岩石の微生物腐食の評価装置

岩石の微生物腐食の評価装置

著者 田崎 和江

著者別表示 Tazaki Kazue

雑誌名 平成7(1995)年度 科学研究費補助金 試験研究(B)  研究成果報告書

巻 1993‑1995

ページ 14p.

発行年 1996‑03‑01

URL http://hdl.handle.net/2297/47783

Creative Commons : 表示 ‑ 非営利 ‑ 改変禁止

http://creativecommons.org/licenses/by‑nc‑nd/3.0/deed.ja

ABST,RACTSOFRESEARCHPROJECT,GRANT‑IN‑

AIDFORSCIENTIFICRESEARCH(1994)

l.RESEARCIIINSTITUTIONNUMBER:13301

2.RESEARCI･IINST1TU1､10N: Kal1aZawaUI1iversily

3.CATEGORY: GI･anl‑in‑AidforScicll(ificRescarcll(B) 4.TERMOFIﾌROJEC･I、： (1992‑1994)

5.PROJECTNUMBER: O4453052

6．．1，1.1､LEOFI)R0.1ECT: BaclcrialBioinincmliZalionand (hcMcchanism.

7．川3ADINVES1､IGA.1､OR: 80211358KaZucTAZAKI

Kal1aZawaUnivcrSily,D叩arlincnlol EarillScicl1ccs,Profcssor

J.1NVESTIGATERS: (1)zozo2go9 MasahidcAKASAKA

ShimancUnivcrsily,DcI)arlincn(o｢GcoIogy,Associa(cPro｢cssor

9.SUMMARYOFRESEARCIIRESULTS

MicrOOrgal1isinsarcvcryimpor(anlinalllranSportIwoccsscsof clcmcnlSil1cMII1cIwirolllllcnlalsys(cms.MicroorganismscoI11ributc PM:licu1arlyloll1c｢ixalio''o｢lrcmcndousrangeo｢melalsandmineraIs illcoI11ainina(c(larcas・TI1crcMcmanyexaml)Icsofmicrobial

rcinc(lia(ionin(11cmo(Ic｢I!cnvironincn(s.1I11hiSprojccls,(11c mccll311iSinormicroorgal1isins｢orrcmc(jialioIIo｢mclalfiXalionis il1vcs(igalcd｢orvMiouscascs,suchasminillgarca,11oIsPrings, scdimcI1(s,an(Iwcall1cr(1gral1il,byUsingclcclronmicroscoPical

？c1111iqucs.MicroorganismscxI1ibilapro｢oundal)ililylobind Inclalliciollso｢Fc,MI1,Cu,U,al1(IAs,andil1isalIowsccllloscrvc dirccllyasllUcIcalionsi(cs｢orl)iomincrals・T11cbiomineraldcI)osilsin IxIcIcrialinlra‑orcxIm‑ccIIMcshapcdascryslaIswill1awcll‑derined

ヴ

sIruclurc.T1'crcmc(lia(i()nal)I)cMal)I)lical)lcloawi(lcrangcof

coll(aminanlsillll31uralcllvironincnIs・Thcrcsui(sofl)iomincralization

i n ( 1 , c c a r t l ! c i , v i r o , , i n c n l a I s y s I c m a r c r e l ) o r l _{． 1} C J i , , v a r i o u s i n i c m a t i o n a l a l l ( I n a l i o l 1 a l j o u r n a l s . ＄

l

IO,KEYWORDS

(1)Baclcria,(2)Biorcmc(lialiol1,(3)Bi()mineraIs,

(4)Scalllli'1gclcclrollmicroscopy,(5)Transmissioncleclrol1 inicroScoW,(C)CcII,(7)BiomincraliZalion.

