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Study on microbial denitrfying-methane oxidation process in the benthic boundary layer of a eutrophic lake

富营养化湖泊底栖边界层微生物反硝化-甲烷氧化过程研究

基本信息

批准号：
22K18045
负责人：
李沁潼
金额：
$ 2.08万
依托单位：
Toyo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

強力な温室効果ガスであるメタンは、主に湖沼などの淡水環境の嫌気層で生成される。調査対象の茨城県の霞ケ浦は、生活排水が流入して富栄養湖になっており、底泥中はメタン生成に有利な環境になっている。霞ヶ浦の湖底の境界層において、季節変動に伴い酸素濃度が変動しており、そこに行われるメタン酸化過程は季節的にどのような特徴を持っているかは把握されていない。本研究は霞ケ浦の湖底境界層を対象に、底泥境界層のメタン酸化速度の季節変化と、メタン循環に関わる微生物の相対分布について調べた。まず底泥中のメタン濃度は、３地点とも、冬季における顕著な減少と、夏季～秋季における増加が確認された。また、溶存メタン濃度は、深度が深くなるにつれて増加する傾向にあることが確認できた。メタン生成の機能遺伝子であるmcrAのコピー数は、2022年3月と2022年6月を除き、深度が深くなるにつれて若干増加する傾向がみられたが、季節に問わずほぼ一定量存在していた。好気性メタン酸化の機能遺伝子であるpmoAのコピー数は、深度及び季節による大きな差は見られず、嫌気性メタン酸化微生物であるNC10 の16Sr RNA遺伝子のコピー数より大幅に上回った。これからのことから、霞ケ浦底泥中におけるメタン酸化は、主に好気性メタン酸化微生物が担っていることが示唆された。湖底境界層のメタン酸化活性はメタンの初期濃度が低い6月では、好気条件での酸化活性が嫌気より高かった。メタンの初期濃度が高い9月及び12月は、好気及び嫌気条件での酸化活性に明確な差が見られなかった。霞ケ浦湖底境界層のメタン酸化活性は、6月に一番高く、9月と11月で低い傾向だった。しかし、9月と11月のメタンの初期濃度が高く、48時間の培養期間ではメタンが十分に酸化されなかったことから、今後は培養期間を延長し、長期的モニタリングが必要であると考えられる。

Strong greenhouse effect is caused by the formation of ozone layer in the main lake and freshwater environment. Investigation of the environment in Ibaraki City, the inflow of domestic sewage into the lake, the formation of sediment, and the favorable environment The bottom layer of Xiapu Lake changes seasonally, accompanied by acid concentration changes. The acidification process is characterized by seasonal changes. This study focuses on the seasonal variation of acidification rate and the relative distribution of microorganisms in the bottom layer of the lake. The concentration of sediment in three places decreased in winter and increased in summer and autumn. The concentration and depth of dissolved substances increase. In March 2022 and June 2022, there was a tendency to increase the depth of the product, and there was a certain amount of seasonal product. The number, depth and season of pmoA genes that are active in the production of acidifying microorganisms are significantly higher than those of NC10 and 16Sr RNA genes. In the sediment of Xiapu, there are many acidifying microorganisms. The initial concentration of acidification activity in the bottom layer was low in June and high in June. The initial concentration of the acid is high in September and December, and the acidification activity is clearly different under favorable and unfavorable conditions. Acidification activity in the bottom layer of Xiapu Lake is higher in June and lower in September and November. In September and November, the initial concentration was high, the incubation period was 48 hours, the incubation period was prolonged, and the long-term incubation period was necessary.