hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
都市鉱山からの白金族金属のバイオ分離・濃縮・素材化システム

金属イオン還元細菌(Shewanella属細菌)によるバイオミネラリゼーションを導入した白金族金属(PGM)回収プロセスを創案し、この低エネルギー型プロセスが使用済み自動車触媒からのPGM(白金、パラジウム、ロジウム)リサイクルに有効であることを各種実験によって明らかにした。新規バイオ湿式法では、従来の乾式法に比べて小規模設備を用いて、簡便な方法で高効率にPGMの分離・濃縮・素材(ナノ粒子)化が迅速に完了した。これらの特長を備えた新規バイオ技術は、使用済み製品が集積する地域においても、PGMリサイクル事業を起こすビジネスチャンスを拓くものと期待できる。i)白金族金属(PGM)のバイオミネラリゼーション金属イオン還元細菌としてShewanella属細菌を用いて、PGMイオン含有溶液(パラジウム(II)単独系、パラジウム(II)-金(III)二成分系)を対象にバイオ回収実験を行い、PGM還元・析出に及ぼす各種操作条件(PGMイオン濃度、溶液pH、電子供与体の種類と濃度、菌体濃度など)の影響について明らかにした。ii)白金族金属(PGM)担持触媒としての応用複雑な工程を経ることなく、マイルドな環境下(常温・常圧)で、微生物細胞を担体に見立ててPGMナノ粒子を高密度かつ高分散に合成できる点は、PGM担持触媒の調製法として大きな特長になる。バイオ調製したパラジウム粒子は、市販のパラジウム触媒と比較して、粒子径が小さく比表面積が大きく、液相化学反応(青色染料の脱色)における不均一系触媒として高い触媒活性を示した。iii)都市鉱山からの白金族金属(PGM)のバイオ回収上流工程である"都市鉱山(使用済み自動車触媒)からのPGM浸出"に関しては、前処理として"希硫酸による水熱浸出"を導入することにより、触媒中の共存金属成分を液相に浸出・除去すると同時に、PGMを浸出残渣に分離濃縮できることがわかった。次に、この浸出残渣に浸出剤として王水を適用することにより、全てのPGMを液相に浸出させることができた。このPGM浸出貴液に対しては、溶液pH値を中性付近に調整するだけで、Shewanella属細菌の機能(PGMイオンの還元・析出)を効率よく発揮させることができた。その結果、使用済み自動車触媒に含有されていたPGM(パラジウム、白金、ロジウム)に対して、その90%程度ものPGMを濃縮物として還元・回収できることを見出した。都市鉱山として使用済み自動車排気ガス触媒および工業廃水を対象に、平成25年度には次の諸点を明らかにすることにより、「Shewanella属細菌を用いる白金族金属(PGM)イオンの還元・析出」をベースにしたPGM湿式バイオ分離・濃縮・素材化システムの有効性を実証した。1.使用済み自動車用触媒からの白金族金属(PGM)のバイオ回収(1)連続操作によるバイオ還元・析出使用済み触媒から調製したPGM三元素(白金、パラジウム、ロジウム)含有溶液を大量処理するために、小型槽型反応器を連続操作(PGM溶液・S. algae細胞の供給、細菌懸濁液の排出)して、バイオ還元・析出実験を行った。その結果、平均滞留時間(供給液速度/装置体積)を10 minと短時間に設定しても、定常状態でのPGM還元・析出率は90%以上となり、高速・高効率PGM回収が達成できることがわかった。(2)細菌細胞内に還元・析出したPGMの回収PGM含有細胞を溶液から固液分離した後、湿潤細胞の乾燥処理(50°C、12 h)によって、乾燥細胞のPGM含有率を10 %程度に高めることができた。さらに、乾燥細胞の焼成によって、PGM金属塊を回収できることを示した。2.工場廃液からの白金のバイオ回収ある企業から提供された白金含有廃液(白金濃度が50 ppm以下、重金属イオンが共存、強酸性)を対象に、Shewanella属細菌による白金イオンの分離・回収の適用可能性を検討した。その結果、本廃液は従来技術を用いて白金を回収することが困難であったが、Shewanella属細菌を用いて廃液中の白金を選択的に高効率(短時間の回分操作で回収率90%以上)で細菌細胞内に分離・回収できることを明らかにした。都市鉱山(使用済み自動車排出ガス触媒)から物理的に分離・回収した「白金族金属(PGM)含有ウォッシュコート粉末(0.51.0 wt% PGM)」を出発物質として、平成23年度の研究結果を踏まえ、平成24年度には新規バイオ技術「Shewanella属細菌を用いるPGMイオン(白金(IV)、パラジウム(II)、ロジウム(III))還元・析出」をベースにしたPGM湿式回収システムを提案するとともに、その実用化可能性について検討した。バイオ還元・析出の上流工程に関しては、硫酸(平成23年度に使用)以外の化学浸出剤を選定しても、使用済み触媒中の共存金属を液相に浸出・除去すると同時に、PGMを浸出残渣に分離・濃縮できることがわかった。

次に、この浸出残渣に対して王水を浸出剤として用いて、PGM三元素(白金、パラジウム、ロジウム)を溶液中に完全に浸出させる操作条件を明らかにした。このPGM浸出貴液に対して、Shewanella属細菌の機能が発揮される前処理方法とその最適操作条件を確立した。さらに、PGMイオンのバイオ還元・析出工程では、電子供与体としてギ酸ナトリウムをShewanella属細菌とともに添加することにより、室温、1時間以内の回分操作で、浸出液中のPGM三元素を95%以上の高収率で微生物細胞に金属ナノ粒子として回収できる最適操作条件を見出した。以上の各工程で得られた知見を基に、トータルシステムとしてのPGM回収効率を評価し、本バイオ湿式法の有効性を明らかにした。本バイオ湿式法は、先行技術(乾式方法)に比べて、使用済み触媒からのPGM分離・回収・ナノ粒子化に投入されるエネルギー量や物質量は少なく、簡便な方法で迅速にPGM回収が完了するために小規模設備を用いて実施可能となり、使用済製品が集中する都市域でのリサイクルに適した地域分散型環境技術となる。当初の計画通り、都市鉱山として"実際の使用済み自動車触媒"を対象に、白金族金属を高効率でバイオ分離・濃縮し、金属ナノ粒子として回収できた点は大きな成果である。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画通り、都市鉱山として“実際の使用済み自動車触媒"を対象に、白金族金属の三元素(白金、ロジウム、パラジウム)をすべて高効率でバイオ分離・濃縮・回収できた点は実用化に向けて大きな成果である。Shewanella属細菌による白金族金属(PGM)のバイオミネラリゼーションに関する基礎的研究として、PGMイオン種による還元速度の違いに基づく相互分離の可能性検討、生成金属ナノ粒子の性状評価を行う。また、研究対象とする都市鉱山に関しては、昨年度からの継続である"使用済み自動車触媒"に対して低コスト・高効率リサイクルプロセスを研究開発する。また、新たな実液として"メッキ排液"を対象に、PGMバイオ分離・濃縮・素材化の可能性を検討する。さらに、PGM含有溶液の連続大量処理に相応しいバイオ反応器の設計・製作・試運転を行う。研究対象とする都市鉱山として、継続テーマである“使用済み自動車触媒"とともに、新たに“工業廃液"を研究対象に加えて、白金族金属(PGM)のバイオ分離・濃縮・素材化プロセスを研究開発する。また、PGM含有溶液の連続大量処理に相応しいバイオ反応器の設計・製作・試運転を行う。
麻痺性貝毒のELISAによる簡易分析法の開発