9

） 色

121)1994:バクテ'ノアを用いた環境汚染の浄化．地質学雑誌,100,436‑

441．U]III奇和江．

122）1994：地球における炭素の鯖環，地球科学，48，275−278，

田 崎 和 江 ， 高 須 晃

123)1994:ス'ノランカ産グラフアイトの元素カラーマツプ分析，地球科学,48, フ ォ ト 1 6 ‑ 1 9 , 高 須 晃 ， 田 崎 和 江

124)1994:電子顕微鏡で見るスメクタイトの三態.SMECTITE,4,12‑26, 田崎和江．

125)1994:ミクロの世界が示すグローバルチェンジ，写真測量と1ノモートセンシ ング,33,50‑57.田崎和江．

126)1995:微生物関与による淡水性マンガンノジユールの初期生成，地質学雑誌，

101,87‑98,田崎和江，服部竜也，岡美登子，飯泉滋．

127)1995:間欠泉バイオマツトIIIのバイオミネラ1ノゼーシヨンの電子顕微鏡観察，

地質学雑誌,101,304‑314,田崎和江

128)1995:酸性降下物の特性一金沢市の大気汚染を例にとって−，地質学雑誌，

lOl,367‑386,田崎和江，周国平,馬飼野光司ほか13名．

129)1995:微生物がつくる鉱物，地質ニュース,489,17‑30.田崎和江．

130)1995:1995年2月18日落下く根上唄石＞概報，地球科学,49‑2, 1995年2月18日落下く根上唄石＞概報，地球科学,49‑2,

フオ、ト71‑76.石渡明，笹谷啓‑9田崎和埋坂本浩他12名． _少

1 3 1 ) 1 9 9 5

132)1996

1 3 3 ） 1 9 9 6

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1 3 8 ) 1 9 9 6

1 3 9 ) 1 9 9 6

140)1996

地球環境問題と環境地質学，中部土壌肥料研究会,1‑11, .田崎和江．

バクテ'ノアがつくりだす縞模様，月刊地球,18,9‑17.

田崎和江,III村健，長井広恭，小岩崎浩‑=O

バクテ'ノアによるイオンの濃集と実験生体鉱物学一環境鉱物学の

すすめ−,m崎和沁鉱物学雑誌,25,

^{（印刷中）．}

Transformationofcarbontographite・Alliedpressinhonour ofPr6[.W.S.Fyle,TheNalionalAcademyofScienceslndia,、

Tazaki,K.andDiSsanayake,C.B.(Accepted,inpress).

Biomineralizationofiayer･silicatesandllydratedFe/Mn oxidesinmicrobialmals;anelectronmicroscopicaIstudy.

C 1 3 y R 3 1 1 ( I C 1 3 y M i l l c r 3 1 s , 4 4 , T a Z a k i , K . ( A C C e P t e d , i ! 1 P r e g s ) . NeptUnium‑237inhemp‑palmleavesoI"Bonlenchiku''Ior thcfishinggeal･usedbyLhefifthFukuryu･maru:40years after"I)ravo''.HealthPhySics,Yamamoto,M.,Ishiguro,T､，

Tazaki,K.,K()mul･(),K.andUeno,K.(Accepled,inpl･ess) SeasonaIv31･iationofgypsuminaerosolanditseffectonlhe acidityoIwelprecipilation.AImosphel･icEI1vil･onmenL Z I , o l l , C . 3 n d g r a z a k i , K 豊 ( A c c e p l e d , i l l p l ･ e s s )

EIIGcIollnarcissusplantbyexhausiemissionsderivedfl･om dieselengine,EarIhSciens(ChikyuI<agaku),50,Tazaki,K，

Z I 1 ｢ ) 1 1 , C . 3 1 1 d M 3 k 3 i l l o , K . ( A c c e l ) 1 . c ( 1 , i l ! I ) r e g s ) .

河川の生物地球科学一金沢市の河川の環境を例として−，地質学雑誌，

llJIII奇和江，間匡￨平，牧野裕，西田佐織，青木歩，松本和也（査読'l') 卵殻の微荊￨￨術造一現生鳥類，は虫類，恐竜類との比較一，地質学雑誌 堀信雄，田崎和江（査読!l')

9

が

141)1996 TransportationandneulralizationOfacidpollutantSbymineralaerosoIs.

