環境科学A
補講の日程決定!
・名古屋キャンパス(水曜1,2限)
11月27日(土) 2限 0704教室
・豊田キャンパス(水曜4限)
11月24日(土) 5限 851教室
どちらに出ても構いません。
先週の出席カードから...
先生はテレビ(お笑い)好きだ、間違いない!
→ 強ちはずれてないですね(^_^)
進め!電波少年は知ってますが...
→ 好感触!、猿岩石、ドロンズ、…覚えてる?
先生は生活の中でどのようなことを実践して
いますか?
先生は偽善者ですか???
○マイバッグ持参して買い物に行きます。
○割り箸やビニル袋、Refuse努力してます。
○エコ製品、積極的に購入してます
×PETボトル飲料、良く買います。
×近所のスーパーに車で買い物に行くことも
環境科学A(髙島)
先週の出席カードから...
なんで二酸化炭素やメタンが増えると温暖
化が起きるの?
気体が熱せ 熱エネルギー吸収 高エネルギー状態
られる。
が続く(熱が維持)
先週の出席カードから...
海水に吸収される方が数%多いと言っても、
それですべて補えるとは思えません。それ
にその内に許容オーバーするんじゃない?
→ その通りです。そうなりつつあります。
海洋からCO2が放出されるって?
→ 温度と濃度の差によって移動します。
メタンハイドレート、溶けたら大変でしょ?
→その通りです!温暖化の懸念もあるので、
未来の燃料となるには課題も多いです。
先週の出席カードから...
無洗米を使っても結局ヌカが排出される
→処理に要するエネルギーは少なくて済む
http://www.musenmai.com
昨年から私の地元では超高温の焼却炉が
できてゴミの分別をしなくてもよくなったんで
すが、これってほんとに大丈夫なんです
か???
良い訳ありません!ただコスト的には一
番安くすむ現実もあり、不幸にもこのよう
な自治体が増えているのも事実です。
環境科学A
水圏の汚染と物質循環
地球環境における炭素、窒素、硫黄の物質循環
参考書 第1章 (1.4など)
地球環境における窒素の循環
窒素(N: Nitrogen):
生体内:核酸(DNA, RNA),アミノ酸(タンパク質)
(炭素と同様)生体にとって最も重要な元素の一つ
空気の主要成分(窒素80%、酸素20%)
大気中の窒素の量:地上&海洋中の生物が
保持する窒素の約4倍
地球環境における窒素の循環 (1.窒素固定)
気体窒素は非常に安定
他の物質と反応しにくい(例:お茶の窒素充填)
気体窒素から生物に利用されやすい形への変換の
4割は工業的な窒素固定(アンモニアなどに変換)
合成されたアンモニアは食品、火薬、肥料(硫安)
など多用途に使用
地球環境における窒素の循環 (1.窒素固定)
アンモニア合成(ハーバーボッシュ法)は高温
(500℃)、高圧(200気圧)条件下
生物が行う窒素固定は常温常圧
根粒菌
有機物、酸素
毛根
アンモニア
アミノ酸
植物根の断面
根粒菌が侵入
し根粒を形成
共生関係
・根粒菌の窒素固定:遊離細菌の10倍以上
・マメ科の植物を植えると土壌が肥える ← 古代文明の頃
から知られていた
地球環境における窒素の循環 (2.硝化)
動植物の遺体が分解される際にアンモニアが生じる
動物の排泄物にはアンモニアが含まれている
土壌に添加される肥料はアンモニアが含まれている
微生物の作用によって亜硝酸に酸化される
エネルギー源
アンモニア
炭素源
CO2
アンモニア
有機物
亜硝酸菌
(アンモニア酸化細菌)
酸素
亜硝酸
エネルギー
地球環境における窒素の循環 (2.硝化)
亜硝酸が微生物の作用によって硝酸に酸化さ
れる(硝酸菌:亜硝酸菌と一緒に存在している)
微生物の作用によってアンモニアは最終的に
硝酸へと酸化される(これを硝化と言う)
硝酸は雨水によって流出しやすい
窒素化合物が過剰に流れ込むと富栄養化
地球環境における窒素の循環 (3.脱窒)
水圏や土壌に存在する硝酸が微生物の作用に
よって気体窒素に変換されて大気に戻る
硝酸は強い酸:他の物質を酸化させる力がある
物質を酸化し、その際のエネルギーを得る
硝酸自体は還元される
エネルギー源
硫化水素
炭素源
CO2
気体窒素
硫化水素
脱窒菌
硝酸
硫酸
地球環境における窒素の循環 (3.脱窒)
・大気中に放出される窒素:ほぼ脱窒によるもの
のみ
・脱窒で放出される窒素の量と生物学的および
工業的窒素固定の量はほぼ等しい
・脱窒は海洋でも起きている
・海洋からの脱窒量と陸上からの脱窒量はほぼ
等しい
硝酸塩として蓄積
脱窒菌
アンモニア
窒素肥料
亜硝酸菌
硝酸菌
NO2-
NH3
亜硝酸
NO3-
硝酸
人為的に発生
(化石燃料の燃焼)
従属栄養細菌
死骸
排出物
動物
取り込み
取り込み
窒素