麻ひ性貝毒(PSP)の測定には多くの方法が開発されているが、わが国を含む多くの国では貝の安全性を調べるための公定法としてマウス試験法を採用している。本方法は信頼できる優れた方法であるが、動物試験に伴う多くの問題を抱えており、これに代わる毒の簡易測定法の開発が期待されている。このような簡易測定法の一つとして、毒に対する抗体を用いるELISA法が考えられる。ELISAの開発には毒に対する抗体が必要となるが、PSPのような低分子物質に対する抗体を得るにはタンパクなどの高分子物質に毒を結合したハプテン抗原を作製する必要がある。最近我々はGTX2,3のような11位に硫駿エステルをもつ成分がチオール化合物によりSTXに還元される際、両者が結合した複合体を形成することを発見した。複合体はPSPの11位の炭素がチオールの硫黄原子と共有結合した安定な化合物である。そこで試みに牛血清アルブミン(BSA)にPSPをグルタチオン(GSH)を介して結合させた抗原により抗体を得た。本抗体はこれまで報告されている抗体が全く認識しなかったCトキシン群を含む種々の毒成分にほぼ同様の親和性を示したが、ELISA作成に適した力価を示さなかった。そこでチオールにエタンジチオール(EDT)を用いてSH基をSTXに導入し、マレイミド基を導入したBSAと反応させBSA-EDT-STXを得た。これを免疫して得た抗体は高い力価を示し、調べた全てのPSP成分にほぼ等しい親和性を示した。本抗体を用いて作成したELISAを用い、出荷規制値である2MU/mlの毒性を示すホタテガイ抽出物の毒を測定したところ1.68MU/mlの値が得られた。今後更に例数を増やして検討する必要があるが、本研究で開発したELISAは、貝毒モニタリングの簡便な毒測定法として有効であると考えられた。麻痺性貝毒(PSP)を安価で迅速に測定できる簡易測定法の開発を目的として、PSPに対する抗体を用いるELISAの開発を行った。本年度はまず、PSPをハプテンとする種々の抗原を作製し、これをウサギに免役してポリクローナル抗体を作製し、抗体価およびPSPの種々の毒成分との反応性を検討した。抗原作成用の大量のgonyautoxin(GTX)を確保するため、Alexandrium tamarenseおよびGymnodinium catenatumの培養を行うと共に、大船渡湾に無毒のホタテガイを垂下して同湾に発生する天然のA.tamarenseによるホタテガイの毒化を観察した。その結果本年度は同湾におけるA.tamarenseの発生が多く認められ、ホタテガイが強く毒化したので、大量のGTX標品を高毒化したホタテガイより調製することが出来た。このように調製したGTX1,4およびGTX2,3の平衡混合物を調製し、これを特許申請中の方法により種々の架橋剤を用いて牛血清アルブミンと結合し、抗原を作製した。本抗原をウサギに免疫して経時的に採血し、血清中の抗体の力価をsaxitoxin(STX)およびneoSTX標品を用いて測定したところ、約6カ月間免疫した場合STXをハプテンとした抗原の場合に高い抗体価を示す抗血清が得られた。本血清より精製した特異抗体はこれまでに他の研究グループによって開発された抗体が認識しないC toxin群を初め、調べた全てのPSP成分を認識したが、neoSTXなどN-1位にOH基を持つ毒成分との親和性は若干低かった。

試験的に作製したELISAは標品毒を用いた試験ではマウス試験の100倍程度の高い感度で毒量を測定することが出来た。前年度までの研究により、麻痺性貝毒(PSP)とチオールの反応を利用して作製した抗原により種々のPSP成分にほぼ同程度の親和性を示す抗体を得た。本抗体を用いて試作したELISAは1-10ppbのPSP成分を検出できる。しかし本抗体は力価が低く、優れたPSP測定用のELISAの開発にはこの点の改良が必要であると考えられた。一般にハプテン抗原の場合キャリアタンパクに結合するハプテンの量が抗体価を左右するとされている。PSPにGSHなどのペプチドを導入し、そのカルボキシル基あるいはアミノ基をキャリアータンパクに導入することを試みたところ、高い収率でPSPを導入することが出来なかった。この理由は不明だが、PSPのグアニジウム基がこの反応に関与し回収率が低下することが考えられた.ところでSH基とマレイミド基は中性水溶液中の穏和な条件で高収率で反応することが知られている。この事実は、PSPあるいはタンパクのいずれかにSH基あるいはマレイミド基を導入できれば両者の複合体を高収率で得ることが出来ることを意味する。そこでPSPにSH基の導入を試みた。SH基を2つ持つ化合物とGTX2,3の反応を種々検討し、エタンジチオール(EDT)を用いた場合、高い収率でPSPとEDTの複合体(EDT-STX)が得られることが判明した。得られたEDT-STXを2価性架橋試薬を用いてマレイミド基を導入した種々のタンパクに作用させたところ、ポリリジンをキャリアとした場合、大量のSTXが結合した抗原が得られることが明らかになった。本抗原はポリリジンに対する重量比で30%近くの大量のSTXが結合しており、これを免疫することにより高い力価の抗STX抗体の作製が期待される。現在同抗原をウサギに免疫中であるが、得られた抗体の種々の毒への親和性と力価を検討した後、モノクローナル抗体の作製に着手する予定である。前年度までの研究で得た麻痺性貝毒(PSP)に対するポリクローナル抗体はneoSTXなどN-1位にOH基を持つ毒成分に対する親和性は若干低かったが、既報の抗体が認識しないC toxinを含む、調べた全ての毒成分に対しほぼ同様の親和性を示した。しかし得られた抗血清の力価は低く、ELISAに用いるためには抗体を精製する必要があった。高い力価を持つ抗血清の作製にはハプテンの結合量を増加させる必要がある。この問題を検討し、合成ペプチドであるポリリジンをキャリアタンパクに用いることにより飛躍的にハプテンの結合量を増加できることが判明した。しかし本抗原を免疫したウサギやマウスには抗体産生は認められず、ポリリジンはキャリアタンパクとしては適当でないことが明らかになった。そこで牛血清アルブミンをキャリアタンパクとする抗原を作製しこれをウサギに免疫したところ、力価の高い抗血清を得ることが出来た。本抗血清を用いて作製したELISAは高い感度でPSPを検出することが可能で、精製したPSP標品を測定した場合、測定値はHPLCによるものとよく一致した。しかし成分間で感度に差が認められ、saxitoxinおよびgonyautoxin2,3は他の成分より高い感度を示すことから、貝の抽出物の毒性を分析する場合、さらに工夫が必要であると考えられた。しかし、本ELISAを貝毒モニタリングの一次スクリーニングに適用することにより、マウスアッセイあるいはHPLCによる分析試料の検体数を減少出来ることが考えられた。
新しい診断戦略を用いた老人性全身性アミロイドーシスの多施設登録研究

