科学技術の進歩で人類は輝く文明社会を築いてきたが、膨大な化石燃料のエネルギー消費、そこから排出された亜硫酸ガスによって、大気、大地そして水中は酸性化、そこに環境適合した硫酸還元菌が春を謳歌し始めている。古細菌から吐き出す硫酸はあらゆる物質を溶かし、文明社会を少しづつ蝕んでいる。更に古細菌の悪臭、メタン（CH4）はＣＯ２の２３倍の温室効果をもたらすと言われている。目に見えないヒトの敵、硫酸還元菌に人類はどう立ち向かうべきか、その対策工法を独創します。

人は目に見えない、炭酸ｶﾞｽ、大気の酸性化そして細菌にはあまり興味を示さないが、炭酸ｶﾞｽが固形になってドライアイス、酸性雨によって樹が枯れ、ｶやハエ等で目に見えるととたんに強い関心を示す。この度の福島原発事故で初めて人々は目に見えない、臭わない放射線に強い関心を示した。ここでは目に見えない硫酸還元菌について語ります。

●成り立ち  

工場や自動車などのエネルギー源である化石燃料(石炭，石油など)を大量に使用することで大気中に多くのSOxやNOxなどが放出されます。それが光化学反応などにより，酸性物質(硝酸，硫酸)に変化します。酸性雨は，これら酸性物質が溶け込んだ雨，と一般には知られています。雨以外の霧や雪に溶け込んだ場合には，酸性霧，酸性雪などといわれますが，本質的には同じものです。 

●pHとの関係

pHは酸性・アルカリ性の単位で，7.0が中性です。

雨にはもともと大気中の二酸化炭素が溶け込んでいるため，やや酸性を示します。したがって人為的汚染によるSOx，NOxのない環境中の雨はpH5.6程度といわれています。ただし，自然界では噴火などの火山活動で酸性のガスが放出され，pH5くらいまで下がることがあります。このため，人間活動の影響により酸性化が起こっているとはっきり指摘できるのは，日本ではpH5以下の場合だといわれています。

●酸性雨問題とは

広い意味で用いられる酸性雨問題には、雨水の酸性化以外にもいろいろな問題が含まれています。たとえば，黄砂のようにアルカリ土壌を含んだ粒子状物質が大気中に巻き上げられ，酸性雨中の硫酸(H2SO4)などと反応して中和された場合には、雨水としては中性を示しますが硫酸イオンなどは残っており，決してなくなったわけではありません。雨水が汚染されたかどうかについてはpHだけで判断するのではなく，雨などに含まれる汚染物質の量にも注意が必要です。

また，汚染物質は雨に溶け込むだけではありません。ガスや粒子として直接地上に舞い降りてきます。広義の酸性雨問題には，こうした現象も含まれます。つまり，「酸性雨」とは酸性の雨だけではなく，人間活動から発生した大気汚染そのものの問題なのです。それら大気汚染物質が，形を変えて落下し，地上に影響を及ぼすのです。

酸性雨

自然の雨は、二酸化炭素が水に溶けているため、pH5.6である。よって、酸性雨は、pH5.0以下の雨のことをいう。この酸性度を高くする主な原因として、窒素酸化物（ノックス）や硫黄酸化物（ソックス）がある。

窒素酸化物は、自然界では、雷の放電、土壌中での有機物の微生物分解などにより、二酸化窒素が発生している。人為的には、化学燃料の燃焼、肥料の分解、燃焼時の大気中での酸化などがある。硫黄酸化物は、自然界では、火山の噴出、陸上生物から発生する硫化水素や、植物プランクトンが生成する揮発性の硫化ジメチルなどがある。人為的には、化学燃料の燃焼や金属の精錬などで発生する。近年、野外の大理石や金属の建築物や彫刻の酸性雨による腐食の悪化が、激しくなっている点から考えても、自然界の影響より、人為的な影響が大きいことを示している。

