バクテリアおよび腐植物質と希土類元素との相互作用の定量的評価

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希土類元素の環境中での挙動に影響を与える因子のうち、主にバクテリアや腐植物質との相互作用に関して研究を進めた.主な成果を以下にまとめる.(1)B.subtilisやE.coliなどのバクテリアの細胞表面への希土類元素の吸着を調べた.その結果、相対的に重希土類元素側でバクテリア相への著しい濃縮が見られた.この特異なパターンは、バクテリア細胞表面の希土類元素の吸着サイトとしてリン酸基とカルボキシル基を考慮しすることで合理的に説明できることを示した.またEXAFSを用いて、NdおよびYbの吸着サイトとしてカルボキシル基およびリン酸基がそれぞれ重要であることを示した.このような分配パターンが、広大構内ぶどう池の鉄酸化細菌などを含むバイオフィルム試料と水の間の希土類元素の分配にも見られることを示した.またこのバイオフィルムが生成したと考えられる水酸化鉄の沈殿物と同じ水から無機的に生成させた沈殿物の比も同様な重希土に顕著な増加傾向を示すパターンを示した.こうした特徴を持つ希土類元素パターンは、縞状鉄鉱層などの試料にも見られており、我々の希土類元素に関する結果から、このような縞状鉄鉱層は微生物活動によって生じたと解釈することができる.(2)腐植物質と(Pmを除く)全希土類元素の錯生成定数を溶媒抽出法により決定した.得られた結果を希土類元素の原子番号中に並べたパターンを、様々な配位子と希土類元素の錯生成定数の希土類元素パターンと比較したところ、希土類元素と酢酸の1:2錯体と類似していることが分かり、このようなカルボキシル基との錯生成が腐植物質中の希土類元素の錯生成サイトとして重要であることを示している.また粘土鉱物への希土類元素の分配パターンに及ぼす腐植物質の影響を調べた.その結果、中性付近(5.5<pH<6.5)のpH範囲で重希土へ向かって増加する希土類元素の固液分配パターンが、腐植物質の存在によってほぼ水平となった.また希土類元素の分配比は、腐植物質の分配比と近い値となり、腐植物質の錯体として固液間で希土類元素が分配されることを示している.