原因不明の心肥大の中に、野生型トランスサイレチン沈着によるアミロイドーシスが従来の報告より多く存在する可能性が指摘されており、65歳以上の原因不明の左室肥大患者において、1)高感度トロポニンT測定およびTcピロリン酸シンチグラフィーを用いたスクリーニングの有用性、2)トランスサイレチンアミロイドーシスの頻度、3)予後および予後規定因子を明らかにし、開発されつつある疾患特異的治療の適応へ発展させることを本研究の目的としている。高知県の基幹病院において、当院を含む、5施設からなる多施設登録研究組織を構成した。参加施設より、1)65歳以上、2)心エコー検査で左室壁12mm以上の心肥大、3)左室肥大を説明しうる高血圧の病歴や有意な大動脈弁狭窄症を認めない患者を一次スクリーニングしている。その患者を高知大学医学部附属病院にて二次スクリーニングを行っている。身体所見、心電図、胸部レントゲン検査、一般採血、組織ドプラ、ストレインを含む心エコー検査を実施し、最終的に原因不明の心肥大かを判定している。本研究の対象者と判断した場合は、同意書を取得し、高感度トロポニンT測定およびTcピロリン酸シンチグラフィーを行っている。上記検査でアミロイドーシスの沈着が疑わしい場合は、腹壁脂肪、心筋、皮膚、消化管粘膜などから生検を行い、免疫染色を含む組織診を加える。組織診断で、トランスサイレチンが陽性であった場合、遺伝子検査を追加し、野生型トランスサイレチンによるアミロイドーシスの診断を確定している。診断確定した症例は、基礎データをデータベースに登録し、予後を追跡している。Primary end-pointは、全死亡および全ての再入院、Secondary end-pointは、心臓死および心不全のよる再入院と不整脈による再入院である。2018年8月6日に、当院倫理委員会の承認を得た。一部共同研究機関での倫理委員会の承認を待っている。外来および入院患者の1次スクリーニングを行い、本研究に該当する29症例の同意を得て、2次スクリーニングおよびアミロイドーシスの確定診断を行った。また、登録した症例の予後の追跡を始めるとともに、さらなる症例の蓄積を進めている。当院での症例登録をさらに進めるとともに、共同研究機関と積極的に連絡をとり、症例登録を促進する。平成33年まで患者登録を行い、予後追跡を行う予定である。現時点では、研究計画の変更はない。次年度使用額が生じた理由として、本年度旅費の未使用分があるためである。次年度は、旅費、人件費、およびその他として使する予定である。
短時間正社員制度が利用者のキャリア形成に及ぼす影響と処遇のあり方に関する研究

2010年施行の改正育児・介護休業法で、3歳までの子を養育する労働者に対する短時間勤務制度が事業主に義務付けられ、育児期の短時間勤務制度の利用が増加している。しかし制度利用に伴う課題も明らかになってきた。第1に、利用者が増えており職場が利用増にどこまで耐えられるかという問題がある。第2に、制度利用が長期化することに伴いキャリアに及ぼす影響を考えなくてはならない。第3に、制度利用者に対する仕事配分や評価のあり方に関する課題がある。本研究では、制度活用のために、利用者本人が自身のキャリア形成について主体的に考えて制度を利用すること、職場では利用者への業務配分面での対応が必要なことを明らかにした。本研究の目的は、短時間正社員制度の利用が長期化することによる利用者のスキル開発や長期的なキャリア形成への影響を明らかにし、それに伴う人事処遇のあり方を検討することにある。特に育児等を理由にした短時間正社員制度は、法改正により制度定着が進む一方で、休業制度利用と合わせると510年といった長期間にわたりフルタイム勤務をしない社員が増えている。このため、技術変化の影響を受ける技術・開発系部門を中心に正社員が同制度を長期間利用することによるキャリア形成に与える影響を明らかにし、そうした状況に対する職場の対応の実態についての現状把握を行い、その実態を踏まえた短時間正社員の処遇のあり方について検討し、制度定着に向けた政策的示唆も得ることを目的として本研究を実施し、平成24年度には以下について研究を行った。a)文献レビュー国内外の先行研究を幅広くレビューした。b)国内インタビュー調査の実施制度利用の実態について明らかにするために、企業を訪問して、制度利用者及びその上司に対するインタビュー調査を実施した。実施対象は以下の通りである。国内企業3社。制度利用者7名、上司6名にインタビューを実施。また、研究代表者が参加する東京大学ワーク・ライフ・バランス研究プロジェクトと連携して同様に調査を実施し、その結果も本研究に反映させることとしている。国内企業6社、制度利用者48名、上司31名に対するグループインタビューを実施。上記研究については、「短時間勤務制度の現状と課題」として論文を執筆した(『法政大学キャリアデザイン学会紀要』第10号、2013年3月)。本研究の目的は、短時間正社員制度の利用が長期化することによる利用者のスキル開発や長期的なキャリア形成への影響を明らかにし、制度の円滑な利用のための人事処遇のあり方を検討することにある。平成24年度に実施した国内の企業ヒアリング調査により明らかになった課題を踏まえ、平成25年度には、以下について研究を行った。まず、国内外の関連する先行研究を幅広くレビューした。その上で、日本の現状把握と同様の調査の枠組みを設定し、イギリス、ドイツの企業の協力を得て、職場でのインタビュー調査を実施した。イギリス、ドイツは、多様な働き方を導入する企業が多く、また、20082011年度に経済産業研究所のプロジェクト研究(武石恵美子代表「ワーク・ライフ・バランス施策の国際比較と日本企業における課題の検討」)において、両国で調査を実施しており、アンケート調査結果などが利用できるというメリットがあったためである。調査対象は、1人事部門(HR)担当者(短時間勤務制度を含む多様な働き方に関する制度概要、企業としての取組や課題等)、2制度利用(ホワイトカラー職種)者(短時間勤務制度利用の実態、キャリア意識、制度に対する意識等)、3制度利用者の上司(制度利用に伴う職場対応、制度利用者への仕事配分の考え方等)である。イギリスで5社(HR担当5名、制度利用者7名、上司3名)、ドイツで3社(HR担当3名、制度利用者9名、上司8名)を対象に調査を行った。調査時期は、2013年9月である。上記研究については、「イギリス、ドイツの柔軟な働き方の現状ー短時間勤務制度の効果的運用についての日本への示唆」として、研究協力者の松原光代氏との共著論文を執筆した(『法政大学キャリアデザイン学会紀要』第11号、2014年3月)。本研究の目的は、育児等を理由にした短時間正社員制度の利用が長期化することによる利用者のスキル開発や長期的なキャリア形成への影響を明らかにし、それに伴う人事処遇のあり方を検討することにある。平成24年度に実施した国内企業ヒアリング調査、平成25年度に実施したイギリス、ドイツの企業ヒアリング調査により、イギリス、ドイツと比較して、日本企業においては、短時間勤務者に配分される業務内容や、スキル開発・キャリア形成等に関連する人事管理や職場管理において、いくつかの課題があることが明らかになった。これらの結果を踏まえ、平成26年度は以下の研究を実施した。まず、これまで本研究で明らかになった課題等を整理するとともに、国内外の先行研究のレビューを行った。その上で、調査仮説を設定し、最近3年間に短時間勤務制度を利用する部下(大卒以上)を持つ管理職を対象にアンケート調査を実施した。本調査は、ヒアリング調査により明らかになった課題等について、定量調査を行うことにより実証的に分析し、短時間勤務者のスキルやキャリアを維持・開発できる企業及び職場の要因を明らかにすることを目的に実施したものである。アンケート調査は、調査会社のモニターを活用して調査の条件に該当する対象者をスクリーニングした上で、平成26年11月末から12月初めにかけて実施し、757名の回答を得ている。調査の分析を進め、短時間勤務制度利用者に対する職場の対応の実態についての現状把握、その実態を踏まえた短時間正社員の処遇のあり方について検討を行っている。

