報告書番号

V08034

タイトル（和文）

放射性廃棄物の地層処分における処分環境形成に及ぼす微生物影響評価－モデル実験系の構築－

タイトル（英文）

Microbial impacts on the geochemistry evolution in a nuclear waste repository - Laboratory experiment of microbially mediated redox changes with lake sediment-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

放射性廃棄物の地層処分において、処分環境の酸化還元状態変化は放射性核種の地下水中での移行性などに影響を及ぼすことが予想される。そのため、処分環境となる酸化還元状態を評価予測することは重要である。特に近年、深部地下における生物圏の存在が明らかとなり、酸化還元状態の形成に及ぼす地下微生物の影響に関心が集まっている。本研究では、処分環境の酸化還元状態の形成に与える微生物作用を評価可能なモデル実験系を構築することを目的に多様な代謝活性を示す菌叢を有する底泥サンプルを用いて懸濁液を作成し、2L容ジャーファーメンターを用いた実験を行った。実験中は、懸濁液のpH、酸化還元電位、溶存酸素濃度、各種溶存イオン濃度、ヘッドペース中のガス濃度測定を行うとともに、DGGE法による菌叢解析を行った。その結果、乳酸ナトリウムを添加した場合に、酸化還元電位（vs Ag/AgCl）が約+300mVから約-430mVにまで低下し、好気呼吸、硝酸還元、鉄還元、硫酸還元、メタン生成が確認された。また、DGGE解析の結果、各種活性の変化に伴い、それら活性を担う多種類の微生物が検出された。以上のことから、地下環境の酸化還元状態の形成には地下微生物の呼吸活性が大きく影響を与えていることが実験的に示され、処分環境において想定される酸化還元状態変化に及ぼす微生物作用を評価可能な実験手法を確立することができた。

概要 （英文）

It is important to investigate geochemical evolution around nuclear waste repositories, because geochemical conditions could affect radionuclide migration. Therefore, a laboratory jar experiment was conducted with subsurface sediments, in order to assess the response of the geochemical and microbial communities toward redox processes. The redox process was induced by exposure to air and discontinuation to sediment suspension, which simulated the process occurring during operation of nuclear waste repositories, i.e., tunnel excavation, transport of waste containers, and final backfilling. During the experiments, redox potential, dissolved oxygen, and pH in the suspension were measured, and the concentrations of dissolved ions concentration (e.g., NO3-, SO42- and organic acid), HCl-extractable iron, and also head space gasses (e.g., CO2, CH4) in the jar were analyzed. Moreover, microbial DNA was extracted from the suspension, and PCR-DGGE analysis was performed to analyze the response of microbial communities toward the geochemical changes. As a results, after discontinuation of air exposure with lactate amendment, redox potentials decreased from ca. +300 mV to -430 m V (vs. Ag/AgCl), and the sequential terminal electron-accepting process (TEAPs) was observed with the reactions of aerobic respiration, nitrate reduction, iron reduction, sulfate reduction, and methanogenesis. The related species of the microbes along with TEAPs, e.g., Pseudomonas sp. for nitrate reduction and Desulfovibrio sp. for sulfate reduction, was also detected. These results indicated that the microbial activities would affect the geochemical changes in nuclear repositories.

報告者

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