窒素酸化物や硫黄酸化物が、大気中の水蒸気と結合して、エアロゾルを形成し、酸性雨となって地表に降る。水蒸気と結合して、雨となる他に、酸性霧となる。酸性雨より酸性霧が、強い酸性を示し、より多くの影響を与える。特に、ストーブや工場から排出された石炭の煤煙が、エアロゾルの核となり、大気中に存在する鉄やマンガンが、金属触媒として働き、硫黄酸化物と結合し、酸性霧を発生させる。これが、スモッグである。

生態系への影響

（1）植物への影響

　　裸子植物は、胚珠が裸であるから酸性雨により、種子が傷害や生成の阻害が見られる。また、実験で、針葉樹林→広葉樹林と酸性雨の影響を受けやすいが、実際は、広葉樹林は、一年毎に落葉するのに対し、針葉樹林は、落葉しないため、葉の表面のワックスや気孔などの傷みが蓄積するため、針葉樹林の方が、被害が大きい。

　　雪解け水や、酸性霧など強い酸性に植物が曝された時、pH3.0以下となり、葉の表面に壊死斑点が現れる。葉面の毛や気孔が傷つけられることは、光合成や分泌作用が侵され、病原菌の進入を安易にする。

　　酸性雨が、植物体内に侵入すると、中和するために植物の生活に必要なCa、Mg、Mnなどが使われる。クロロフィルに必要なMgが不足すると、葉が黄色く変色する。そのため、土壌中のNa、Mg、Caを中和に利用し、補給が出来なくなると栄養不足となり、生長が止まる。

　　その他に、樹木の年輪幅の減少や被害木に着生する地衣類の旺盛な生育が見られる。（地衣類は、大気汚染に弱いため、それにも強い種が優占となる。）

（2）土壌への影響

　　酸性雨の初期の現象として、肥料と働き、植物の成長が促進される。

　　土壌の酸化が進むと、土壌粒子表面でイオン交換反応（例えば、酸性雨で生じた水素イオンと土壌表面に結合しているカリウムイオンが、交換される。）により、Al、Hg、Cd、Ptなどの金属が遊離する。金属には、重金属を含んでいて、湖などに流出すると、プランクトン→魚→人間へと影響する。また、重金属の影響を受け、植林が難しくなる。また、Alの流出により、動物や微生物（有機物分解を阻害）に悪影響を及ばし、植物の生長を阻害する。食物連鎖で人に伝わると、アルツハイマー病の原因ともなる。

　　土壌微生物は、pHの低下により、細菌や放線菌が姿を消し、糸状菌が優占する。このため、細菌の捕食者ヒメミミズが減少し、糸状菌の捕食者トビムシの特定種が増加する。

　　植物の成長を助ける微生物や病原菌など植物に悪影響を与える微生物がある。これらの中で、体表面に保護被覆が無い場合、酸性雨の影響を受け、減少する。特に、窒素固定を行う藍藻類（根粒菌）は、酸性環境やFe、Alなどの毒性の影響を受けやすく、根の生長と根毛の発生が抑えられる。

（3）湖、川、海への影響

　　湖、川は、強い酸性を示す雪解け水の影響を受けやすい。

　　酸性雨の初期には、酸性雨の窒素酸化物が栄養分となり、成魚の成長を促進させる。幼魚は、酸性雨に影響を受けやすいため、餌が成魚に集中し、大きな魚が釣れる。

　　酸性条件で、エラが侵され、水中から塩分を吸収出来なくなり、血中のNa濃度が異常に少なくなる（酸性雨中毒）。

　　魚介類は、pHの低下の伴って、姿を消していく。pH5.5で鯉、pH4.5～5.0でスズキ科やカワカマス、pH4.5以下では、ある程度の酸性雨耐性がある鰻も姿を消す。Ca成分の多い貝殻は、溶けて穴が空いている。pH4.5以下になると、酸性に強い特定の昆虫、プランクトンが生存、繁殖する。特に、ミズコケが優占となる。ミズコケは、pH3.5～4.0の強酸化状態で、胞子が発芽し生長も早い好酸化植物である。pH低下を防ぐために石灰により中和しているが、土壌から溶出したAl、Cu、Zn、Niが、生態系の再生を妨げる。