本研究の目的は、育児等を理由にした短時間正社員制度の利用期間が長期化することによる利用者のスキル開発やキャリア形成への影響を明らかにし、それに伴う人事処遇のあり方を検討することにある。平成26年度までの3年間で、国内企業及び海外(イギリス、ドイツ)企業のヒアリング調査、国内企業に勤務する管理職(短時間正社員の部下を持つ管理職)に対するアンケート調査を実施するなど、現状把握のためのデータ収集を行ってきた。最終年度の平成27年度は、これまでのデータ等の分析を進め、学会発表や論文執筆を行った。引き続き平成28年度以降も、出版原稿の執筆等を予定している。本研究開始後、特に子どもをもつ女性のキャリア形成のあり方は、政府が推進する女性活躍推進政策とどのように整合させるかが重要な課題となった。平成27年度には、いわゆる「資生堂ショック」(資生堂が実施した、育児短時間勤務制度利用の女性に対するキャリア形成のための業務配分のあり方の見直し施策)など、社会的にも関心が高まったテーマである。企業の人事管理においては、仕事と育児の両立支援策の制度化や運用のあり方について、女性の能力発揮という本来の趣旨に照らして何が適切か、という観点からの見直しが進められるようになった。本研究では、育児期に短時間勤務制度を利用して働く(主として)女性が、長期的に制度を利用し続けることによりキャリア形成に悪影響が生じる可能性があることを明らかにした。また、それを回避するためには、本制度以外の制度も充実させて本制度への依存を軽減し、制度利用者に対して適切な仕事配分を行うことにより仕事経験のロスを小さくすることが重要であることなどを明らかにした。研究成果は、研究代表者が参加している審議会の育児・介護休業法改正の議論において紹介し、育児期の短時間勤務制度の利用期間の延長化を行うことについての慎重な対応につながった。2010年施行の改正育児・介護休業法で、3歳までの子を養育する労働者に対する短時間勤務制度が事業主に義務付けられ、育児期の短時間勤務制度の利用が増加している。しかし制度利用に伴う課題も明らかになってきた。第1に、利用者が増えており職場が利用増にどこまで耐えられるかという問題がある。第2に、制度利用が長期化することに伴いキャリアに及ぼす影響を考えなくてはならない。第3に、制度利用者に対する仕事配分や評価のあり方に関する課題がある。本研究では、制度活用のために、利用者本人が自身のキャリア形成について主体的に考えて制度を利用すること、職場では利用者への業務配分面での対応が必要なことを明らかにした。国内外の企業のインタビュー調査により、日本企業における短時間勤務制度の課題が明らかになり、それを踏まえてアンケート調査を実施し、一定の回答が得られている。調査は、制度利用者の業務特性、職場のマネジメント特性、企業の人事管理特性が、効果的な制度利用というアウトカムにどのように影響するか、が分析できる設計となっている。
魚類の食欲とその制御技術に関する研究

1)模擬年周環境実験から、ニジマスを自発摂餌で周年飼育できることを明らかにした。群れ飼育ニジマスの優占魚の行動特徴を調べた。(田畑満生)2)光ファイバーによる自発摂餌スイッチを開発し、数gのマダイ稚魚を飼育した。また、マダイの群れは夏季を除く季節は明期摂餌型を示し、水温2526°C以上では早朝の暗期摂餌型になることが分かった。(会田勝美・古川清)3)生け簀で飼育したブリは日の出・日没に自発摂餌ピークのある薄明時型+暗期型であった。また、摂餌型を決定する重要な環境要因は光であることを明らかにした。(神原淳)4)インターネットを介して遠隔操作ができるリアルタイム自発摂餌ネットワークシステムを開発した。(市川眞祐・山下光司)5)自発摂餌ニジマスの血糖値は明期終了時にピークを示した。腹側終脳のニューロペプチドY(NPY)陽性細胞は,絶食グループに比べて自発摂餌グループでは数が多く、かつ強い染色性を示した。(大石正)6)自発摂餌ニジマスのメラトニンに及ぼす水温と光周期の影響を調べた。ヨーロッパスズキ脳内のメラトニン受容体の分布と日周リズムについて調べた。(飯郷雅之)7)自発摂餌でアユを飼育し、明期摂餌型であることを明らかにした。また、自発摂餌のスイッチとしては触覚スイッチが光ファイバセンサより優れていることが分かった。(山森邦夫)8)自発摂餌ティラピアは定刻給餌魚に比べて血液中コルチゾール量は低く、マクロファージの貪食能、抗体産生能、血液中リンパ球数は有意に高かった。(延東真)9)自発摂餌ニジマスはアミノ酸バランスの良い飼料選択、可消化エネルギー摂取量調節ができた。魚体脂質含量の高いニジマスは低いニジマスに比べてエネルギー摂取量が少なかつた。(山本剛史)1)模擬年周環境実験から、ニジマスを自発摂餌で周年飼育できることを明らかにした。(山本剛史)模擬年周環境でニジマスの個体と群を飼育し、季節、時刻、照度に伴って変化する摂餌行動パターンの特徴や摂餌量、残飯量について明らかにした。ブリの若魚を網主け簀で自発摂餌を用いて飼育した結果、初期は明期摂餌型、成長に伴って薄明期型や暗期型に変化した。マダイの個体や群を自発摂餌で飼育し、水温変化と摂餌リズムについて調べたところ、リズムが安定的な個体と変動しやすい個体がみられた。(田畑満生、日高磐夫、神原淳、会田勝美、古川清)光ファイバーを利用したセンサーを用いて、自発摂餌で2g程度のマダイ稚魚を飼育することができた。このセンサーで約2ケ月マダイ稚魚を飼育し、早朝と夕刻の双峰性の摂餌リズムを明らかにした。また、基礎実験用の高精度繰出し自発摂餌給餌システムの開発を行った。(市川眞祐,山下光司、永海義博)自発摂餌でアユを飼育することができた。自発摂餌はすべて明期に行われた。恒明下ではフリーランニングリズムが観察された。自発摂餌で飼育したティラピアは、定刻給餌飼育に比べ体色が薄く、血中コルチゾール量が低かった。自発摂餌はストレスのかからない飼育方法であることが分かった。

