hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
濃霧地域における住宅付設温室の調温・調湿効果に関する研究

本報告書は、夏期に濃霧が多発し低温・高湿となり、冬期には豊富な日射が得られる北海道東部太平洋沿岸地域と対象として、サンルームの調温調湿効果を明らかにするための実態調査と実測・実験を行い、それらから得た知見をまとめている。第一章は、研究に至る背景、申請研究の目的、研究対象地域について述べている。第二章では、釧路市西部地区のサンルーム付住宅居住者を対象として、特に熱環境に関わる項目を中心としたアンケート調査の結果を報告している。当地域におけるサンルーム付設の満足度は全体的に高いことが分かった。特に、サンルームの間口が広い場合、冬期の暖房燃料削減、居間温度の低下抑制の効果とともに、夏期の濃霧による不快感の軽減効果を生活体験として実感している住戸が多かった。第三章では、既存付設温室付き住宅の夏期および冬期の温湿度実測結果に基づき、サンルームによって居間空間にもたらされた熱環境的な効果についての検討結果を報告している。釧路地域における大型サンルーム付き住戸の濃霧期の測定結果から、サンルームの設置によって、隣接する居室の温湿度環境に好影響を及ぼすことが分かった。冬期の快晴日の簡易型および大型サンルーム内の温度は外気温よりピーク時で20度以上上回っており、隣接居室への熱的好影響が期待できるものと推察された。第四章では、実験用サンルーム(ビニルハウス)を作製して行った温湿度実測の結果と、そこで確認された結果に基づいて行った調湿のための追加実験の結果について報告した。遮光屋根が居室の温度上昇に及ぼす弊害や、地盤面の露出によるサンルーム内の過度の湿度上昇が明確になり、地盤面の防湿・調湿実験によって相対湿度の低減や水蒸気量上昇の抑制効果を明らかにすることができた。上記申請課題について、釧路市の西部地区の温室付設(サンルーム付き)住戸対象とした実測調査、実態調査(アンケート調査)を行った。実測調査は、既存のサンルーム付き住戸2戸、一般住戸(サンルーム非設置)1戸に依頼をし、サンルーム、居室の温湿度測定等を約1年間に渡り行った。この測定結果より、夏の濃霧と冬の多日射などの気候を持つ当地域におけるサンルームの熱的効果を季節別に検討し、居間等の生活空間に与える大型サンルームの熱的な好影響等が見られた。これらの成果は現在、日本建築学会論文報告集に投稿中である。また、並行して実験用に平屋建ての住戸に付設したサンルーム(ビニルハウス)についても、サンルーム内、居室内の温湿度実測を継続しており、その温湿度性状や燃料消費への影響等を現在検討している。検討結果は次年度建築学会大会で報告を予定している。この中で、この実験用サンルームには地盤の蓄熱効果なども検討の対象とするために、あえて床を設置していないことから、サンルーム内が相当高湿度となったため、乾燥・除湿材による調湿効果の実験を次年度は予定している。サンルーム付き住戸に対するアンケート調査は、特に熱環境的な効果や弊害を把握、分析し、当地域での有用性について検討するものである。対象地域に約100戸(この地域の戸建の住宅の5%)サンルーム付き住宅が見られ、このうち、約半数の回答が得られた。現在詳細に分析中であるが、夏冬ともにサンルームの設置による熱的満足感が比較的高いこと、一般に問題となる夏の過熱現象がさほど弊害とは実感されていないことなどが窺え、当地域の気候下におけるサンルームの有効性が見えてきた。この調査結果についても論文投稿を予定している。次年度はサンルームの調温・調湿空間としての可能性をさらに探求する。本年度は主に、実験用に製作した仮設サンルーム(ビニルハウス)を使用した温湿度の継続測定と、その結果の検討を行った。

この一部は今年度の日本建築学会大会で発表した。この測定の結果から、遮光屋根が居室の温度上昇に及ぼす弊害や、サンルーム内の過度の湿度上昇が明確になった。特に、夏期において、夜間のサンルーム内は温度の低下に伴って常に飽和に近い水蒸気圧となり、さらに明け方から昼間にかけては、絶対湿度の計算結果から水蒸気量の過度の上昇傾向が見られた。これらは、地盤面の露出に起因する放湿の影響と思われ、居間への好効果は得られないものと判断されることから、地盤面の防湿に配慮した実験を試みることにした。実験は、防湿シートを敷設しての温湿度測定と、これに加えて調湿材(珪藻土)を撒布して温湿度の測定を行うことにした。各々サンルーム内の調湿効果は確認されたが、調湿されたサンルームによる居室への好影響を判断するには至らなかった。今後、数値解析による居室への調温調湿効果の定量化が必要となり、それに基づくサンルームの適切な規模、外皮の材質や熱性能等、具体的な形態の検討・提案と、さらに適温・適湿になったサンルーム内空気を効果的に室内に取り込む手法の検討と開発が必要と考えている。なお、昨年の実績報告の時点で投稿中であった「既存サンルーム付き住宅の温湿度実測結果」は日本建築学会環境系論文集に掲載された。同じく、サンルーム付き住宅居住者へのアンケート調査の解析結果は現在投稿中である。
フラーレン類(C_<60>,C_<70>など)の光誘起電子移動反応速度の反応媒体による制御

C_<60>をはじめとするフラーレン類と電子供与体または電子受容体との間の高速電子移動過程をレーザーフラッシュホトリシス法による近赤外領域の過渡吸収測定によって検討した。具体的には以下の知見が本研究によって得られた。1. C_<60>の励起三重項状態の吸収の減衰と近赤外領域に出現するC_<60>のアニオンラジカルの吸収が生成速度を直接比較することにより、C_<60>の励起三重項状態を経由した電子移動メカニズムの解明を行った。このような励起三重項状態を経由した電子移動反応は、ポルフィリンやフタロシアニンのような大環状化合物やテトラメチルフェニレンジアミンのようなアミン類、さらにはエテン類においても観察することができ、その反応速度ならびに生成量子収率を決定した。さらにC_<70>やC_<60>においても励起三重項状態を経由した電子移動反応過程を明らかにした。また、テトラシアノエチレン等の電子受容体存在下での過渡吸収測定により、これらフラーレン類のカチオンラジカルが生成することを明らかにした。2.ポリビニルカルバゾール、ポリシラン、ポリゲルマン等の高分子はC_<60>等のフラーレンに対して電子供与体であることをすでに明らかにしていたが、本年度においてはポリビニルカルバゾールにC_<60>を直接付加したサンプルについて電子移動過程を検討し、電子移動効率の向上がもたらされることを明らかにした。また、環状シラン化合物ならびに環状ゲルマン化合物についても電子移動反応を検討し、フラレンのラジカルアニオン生成とシリレンまたはゲルミレンの放出を伴う電子移動反応を明らかにした。
ダイズ種子への微生物塗布による湿害回避技術の確立

