サブミクロンサイズの層状組織を形成して性を向上させ、クリープ変形抵抗を更に向上できることを提金の強度は極微量（〜 0.1mass%）の Zn の添加によりAlloys at Room Temperature to 523K が平成 16 年いる。図１はその１例で、上下方向に層界面が走っている。
TiAl 合金中には、γ相とα2 相があり、γ/ α2 界面とγ/γ

案した（図３）。

10 倍程度増加している。これは通常の合金添加による強度日本金属学会論文賞を受賞した。

界面とが存在する。この層状組織の設計によってその強日本金属学会

Coexistence

Activity Report 2004

これらを含めたこれまでの成果に対して、本年３月には、
谷川・ハリス賞と、日本鉄鋼協会

学術

Grain-Boundary Sliding in AZ31 Magnesium化からは考えられない強化である。図 5 にこれらMg-Y-Zn
三元合金の内部組織を示すが、粒内に縞状のコントラスト
アクティビティレポート

55

寄附講座

環境物質制御学講座

環境物資循環の構築
教授

山崎

助教授

仲道

白鳥

助手

寿一

尾家

慶彦

学振ポストドクターリサーチフェロー

Inna Korablova

景鎮子

無害化処理後の塩化ビニルのイオン交換樹脂への応用展開
含油スケールの乾燥蒸気処理モデル

ウォーターデザインによるノン CO2 型資源・エネルギー・循環融合システム

56

本研究室は、平成１６年度より同和鉱業による寄附講（10）牡蠣殻粉末の硬化材料化、（11）模擬原始地球

ルのリサイクル事業創生研究会」が発足した。この内容は、

座「環境物質制御学講座」として新たなスタートを切った。

環境下での生体分子の合成、などの研究活動を行った。

日刊工業新聞（平成 16 年 6 月 10 日付）に紹介された。

我々人類を始めとしたあらゆる生命体の母体である地球は、

また、6 月に行われた学生による同和鉱業花岡地区の見【国際会議開催】

今や自然界に備わるサイクル形態のみでは処理不可能な学会や白鳥寿一助教授（同和鉱業（株）ジオテック事

2004 年 8 月に中国の吉林大学において吉林大学・清ほどの廃棄物にさらされ、破綻の危機にある。この危機を業部所属）による環境科学研究科での講義など、大学内

華大学・陝西科技大学・東北師範大学の学生と当研究乗り越えるためには、資源の単純なリサイクルだけでなく、の研究生活では普段経験出来ない産業界との交流を深め

室学生による交流会 The First Joint Meeting of Hydro-

あらゆる物質を循環させ平衡状態にするクローズドシステム

た。以下に特筆すべき今年度の成果について紹介を行う。

thermal Chemistry for China-Japanを開催した。この交を作ることが要求される。本研究室では、主に水熱プロセ【研究成果】

流会では、参加者による非常に熱い議論が行われ、大盛スを利用して、環境中に放出された人工物質の挙動を把［1］環境汚染物質・有毒有害物質の無毒化

況に終わった。この成功を受け、来年度は東北大学側が握し、これらの制御および処理処分に関する研究を行って焼却時にダイオキシンや塩化水素ガスを発生するポリ塩

ホストとなり会を催すことが決定し、その規模を東北大学とおり、物質やエネルギーの大きな循環を考慮したクローズド化ビニルから塩素成分を効率よく除去するために開発した交流協定を結んでいる大学を中心に環日本海レベルにまでシステムの開発に取り組んでいる。平成 16 年度は、
（1）杉・

水熱処理技術法は、日経産業新聞（平成 16 年 8 月 23拡大する予定である。

竹などの廃材バイオマスの有用材への転換や有価成分の日付）に取り上げられ、山崎仲道教授・白石工業・白石【海外招待講演】

抽出、（2）環境汚染物質・有毒有害物質の無毒化処理、

中央研究所の三者による共同特許出願済である。

Nakamichi Yamasaki, "Hydrothermal Dynamics on En-（3）超高圧水熱条件下での有機塩素系化合物の炭化に［2］含油スケールの乾燥蒸気処理による再利用

vironmental Problems using the Aspect of Earth Sci-

（2004 − 2005）（山崎仲道教授）

ence", ６th International Conference on Solvothermal【主な外部資金】

吉林大学における交流会にて

よるダイヤモンド合成、（4）含油スケールの乾燥蒸気処

製鉄プロセス中には含油スケール（酸化鉄）が多量に理による再利用、（5）水熱処理を適用した廃プリント基盤生じる。これを乾燥蒸気により脱油する技術を本研究室にReactions, August 24-28, 2004, Karnataka, India.

「水熱ホットプレス硬化法による廃貝殻からの新素材合成」のリサイクル、（6）廃ガラス粉末の水熱ホットプレス法において開発した。この技術を基に、東北地域の産業クラ【社会活動】

日本学術振興会科学研究費補助金・基盤研究（B）平よる固化および機能化に関するリサイクル研究、（7）水スター計画により推進される循環型社会対応産業振興プ

熱法を用いた薄膜合成法、（8）二酸化炭素の直接有機

ロジェクトとして東北大学・新日鉄釜石製鉄所・新日鉄の（山崎仲道教授）

化合物への固定、（9）無機廃棄物の水熱圧搾固化法、関連会社で構成される「鉄鋼業から発生する含油スケー

東北経済産業局、産業クラスター ( 環境問題 ) 副委員長

Coexistence

Activity Report 2004

日本学術振興会蒸気性質 139 委員会理事（1993 −）成 14 年〜 16 年度

アクティビティレポート

57