各種生体系におけるメタン生成に及ぼす硫酸還元の影響

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大気中のメタン濃度の増加の原因の一つは、地球規模での水田からのメタン放出量が増えていることであると考えられている。メタンは酢酸やH_2+CO_2を基質としてメタン生成菌によって生成される。硫酸還元菌はメタン生成菌と基質に対して競合関係にあるため、硫酸塩の豊富な系ではメタン生成は通常強く抑制されている。本研究では、大気中におけるメタン濃度の増加の原因をさぐる一環として、水田からのメタンの大気中への放出の仕組みを探るとともに、廃水の嫌気的処理過程におけるメタン生成に対する硫酸還元の影響を調べた。<1>水田からのメタン放出について(1)メタン発生量は、作付区の方が無作付区より10-100倍多く、また稲ワラ等を施用した方が無施用区より多い傾向があった。(2)メタン発生量は日中は徐々に増加して夕方ピークとなった後、やや減少する傾向があった。季節変化も認められた。(3)水稲根圏にメタン飽和水を注入すると、注入直後に水稲地上部から大量のメタンが放出された。地下部で生成されたメタンは水稲を通って地上部へ放出されているものと思われた。<2>都市下水汚泥におけるメタン発酵と硫酸還元(1)下水汚泥を嫌気処理するとメタンは活発に生成された。クロロフォルムを添加してメタン生成を阻害すると、酢酸、プロピオン酸、酪酸等の他、H_2が蓄積した。(2)硫酸イオン濃度を10mMにすると硫酸還元は活発に進行したが、メタン生成は殆ど影響を受けなかった。クロロフォルムを添加するたと酢酸が蓄積したが、プロピオン酸やH_2は蓄積しなかった。(3)これらの汚泥へクロロホルムとモリブデン酸を同時添加すると、メタン生成、硫酸還元共に阻害され、酢酸の他、プロピオン酸や酪酸、さらにH_2が蓄積した。<3>硫酸還元菌の分離と同定 都市下水汚泥等の嫌気的生態系より硫酸還元菌を分離した。電子供与体として乳酸を利用するもののほか、H_2利用菌も分離しそれらの性質を調べた。