JP5388124B2 - Pb蓄積能を有するコケ植物の原糸体を用いたPb浄化方法及びその装置 - Google Patents
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Description
ヒョウタンゴケ(Funaria hygrometrica Hedw.)について、野外より採集した本種の胞子体から胞子を播種し、単一胞子由来の原糸体を単離した。簡単に説明すると、まず成熟時期の胞子体を準備し、胞子体の柄をピンセットでつまみ、2.5%次亜塩素酸ナトリウム溶液に60秒間ひたし、その後、0.1%塩化ベンザルコニウム溶液に30秒間ひたした。次に、滅菌水(蒸留水を121℃、20分間オートクレーブ処理した水)に30秒間ひたした後、滅菌されたピンセットで胞子体の蓋を開けた。このようにして開口させた胞子体を寒天培地上でゆすることで、寒天培地上へ胞子を散布・播種した。胞子を播種した寒天培地を培養棚に設置し、20日後にクリーンベンチ内で単一胞子由来の原糸体を滅菌したピンセットで拾い取り、新たな寒天培地上に植え継ぎ14日間培養させ繁茂した原糸体を、培養液1mlを入れた1.5ml容のマイクロチューブ中に入れた。この溶液をマイクロチューブペッスルで軽く懸濁させた懸濁液を再度、寒天培地上へ播種することで、単一胞子由来の原糸体株を維持した。その後、上記のようにして単離した原糸体を培養槽として扁平状の容器を用いた液体通気培養により大量培養し、重金属浄化カラムに充填する生材料として用いた。培養期間は14日間(光条件、明:暗=16:8、温度条件、20℃)で、培養後に得られた原糸体混合溶液をポリトロンホモジナイザー(PT2100 KINEMATICA)で破砕し得られる原糸体懸濁液1mLを新たな培養液に加えることで、継続的に管理した。培養液の組成は10mM KNO3(硝酸カリウム)、1mM MgSO4(硫酸マグネシウム)、2mM KH2PO4(第一リン酸カリウム)、45μM FeSO4(硫酸鉄)、1.6μM MnSO4(硫酸マンガン)、10μM H3BO3(ホウ酸)、0.2μM ZnSO4(硫酸亜鉛)、0.2μM KI(ヨウ化カリウム)、0.1μM Na2MoO4(モリブデン酸ナトリウム)、0.2μM CuSO4(硫酸銅)、0.2μM CoCl2(塩化コバルト)、5mM (NH4)2C4H4O6(酒石酸アンモニウム)、1mM CaCl2とし、650Lの扁平型培養瓶あたり500mLの培養液を入れた。
液体通気培養法で得たヒョウタンゴケ(Funaria hygrometrica Hedw)の原糸体混合溶液20mLを5mLの浄化カラムに濃縮充填し(以下、Fhカラムという)、Fhカラムに各種重金属汚染溶液をペリスタポンプ(ATTO SJ-1211)を用いて5mL/24分の流速で流し、出てくる溶液をフラクションコレクター(ADVANTEC CHF100AA)で回収(5mL/24分)した。
Fhカラムに濃度の異なる2種類(20と30μM)のPb(NO3)2(硝酸鉛)溶液を22時間通し、Pb浄化パターンを解析した結果、Pb浄化能力は初期(〜480分)に安定して認められ(Fhカラム通過後の溶液中のPb回収率が0%)、その後、Pb回収率は30μM溶液のほうが20μM溶液に先立って上昇し、いずれの溶液も回収率は100%近くに達した(図1)。
Fhカラムに、Pb5.2ppmとCu6.4ppmを含む重金属混合溶液(25μM Pb(NO3)2、100μM CuCl2)を流し、PbとCuの浄化パターンを解析した結果、Pbは効率的に浄化されたのに対し、CuはPbより浄化されず、比較的初期に回収率100%となる結果を得た(図2)。また、浄化試験中に規則的に溶出してくるCa溶出パターンについて、Ca溶出濃度の低下時間(810分)とCu浄化能力がなくなった時間(810分)とが一致しているのに対して、Pb浄化能力がなくなる時間(>1320分)は明らかにずれていたことから、ヒョウタンゴケ原糸体のPb浄化能力の機構にCaとの交換機能以外の機構が関わっていることが示唆された(図2)。
ICFG試験炉で一般廃棄物を焼却させた時に捕集された灰中には重金属類が濃縮・混入している場合があり、環境告示第13号法による溶出試験による基準値が定められている。本法では液固比10:1で6時間室温にて平行振とう後、GS-25ガラスフィルターにて固液分離した溶液を評価の対象とする。今回、本法により得た灰の溶出液をFhカラムに流し、各種元素の溶出パターンを解析することで各種元素の浄化効率を調査した(図3)。その結果、多くの元素がFhカラムを通過し、流す前の溶液中の元素量と同じ量が溶出してきたが、PbはFhカラム通過後の溶液中にはほとんど溶出してこなかったことからPbはFhカラムで選択的に浄化されたことが明らかになった。Cuは初期に溶出してこないが、直ちに浄化能力を失い、流す前の溶液中の元素量と同じ量が溶出してくることから大部分のCuはFhカラムを通過することがわかった(図3)。