(山森邦夫、延東真)自発摂餌リズムの神経機構を解明するため、自発摂餌を行っているニジマスから異なった時刻に血液と脳を採取し、現在,血中グルコースならびにメラトニン濃度の測定を行っている。また,脳組織を固定し、NPYなど各種神経ペプチドに対する抗血清を用いた免疫組織化学に供し、自発摂餌を支配する生物時計の同定を試みている。(大石正、飯郷雅之)必須アミノ酸組成の優れた対照飼料と、リジンのみが欠乏している試験飼料をニジマスに選択させたところ、対照飼料を強く要求することがわかった。また、ニジマスは飼料中のリジンレベルを識別して摂取量を調節することが示唆された。(竹内俊郎、山本剛史)1.ニジマスの自発摂餌活動では光が主たる同調要因として知られているが、光と餌の両要因について検討を行った結果、光以外に餌に同調する生物時計が存在し、自発摂餌の日周リズムの形成に関わっていることが明らかとなった。クロダイ、トラフグ、ヒラメの3新魚種について、どの魚種も自発摂餌により長期間飼育できることが判った。クロダイはマダイに類似した摂餌リズムを示し、トラフグは朝または夕方に集中した摂餌が見られた。網生簀でブリの自発摂餌による周年飼育を試みた結果、周年飼育は可能であり光が摂餌パターンを、水温が摂餌量を制御する主要因であることが判明した(田畑満生、会田勝美、古川清、日高磐夫、神原淳)。2.シリアル接続した複数の給餌機を1台のホストパソコンに接続し、給餌動作のモニタリング、データの表示・保存および遠隔操作ができるインターネットを介したリアルタイム自発摂餌ネットワークシステムを開発した(市川眞祐、山下光司)。3.アユ成魚を沢水による流水環境で自発摂餌により飼育した結果、明瞭な摂餌リズムが確認できた。摂餌は主に昼間に行われ、特に日の出・日の入り時に頻繁になる二峰性の傾向が見られた(山森邦夫)。4.ニジマスの自発摂餌リズムの神経機構解明のため定時給餌と絶食の2条件で飼育した魚から血液と脳組織を採取した。血糖値に有意差は認められなかったが、終脳の両側に顕著なNPY免疫陽性細胞が見られ、絶食群に比べ定時給餌群において細胞数が増加する傾向が見られた。また、水温と日長の年周変化を模した環境で自発摂餌により飼育し、様々な時刻の血中メラトニン濃度の測定を行った結果、水温、日長の両者がメラトニン濃度に影響を与えることが判明した(大石正、飯郷雅之)。5.自発摂餌を用いた飼料選択性に関しては、ニジマスは必須脂肪酸含量の異なる飼料に対して明瞭な選択性を示さなかった。また、脂質含量が異なる飼料に対してニジマスはエネルギー摂取量を調節したが、体脂質含量の高いニジマスはエネルギー摂取量を減らすことを明らかにした(山本剛史)。1.水産有用魚種に自発摂餌を用いて,摂餌パターン,環境要因の影響,食欲中枢と生物時計,魚の健康状態,水質モニターへの応用,飼料選好性など,魚類の食欲とその制御技術に関して多様な角度から次世代給餌システムとしての研究を行った。2.ニジマス小個体群を自発摂餌で飼育すると少数の優占魚が出現し,スイッチ起動を行うことが明らかになった。しかし,優占魚と,その他多くの非優占魚との間の成長に優位差は認められなかった(田畑)。反射型光ファイバーセンサーでマダイ・クロダイ・トラフグの稚魚を飼育することができた。また,朝夕・夜間の活発な摂餌活動が認められた(会田・古川)。ブリ2歳魚を網生簀飼育し,自発摂餌の速やかな学習と,薄明時および夜間の摂餌を明らかにした(日高・神原)。インターネットを介した自発摂餌ネットワークシステムを開発し,遠隔操作によるリアルタイムな摂餌制御を可能にした(市川・山下)。3.ニジマスの神経伝達物質のニューロペプチド(NPY)の脳内局在を明らかにした。
シザーズ機構を複数組み合わせた展開型立体骨組構造の力学的性能評価と形状設計法

収納された小さな状態から大きな構造物へと形態変化する展開構造は,開閉式屋根や伸縮マスト,宇宙空間における展開アンテナなど,幅広い分野の構造物として利用・提案されている。2本の棒材を中心でヒンジ接合したシザーズ機構が利用されることが多いが,形状変化は主に1次元伸縮(マスト・橋梁)や2次元伸縮(屋根・アンテナ)であり,3次元伸縮する機構は小規模な構造(テントなど)が大部分である。本研究では,1次元伸縮のシザーズ機構を複数個組み合わせたシザーズ角柱機構を3次元的に接続することで伸縮展開する立体骨組構造の設計手法と力学性能評価を行う。
第四紀における東南極氷床高度の急激な低下の原因と影響の解明