Z11ou,G.andirazaki,K,地質学雑誌（査謝I')

1 1 & l 《 畑 r i a を I s l l l l c i e a t i o n s i l e s 『 ⑪ r a u l l l i g e n i c m i ' ' e r a I s . T a z a k i , K ､ ， IsIlida,H.andFyfe,W.S.,地質学雑誌（査読中）

142)1996

著 書

8)1995

9 ） 1 9 9 5

Calciledepositioninahotspringmicrobiaimatfromlceland.In;Clays controllingtheenvil･onment,C.j.Churchmann,R､W.Fitzpatrick,and

R.AEgglelOn(E(IS.),CSIRO,AUSIralia,30‑37,TaZaki,K,ISllid;1,11.and Fyfe,W.S・（分担執筆）

Biomineralizationofironinammonite:ExceptionaipreServationof

anaIoInicalsti‑ucLureinIossilizedammonite・Inter.DiomineraliZationProc.，

MoMc(),Tazaki,IMAccepted,inpreSs).

lO)1995:風化作用による鉱物の生成と変化；鉱物の科学，東海大学出版会，

124−127，田崎和江．（分担執筆）

ll)1995:バクテリアによる鉱物化作用；鉱物の科学，東海大学出版会，

154‑158,田崎和江.(分担執筆）

そ の 他

15)1994:ThirdlnternationaISympoSiumonAppliedBioinorganicChemistryの 報告，地質雑誌,101,10S‑109,田崎和江．

16)1995:バクテ'ノアによる生体鉱物の生成機構．文部省科学研究費報告書，

p.1‑250．田崎和江．

17）1995：＜地球科学における微生物の役割＞金沢合同ゼミ報告，地質雑誌，

101,479‑480.田崎和江．

18)1995:<地球表層物質一粘土鉱物と微生物＞赤倉合同ゼミ報告，地質雑誌，

lOl,1014‑1015.田崎和江．

Io

国際学会での発表および招待講演(1973‑1州ら）

28)1993:ClayeydustsIGcdArclicicebacIerialOIhlnier.ClayCong., A(lelaide,AUstralia,Tazaki,K・an(IFyIe,W.S.

29)1993:Bionlineralizalioninenvironmenlalgeologyemployingelectronmicro leclmiques.10(11Inler.ClayCong.,Adelaide,AUsLralia.Tazaki,K.

30)1993:EsludodasrochassedimeniaresclaslicasdotopodabaciaCarajas.

13111BrazilianPalae()nLoIogyCongress,Unisinos,Brazil.

Lindenmaycr,Z.G.an(ITazaki,K

31)1993:BiomineralizalionoIironinamlnonile:Exceptionalpreservalionol analomicalsiruclureinIossilizedammoniie.7tlllnler.Symp.on Biomineralizalion,Monaco・Tazaki,K.andFyle,W.S.

32)1993:Challengetoglobalenvironmentalproblems.SeoulUniverSity,Dep.

oIGeologyleclure.Seoul,Korea,Tazaki,K.

33）19921:Wlla(arewebrealhing？AlmosphericparliclesandIheeleclron microscoI)e.Science:IowardstlleZlslcentury,FacultyoIScience, '92‑'93LeclureSeries.London,Canada,Tazaki,K.

34)1994:Wecanseeglobalchangewitheleclronmicroscopy.In(er.Symp.

EnvironmenlalGeology,Tokyo,Tazaki,K.

35)1994:Experimenlalbionlineraliza(ionbycul!uredbac(eria.3rdlnter.

Sylllp・onApplie(IBioillorganicCllemisIry,Perlll,AusIralia.

Tazaki,K.

36)1995:ApreliminaryreporlontheNeagarimeteoritefallonFebruary 18111,1995.AntarclicMeleorileXX,Tokyo,Ishiwalari,A､,SaSalani, K.an(ITazal<i,K.

37)1996:Biomineralizationofalumino‑silicatesandFe/Mnoxidesinmicrobial mals.30thlnler.GcoIogicalCong.､Beijing,China,Tazaki,K.

38)1996:Baclerialbiomineralizationassocialedwithclayminerals、30th Inler・GeologicalCong.,Beijing,China,UeShima,M.andTazaki,K.

39)1996:Transportaiiollandneutraliza(ionandacidpolllltantsbymineral aerosoIs.3()lhlnter.GeologicaICong.,Beijing,Cllina,ZlloUG.and Tazal<i,K.