ダイズ根圏からIAA生産能の高い細菌を単離し、2菌株を選抜した。この2菌株はマイクロバクテリウム属とクロノバクター属と同定された。これら2菌株の懸濁液を播種直前にダイズ種子に塗布(5分間浸漬)し、圃場に播種した。両菌とも出芽率に悪影響は与えないことが確認され、マイクロバクテリウム属塗布の収量は対照に比べて、エンレイで46%、サチユタカで16%の増収した。一方、クロノバクター属は減収となった。微生物の種子塗布という簡単な処理で、ダイズの収量を向上させる効果があることが明らかとなった。本研究はダイズの生育初期に根の伸張を促進させる方策として、根圏微生物のIAA生産能に着目し、有用根圏細菌を探索して利用することを目的としている。前年度はポット栽培したダイズの根圏細菌の単離を試みたが、有用な細菌を見つけることが出来なかった。そこで、平成25年度は圃場条件下で生育させた幼植物に対し、一週間常時湛水状態とした個体を根圏細菌採取対象とした。用いた品種はサチユタカで、調査対象の25個体について、湿害程度が軽微な3個体の主根根圏より細菌を単離した。これらのIAA生産能をサルコフスキー反応による比色定量法を用いて行い、吸光度が選抜基準値の0.3以上のものをIAA生産能の高い微生物と判断した。その後、ダイズ種子に菌株を塗布し無菌条件下の寒天培地で栽培ができる簡易根長測定法を用いて、ダイズ根の生長促進効果を検討した。ダイズ根圏から単離した195菌株のIAA生産能は、29菌株が選抜基準値以上の値を示した。これら29菌株について、簡易根長測定法で根長促進効果を確認したところ、29菌株平均で6.9%伸長した。無処理区の平均値以上であったものは11菌株あり、そのうち菌番号97を塗布した時の根長は無処理区より35%増大し、5%水準で有意な差が認められた。根の伸長促進には、根長の他に根の太さの増大も重要な要素であるが、根の太さの増大率は29菌株平均で1.9%にとどまった。しかし、菌番号193が平均16.5%の増大を示した。この菌株は根長でも平均31%増大しており、ダイズ根の生長を促進する有益な微生物と判断した。これら2菌株は菌番号97がMicrobacterium属、菌番号193がCronobacter属の細菌と同定され、次年度に圃場条件下でのダイズ栽培に適用し実用化を検証する予定である。水田転換畑での作付けが多い日本のダイズ作で問題となる湿害を軽減するためには、耐湿性品種を用いるよりも根の活力を高く保つ栽培管理技術を適用することの方が重要であることを研究代表者は過去に指摘している。この根の活力には根の生理活性と根量の2要因が関わっており、ダイズでは根量が強く関与することもすでに明らかにしている。そこで、根の活力、特に根量を増大させる方策として、根の伸長に直接的、間接的に作用すると思われる植物生育促進根圏細菌の活用に着目した。これらより、本課題では、(1)土壌の嫌気条件下でダイズ根を増大させる植物生育促進根圏細菌を探索すること、(2)それを用いて圃場レベルで根の活力を増大させることが出来るかどうかを検証すること、このふたつを目的として研究を遂行することとした。平成24年度では、目的の(1)土壌の嫌気条件下でダイズ根を増大させる植物生育促進根圏細菌を探索するための実験を行った。すなわち、水田および畑地より採取した土壌を1/5000aワグネルポットに入れ、ダイズ(品種:サチユタカ)を播種した。処理として、第1本葉展開時に地上1cmまで湛水とした。毎日、第1本葉の葉色をSPADで測定し、葉色の低下が著しかった処理後10日目に根を掘り出し、その根圏に棲息する細菌を分離・培養した。具体的には、根圏土壌の付いた根を2 cm断片に切断し、滅菌水で洗浄後、100ml滅菌水中で激しく振とうして土壌懸濁液を調製した。この土壌懸濁液を段階希釈したものをキングB平面培地上に塗りひろげ、25°Cで23日培養した。その後、出現したコロニーをそれぞれ斜面培地にて植菌し、5°Cで保存した。得られた根圏細菌からIAAを生産している菌を選抜するためにGordon-Weber法を用いてIAA生産能を測定した。その結果、今年度は十分なIAA生産能を有する細菌を見つけることは出来なかった。