本研究では,東南極セール・ロンダーネ山地中部において現地調査に基づく氷床変動の痕跡の認定と,表面露出年代測定を行った.その結果,同地域では前期更新世以降に約570mの氷床高度低下が起きた可能性が高いことが明らかになった.また,最終氷期以降では氷床融解が約1.4万年前に開始したことが示された.この結果は,東南極氷床融解がMeltwater Pulse 1Aと呼ばれる急激な全球的海水準上昇に寄与しなかったことを示唆する.本研究では,東南極セール・ロンダーネ山地中部において現地調査に基づく氷床変動の痕跡の認定と,表面露出年代測定を行った.その結果,同地域では前期更新世以降に約570mの氷床高度低下が起きた可能性が高いことが明らかになった.また,最終氷期以降では氷床融解が約1.4万年前に開始したことが示された.この結果は,東南極氷床融解がMeltwater Pulse 1Aと呼ばれる急激な全球的海水準上昇に寄与しなかったことを示唆する.本研究では,東南極内陸山地での地形・地質学調査を実施し,1)氷床変動の痕跡(氷河地形)の認定と,2)表面露出年代に基づき詳細な氷床高度変動史の復元を行う.そして,3)第四紀における氷床高度低下の時期,空間分布,原因,そして地球気候システム変動への影響を解明することを目的とするセール・ロンダーネ山地中部の詳細な現地調査に基づき,氷河地形の認定と氷河堆積物の風化度評価を行った.この結果,セール・ロンダーネ山地では,過去に700mもの氷床高度の低下起きたことが示された.また,風化度評価に基づく氷河堆積物のステージ分けを行い,東南極氷床高度が段階的に低下した可能性を示した.そして,この氷床高度の低下イベントに年代軸を与えるため,基盤岩・迷子石試料を用いて表面露出年代測定を行った.岩石の前処理をニュージーランドのカンタベリー大学で,^<10>Beの加速器質量分析をGeological Nuclear Science,NZで行い,計24地点における詳細な表面露出年代値を明らかにした.この結果は,氷河堆積物の風化度ステージ分けと非常に整合的であり,セール・ロンダーネ山地における東南極氷床高度が,過去200万年間に約700m低下した可能性が高いこと,特に急激な氷床高度低下が中期更新世に起きたことを示す.一方,ステージ1,2に対応する氷河堆積物が酸素同位体ステージ5以降の温暖期に堆積したこと,さらに,最終氷期(LGM)以降では氷河堆積物の堆積が約14ka以降に始まったことが明らかになった.この事は,東南極氷床の融解はMeltwater Pulse 1A (Clark et al., 2002)の急激な全球的海水準の上昇には寄与しておらず,その後緩やかに融解をしていることを示し,他の東南極氷床から報告された結果(Mackintosh et al., 2007 ; 2011)と整合的である本研究では,東南極内陸山地での地形・地質学調査を実施し,1)氷床変動の痕跡(氷河地形)の認定と,2)表面露出年代に基づき詳細な氷床高度変動史の復元を行う.そして,3)第四紀における氷床高度低下の時期,空間分布,原因,そして地球気候システム変動への影響を解明することを目的とする.当該年度は,第53次南極観測隊に参加し,セール・ロンダーネ山地西・中部で詳細な地形データ(氷河地形・GPS測量)の取得を行った.当調査では,特に第51次での調査で網羅できなかった地域や,特に重要と考えられる最終氷期以降の氷床変動を反映している現氷床側部のモレーン帯について,集中的にデータの取得することができた.22年度に行った風化度評価に基づく氷河堆積物のステージ分けと,基盤岩・迷子石試料を用いて表面露出年代測定結果に基づき,セール・ロンダーネ山地における氷床変動史の復元を進めた.特に,セール・ロンダーネ山地における約700mの東南極氷床高度の低下が,段階的なものであった可能性について詳細な検討を行った.そして,風化度評価結果の詳細なデータやこの段階的な氷床高度低下などセール・ロンダーネ山地における長期的氷床変動に関する記載学的な論文の執筆を進めた.また,ニュージーランドの核化学研究所との共同研究で習得した加速器質量分析の前処処理・分析技術を基に,国立極地研究所内の試料前処理システムの構築を進めた.これまでに必要機器のセットアップなど基礎的なシステム構築の準備を完了することができた.本研究では,東南極内陸山地での地形・地質学調査を実施し,1)氷床変動の痕跡(氷河地形)の認定と,2)表面露出年代およびグラシオハイドロアイソスタシー(GIA)モデルに基づく詳細な氷床高度変動史の復元を行う.そして,3)第四紀における氷床高度低下の時期,空間分布,原因,そして地球気候システム変動への影響を解明することを目的とする.セール・ロンダーネ山地中部に分布する氷河地形を風化度評価および分布高度に基づき3つの氷床後退ステージに分類した.また,基盤岩・迷子石試料の表面露出年代測定を行い,これらの氷河地形が氷床から解放された年代を求めた.その結果,最も新しい氷床後退ステージに対応するラテラルモレーンにおいては,露出年代値がモレーンの内側から外側に向かって新しくなること,つまりこのラテラルモレーンが段階的に形成されたことが確認された.

特に,約1.3万年以降急激にモレーンが形成されたこと,つまり最終氷期以降の全球的な気温上昇に対応して東南極氷床の後退が起きたことが明らかになった.これは東南極内陸部において,最終氷期以降の連続的な氷床後退を直接的に示す重要な結果である.また,最も古い氷床後退ステージについては,early Pleistocene以降のセール・ロンダーネ山地における大規模な東南極氷床高度の低下を示していると考えられる.この時の氷床高度低下量を,GIAモデルを用いた固体地球の応答解析から定量的に求めたところ,セール・ロンダーネ山地における東南極氷床高度の低下は約570 mと見積もられた.この結果は,約300万年前以降の段階的な全地球的寒冷化と北半球氷床の発達に対応して,東南極氷床では水分輸送システムに大きな変化に起因する降雪量の低下によって,氷床高度が低下した可能性が示唆された.当初の計画に従い,第53次の南極地域観測隊に参加し,現地調査に基づく詳細な地形データを取得することができた.また,風化度評価および加速器質量分析についても,当初の計画通り必要な技術習得も完了し,実際の分析・測定を進めることができている.24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は,第51・53次の南極調査で取得したデータの解析・まとめを基に過去の氷床変動を復元する.特に,Moriwakiet al.(1991)の手法に基づく岩石種毎の表面形状および酸化度による区分に加えて,エコーチップ法による表面硬度の評価および全岩化学組成分析(XRF分析)に基づく化学風化度(Chemical Wethering Index)を総合的に評価して,露岩試料の定量的な風化度評価を行う.そして,この定量的な風化度評価に基づくセール・ロンダーネ山地の氷床変動について,記載学的な論文を執筆する.上記で求めた相対的な氷床変動に対して,絶対的な年代値を与えるために宇宙線照射年代測定を進める.特に,ニュージーランドの核化学研究所で習得した分析技術を基に,国立極地研究所内の試料前処理システムの完成させる.また,加速器質量分析については,ニュージーランド核化学研究所の加速器とともに,オーストラリア核化学研究機構の加速器も併用することで,迅速に表面露出年代測定を進める.最後に,これまでの得られた宇宙線照射年代測定結果をまとめ,総括的な論文の執筆を行う.24年度が最終年度であるため、記入しない。
分子マーカーを用いたブナ天然林の遺伝的多様性の解析