　　酸性雨で、土壌からCoが、海に溶出すると、Coを必須元素とする（ビタミンB_１２の合成に利用する。）プランクトンが、大繁殖し、赤潮を招いた例がある。

（4）コンクリート構造物への影響

　酸性雨はコンクリートま劣化を起こす。ひび割れが生じていたり、品質が劣るコンクリートの場合には、内部に酸性雨が進入し、雨水中のイオンが影響を及ぼす。セメントの主要成分であるＣａ（ＯＨ）２がＣａＣＯ２となるなど、徐々に分解してコンクリート構造物の破壊わもたらす。コンクリートつららは、酸性雨によりセメントからＣａ（ＯＨ）２を含む溶液が大気中に流れ出る際に生じた石灰質のつららである。

考察

　　日本は、アルカリ性の土壌と黄砂などで酸性雨を中和し、高い脱窒技術で、酸性雨の影響が抑えられているが、今後、酸性雨の原因で、何が起っているかを明確にし、他の環境問題との相互作用を考えなければならない。また、酸性雨への耐性が強い小麦の生産が、上がるかもしれない。酸性雨によるpHの変化で、酸性耐性をもつ種、流失した物質が、微量必須元素となり、特定の種の増殖させる。しかし、酸性度が低くなりすぎると、最低限の環境要因に影響し、陸上では、沙漠化のような現象が、起こると考える。

難病・奇病に苦しむ患者の数は、1万人といわれていました。それが2003年の調査では、なんと50倍の50万人にも増えているのです。こうした背景には、電磁波やストレスなど、さまざまな現代ならでの要因もあると思いますが、この急激な難病・奇病の増加には、環境汚染、微生物汚染が深く関与しているのではないかと私は危惧しています。

地球の土壌を汚し、微生物のバランスを崩し、地球を病気に追いやっているのは、私たち人間です。

硫黄細菌の働き

硫黄や硫化水素などを酸化および還元して得られるエネルギ－で生育する細菌。硫黄細菌は太古の時代に海底火山の噴火で発生した硫化水素を酸化してエネルギ－源に利用したね地球上で最も古い生物といわれている。硫黄細菌としてはチオバチルス属が代表的で、硫黄の出る温泉などに生息し、硫黄を硫酸に酸化できるので、ＰＨ１程度の強酸性の環境下でも生きることができる。