昨年度(2013年)に圃場栽培のダイズ根圏からIAA生産能の高いものを単離、選抜した細菌であるMicrobacterium azadirachtae(以下菌97)とCronobacter sakazakii(以下菌193)を用いた。菌97は根長促進効果、菌193は根の太さの増大に効果があることを確認している。この2つの菌について、吸光度OD660=0.5になるまで希釈して菌懸濁液を作成し、これを播種直前にダイズ種子に塗布(5分間浸漬)した。また、初期成育が安定する効果があるとされる市販の微生物発酵有機物溶液(以下有機物)も種子塗布する区を設け、対照は蒸留水とした。供試ダイズ品種は、エンレイとサチユタカを用いた。元肥は施用せず、上記処理をした両品種を栽植密度7.9株/m2で播種し、間引き後1穴1個体とした(3反復)。播種後28日、結莢期および収穫期に各区より1株ずつ根を掘り上げ、器官別乾物重と葉面積を測定した。収穫期には中庸な2株について収量および収量構成要素を調査した。菌193と菌97の出芽率は両品種とも対照よりも高く、菌株塗布は出芽率に悪影響は与えないことが確認された。菌97の平均収量は対照に比べて、エンレイで46%、サチユタカで16%の増収となった。菌97による増収の要因は、サチユタカでは百粒重が増加、エンレイでは莢当たり粒数が増加したためと推察された。一方、菌193の収量は対照よりもエンレイで20%、サチユタカで5%の減収となった。菌193の個体は収穫期の地上部重/根重比が大きく、根重が小であった。以上より、菌97については根への伸長効果は明確ではないが、種子塗布という簡単な処理で、ダイズの収量を向上させる効果があることが明らかとなった。作物学前年度、嫌気条件下で生育するダイズ根圏から有用細菌を得るためにスクリーニングを行うこととしていたが、残念ながら、今年度は十分なIAA生産能を有する細菌を見つけることは出来なかった。ポットでの栽培では、根域が制限されること、ポットに土壌を充填するために十分な乾燥処理を施したことなど圃場条件とは異なる環境とならざるを得ない。このことが、土壌微生物の動態に影響したことも十分考えられた。そこで、平成25年度は圃場栽培した根を対象に有用細菌の単離を試みたところ、全分離菌株のうち、15%の菌株が、当方が設定した選抜基準以上のIAA生産能を示した。これらについて、2次スクリーニングとして、当方が確立した実際に菌をダイズ種子に塗布して根長促進効果を検定したところ、無処理区より35%増大する細菌を見つけることができた。さらに、根長以外の要因である根を太くする細菌も1菌株みつかった。これらの菌は同定済みであり、当初の目的とする有用根圏細菌を見いだすことが出来たことより、「おおむね順調に進展している」と自己判断した。当初の予定では、平成24年度中に、嫌気条件下で生育するダイズ根圏から有用細菌を得るためにスクリーニングを行うこととしていた。予定に従って、嫌気条件下でのダイズ根圏から細菌を分離・培養したのであるが、残念ながら、今年度は十分なIAA生産能を有する細菌を見つけることは出来なかった。容易に有用細菌が見つかるものではないが、特に今年度は、圃場ではなくポットで栽培した根を対象とした。土壌微生物の動態は環境に影響されることも十分考えられることより、来年度はポット栽培ではなく、圃場栽培した根を対象に有用細菌の分離に精力的に取り組むこととする。上記のような理由により、当初の予定よりも「やや遅れている」と自己判断した。平成25年度に実施したスクリーニング法で有用であろうと認めた2種の有用細菌に加えて、種子に塗布することで根の伸長に効果があるとされる
キュービック液晶相の分子凝集構造の解明とその制御

(1)ANBC-nの温度とアルコキシ鎖長nに関する相図を明らかにした。Cub相温度域には空間群Ia3dとIm3mに属する2種類のCub相構造が存在することを見出した。(2)BABH-nの相転移挙動の検討も開始し、相図を明らかにした。ANBC-nとは反対に、n=8-10ではCub相の高温側にSmC相を発現、n=7-12のCub相はいずれもIa3d型であり、格子定数はANBC-nとは反対に、温度に対して正の増加を示した。これらの知見より、ANBC-nとBABH-nの2つの同族列におけるCub相の発現とその温度依存性は、構成分子中のアルコキシ鎖部分と水素結合系の2つの部分の温度変化の競合により決まる分子の平均形状の変化で説明できるとの構造制御に関わる重要な結論を得た。(3)両同族列に関し、静水圧力下の相転移挙動を検討、圧力の増加によりCub相よりもSmC相が安定化することを明らかにした。しかし、n=22のANBCでは、Cub相は400MPaの圧力まで安定に存在した。またBABHでは、n=11,12で常圧では現れないSmC相が誘起され安定化し、さらには、n=10のBABHにおけるSmC相とCub相の相境界の温度と圧力の依存性から、高温側のSmC相の方がCub相よりモル体積が小さいことが示唆された。(4)両同族列に関し、相転移制御を目的に、2成分系相図と電場印加効果を検討している。交流電場印加によりCub相が安定化する現象が見出されているが、さらに検討中である。この検討の過程で、SmC相からのCub相への転移温度は、熱力学的因子ばかりでなく速度論的因子にも支配されていることが明らかになりつつある。4'-n-alkoxy-3'-nitrobiphnyl-4-carboxylic acid (ANBC-n)の分子凝集構造はアルヨキシ鎖長nと温度に依存している。特に注目される構造変化は、層状の1次元的な秩序相、スメクチックC (SmC)相から3次元的に等方的なキュービック(Cub)相への転移である。本研究の目的は、Cub相における分子凝集構造、SmC相からCub相への転移挙動を詳細に調べ、その転移機構を解明するとともに、その知見をもとに分子凝集構造や転移を制御することである。以下に得られた知見を列挙する。(1)1成分系のANBC-nにおけるCub相の凝集構造のアルコキシ鎖長n依存性を明らかにし、Cub相温度域には空間群Ia3dとIm3mに属する2種類のCub相構造が存在することを見出した。(2)ANBC-nとn-アルカンとの2成分系を調製し、ANBC-nのアルコキシ鎖部分を実効的に修飾してみた。その結果、上記アルコキシ鎖長nに対する相図は、実効的なアルコキシ鎖長n^*の変化として再現できること、すなわち、相図は主に系内の相反する2成分、aliphatic vs. aromaticの存在によって支配されていることを実験的に示した。また、2種類のCub相構造のnあるいはn^*依存性から、未解明だったIm3m型のCub相の凝集構造に対するモデル構造を提案した。(3)SmC-Cub相転移で、貯蔵弾性率G'は、SmC相の10^2-10^3PaからCub相の10^6Paへと劇的な変化を示す。