1.日本各地から蒐集したブナ(Fagus crenata)とイヌブナ(F.japonica)から抽出した全DNAを3種の制限酵素(BamHI,EcoRI,HindIII)で完全分解し、5種のミトコンドリア遺伝子(coxI,coxII,atpA,atp6およびatp9)をプローブに用いてRFLP分析を行った。ハイブリダイゼーションパターンに多型が認められ、そのデータに基づけば、ブナのミトコンドリアゲノム型は9種のhaplotypeに分類できる。2.RFLPデータを使って分子系統樹を試作した。日本産ブナおよびイヌブナのミトコンドリアゲノムは3種の基本グループ(clade)に群別し得ることがわかった。3.北海道、東北から中国地方にかけて分布するブナと、四国や九州太平洋岸のブナは互いに分子構造の著しく異なるミトコンドリアゲノムを有しており、それぞれ独自の系譜を辿って分化した可能性が高い。4.ブナと同じミトコンドリアゲノム型を有するイヌブナ個体が確認され、イヌブナとブナとの間の浸透交雑の可能性が示唆された。5.タイワンブナ(F.hayatae)15個体の新展葉サンプルより全DNAを抽出し、ミトコンドリアDNAのRFLP分析を試みた。その結果、タイワンブナのミトコンドリアDNAの構造は日本の西南部に分布するブナのミトコンドリアDNA構造と酷似する事が判明した。第3紀最新世(鮮新期)にはF.crenataとF.hayataeの祖先種が日本列島南部で同所的に分布していたことが推定されている。今回明らかとなったミトコンドリアゲノムの類似性がこれら2種間の交雑に起因するのか、あるいはこれら2種が一つの母系を共有することによるのかというテーマは今後の興味深い研究課題である。日本産ブナ(Fagus crenata)の全分布域をほぼ網羅する16地域より採取したサンプル(新展葉)からtotal DNAを調製し、3種の制限酵素と5種のミトコンドリア遺伝子プローブの組み合わせによるRFLP(制限酵素断片長多型)分析を行った。得られた結果は以下のように要約される。1)供試したブナのミトヒンドリアゲノム型は11種に分類され、変異のパターンに明瞭な地理的クラインが認められる。2)四国、九州の太平洋側(高知、宮崎、鹿児島)で自然繁殖しているブナは、互いに同一のミトコンドリアゲノムを共有する。3)これに対して鳥取や滋賀、富山のブナのミトコンドリアゲノムは、全く別の系譜を辿って分化したと思われる。4)北海道、東北から新潟、栃木にかけて分布するブナのミトコンドリアゲノム型は、互いに類似しており、変異は小さい。5)福岡のブナは極めて限定された地域で繁殖しているにも拘わらず、高度のミトコンドリアゲノム多型が見出された。花粉分析によれば、日本列島のブナは、約2万年前のいわゆる最終氷河期の最寒期には北緯38度以南の海岸線付近において、他の樹種のすきまに点在する状態で生育していたが、その後、日本列島の温暖化に伴って北へ分布域を拡大してゆき、現在のような生育相を確立したと考えられる。従って長い繁殖の歴史を持つ西南暖地では、ミトコンドリアゲノムの多様な系譜が分化したのに対し、伝播して未だ日の浅い関東、北陸、東北、北海道などの地域においては、ミトコンドリアゲノムの多型に乏しいというのが、本研究で得たデータから導かれる結論である。現在、イヌブナ、タイワンブナ、タケシマブナについても同様のRFLP分析を進め、アジア産ブナの遺伝的多様性の全容の解明を図っている。

台湾北部のLalashan自然保護区に自生するタイワンブナ(F.hayatae)15個体の新展葉サンプルから全DNAを抽出し、ミトコンドリアDNAのRFLP分析を試みた。用いたプローブは5種のミトコンドリア遺伝子プローブである。15種のプローブ/制限酵素の組み合わせのいずれにおいても、今回供試したタイワンブナ個体間で多型は検出されず、自然保護区に自生するタイワンブナのミトコンドリアに関する遺伝的変異が極めて小さい事が強く示唆された。周知のように、1970年6月、メキシコ湾に臨むフロリダ、アラバマ、ミシシッピ州のトウモロコシ畑を胡麻葉枯病が襲った。被害を受けたトウモロコシはすべてTexas型細胞質雄性不稔ミトコンドリアゲノムを利用したハイブリッド品種であった。病原菌の胞子はまたたく間に合衆国を北上し、さらにはカナダにまで深刻な被害が及んだ。これは、均一なミトコンドリアゲノムから成る植物集団の、ストレスに対する遺伝的脆弱性を端的に示す実例であり、タイワンブナについても同様の危険性を認識する必要があろう。またタイワンブナのミトコンドリアDNAの分子構造は日本の西南部(高知、宮崎、鹿児島)に分布するブナ(F.crenata)のDNA構造と酷似する事が判明した。F.crenataとF.hayataeの2種は共にブナ属のLucida節に分類されるが、進化の過程でそれぞれ独自の系譜を辿って分化したと考えられる。ただ、化石の証拠等から第3紀最新世(鮮新期)にはF.crenataとF.hayataeの祖先種が共に日本列島南部で同所的に分布していたことが推定されている。今回明らかとなったミトコンドリアゲノムの類似性がこれら2種間の交雑に起因するのか、あるいはこれら2種が一つの母系を共有することによるのかというテーマは今後の興味深い研究課題である。
固定層活性炭の寿命および余命予測

