新規培養戦略による好気性亜酸化窒素還元細菌の獲得－低負荷型排水処理技術の確立

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亜酸化窒素(N2O)は微生物反応により還元され窒素に無害化されるが、その反応は酸素の存在により阻害されることが報告されている。本研究が目標とする、好気的なN2O還元反応を担う細菌種が存在を確認するため、昨年度獲得されたN2O還元細菌を用いて還元活性に酸素の存在が与える影響を解明した。また、本研究を通して、好気的N2O還元反応の定義、並びに定量的評価手法の確立にも注力した。生理活性の未解明な点の多いnosZ clade II typeのN2O還元細菌として、本研究で獲得されているAzospira sp. strain I13, I09の2株と、一般的な脱窒細菌であるPsudomonas stutzeriとParacoccus denitrificans(clade I type)を用い、N2O還元活性試験を行った。微小電極を用いた呼吸活性試験の結果、4株中Azospira sp. strain I09のみにおいて酸素が100 µM程度存在する環境下でもN2O還元活性が発現していることが分かった。一方でその活性は嫌気条件下で見られる最大N2O還元活性の10%程度であり、好気条件下で発現したとしても阻害の影響が強いことが明らかとなった。排水処理施設へのN2O還元細菌の適用を見据え、N2O還元細菌の包括固定化ゲル担体のコンセプトの実証と、ゲルに包括固定化することによる活性への影響を検証した。アルギン酸ゲルにAzospira sp strain I13のN2O還元細菌を包括固定化することで、O2が存在する条件下でもN2O還元反応が確認された。これらの研究成果は、今後の排水処理システムからのN2O放出抑制技術において発想の転換になるとともに、N2O還元細菌を用いた実規模の排水処理システムからのN2O削減への挑戦といった展開が期待される。