この転移の粘弾挙動のギャップ依存性ならびにSmC相およびCub相における交流電場応答挙動を検討した。興味深いことに、n=22のANBC-22では、SmC-Cub相転移の約10°C下のSmC相において、交流電場印加により、SmC-Cub相転移を誘起することに成功した。しかし、電場除去によりもとのSmC相にもどることはなかった。そこで、交流ずり歪みを加えて、動的粘弾性の測定を行い、貯蔵弾性率G'が電場の印可・除去に応答して増加し減少することを見出した。現在さらに条件を変えて検討中である。この電場誘起相転移は、電場と分子内の水素結合あるいはニトロ基とのカップリングによると思われるが、今後その詳細を解明していきたい。ANBC-22の誘電測定や密度の温度変化測定も行っている。4'-n-alkoxy-3'-nitrobiphnyl-4-carboxylic acid (ANBC-n)の分子凝集構造は、アルコキシ鎖長nと温度に依存している。特に注目される構造変化は、層状の1次元的な秩序相、スメクチックC(SmC)相から3次元的に等方的なキュービック(Cub)相への相転移である。本研究の目的は、Cub相における分子凝集構造、SmC相からCub相への転移挙動を詳細に調べ、その転移機構を解明するとともに、その知見をもとに分子凝集構造や相転移を制御することである。以下に得られた知見を列挙する。(1)前年度に見出した交流電場印加によるSmC-Cub相転移の誘起機構を調べるために、無電場下および電場下でのSmC-Cub相転移挙動を偏光顕微鏡および動的粘弾性の長時間観察により検討した。詳細は引続き検討中であるが、無電場下のSmC-Cub相転移温度は、"潜在的には"従来知られている温度よりも10°Cほど低温側にあること、しかしながらこの転移は速度論的規制が極めて強く、電場はこの速度論的規制をゆるめる働きにより転移を誘起しているようである。(2)上記ANBC-n同様SmC相とCub相を発現する液晶化合物、1,2-ビス(n-アルコキシベンゾイル)ヒドラジン(BABH-n)の相転移挙動のアルコキシ鎖長n依存性の検討を開始した。相転移挙動はアルコキシ鎖長nに依存しており、n=8,9,10ではCub相の高温側にSmC相を発現するが、nが11以上の同族体(n=11,12,14)ではCub相のみを発現した。n=10,11,12のCub相はいずれもIa3d型であり、格子定数はANBC-nとは反対に、温度に対して正の増加を示した。また静水圧力下で、圧力の増加によりn=10ではSmC相が安定化し、n=11,12では常圧では現れないSmC相が誘起され安定化した。ANBC-nとBABH-nの両系ともその相転移挙動は、アルコキシ鎖部分と水素結合系の2つの部分の温度変化の競合により決まる分子の平均形状の変化により定性的には説明できることがわかった。前年度に引き続き、層状の1次元的な秩序相、スメクチックC(SmC)相から3次元的に等方的なキュービック(Cub)相への相転移のメカニズムおよびCub相の分子凝集構造の解明と相転移の制御を目的に検討を行った。以下に得られた重要な知見を列挙する。(1)1,2-ビス(n-アルコキシベンゾイル)ヒドラジン(BABH-n)の相転移挙動の検討を重点的に行った。相転移挙動は、4'-n-alkoxy-3'-nitrobiphnyl-4-carboxylic acid(ANBC-n)と同様、アルコキシ鎖長nに依存しているが、ANBC-nとは反対に、n=8-10ではCub相の高温側にSmC相を発現した。n=7-12のCub相はいずれもIa3d型であり、格子定数はANBC-nとは反対に、温度に対して正の増加を示した。
湖沼・内湾・レス堆積物によるアジアモンスーン変動のトリガーの解明

水月湖や深見池などの現在年縞が形成している湖沼で、表層下4mの年縞堆積物コアを多数採取した.そして、堆積構造の薄片観察、鉱物・化学組成および珪藻などの化石群集組成の検討をおこない、更新世以降の検討も含めて年縞形成機構についての多くの結果を得た.主な結果のみを以下に示す.1)湖底水塊の溶存酸素が乏しい部分循環湖沼においては、薄片観察によって、年縞が肉眼で認められない堆積物表層でも年縞が形成されている.これは現在から、年縞編年が行えることを意味している2)環境変動によって、年縞を構成する生物化学粒子の組成が大きく変動しており、それによって年縞の形態が大きく異なる.とくに、明暗のラミナが季節変動によって頻繁に形成されることがあり、明暗ラミナの計数のみで年縞編年が必ずしも行えないことが明らかになった.3)部分循環湖沼では、供給される有機物の酸化分解が多くの硫化鉄鉱物が湖底表層で晶出している.従来は間隙水からの晶出すると考えられたが、それが誤りであることを明示した.4)中国大陸から供給され、大陸内部の植生被覆面積を反映する風成塵フラックス変動によって、晩氷期における夏季の東アジアモンスーンの強化がグリーンランドや南極の氷床コアに記録された突然かつ急激な温暖化に比べて600年から700年も先行するすることが明らかになった.5)更新世以降の湖沼内の生物生産量を反映する有機炭素フラックス変動を上述の風成塵フラックスに比べると明瞭な突然かつ急激な変動を示さず、次第に増加していくことが明らかになった.6)人為的な環境改変によって、湖沼水塊の水温、pHおよび溶存酸素が大きく変動して、形成されている堆積物の鉱物・化学・化石組成に直ちに反映することが明らかになり、それがどれくらいで元の状態に回復する期間も明らかになった.すなわち、環境変動に対する湖沼生態系の応答とその速度について明らかにできた.7)1662年の地滑りによるせき止めで形成され、人為的に改変されていない深見池の年縞堆積物を用いて、歴史時代以降現在までの珪藻化石群集変化と、気温・降水量などの気象観測データとの対応関係を検討した結果、必ずしも良い相関は得られず、信頼度の高い変換関数の公式を作れなかった.水月湖や深見池などの現在年縞が形成している湖沼で、表層下4mの年縞堆積物コアを多数採取した.そして、堆積構造の薄片観察、鉱物・化学組成および珪藻などの化石群集組成の検討をおこない、更新世以降の検討も含めて年縞形成機構についての多くの結果を得た.主な結果のみを以下に示す.1)湖底水塊の溶存酸素が乏しい部分循環湖沼においては、薄片観察によって、年縞が肉眼で認められない堆積物表層でも年縞が形成されている.これは現在から、年縞編年が行えることを意味している2)環境変動によって、年縞を構成する生物化学粒子の組成が大きく変動しており、それによって年縞の形態が大きく異なる.とくに、明暗のラミナが季節変動によって頻繁に形成されることがあり、明暗ラミナの計数のみで年縞編年が必ずしも行えないことが明らかになった.3)部分循環湖沼では、供給される有機物の酸化分解が多くの硫化鉄鉱物が湖底表層で晶出している.従来は間隙水からの晶出すると考えられたが、それが誤りであることを明示した.4)中国大陸から供給され、大陸内部の植生被覆面積を反映する風成塵フラックス変動によって、晩氷期における夏季の東アジアモンスーンの強化がグリーンランドや南極の氷床コアに記録された突然かつ急激な温暖化に比べて600年から700年も先行するすることが明らかになった.5)更新世以降の湖沼内の生物生産量を反映する有機炭素フラックス変動を上述の風成塵フラックスに比べると明瞭な突然かつ急激な変動を示さず、次第に増加していくことが明らかになった.6)人為的な環境改変によって、湖沼水塊の水温、pHおよび溶存酸素が大きく変動して、形成されている堆積物の鉱物・化学・化石組成に直ちに反映することが明らかになり、それがどれくらいで元の状態に回復する期間も明らかになった.すなわち、環境変動に対する湖沼生態系の応答とその速度について明らかにできた.7)1662年の地滑りによるせき止めで形成され、人為的に改変されていない深見池の年縞堆積物を用いて、歴史時代以降現在までの珪藻化石群集変化と、気温・降水量などの気象観測データとの対応関係を検討した結果、必ずしも良い相関は得られず、信頼度の高い変換関数の公式を作れなかった.地球表層の7割を占める海洋には、中生代以降の堆積物が欠層なく連続に堆積しており、深海掘削計画によって中生代以降の環境変遷史が高精度に明らかにされてきている.とくに、カリフォルニア沖やペルー沖などの湧昇流が発達して堆積速度が大きな海域では、年層と考えられるバーブ(varve)堆積物も認められている.これらの海域の堆積物では、生物擾乱の存否などの堆積相変化からヤンガードリアス期やハインリッヒ・イベントなどの急激な気候変動イベントの存在が明らかにされて、グローバルなテレコネクションや変動のトリガーを示唆した研究が行われた.