本研究の成果をまとめると次のようである.HPLC用の機器を固定層吸着実験用に用い,粉末活性炭を充填した微小カラムの破過曲線から,吸着過程の相以則に基づいて実吸着過程の進行を迅速評価することを試みた.この方法によれば,吸着の動力学式と吸着平衡式から誘導される無次元数を一致させることによって大規模な装置とほぼ相似な破過曲線を極短時間に少量の試料から得ることができる.フミン質の吸着除去性に関してはマイクロカラムとパイロットカラムは相似な破過曲線を得た.しかし,シマジンとアシュラムの吸着除去性に関する相似則は成立しないことが示された.フミン質の共存下で微量有害成分の平衡吸着関係や吸着速度がどのように変化するかを,新しい活性炭とフミン質と吸着平衡に達した活性炭を用いて検討し,(1)フミン質の存在下で微量有害成分の吸着性は低下するが,フミン質の吸着は有害成分より影響を受けない.(2)フミン質が吸着することによって,微量有害成分の吸着速度は著しく低下することがあきらかとなった.様々なタイプの農薬のフミン質共存下における固定層吸着特性をマイクロカラム法を用いて検討し,水溶解度が高く親水的な農薬ほど活性炭吸着性は低く,活性炭吸着性が低い農薬ほど,フミン質が共存することによる吸着性の低下の度合が大きいことがあきらかとなった.フミン質を除去している活性炭固定床に農薬が間欠的流入する場合の除去特性をマイクロカラム法を用いて検討した.その結果,(1)フミン質を吸着した活性炭固定床に間欠的に流入した農薬の濃度の固定床深さ方向の減衰を1次反応型で定式化した.(2)除去率を決定する1次反応係数は活性炭に対するフミン質の吸着量の関数となり,フミン質の吸着量が増加するに従って間欠流入する農薬の除去率は減少する.(3)水溶解度が高い農薬ほど1次反応係数は小さく,除去率は低い.このことは,琵琶湖水と木曽川表流水を原水としてUF膜ろ過後に固定層活性炭吸着処理を後置したGACパイロットカラム実験においても検証された.様々な操作条件のRSSCTを用いてシマジンとアシュラムの吸着除去性に及ぼすフミン質吸着量の影響を検討した結果,シマジンとアシュラムの流出率は、あるSVと粒径を基準としてフミン質吸着量の関数として整理しうることが示した.本研究の成果をまとめると次のようである.HPLC用の機器を固定層吸着実験用に用い,粉末活性炭を充填した微小カラムの破過曲線から,吸着過程の相以則に基づいて実吸着過程の進行を迅速評価することを試みた.この方法によれば,吸着の動力学式と吸着平衡式から誘導される無次元数を一致させることによって大規模な装置とほぼ相似な破過曲線を極短時間に少量の試料から得ることができる.フミン質の吸着除去性に関してはマイクロカラムとパイロットカラムは相似な破過曲線を得た.しかし,シマジンとアシュラムの吸着除去性に関する相似則は成立しないことが示された.フミン質の共存下で微量有害成分の平衡吸着関係や吸着速度がどのように変化するかを,新しい活性炭とフミン質と吸着平衡に達した活性炭を用いて検討し,(1)フミン質の存在下で微量有害成分の吸着性は低下するが,フミン質の吸着は有害成分より影響を受けない.(2)フミン質が吸着することによって,微量有害成分の吸着速度は著しく低下することがあきらかとなった.様々なタイプの農薬のフミン質共存下における固定層吸着特性をマイクロカラム法を用いて検討し,水溶解度が高く親水的な農薬ほど活性炭吸着性は低く,活性炭吸着性が低い農薬ほど,フミン質が共存することによる吸着性の低下の度合が大きいことがあきらかとなった.フミン質を除去している活性炭固定床に農薬が間欠的流入する場合の除去特性をマイクロカラム法を用いて検討した.その結果,(1)フミン質を吸着した活性炭固定床に間欠的に流入した農薬の濃度の固定床深さ方向の減衰を1次反応型で定式化した.(2)除去率を決定する1次反応係数は活性炭に対するフミン質の吸着量の関数となり,フミン質の吸着量が増加するに従って間欠流入する農薬の除去率は減少する.(3)水溶解度が高い農薬ほど1次反応係数は小さく,除去率は低い.このことは,琵琶湖水と木曽川表流水を原水としてUF膜ろ過後に固定層活性炭吸着処理を後置したGACパイロットカラム実験においても検証された.様々な操作条件のRSSCTを用いてシマジンとアシュラムの吸着除去性に及ぼすフミン質吸着量の影響を検討した結果,シマジンとアシュラムの流出率は、あるSVと粒径を基準としてフミン質吸着量の関数として整理しうることが示した.PPB以下の厳しい飲料水基準が農薬などの有害成分に課される中で,凝集・沈殿・ろ過を基準とした従来型のシステムに活性炭吸着装置を付加する場合のみならず,膜利用型浄水処理や,渇水時の水の循環再利用に際しても低分子有害成分に対処する手段として活性炭吸着は不可欠となりつつある。しかし,固定層で使用している活性炭の再生までの寿命が何年あるのか?また現在使用中の活性炭の残余寿命はいくら位か?といった重要な課題が未解決で残されている。研究の目的は,未使用と使用中の固定層活性炭の寿命を評価する簡便迅速なプロトコルを考案することにある。

具体的には処理前の原水と未使用もしくは使用中の活性炭,除去対象成分を与えて,数少ない短時間の実験を経て活性炭の寿命を評価する手法を,活性炭が未使用と使用中の場合に分けて考察する。今年度得られた成果を列挙すると次のようである.使用中活性炭の残余寿命予測については:1)現在使用中の活性炭を実装置よりサンプリングし新たに充填した活性炭固定層に,有害物質を微量濃度で通水し層内濃度分布の測定し,活性炭に吸着しているファウリング物質量を推定したところ,ファウリング物質は活性炭粒子の外表面に主に吸着して,微量成分の除去に影響を及ぼすことが明らかとなった。2)微量成分の除去は,量的速度的にもファウリング物質により支配される。活性炭の寿命予測については:1)様々な吸着速度律速と吸着平衡関係を仮定した時の相似率の誘導を行い,スケールダウンした装置で短時間で寿命予測が可能なことが理論的に証明された。2)相似率に基づくマイクロカラム実験と実規模カラムの除去率変化の比較を行い,上記の確認を行った。3)固定層活性炭の寿命は,量的に僅かではあるが有害な成分ではなく,自然界に存在している有機成分であることが明らかとなった。PPB以下の厳しい飲料水基準が農薬などの有害成分に課される中で,凝集・沈澱・ろ過を基準とした従来型のシステムに活性炭吸着装置を付加する場合のみならず,膜利用型浄水処理や,渇水時の水の循環再利用に際しても低分子有害成分に対処する手段として活性炭吸着は不可欠となりつつある。しかし,固定層で使用している活性炭の再生までの寿命が何年あるのか?または現在使用中の活性炭の残余寿命はいくら位か?といった重要な課題が未解決で残されている。研究の目的は,未使用と使用中の固定層活性炭の寿命を評価する簡便迅速なプロトコルを考案することにある。具体的には処理前の原水と未使用もしくは使用中の活性炭,除去対象成分を与えて,数少ない短時間の実験を経て活性炭の寿命を評価する手法を,活性炭が未使用と使用中の場合に分けて考案する。今年度得られた成果を列挙すると次のようである。使用中活性炭の残余寿命予測については:1)パイロットカラム活性炭装置を1年半通水実験した.その間,有害物質を微量濃度で通水し層内濃度分布の測定し,活性炭に吸着しているファウリング物質の蓄積の影響を検討した.微量成分の除去は主にファウリング物質の蓄積によって支配されていることが明らかとなった。2)活性炭に吸着したファウリング物質の脱着試験を行っている.新活性炭の寿命予測については:1)様々な吸着速度律速と吸着平衡関係を仮定した時の相似率の誘導を行い,スケールダウンした装置で短時間で寿命予測が可能なことが理論的に証明された。2)相似率に基づくマイクロカラム実験と実規模カラムの除去率変化の比較を行った.その結果,活性炭に粒度分布がある場合は比表面積径を代表径として相似率が設定されることを示した.3)固定層活性炭の寿命は,自然界に存在している有機成分の内,低分子成分によって主に決定される.