文献情報
文献番号
201525017A
報告書区分
総括
研究課題名
大規模災害および気候変動に伴う利水障害に対応した環境調和型水道システムの構築に関する研究
課題番号
H27-健危-一般-003
研究年度
平成27(2015)年度
研究代表者(所属機関)
秋葉 道宏(国立保健医療科学院)
研究分担者(所属機関)
- 西村 修(東北大学大学院 工学研究科)
- 藤本 尚志(東京農業大学 応用生物科学部)
- 高梨 啓和(鹿児島大学学術研究院 理工学域工学系)
- 下ヶ橋雅樹(国立保健医療科学院 国際協力研究部)
- 岸田 直裕(国立保健医療科学院 生活環境研究部)
- 清水 和哉(東洋大学 生命科学部)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 健康安全・危機管理対策総合研究
研究開始年度
平成27(2015)年度
研究終了予定年度
平成29(2017)年度
研究費
5,621,000円
研究者交替、所属機関変更
-
研究報告書（概要版）
研究目的
持続可能な水道システム構築において、大規模地震等の広域災害、気候変動に伴う降水パターンの変化の影響や水温上昇に伴う生物障害への対策が求められている。本研究では「大規模災害や気候変動に伴う利水障害に対応した環境調和型水道システム」の提案を目指し、流域システムの水管理対策に関する研究や気候変動に伴う生物障害対策に関する研究等を実施した。
研究方法
1) 流域システムの水管理対策
水道水源流域の水収支ならびに水質に与える気候変動の影響評価を行うことを目標とし、全国規模での表流水利用浄水場の流域における、2つの温暖化シナリオ（RCP2.6及び8.5）下での気候変動モデル計算結果に基づく月平均気温の変化の推算、及び相模ダム流域の日流出量を計算する水文モデルの構築を行った。
2) 水道水生ぐさ臭臭気原因物質の探索
LC/MSで水道水生ぐさ臭の臭気原因物質を測定できるようにするための誘導体化処理方法を検討し、これを確立した。
3) ろ過漏出障害原因微生物の同定技術の開発と存在実態調査
次世代シーケンサーを用いて川崎市上下水道局長沢浄水場及び千葉県水道局栗山浄水場の各処理工程水、及び水道水源である草木湖湖水についてろ過漏出障害を引き起こすピコ植物プランクトンの生物相解析を行った。
4) ろ過漏出障害を回避するための浄水処理プロセスの開発
ピコ植物プランクトンSynechococcus sp.と藍藻Microcystis aeruginosaを用いて凝集に関わる基本的特性としてのpHとゼータ電位の関係、荷電中和に必要な凝集剤注入量、および荷電中和時の残留濁度を比較検討した。
5) カビ臭発生予測手法の構築
カビ臭物質産生微生物群の定量とカビ臭物質産生活性の定量手法の開発のためにカビ臭物質合成酵素遺伝子の保存性を解析した。
水道水源流域の水収支ならびに水質に与える気候変動の影響評価を行うことを目標とし、全国規模での表流水利用浄水場の流域における、2つの温暖化シナリオ（RCP2.6及び8.5）下での気候変動モデル計算結果に基づく月平均気温の変化の推算、及び相模ダム流域の日流出量を計算する水文モデルの構築を行った。
2) 水道水生ぐさ臭臭気原因物質の探索
LC/MSで水道水生ぐさ臭の臭気原因物質を測定できるようにするための誘導体化処理方法を検討し、これを確立した。
3) ろ過漏出障害原因微生物の同定技術の開発と存在実態調査
次世代シーケンサーを用いて川崎市上下水道局長沢浄水場及び千葉県水道局栗山浄水場の各処理工程水、及び水道水源である草木湖湖水についてろ過漏出障害を引き起こすピコ植物プランクトンの生物相解析を行った。
4) ろ過漏出障害を回避するための浄水処理プロセスの開発
ピコ植物プランクトンSynechococcus sp.と藍藻Microcystis aeruginosaを用いて凝集に関わる基本的特性としてのpHとゼータ電位の関係、荷電中和に必要な凝集剤注入量、および荷電中和時の残留濁度を比較検討した。
5) カビ臭発生予測手法の構築
カビ臭物質産生微生物群の定量とカビ臭物質産生活性の定量手法の開発のためにカビ臭物質合成酵素遺伝子の保存性を解析した。
結果と考察
1) 流域システムの水管理対策
全国の上水道及び簡易水道の総給水量の約10%に相当する浄水場の流域における気候変動による月平均気温変化の分布を可視化することができた。一方、SWAT（USDA他）を用いて、相模ダム流域の流出を十分に予測しうる水文モデルを得た。
2)水道水生ぐさ臭臭気原因物質の探索
臭気原因物質を、アミン類、アルコール類、チオール類およびカルボニル化合物と仮定し、誘導体化処理方法を確立した。同法を用いて生ぐさ臭の原因生物である黄色鞭毛藻綱Uroglena americanaが発生した際に採取した表流水および水道原水の誘導体化処理を行い、高分解能・高質量精度LC/MSを用いて生ぐさ臭原因物質を探索したところ、原因物質の候補物質として6個を発見した。