一方、湖沼・内湾・レス堆積物からなる陸上および陸域近縁の堆積物についての系統的な研究はいまだ遅れている.しかしながら、これらの堆積物にはグローバルな環境変動のテレコネクションの中で重要な役割を果たす大気循環やそれを引き起こした山地上昇などテクトニクスが詳細に記録されていることを本年度に明らかにした.とくに大きな成果として次の5点が挙げられる.(1)堆積速度が一般に2cm/年以上で極めて大きな値を示して、海洋堆積物に比べてより高分解な解析が可能であること、(2)季節年単位の環境変動が復元可能な年縞堆積物が多く含まれて、現在の気象観測データとの対応が可能であること、(3)年縞や14C年代値の採取測定が容易に可能で、人間生活行動のオーダーで、気候や海水準などの環境変動速度の見積りが可能であること、(4)セディメントトラップやダスト集塵装置などによって現世堆積過程を観察することが可能であり、堆積記録から変動メカニズムの復元が容易であること、(5)陸上堆積物の層準対比において、従来の野外地質学的手法が使えて、連続して欠落のない長期間の複合堆積物記録を得やすいことなどが特長である.そして、湖沼・内湾・レス堆積物の採取・分析やそれを通じて明らかになった第四紀後期の大気循環変動の現状について考察して、影響を受けた文明の「史観」について考察を加え、これらの堆積物研究における地質学的手法の重要性について指摘した.昨年度に引き続いて年縞が認められる水月湖と東郷池のピストンコアを用いて、それらの「年縞」の薄片を作成して堆積構造を観察した.また、昨年度に分割した試料を現有設備の50試料サンプルチェンジャー付自動X線回折装置を使用して、鉄鉱物組成や粘土鉱物組成を引き続き検討した.そして、昨年度購入した島津製作所製エネルギー分散型蛍光X線分析装置を使って、その化学組成を検討して、黄鉄鉱-菱鉄鉱の量比、鉄やマグネシウムに富む緑泥石量、イライトやアルミニウムに富む緑泥石量を求めた.とくに、1年あるいは2年単位での海水準・乾湿・大陸の乾湿変動を検出して、周辺陸域起源および黄砂起源の粘土鉱物フラック(mg/cm2・年)を求めたことは特筆に値した.加えて、昨年度別途研究費を用いて採取したネパール・カトマンズ盆地や、中国大陸内部の蘭州・臨夏のレス古土壌堆積物の鉱物・化学組成分析、帯磁率および粒度組成の検討を行って、過去の降水量変動ひいては夏季モンスーン変動を明らかにした.また、湖沼年縞堆積物の形成メカニズムを知るために、水月湖および深見池において、2週間間隔でセディメント・トラップを実施した.とくに、砕屑物沈積量、珪藻・渦鞭毛藻など生物遺骸沈積量を2週間単位で測定した.また、光学顕微鏡観察によって得られたラミナ200枚毎(年縞とすれば100年毎)に大型植物遺体試料200個を採取して、タンデトロン質量分析装置を使用して炭素同位体を測定して、14C年代や同位体環境を明らかにした.これらの結果はインド、デカン大学で開催された東アジアの湖沼・レス堆積物に関する国際研究集会(ALDP)で6編発表した.昨年度に引き続いて年縞が認められる水月湖、深見池と東郷池のコア試料を用いて、それらの「年縞」の薄片を作成して堆積構造を観察した.また、平成11年度に分割した試料を現有設備の50試料サンプルチェンジャー付自動X線回折装置を使用して、鉄鉱物組成や粘土鉱物組成を引き続き検討した.そして、平成11年度購入した島津製作所製エネルギー分散型蛍光X線分析装置と平成13年度に別途研究費で購入した高周波誘導プラズマ(ICPS)発光分光分析装置を使って、その全および微量化学組成を検討して、黄鉄鉱-菱鉄鉱の量比、鉄やマグネシウムに富むイライト量、アルミニウムに富む緑泥石量を求めた.とくに、晩氷期から完新世にかけての風成塵フラックス(mg/cm^2・年)を求めて、1年あるいは2年単位での大陸の乾湿変動を検出した.
ミオシン頭部においてATP結合により誘起される規模の大きな構造変化の研究

ミオシン頭部(Sー1)は、20K、50K、23Kの三つのペプチド部分に分けて研究されている。筋収縮の分子機構を考える上で、ATPの結合により誘起されるSー1内部の規模の大きな構造変化に関する知見は非常に重要である。それは、筋肉の滑り運動の詳細な機構を説明するために長い間引き合いに出されてきたミオシンの「首ふり説」に対して否定的な研究結果が相次いで出て来たからである。現在「首ふり説」に代わるいくつかの筋収縮モデルが提出されているが、可能性の高そうなモデルとして、Sー1は筋収縮中にその角度は変えないが、その一部が変形してアクチンフィラメントに滑り込むというモデルがある。この説が正しいとすれば、ATPがSー1に結合するとSー1内部に「変形」と言える程の規模の大きな構造変化が検出されなければならない。しかしながら現在のところ、ATPの結合により誘起されるSー1内部の規模の大きな構造変化についてはほとんど研究されていない。我々は、Sー1の20K部分にある反応性の高いCysー707(SH1)とCysー697(SH2)を含むペプチド部分が異常なまでにフレキシブルである点に着目した。そこで今回は、特にSH2に的を絞り、この残基を螢光試薬の2ー(4'ーマレイミジルアニリノ)ナフタレンー6ースルホン酸(MIANS)で特異的にブロックした。得られたMIANSーSー1は、ほとんど元通りの生物活性を保持していることが明らかになった。MIANSーSー1とATPの相互作用により誘起される螢光スペクトル変化の解析から、SH2はATPの結合によりタンパクの内部から表面に露出することが示唆された。また長い間その立体的な位置関係が不明であった“ATP感応性トリプトファン残基"もSH2から少なくとも50Å以内の距離にあることも見出された。以上の結果から、SH2を取り巻くペプチド領域が、ATPの結合により誘起される規模の大きな構造変化に関与している可能性が示唆された。
薄膜および配線構造体の内部応力と原子輸送

