Analysis of energy available of microbial sulfate reduction reaction in spring water and development of new geothermal exploration method

泉水中微生物硫酸盐还原反应可利用能量分析及地热勘探新方法开发

• 批准号: 21H03659
• 负责人: 井岡 聖一郎
• 金额: $ 7.99万
• 依托单位: Hirosaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03659/
• 关键词: 湧水; 硫酸還元; 地熱; 硫酸還元反応; 有効エネルギー; 微生物; 探査法; 硫化水素; 火山; 水質

本研究では，地熱資源探査地域において存在する低温湧水中に含まれる硫化水素が火山活動起源か微生物活動起源か判定させる新しい指標作りが必要と考え，1）微生物硫酸還元反応が生じた地下水が流出しているのか，2）硫酸還元微生物相は存在するのか， 3）微生物硫酸還元反応に必要な有効エネルギーは存在するのか，4）湧水流出域に有機酸や水素を生成する有機態炭素は存在するのかについて評価することにより，硫化水素の起源を明らかにすることを試みている。2021年度では，豪雨災害の発生により当初予定した陸奥燧岳地熱探査地域から北八甲田火山群周辺地域に研究対象地域を変更した。そして，硫化水素を含む低温湧水（岩盤や堆積物の間隙から流出する湧水）を見出した。2022年度では，北八甲田火山群周辺に位置する下湯地域において新たな硫化水素を含む低温湧水探査のためのフィールド調査を行ったが，硫化水素を含む低温湧水は見出すことができなかった。一方，微生物硫酸還元反応が生じた地下水が流出しているのかどうか明らかにするために2021年度から継続して実施している湧水中に含まれる硫酸イオンの安定同位体比分析や微生物が硫酸還元反応に利用する有機酸や水素を生成する有機態炭素濃度分析の結果からは，堆積物の間隙から流出している硫化水素を含む低温湧水において微生物硫酸還元反応が生じている可能性が示唆された。また，2022年度では，堆積物の間隙から流出している硫化水素を含む低温湧水を用いた微生物解析を実施した。

This study is aimed to investigate the necessity of determining the origin of volcanic activity and microbial activity by using new indicators for determining the origin of volcanic activity and microbial activity in the low-temperature gushing water existing in the exploration area of geothermal resources, 1) the occurrence of microbial sulfuric acid reduction reaction and the outflow of groundwater, 2) the existence of microbial sulfuric acid reduction phase, 3) the necessity of microbial sulfuric acid reduction reaction and the existence of microbial sulfuric acid reduction phase. 4) Organic carbon exists in the outflow area of organic acid and water element, and the origin of sulfide water element is clarified. In 2021, the occurrence of heavy rain disaster was originally scheduled to be revised in the geothermal exploration area of Luaosuiyue Mountain and the surrounding area of Beibajiatian volcano group. In addition, sulfide water containing low-temperature gushing water (gushing water from gaps between rock plates and deposits) is seen. In 2022, the northern Bajiatian volcano cluster was located in the lower part of the mountain, and the sulfide element was detected in the lower part of the mountain. On the other hand, the analysis results of stable isotope ratio analysis of sulfuric acid contained in groundwater and organic carbon concentration analysis of organic acid and water produced by microbial sulfuric acid reduction reaction in 2021 The possibility of microbial sulfuric acid reaction is demonstrated by the presence of sulfide in the interstices of deposits and the presence of low temperature water. In 2022, the analysis of microorganisms in low-temperature water containing sulfide in the gaps between deposits was carried out.

项目成果

Spatial and seasonal variations in groundwater chemistry in the Owasawa River alluvial fan, Northeast Japan

日本东北部小瓦泽河冲积扇地下水化学的空间和季节变化

• DOI: 10.5917/jagh.63.279
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Groundwater Hydrology
• 作者: NAKAMURA Mizuki;UMEDA Koji;IOKA Seiichiro
• 通讯作者: IOKA Seiichiro

八甲田山硫黄岳山麓の高精度地表図と空間温度マップと水質の関係

八甲田山碘岳山麓高精度地面地图、空间温度图与水质的关系

• 发表时间: 2022
• 作者: Takahara Teruhiko;Doi Hideyuki;Kosuge Toshihiro;Nomura Nanae;Maki Nobutaka;Minamoto Toshifumi;Watanabe Katsutoshi;小池遼，大土井克明，中嶋洋，宮坂寿郎;若狭 幸・井岡聖一郎
• 通讯作者: 若狭 幸・井岡聖一郎

地理学事典（「地下水の分布と流動」担当）

地理百科全书（负责《地下水分布与流向》）

• 发表时间: 2023
• 作者: 古橋 龍星;今村 央;本村 浩之;杉本健介・河口洋一・佐藤雄大・阿部悠馬・中島壮太;公益社団法人日本地理学会
• 通讯作者: 公益社団法人日本地理学会

Cold surface water chemistry in the western area of Iwodake, North Hakkoda Volcanoes

北八甲田火山硫磺岳西部地区的冷地表水化学

• 发表时间: 2022
• 作者: Ioka;S.;Inaba;Y. and Wakasa;S.
• 通讯作者: S.

むつ燧岳地熱地域における降水，湧水，沢水，温泉水のB/Cl比

陆奥日岳地热区降水、泉水、溪流水、温泉水的B/Cl比

• 发表时间: 2021
• 作者: Fujii Takuma;Alves dos Santos Maria Eduarda;Reimer James Davis;周覓涵，大土井克明，中嶋洋，宮坂寿郎;井岡聖一郎・鈴木陽大・村岡洋文・若狭幸
• 通讯作者: 井岡聖一郎・鈴木陽大・村岡洋文・若狭幸