成果報告書詳細
管理番号20130000000810
タイトル*平成24年度中間年報 最先端PG(Mega-ton Water System)無薬注海水淡水化システム 微生物過程の基礎調査 (H22-H25)
公開日2014/1/10
報告書年度2012 - 2012
委託先名国立大学法人東京大学
プロジェクト番号P09025
部署名環境部
和文要約本研究では,海水淡水化プラントにおけるバイオファウリング発生過程と環境要因の関連性を検討するため,実際のプラントでの微生物群集の変動データを得て,その知見をもとに無薬注入下でのプラント運転の最適化を行うことを目的としている.昨年の研究にて海水淡水化プラントでは、薬剤添加がRO膜上でのバイオフィルム形成を促進し、ファウリング発生を誘発・助長することが明らかにされた. 平成24年度は,引き続き高知県室戸市にある高知県海洋深層水研究所内に設置された海水淡水化実験プラントを対象とし,微生物群集の量的,質的変動について,蛍光顕微鏡用いた直接計測および変性剤濃度勾配ゲル電気泳動法(DGGE)にて調査を行った.さらに詳細な遺伝子多様性および代謝産物組成の解明のため,メタゲノムおよびメタボローム解析を試みた. 原海水の全菌数は104-105cell/mlであり,著しい季節変動は見られなかった.プラント処理過程における微生物群集構造の変動は,DGGEにてバンドパターンの変化で表現され,処理ステップ毎にDGGEバンドパターンの変動が観察された.表層水無薬注条件では,原水,プラント供給水およびUF逆洗水サンプルのバンドパターンの類似が認められ,UF膜処理によるプラント水中の微生物除去が効果を示したものと考えられる.一方,表層水薬品添加条件では,原水とプラント供給水のバンドパターンの変化がみられた.また原海水試料を対象としたメタボローム分析にて陸由来の高分子化合物が検出されたが,その詳細解明には同様の分析によるデータの蓄積が必要である.1/10 ZoBell寒天培地を用いバイオフィルムを構成する細菌の分離を試みたところ,Marinobacter,Roseovarius,Sulfitobacter,Rhodococcus,Alteromonas属に近縁な株が得られた.
英文要約The purpose of this research is to investigate on the microbial processes in SWRO desalination plant for clarifying biofouling processes. The knowledge thus obtained should contribute to optimizing the plant operation. From the research conducted in previous years, it was shown that the addition of chemicals to the system stimulates the developments of biofouling in the plant. Therefore, a series of investigations was conducted at the experimental SWRO plant in Muroto, Kochi Prefecture. Samples were obtained in February, April, July and August to see the seasonal changes. Three different conditions, i.e., deep seawater without chemical, surface seawater without chemical and surface seawater with chemical were prepared. Microbial biomass and community structures were clarified by fluorescent microscopic method, and DGGE (Denaturing Gel Gradient Electrophoresis) method, respectively. For the latter, microbial cells were collected on the filter, followed by DNA extraction and PCR amplification for 16S rDNA. In addition, metagenome and metabolomics analyses were conducted to further characterize genetic diversity and metabolic characteristics. Numbers of bacteria in seawater were 104-5/mL during the course of investigation, without any marked seasonal changes. The change in the microbial community structures were observed by DGGE. The structures changed depending on the steps of the SWRO system. Under chemical free condition, the banding pattern in DGGE were similar among original seawater, plant supply seawater, and washing water, indicating that UF effectively remove major part of communities and remaining ones appeared in the system. On the other hand, the addition of chemical caused serious change in the structure. The metabolome analyses indicated the presence of some high molecular compounds which are possibly originated from terrestrial environments. It is, however, necessary to repeat similar analyses for further confirming the involvement of such components in SWRO systems.
In order to characterize microorganisms that are present in the biofilm, some strains were isolated by using 1/10 strength ZoBell 2216E agar media. Based on 16S rDNA sequences, they were identified as Marinobacter, Roseovarius, Sulfitobacter, Rhodococcus, Alteromonas spp. 
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