LSI配線の材料であるAlおよびCuの高温特性を調べるため,X線応力測定法により,ガラス基板上に作製したAl膜およびCu膜の残留応力状態の測定および加熱冷却過程中の熱応力状態のその場観察,さらにSEMおよびレーザー顕微鏡により加熱過程での表面形態の観察を行った.高周波スパッタリング法でガラス基板上あるいはSi基板上に製膜されたAl膜およびCu膜は共に〈111〉優先配向膜であった。残留応力はRFパワー,Arガス圧,スパッタ時間の成膜パラメータによって影響されるが,すべての条件下で引張残留応力が発生した.作製した試料を室温と200°C,300°C,400°Cの間で加熱冷却を行いAl膜およびCu膜の熱応力をその場測定した。その結果,ほぼ100°Cまでの加熱で膜応力はほぼゼロ応力に低下し,その後の応力変動はきわめて少なかった.最高温度に達してのちの冷却過程では,膜応力は引張り側に移行するが,初期の応力変動率は小さく低温領域で上昇率が大きくなる傾向にあった.結晶粒界拡散や表面拡散あるいは体拡散により原子の移動が促進されるためである。この傾向はAl膜でもCu膜でもほぼ同一である。一方,Al膜の上にAlNあるいはTiNを被覆した膜では,原子の移動が抑制されるため応力変動幅が大きくなった。顕微鏡による表面観察の結果,特にA1膜では加熱時にヒロック,冷却時にヴォイドが発生することが明らかになった。また,Cu膜のレーザー顕微鏡による高温その場観察では,加熱過程で表面あれの模様や再結晶の様子などが観察された。LSIの分野で,サブマイクロメートルサイズの線幅で複雑な多層配線構造が形成されるようになって以来,ストレスマイグレーションの現象が明らかになっている.本研究では,最近耐マイグレーション材料として注目を集めているCuに主眼点をおいて,X線応力測定法により,ガラス基板上に作製したCu膜の残留応力状態の測定および加熱冷却過程中の熱応力状態のその場観察を行った.高周波スパッタリング法で成膜されたCu膜は〈111〉優先配向膜であり,残留応力はRFパワー,Arガス圧,スパッタ時間の成膜パラメータによって影響されるが,すべての条件下で引張残留応力が発生した.RFパワーの増大は残留応力を大きくする傾向にあり,Arガス圧の増大はRFパワーの小さいときに残留応力を低下させる傾向にある.スパッタ時間の増大はRFパワーの小さいときに残留応力を大きくするが,RFパワーが400WでArガス圧が0.28Paの場合は1030minのスパッタ時間に対して,残留応力はほぼ同一で220230MPaであった.室温と200°C,300°Cおよび400°Cの間の熱応力その場測定の結果はAl膜との場合とよく似ており,100°Cまでの加熱でCu膜の応力はほぼゼロ応力まで低下し,その後の応力変動はきわめて少ない.最高温度に達してのちの冷却過程では,膜応力は引張り側に移行するが,初期の応力変動率は小さく,低温領域で上昇率が大きくなる傾向にある.200°C,300°Cおよび400°Cまでの温度サイクルにおいてその傾向はほぼ似通った傾向であった.各種基板材料に蒸着された薄膜には、基板と膜の熱膨張係数差による熱残留応力と成膜により膜自体に発生する真応力が誘起され、これらの応力は膜あるいは膜と基板をシステムとした系全体の信頼性に影響を及ぼす。また、最近のLSI技術の中で、これらの膜応力と通電による電子の作用でストレスマイグレーションやエレクトロマイグレーションなどの現象が起こり、配線の断線や短絡の原因になっている。この挙動をX線による膜応力の測定により解明しようと研究を進めており、Si基板上に真空蒸着法で作成したAl膜の応力の加熱冷却に伴う変化挙動の観察に続き、本研究課題ではガラス基板上にスパッタリング作成したCu膜の熱応力挙動を調査した。まず、ガラス基板上にRFスパッタしたCu膜のX線回折による観察で、Cu膜には強い{111}型配向と弱い{

100}型配向が得られること、さらに、蒸着後に引張残留応力が存在することを確認した。つぎに、加熱冷却中の膜の熱応力その場測定を行い、室温から100°Cまでの加熱で膜応力がほぼ零応力に下がり、その後の400°Cまでの加熱では零応力を維持したままの状態が観測された。冷却過程では、最高温度から100°Cまでの冷却でわずかの引張応力形成を見るだけで、加熱冷却過程での熱応力ヒステリシスはAl膜に比べて極めて小さく、熱負荷に伴って原子の移動が容易に行われていることがわかった。膜表面のSEM観察から、400°C加熱によりヒロックの形成と特に膜厚の大きいものでは粒界ボイドの発生がが認められ、500°Cでヒロック数の増大とサイズの拡大、また、粒界ボイドの拡大により連続粒界クラックに発生することが明らかになった。これら膜試料の観測結果を基に、配線加工材についての熱履歴に伴う原子移動現象を観察していく予定である。
細胞骨格によるシナプス伝達制御機構の解明