40)1996:InllllencEoIgeologicalworldheritagesitesoncultivatingelhics.

301111nLer.Ge()logicalCong､,Beijing,Cllina,Tawara,K・an(l Tazaki,K.

￨

研 究 業 績 要 約 地 球 環 境 に お け る 鉱 物 学

田崎和江（金沢大学）

地球をとりまく環境は，三￨劃（大気一水一地殻）の柑互作川の他に生物￨劉が加わること により，多極多様の物質術環システムを生みだしている．様々な地球環境問題を解決する には，従来の物理'1，化学，州勿，地学の境界旬i域の研究と，電子顕微鏡レベルからくグロ ーバルな物質術環＞レベルへと大きな視野に立った研究が要望きれている．私が行ってき た 2 5 年 間 の 研 究 内 容 は く 大 気 ， 水 ， 土 ， そ し て バ ク テ リ ア ＞ の キ ー ワ ー ド に 要 約 さ

れる．

（ 1 ） 大 気 中 の 微 細 粒 子 に 関 す る 研 究

大気il｣の読砂は,ll本海側に飛来するだけでな<,北極￨因やハワイ群烏まで飛んでい<.

'l'iZi大陸で発生した哉砂は，他の大気汚染物質と共に長MIi雛輸送されながら化学反応をお こし変質する．哉砂現象II*の粘土鉱物と火気II!のガス，エアロゾルの季節的挙動を知る ことは，大気II!の物質徹環や輸送システムを知る.̲I1で亜要である．北陸および山陰地方は，

他の工業地帯のような大規模な大気汚染源がないにもかかわらず，年平均pH4.7とい う酸性雨，雪が降り注いでいる．この'l!のNOx,SOxの含有量と鉱物組成，化学成 分を知るために，定期的に大気il!のNO2の測定とエアーサンプラーにより採集した大気 IIJの塵，雨，雪を電子･顕微鏡で観察した．その結果，湾岸職争の11寺には，クウエートの汕 jl:火災による指紋柵造を持つ炭素粒子がジェッI､気流にのり偏西風下のfl本に降下し，

黒い雪を降らせている;il拠を̲lさげた．また，大気'lJの硫黄酸化物は，しばしば空'l'でジ プサムを生成し，その含有量は季節的に変化することをIﾘjかにした．さらに，炭坑周辺 の大気I￨iには重金属を核とするすすがあり，飛来する間に水の薄膜ができ，親水化した すすは，肺や粘膜に付着しやすいことを示した．これらの研究成果は，国際学会および 国l祭誌に発表した．国￨祭共￨司研究では，北極，カナダ，ブラジル，韓国の大気調査も行 いくグローバルな大気汚染物質の術環＞を示した．現在植物￨詞で，すすを川いた大気 汚染の柚物への影饗1実験を行っている．

（ 2 ） 水 一 鉱 物 の 相 互 作 用 に お け る 粘 土 鉱 物 の 生 成

地球内部からもたらされた淵府，火llll噴出物，鉱物は地殻表而に出現するとただちに水 や空気に触れ，風化や変質を起こし，物質の移動とともに溶脱した物質は新たに二次物質 を生成する．その〕児象の‑…つが粘土化作用である.地球上を広く覆っている火III'￨州鯏i 物，とくに蒋遍I'Iりに認められる斜踵荊の風化は，地殻における元素の移動と柵環に人きぐ IMIIj.している．分析瓶｢･淑微鏡を川いて，斜長石の風化過秘をIﾘlかにし，部分平衡I'1りに ハロイサイトやギブサイトがﾉ￨皇成することを示した他，斜良ｲjの表而にイモゴライト がﾉ￨{戒することをIWﾒで初めて報i'iした．ざらに，尚分Iﾘ能耐r棚微鏡により，カリ長 石の風化の初段略でカールヘアー状の低絲'iill'桃の粘上ができることをIﾘ}かにし，

''PrimitiveclayprecursorS''と命字,し，唾I際誌に発表した．

IZ

また，−．方，非品質物質は，ある条件 ﾄﾞで結晶性の物質に変わる．例えば，火山ガラ スに水が力￨￨わると，元素の配列がおこり，容易に結晶性の粘土鉱物に変化することを，