細胞壁調製物を充填した場合と生細胞形態の原糸体を充填した場合の両者間でPb浄化パターンを比較する実験を実施した。細胞壁調製物は細胞の破砕工程と精製工程の2つの工程より調整する。破砕工程ではコケ植物の原糸体100mg(湿潤重量)を2mLの0.05Mリン酸緩衝液(pH6.5)中で、乳鉢、乳棒を用いて破砕し、3000rpm、10分間遠心分離した。次いで、沈殿さにアセトンを添加して室温で一晩放置した後、1000rpm、10分間遠心分離操作を3回繰り返した。その後、室温で一晩乾燥させた後の沈殿さを粗細胞壁として回収した。精製工程では粗細胞壁標品100mg(乾燥重量)を10mLのミリQ水、20mLの有機溶媒液(メタノール:クロロホルム=2:1)とともに50mL遠沈管へ添加し、1時間振とう後、3000rpm、10分間遠心分離した。その後、メタノール層(水層)を回収し、蒸発させた画分を凍結乾燥し、細胞壁調製物として使用した。
Claims (17)
- 原糸体乾燥重量の70%以上のPb蓄積能を有するコケ植物の原糸体をPb含有汚染水と接触させることを含むPb浄化方法。
- 前記コケ植物の原糸体が、ヒョウタンゴケ属(Funaria)、ツリガネゴケ属(Physcomitrium)及びヒメヒョウタンゴケ属(Entosthodon)からなる群より選択された1種以上のコケ植物由来であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記コケ植物の原糸体が、ヒョウタンゴケ属(Funaria)に属する1種以上のコケ植物由来であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記コケ植物の原糸体がヒョウタンゴケ(Funaria hygrometrica Hedw.)由来であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記コケ植物の原糸体が、Cu、Zn、Co及びAsの重金属類に耐性を有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記コケ植物の原糸体が、pH5〜12の環境下で生育阻害されないことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 収容槽と、該槽に収容された、原糸体乾燥重量の70%以上のPb蓄積能を有するコケ植物の原糸体の懸濁液とを含む、Pb浄化装置。
- 前記槽がPb含有汚染水を供給するための供給口と、浄化済み溶液を排出するための排出口とを備えることを特徴とする、請求項7に記載のPb浄化装置。
- 前記槽がその内部に原糸体を保持しかつ液を透過する2又はそれ以上の隔壁を備えることを特徴とする、請求項7又は8に記載のPb浄化装置。
- 前記槽が、新鮮な原糸体懸濁液を供給するための供給口と、使用済み原糸体懸濁液を排出するための排出口とをさらに備えることを特徴とする、請求項7〜9のいずれか1項に記載のPb浄化装置。
- 懸濁液中の前記原糸体の量が3〜6mg(湿潤重量)/mLであることを特徴とする、請求項7〜10のいずれか1項に記載のPb浄化装置。
- 前記槽が扁平状又はカラム状の容器であることを特徴とする、請求項7〜11のいずれか1項に記載のPb浄化装置。
- 前記コケ植物の原糸体が、ヒョウタンゴケ属(Funaria)、ツリガネゴケ属(Physcomitrium)及びヒメヒョウタンゴケ属(Entosthodon)からなる群より選択された1種以上のコケ植物由来であることを特徴とする、請求項7〜12のいずれか1項に記載のPb浄化装置。
- 前記コケ植物の原糸体が、ヒョウタンゴケ属(Funaria)に属する1種以上のコケ植物由来であることを特徴とする、請求項7〜13のいずれか1項に記載のPb浄化装置。
- 前記コケ植物の原糸体がヒョウタンゴケ(Funaria hygrometrica Hedw.)由来であることを特徴とする、請求項7〜14のいずれか1項に記載のPb浄化装置。
- 前記コケ植物の原糸体が、Cu、Zn、Co及びAsの重金属類に耐性を有することを特徴とする、請求項7〜15のいずれか1項に記載のPb浄化装置。
- 前記コケ植物の原糸体が、pH5〜12の環境下で生育阻害されないことを特徴とする、請求項7〜16のいずれか1項に記載のPb浄化装置。
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