本研究は、シナプス伝達における細胞骨格の役割と、その制御機構の解明を目的とする。申請者は特にシナプス小胞エンドサイトーシスおよび小胞リサイクリング機構に着目し、高頻度・長時間のシナプス伝達維持における細胞骨格の機能的役割を、ラットcalyx of Heldシナプスおよび電気生理学的手法を用いて解析した。本年度は、αシヌクレインの微小管重合作用による小胞エンドサイトーシス阻害について、シナプスの成熟との関連性を調べた。その結果、幼若なシナプスにおいてもαシヌクレインが微小管を介したエンドサイトーシス阻害作用を示すことが明らかとなった。一方で、家族性パーキンソン病関連αシヌクレインミュータントA53Tをシナプス前末端に注入したところ、幼若期においては微小管非依存的なエンドサイトーシス阻害作用を示したが、成熟後は作用を示さなかった。また、微小管重合作用が知られている微小管関連蛋白タウについて、同様に小胞エンドサイトーシスへの作用を調べた。タウ蛋白をシナプス前末端内に注入すると、小胞エンドサイトーシスは強く阻害された。タウ蛋白同様微小管重合作用を示すタキソールもまた、エンドサイトーシスを阻害した。これら阻害作用は微小管重合阻害剤ノコダゾールによって消失した。以上より、αシヌクレイン同様、タウ蛋白が微小管重合を介して小胞エンドサイトーシスを阻害することを解明した。次に、微小管脱重合のシナプス伝達への作用について、高濃度のノコダゾールをシナプス前末端内に注入することで調べた。ノコダゾールは小胞エキソサイトーシス・エンドサイトーシスには直接作用しなかったが、高頻度刺激による小胞枯渇後の回復時間を著しく遅延させた。また、同様の遅延効果は、他の重合阻害剤ビンブラスチンによっても確認された。以上より、微小管の重合・脱重合がシナプス伝達に重要であることを明らかにした。本研究は、シナプス伝達における細胞骨格の役割と、その制御機構の解明を目的としている。申請者は特にシナプス小胞エンドサイトーシスに注目し、細胞骨格制御因子が小胞エンドサイトーシス及びシナプス伝達にどのような影響を及ぼすかを検討した。パーキンソン病関連蛋白質αシヌクレインは、ActinやTubulinと相互作用し、重合・脱重合を制御していることが報告されている。申請者は精製ヒトαシヌクレインをシナプス前末端内に直接注入することにより、初期のパーキンソン病で見られるαシヌクレインの増大を再現し、シナプス伝達への作用を調べた。聴覚系シナプス前末端calyx of Heldへのαシヌクレインの注入により、小胞エンドサイトーシスが遅延した。また高頻度刺激によるシナプス小胞枯渇からの回復速度が低下し、高頻度・長時間刺激に対するシナプス伝達の信頼性が著しく低下した。これらの結果から、過剰量のαシヌクレインによって小胞エンドサイトーシスが遅くなり、それによって高頻度・長時間シナプス伝達が阻害されていることがわかった。またαシヌクレインとともにTubulin重合阻害剤であるNocodazoleを同時に注入したところ、αシヌクレインの阻害作用は消失したが、Actin重合阻害剤Latrunculin Aでは効果がなかった。このことから、αシンクレインがTubulinの重合を促進した結果、小胞エンドサイトーシスの遅延が起こっていることが明らかになった。細胞骨格とシナプス伝達、特に小胞エンドサイトーシスとの関連性を示唆する結果が得られた。また、過剰量のαシヌクレインが微小管を通して小胞エンドサイトーシスを阻害したことから、生理学的・病理学的に重要な発見であることが示唆されたことから、本研究課題はおおむね順調に進展していると評価した。

本年度の結果から、過剰量のαシヌクレインの投与という病理的条件において、微小管を介して小胞エンドサイトーシスが阻害されていることが明らかとなった。今後、この病理メカニズムの詳細を調べると共に、生理学的な条件における細胞骨格の役割を調べる。重合阻害剤や促進剤を用いた薬理学的手法と電気生理学的手法(パッチクランプ法、膜容量測定法)の他、イメージングなどを組み合わせて、シナプス伝達時における細胞骨格の動的変化を解析する予定である。当該年度の後半は論文執筆に取りかかっており、消耗品に使用する額が当初予定よりも少なくなったことが主たる原因である。現在投稿準備中の論文に続く研究を既に始めており、必要な消耗品(リコンビナント蛋白や阻害剤など)の購入に使用する予定である。
茨城沿岸における長周期波計算のための波浪推算モデルの改良

冬季に茨城沿岸へ来襲する長周期性高波浪を対象に、その波源域および発生条件を調べるために必要となる波浪推算の精度向上を行ったものである。その内容は、波浪推算モデルの基本的枠組みについては最新の世代モデルと位置づけられている波の周波数間非線形エネルギー伝達輸送を考慮したRESIOモデル(Resio他、1892)を用い、その中で推算精度に最も関わる周波数のスペクトル形状についての改良である。まず、世界の波浪推算モデルを比較したswampテストをResioモデルでの実施と日本近海の8ケースの気象擾乱における波浪追算から、風から波へのエネルギー供給、非線形輸送そして破波によるエネルギー減衰の3つのバランスにより形成される平衡スペクトル形状について検討を行い、形状係数の再評価をした。つぎに、平衡形状係数の推定可能な波浪条件の範囲を、現地の観測データを整理することから、うねり性である長周期の波浪まで適用できるように拡張した。この改良は、風波からうねり性波浪に遷移する時、高周波成分エネルギーが平衡状態を保ちながら減衰するメカニズムを取り組んだものである。そして、これら改良を取り入れたモデルの推算精度を確認するために、1991年2月中旬に茨城沿岸へ来襲した周期15秒で波高5mにおよぶ異常長周期高波浪の追算を行った。その結果、常陸那珂沖で有義波高と有義波周期の経時変化について、追算値は改良前より観測値を良く再現していた。またさらに、波浪エネルギーの詳細な再現を検討するために、エネルギーの周波数・方向分布を示す方向スペクトルについて、いわき沖の観測値との比較も行い、改良により良好な結果が得られることも明かにした。
微生物群集のデザイン化による高効率型廃水処理技術の開発