冠了･顕微鏡を川いてオングストロームのオーダーで解Iﾘlした．この変化過程は，形態，結 晶榊造の観察だけでな<,SIMS,ESCA,.Auger,重イオン加速器を川いて化学的な 証Iﾘ}を行ない,lrl際誌に発表した．このガラスII'の構造水の研究は，放射性廃棄物処理 の安定性を考える上で亜要であり，論文や著書にまとめた．また，粘土鉱物と有機物が 融合するとざらに強力な結合力を示すこと，アパタイトなどは放射性物質をよく吸収す

ることなどの研究結果から地球環境保全への鉱物学の貢献を示した．

（ 3 ） 水 一 堆 積 物 一 微 生 物 の 相 互 作 用 と 生 体 鉱 物

私は，地球科学分り11は勿論のこと,ll物学，医学，農学の分野の研究者と様々な共￨司研 究を行い，傭報，知識，イリ￨:究ﾉj法を得て，地球環境における生体鉱物の生成のメカニズ ムを探ってきた．カナダにおいては，鉱III,鉱床周辺の汚染された堆積物や河川に生息 する微生物を稲了･剛殻鏡や近代分析機器を川いて観察した結果，溶存する（重）金属イオ

ンをそこに生息するバクテ!ノアが選択''1りに濃集，固定し，様々な生体鉱物をつくっている ことをIﾘlかにした．例えば，ウラン鉱床周辺のシアノバクテリアや藻類は多量の放射 性物質を取り込み糸llI胞壁に機縮し，案内実験ではウラン鉱物を形成した．また，河川や 地熱地怖のバクテ'ノアは,MI1,Fc,Ca,Si,Sなどを容易に取り込み,(水）酸化鉄鉱物，

炭酸塩鉱物，珪酸塩鉱物，硫化鉱物を生成していた．これらの研究成果は，多くの国 際誌に掲栽きれた．

1本においては，鉱III,鉱床，洲泉地，河川にみられるバイオマット(Microbial matS:微生物被膜）を採取し，微分干渉,Wct‑SEMEDX,HRTEM(超薄切片）で観察 し ， カ ル サ イ ト ， ア ラ ゴ ナ イ ト ， ジ プ サ ム ， ハ ラ イ ト ， ブ ー セ ラ イ ト ， ト ド ロ カ イ ト，クリストバライト，パイライト,As‑S鉱物，粘土鉱物，水酸化鉄鉱物などが，

バクテ｜ノアの細胞の'八j外に多量に生成しているのを認めた．電子･線I司折でははっきI)と したパターンを示ざない非晶質物質も多い．

一方，常淵.，常圧の室内実験や野外実験で,"llという短期IIWで，バクテ'ノアに生体鉱 物をつくらせることに成功した．例えば，コンク'ノートの微生物腐食実験から，チオバ チラス属が硫化水素を得て，独立栄養的にコンク'ノーI､を酸化し，ジプサム，カルサ イト，ジヤロサイト，二次エトリンガイトが生成した．また，活性汚泥II'にZI1*C

uを投入することにより，球菌やカン菌が'ノンと一・緒にZn,C11を細胞内外に取り込み，

1511でトルコ石が/I臭成した．さらに，丁．ferooxidansを91<培地で陪養すると,3

−511でiMiW!度のジヤロサイトを得た．河川のjlWi物と水を川いたバクテ'ノアの蠕養 実験からは,3‑711でブーセライトと水酸化鉄鉱物がlli成した．−−ﾉj,マメ科･械物

を川いた大気汚染'災験から，緋祷束'八lにジプサム，カルサイト，ハライトの鉱物を得 た．これらバクテ｝ノアやﾉl;物の￨腱lﾉj･でﾉl;成した生体鉱物は，汚染環境の浄化，新材料 物 質 の 開 発 ， 医 療 分 野 へ の 貢 献 へ と 社 会 的 要 請 に 大 い に 応 え ら れ る く 応 用 鉱 物 ＞

である．

IS,‑