生物的窒素固定,
工業的窒素固定等
枯れる
食べ物
N2 (N2O)
植物
地球環境における窒素の循環
地球環境における硫黄の循環
硫黄(S: Sulfur):炭素や窒素と比べると存在量
は少ないが地球環境に大きく影響を及ぼす
地上に存在している硫黄の大半は岩石中
水圏では硫酸、気圏では硫化水素(温泉の卵
の臭い)の形で存在していることが多い
1.大気ー地上間の硫黄循環(10月6日のプリント参照)
大気へ放出される硫黄化合物で一番多いのは化石燃料
の燃焼による人為起源の二酸化硫黄
二酸化硫黄以外ではジメチルスルフィド(海の磯の香り):
この二種で90%以上
二酸化硫黄は酸化されて亜硫酸や硫酸となる
大気中で硫酸エアロゾルと言う微粒子を形成する
酸性雨の原因となる
二酸化硫黄 → 亜硫酸、硫酸
二酸化硫黄 → 亜硫酸、硫酸
硫酸エアロゾル
二酸化硫黄
酸性雨
硫酸エアロゾル
二酸化硫黄
酸性雨
ジメチルスルフィド
化石燃料の燃焼
火山活動
ジメチルスルフィド
海
ジメチルスルフォニオプロピオン酸
陸地
植物プランクトン
大気-地上間の硫黄循環
2.環境-生物間の硫黄循環
土壌中、水中の硫酸は植物や微生物の作用によって
アミノ酸などに変換される(同化的硫酸還元)
植物は動物に補食される。動植物の遺体は分解過程
で硫化水素を発生する
硫化水素は硫黄酸化細菌の作用で硫酸に酸化される
硫酸は硫酸還元菌の作用で硫化水素に還元される
(異化的硫酸還元)
(化学)独立栄養細菌
光合成細菌
硫化水素
硫黄粉末
温泉など
H2 S
S(0)
硫黄鉱床
硫酸
H2SO4
硫酸還元菌
従属栄養細菌
死骸
排出物
動物
取り込み
取り込み
枯れる
食べ物
環境-生物間の硫黄循環
植物
地球環境における物質循環
 炭素、窒素、硫黄に限らず、地球上では様々な物質
が循環している。
物質循環を図式的に表すと、矢印が続いて
戻ってくる。
ある物質が環境中に蓄積することなく、生成と
分解の両方が起きている。
外的要因(主に人為的作用)によって、循環の
バランスが崩れ、特定の物質の存在量が多く
なること、これが所謂、汚染と言える。
ミクロの(微視的な)世界でも循環型社会
を成立させなくてはいけない。
環境科学A
水圏の汚染と物質循環
水圏における汚染被害事例
東京湾(船橋港付近)に発生した青潮
原島、巧刀:“海の働きと海洋汚染”、裳華房(1997)
悪臭、深刻な漁業被害などが発生
1.青潮
青潮が発生していると硫化水素の臭いがする
硫化水素
自然界
・温泉
・河川の低泥
・海底
海洋: 2.98×109 Kg / 年
人工的
・下水、廃水
・化学薬品製造プロセス
・金属処理の過程
陸上: 1.12×109 Kg / 年
硫化水素の毒性
濃度
数 ppm
20 ~ 100 ppm
症状
腐卵臭を感じる
目に刺激を感じる
数百 ppm
気道傷害、呼吸困難
800 ppm
30分以上曝露で致命的
ACGIH(アメリカ産業衛生専門家会議): 許容濃度 15 ppm
日本産業衛生学会: 許容濃度 10 ppm
下水管で硫化水素が発生しての死亡事故も…
青潮の発生機構
有機物
プランクトン等由来の有機物 海面
海底に堆積
有機物が分解 (酸素消費)
有機物 + 酸素 → 二酸化炭素 + 水
溶存酸素、好気性バクテリアの作用
底層部に貧酸素水塊
温度高
温度低
青潮の発生機構
貧酸素水塊の浮上
↓
硫化水素(悪臭)が空気に触れ元素硫黄に酸化
硫黄粒子の生成 散乱: 乳白色~青緑色
風
青潮の対策法は?
有機物を流さない(水を流す人の意識改革、河
川の浄化が必要)
干潟を作る(淡水・海水・大気が接触し合う干潟
は様々な生物が成育し浄化能力が高い)
空気(酸素)を供給し貧酸素水塊の生成を防ぐ
(貧酸素水塊をくみ上げる)
堆積した有機物を取り除く
設置コスト、運用コストを考慮して対策を取る
海面上に発生した赤潮
○:魚が増加 ×:有毒プランクトン発生,有機物堆積
赤潮の発生機構
リン化合物
窒素化合物
海面
有機物の分解による
窒素やリンの放出
富栄養化によるプランクトンの大幅な増殖
淡水
海水
淡水の流入により“潮目”ができ、プランクトンが濃縮される
赤潮の対策法は?
有機物を流さない
干潟を作る
堆積した有機物を取り除く
堆積物の耕耘
補食細菌の導入
発生予測法の確立、環境のモニタリングが必要
(pH、DO、BOD、COD、TOC、海水温度、リン化合
物濃度、窒素化合物濃度などの定期的観測)
環境科学A(髙島)
出席カードを前に提出してください
E-mailアドレス、HP-URLなど書ける人は書
いてください。
最終講義までに全てのレポートを提出しないもの
は単位を認定しないので特に注意するように!
ダウンロード

11月17日(水)