バイオオーグメンテーションによる微生物群集のデザイン化による廃水処理機能の高度化方法を提案した。まず、活性汚泥中の細菌やプラスミドの分布を調査した。その後、難分解性有機物である2,4ジクロロフェノキシ酢酸の分解遺伝子を持つプラスミドを活性汚泥に導入し、廃水処理におけるその除去能の向上を実証した。また、有毒金属であるセレンを還元する細菌を嫌気性反応槽に導入し、廃水処理性能の向上を実証した。難分解性化学物質の分解遺伝子をコードしたプラスミドを活性汚泥細菌群に伝播させ、分解能を増強させるplasmid-mediated bioaugmentation(プラスミドオーグメンテーション)という手法が提案されている。本研究では、2,4-ジクロロフェノキシ酢酸(2,4-D)の部分分解遺伝子をコードする自己伝達性プラスミドpJP4^<1)>をSequencing Batch Reactor (SBR)に植種し、その実証実験を行った。実容積200ml、24時間サイクルのSBRを作成し、2,4-D(200mg/l)を添加した肉エキス・ペプトン主体の合成下水の処理を行った。SBRにプラスミドpJP4のdonorとして、2、4-Dを単一炭素源として資化できないE. coli HB101 (pJP4)および2,4-D資化能を有するC. necator JMP134(pJP4)をそれぞれ導入することで、系Hおよび系Jを構築した。同時にdonorを植種しない対照系(系C)も作成した。試験開始3日目までは、系Cおよび系Hでは2、4-Dの分解率は約10%であった。一方、系Jでは2,4-Dの完全分解が確認されたが、37日目には約1523%にまで分解率が低下した。これは2,4-D分解菌であるC。necator JMP 134(pJP4)の生存数が減少したためであると考えられた。その後、pJP4を保持するdonorを添加した系Hおよび系Jにおいては、12日目から2、4-D分解率の上昇が確認され、16日目以降には2,4-Dが完全に分解された。この要因として、系Jではdonor数の回復に加え、2,4-Dを分解できるtransconjugant数が増加したことにより分解が促進されたものと考えられた。一方、系HではE. coli HB101(pJP4)の染色体上のtbpA遺伝子は導入後に著しく減少したが、プラスミドpJP4上のtfdB遺伝子は7日目以降に5×10^5 CFU-eq/mL以上で存在していたことから、土着微生物群に対してプラスミドpJP4が伝播することにより、2,4-D分解菌が増加し、分解能が増強されたものと考えられた。廃水処理プロセス中におけるプラスミドの種類・数の存在は、明らかとなっていない点が多く、プラスミドオーグメンテーションのバックグラウンドとしての基礎的な知見を集積することを目的とした。大阪府下のM下水処理場より採取した活性汚泥を実験に供した。抗生物質としてストレプトマイシン、アンピシリン、テトラサイクリン、クロラムフェニコール、重金属として塩化水銀(II)、亜ヒ酸ナトリウム、セレン酸ナトリウム、硝酸鉛(II)、塩化カドミウム2.5水和物を単独で添加したR2A寒天培地に段階希釈した活性汚泥試料を塗布し、28°C、7日間の培養で形成したコロニーを耐性菌と判断した。従属栄養細菌数(CFU/mL)は10^8オーダーで検出され、耐性細菌はTcの10^4オーダーを除いて、全て10^610^7オーダーで検出された。各選択圧から2380株(合計417株)を選択し、プラスミドの保持を確認した。83株においてプラスミドが検出され、検出されたプラスミドの総数は113本であった。伝達能に関わる遺伝子の保持に必要な30kb以上が77%を占め、検出されたプラスミドの大部分が伝達能を有する可能性が考えられた。また、プラスミドを保有している83株のうち48%が不和合性群IncP-1のプラスミドを保有していることが分かった。IncP-1プラスミドは、多様な細菌が保有可能な広宿主域のものであり、自己伝達能や各種の耐性・分解能をもつものが多い。下水処理場の活性汚泥中では、IncP-1プラスミドなどにコードされた伝達因子によってさまざまな薬剤に対する耐性能が自然に受け渡しされ、維持、されているものと考えられた。大阪府下の都市下水処理場の最初沈殿池、曝気槽、最終沈殿池の各末端部分から汚泥を採取した。最初沈殿池越流水のTerminal Restriction Fragment Polymorphism(T-RFLP)プロファイルは採取時期によらず類似しており、下水処理場には常に同様の微生物群が流入していることが示唆された。

また、曝気槽活性汚泥、返送汚泥でも採取時期によらず類似のT-RFLPプロファイルが観察され、活性汚泥中の優占微生物は時期に関係なく安定したポピュレーションを維持していることが示唆された。Biolog法による炭素源資化能の調査の結果、活性汚泥微生物群は、時期によらず幅広い基質を資化するポテンシャルを有していることが示唆された。また、昨年度採取した活性汚泥中の細菌株のうち、プラスミドを複数保持していたものの属種の同定を行った。4種以上のプラスミドを持つグラム陰性細菌として、テトラサイクリン(Tc)耐性細菌Tc2-1株、クロラムフェニコール(Cm)耐性細菌Cm2-13株、アンピシリン(Ap)耐性細菌Ap1-10株、水銀(Hg)耐性細菌Hg1-2株、また、グラム陽性細菌としてセレン(Se)耐性細菌であるSel-1-22株の特徴を調べた。Tc2-1株はshigella属、Cm2-13株はAfipia属、Ap1-10株はAcidovorax属、Hg1-2株はAcidovorax嘱、Se1-1-22株はLeucobacter属と高い相同性を示した。これらのうち、IRcP-1プラスミドの複製制御遺伝子ケ溜遺伝子が検出されたのは、Ap1-10株だけであった。また、Tc2-1株およびHg1-2株のプラスミド抽出液からは、それぞれテトラサイクリンの細胞外への排出に関与するtetA遺伝子および水銀の還元酵素を司るmerA遺伝子が検出された。これらの細菌の保持するプラスミドは30kb以下のものが多かった。廃水処理プロセス内の微生物群集のデザイン化の事例として、セレンを含有する廃水の生物処理実験を行った。金属精錬工場廃水からセレンを除去するため、セレン酸および亜セレン酸還元菌を用いた新規生物処理プロセスを開発した。細菌が、これらのオキソアニオン態のセレンを元素態セレンに還元することは、解毒作用の役割を持っている。まず、2つのパイロットスケールの嫌気バイオリアクターを構築した。リアクターAには、UASBリアクターから採取したグラニュール汚泥を植種した。リアクターBには、アクリル製の担体を設置し、下水汚泥の消化槽から採取した浮遊汚泥を植種した。しかしながら、これらの嫌気リアクターは、セレンの除去に失敗してしまった。そこで、好気性のセレン還元菌Pseudomonasstutzeri NT-Iをリアクターにバイオオーグメンテーションした。亜セレン酸含有廃水に対しては、グラニュール汚泥とP. stutzeri NT-Iが共存するリアクターAは、65 mg/lのセレンの95%をわずか2日で除去した。アクリル担体にP. stutzeri NT-Iを植種したリアクターBは、5日間で98%のセレンを除去した。セレン酸含有廃水に対しては、リアクターAは30 mg/lのセレンを7日間でわずか54%しか除去しなかった。また、リアクターBは、わずか3日で90%以上のセレンを除去することができた。元素態セレンは不溶性であるため、容易に水相から除去でき、両リアクターはその蓄積によって深い赤色を示した。活性汚泥の微生物群集をTRFLP法とBiolog法で予定通り評価できた。ただし、DNAマイクロアレイ法による評価は、予想以上に技術的困難を伴うため実施しなかった。また、プラスミドを複数保持していたものの属種の同定も、予定通り実施できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。微生物群集のデザイン化として、セルオーグメンテーション、プラスミドオーグメンテーションなどの事例研究を実施する。