3) ろ過漏出障害原因微生物の同定技術の開発と存在実態調査
長沢浄水場のろ過水において、主要な綱は時期によって異なった。また沈澱処理水とろ過水の微生物相を比較したところ、多くの月で主要となる綱は大きく異なった。また栗山浄水場の解析により、ろ過漏出障害の原因生物として、従属栄養細菌による影響も大きいことが示唆された。草木湖においてはその群集構造は水深、時期により異なることが明らかとなった。
4) ろ過漏出障害を回避するための浄水処理プロセスの開発
PACを用いて荷電中和に必要な凝集剤注入量を求めたところ、MicrocystisはpH6.5および7の両条件において凝集剤注入量は5から10 mg/L必要でありpH変化の影響は認められなかったが、SynechococcusではpH 6.5において50から60 mg/L、pH 7において100から200 mg/Lと多量に必要であり、pHのわずかな変化に大きな影響を受けることが明らかになった。
5) カビ臭発生予測手法の構築
ジェオスミン合成酵素遺伝子ホモログは放線菌内において高度に保存されていることが、単離菌の解析により明らかとなった。藍藻類においては遺伝子塩基配列の相同性を利用することで、属毎に分けられることがわかった。従ってジェオスミンの産生微生物個体群数の定量およびその合成活性分析において、放線菌と藍藻類を別にして解析できることがわかった。
全国の上水道及び簡易水道の総給水量の約10%に相当する浄水場の流域における気候変動による月平均気温変化の分布を可視化することができた。一方、SWAT（USDA他）を用いて、相模ダム流域の流出を十分に予測しうる水文モデルを得た。
2)水道水生ぐさ臭臭気原因物質の探索
臭気原因物質を、アミン類、アルコール類、チオール類およびカルボニル化合物と仮定し、誘導体化処理方法を確立した。同法を用いて生ぐさ臭の原因生物である黄色鞭毛藻綱Uroglena americanaが発生した際に採取した表流水および水道原水の誘導体化処理を行い、高分解能・高質量精度LC/MSを用いて生ぐさ臭原因物質を探索したところ、原因物質の候補物質として6個を発見した。
3) ろ過漏出障害原因微生物の同定技術の開発と存在実態調査
長沢浄水場のろ過水において、主要な綱は時期によって異なった。また沈澱処理水とろ過水の微生物相を比較したところ、多くの月で主要となる綱は大きく異なった。また栗山浄水場の解析により、ろ過漏出障害の原因生物として、従属栄養細菌による影響も大きいことが示唆された。草木湖においてはその群集構造は水深、時期により異なることが明らかとなった。
4) ろ過漏出障害を回避するための浄水処理プロセスの開発
PACを用いて荷電中和に必要な凝集剤注入量を求めたところ、MicrocystisはpH6.5および7の両条件において凝集剤注入量は5から10 mg/L必要でありpH変化の影響は認められなかったが、SynechococcusではpH 6.5において50から60 mg/L、pH 7において100から200 mg/Lと多量に必要であり、pHのわずかな変化に大きな影響を受けることが明らかになった。
5) カビ臭発生予測手法の構築
ジェオスミン合成酵素遺伝子ホモログは放線菌内において高度に保存されていることが、単離菌の解析により明らかとなった。藍藻類においては遺伝子塩基配列の相同性を利用することで、属毎に分けられることがわかった。従ってジェオスミンの産生微生物個体群数の定量およびその合成活性分析において、放線菌と藍藻類を別にして解析できることがわかった。
結論
1) 全国の水源流域での気温の将来変化予測を可視化できた。また相模ダム流域の流出予測モデルが得られた。
2) 生ぐさ臭臭気原因物質をLC/MSで検出するための誘導体化処理方法を確立した。また原因物質の候補物質として6個を発見した。
3) 次世代シーケンサーにより、浄水場処理工程水、及び水道水源の微生物相および主要な細菌を評価した。
4) ピコ植物プランクトンSynechococcusの凝集に関して、Microcystisと比較しながら検討し、その特徴を整理した。
5) カビ臭物質合成酵素遺伝子群が放線菌および藍藻類のそれぞれに保存されていることを明らかにした。
2) 生ぐさ臭臭気原因物質をLC/MSで検出するための誘導体化処理方法を確立した。また原因物質の候補物質として6個を発見した。
3) 次世代シーケンサーにより、浄水場処理工程水、及び水道水源の微生物相および主要な細菌を評価した。
4) ピコ植物プランクトンSynechococcusの凝集に関して、Microcystisと比較しながら検討し、その特徴を整理した。
5) カビ臭物質合成酵素遺伝子群が放線菌および藍藻類のそれぞれに保存されていることを明らかにした。
公開日・更新日
公開日
2016-06-20
更新日
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