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様々な自然環境における温室効果ガス生成機構の解明を目的としたマイクロセンサの開発

开发微传感器旨在阐明各种自然环境中温室气体的产生机制

基本信息

批准号：
18710013
负责人：
佐藤久
金额：
$ 1.86万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

現在までの多数の研究により、温室効果ガス(GHG)の排出が地球温暖化を促進することは明らかであるが、自然界におけるGHG消長過程の詳細については明らかにされていない。そこで本研究ではGHGの一つであるメタンガス(CH_4)測定用マイクロセンサを開発すること、これを用いて嫌気性廃水処理リアクターで生成されているCH_4濃度を測定することを目的とした。H18年度にCH_4測定用マイクロセンサを開発した。H19年度はCH_4測定用マイクロセンサの検量線を作成した。作製した全てのCH_4測定用マイクロセンサは、検出電流値がCH_4濃度に比例して変化した。代表的なマイクロセンサのCH_4濃度と検出電流値の近似曲線はy=-205x+5194であり、R^2=0.9633と相関は高かった。応答時間は濃度変化が大きい場合は数分、嫌気性廃水処理リアクター内に形成された微生物集塊(グラニュール)内のCH_4濃度を測定する場合には約60秒であった。これらマイクロセンサを用いてグラニュール内の濃度プロファイルを測定した。その結果、H_2生成反応およびH_2消費反応はともにグラニュール表層(厚さ数100μm)で、CH_4生成反応は中層および深層で生じていることが明らかとなった。さらに、グラニュール汚泥の培養条件(酢酸、H_2および炭酸濃度)を変化させて内部のH_2およびCH_4濃度を測定した。酢酸濃度を変えた実験から、H_2資化性CH_4生成反応はグラニュール中層で、酢酸資化性CH_4生成反応はグラニュール深層で生じていることが明らかとなった。H_2濃度を増大させた結果、CH_4生成速度は増大した。炭酸濃度の増大に伴いH_2濃度は低下し、CH_4生成速度は増大した。H_2濃度は並行して開発したH_2測定用マイクロセンサにて測定した。グラニュール内にはCH_4酸化細菌が存在しなかったため、生成されたCH_4は全てグラニュール外に放出された。

At present, most of the research on greenhouse gas (GHG) emission contributes to global warming. This study aims to determine the CH4 concentration in GHG by measuring CH4 concentration in wastewater. H18 CH_4 determination H19 year to CH_4 determination of the amount of line. For the determination of CH_4 concentration, the ratio of CH_4 concentration to current value is changed. The approximate curve of CH_4 concentration and detected current value represented by y=-205x+5194, R^2=0.9633 correlation high. The response time is about 60 seconds when the CH_4 concentration in the microbial aggregates formed in the anaerobic water treatment process is measured. The concentration in the sample was determined by the method. As a result, H_2 generation and H_2 consumption reactions are produced in the surface layer (thickness 100μm) and CH_4 generation in the middle layer (thickness 100μm). The culture conditions (acid, H_2 and carbon acid concentrations) of the sludge were changed and the concentrations of H_2 and CH_4 in the sludge were determined. H_2-CH_4 formation in the middle layer and H_2-CH_4 formation in the deep layer As a result, the H_2 concentration increased and the CH_4 formation rate increased. The increase of H_2 concentration was accompanied by the decrease of H_2 concentration and the increase of CH_4 formation rate. The concentration of H_2 was determined simultaneously. CH_4-acidifying bacteria exist in the interior of the cell, and CH_4-acidifying bacteria are released from the outside.