硫酸還元菌の働き

硫酸を硫化水素に還元してエネルギ－を得ている細菌を硫酸還元菌と呼ぶ。硫酸還元菌は絶対的嫌気性菌で、水を張った水田の還元層に多く生息する。

メタン酸化菌

酸素を使ってメタンを二酸化炭素に分解して炭素源とエネルギ－を得ている細菌。

地球に温暖化をもたらすメタン

　大気中の二酸化炭素（CO2）濃度の増加が地球温暖化の原因として着目されていますが、メタン（CH４）は同じ放出量で二酸化炭素の23倍の温室効果をもたらすと言われています（2001年, IPCCの報告）。現在、地球上で一年間に放出されるメタンの全体量のうち、10～40％（年間6000万～２億4000万トン）が植物から放出されている。
植物体からのメタン発生
　この発見をネイチャー誌（2006年1月）に論文発表したケプラーとレックマンも、植物体からメタンが発生する結果を得た当初は、「自分達でさえもこの事実が受け入れ難いのに、いったいどうやって、他の研究者や一般の人に説得するのか、教科書と矛盾する発見に科学者は何をなすべきか。まさにそれに直面した」と記述しています（2007.Scientific American 296(2):53-57）。
　彼らが行った実験は、完全に密封できるガラス容器（容積44ml）に植物体を入れてメタンの発生量を測定するという、いたってシンプルなものでした。彼らは最初に熱帯や温帯に生育している30種の植物の葉を採集し、容器に葉を入れてメタン測定を行いました。その結果、1時間あたりに植物からメタンが放出される量は0.2～0.3ng（乾燥重量1gあたり）と微量でしたが、すべての種の葉からメタンが発生していることが分かりました。
　次に植物の一部分ではなく、根・茎・葉を含む植物全体が測定できる小麦やトウモロコシの苗を使ったところ、先の実験と比較するとメタンの発生率は10～100倍に達していることが明らかになりました。また、彼らは、30℃よりも40℃の方がメタン発生率が高いことも明らかにしています。ただし、この一連の実験は、植物体からメタンが発生する現象のみを捉えたもので、植物組織内でのメタン生産のメカニズムはわかっていません。また、植物の各成長段階におけるメタン発生量の比較も今後の課題です。
　しかし、彼らの実験結果は、これまで謎であった大気中のメタン濃度分布の地域差を解くカギになるかもしれません。大気中のメタン濃度は地域によって大きく濃度が異なっており、特に熱帯雨林の地域で高いことが報告されていますが(Science 308:1010-1014)、その理由については全く説明ができませんでした。なぜなら、これまで自然界でのメタン発生源は土壌中の嫌気性細菌のみと信じられており、近年の多量なメタンの増加は、焼き畑農業や都市工業によるものと考えられていたからです。ところが、メタンが植物からも放出されるとすれば、熱帯雨林地域でメタン濃度が高いことは説明がつくのです。この発見を機に、今後、メタンに関わる大気循環モデルに、植物からの発生率を新たに加えて見直す必要がでてきました。
誤解を招いた報道
　彼らが発表したネイチャー誌（2006年1月12日付）の論文紹介(NEWS&VIEWS)では、「新たな森林植栽は温暖化を軽減するのではなく、かえってメタン放出の増加につながり、温暖化を促進するのではないかとの不安を感じる」と記述され大きな反響をもたらしました。また、マスコミも「地球温暖化―森林が原因」と大きく書き立てました。
　世界各国において、植樹事業を推進して森林再生の努力が行われているのも、植物が増加すれば大気中の二酸化炭素の吸収量が増え、地球温暖化対策に貢献できるとの考えからでした(さらに詳しく地球温暖化)。また、植物を原料としてつくられるバイオエタノールの使用目的も、燃焼して放出される二酸化炭素は、もともとは植物が大気中から固定した二酸化炭素であるため、石油を使用した場合のように、大気中の二酸化炭素濃度の増加にはつながらないとの認識からです。言うならば、地球温暖化対策の頼みの綱が植物であったわけです。ところが、その植物体から、二酸化炭素の23倍の温室効果をもたらすメタンが発生していることが明らかになったのです。
　そもそもメタンが地球温暖化に影響を及ぼし、温暖化を加速的に進行させる可能性があると懸念されているのは永久凍土に蓄積されているメタンです(さらに詳しく永久凍土のメタン)。大気中のメタン濃度は二酸化炭素の濃度と比較すると低濃度で、現在、大気中に存在する二酸化炭素濃度の0.47%にすぎません。しかし、これ以上、温暖化が進むと、永久凍土の氷が溶け、これまで氷中に閉ざされていたメタンが大気中に放出され、地球全体として大気中のメタン濃度が増加し、地球温暖化に拍車がかかると考えられています。実際に、シベリア西部の永久凍土地域に存在する湖では、1974年から2000年までにその面積が14.7%広がっており、そこからのメタン放出量は58%増加すると見込まれています（2006, Nature, 443:71-75）。
　いずれにしても、植物が放出するメタンと大気中のメタン濃度の詳細な関係を明らかにすることは、未来の地球環境にとって重要な課題となることでしょう。

アルミの植物そして動物への影響

土壌中のアルミ粘土が酸性雨によって、溶けだし、生態系に大きな影響を与えています。植物はアルミイオンを吸収し易くなり。また食べられないよう、体内に蓄積します。それを食べる草食動物のイノシシやシカは体内に蓄積され、本能的に体内除染するため樹木の皮を剥ぎ食べます。また痴ほう症になったかのように、自分たちの縄張を超えて、市街地に出没し大暴れしている。ヒトは自然界の異変を知り、動物達から学ぶ姿勢が大切です。食物連鎖はヒトの世界でも起こり得る出来事なのです。

アルミニウムは長石および粘土鉱物などとして普遍的に存在するため、地殻を構成する元素としては酸素、珪素に次いで3番目に多い（クラーク数：7.56%、重量比）。工業的に多彩な用途が見出される一方、酸性土壌中のアルミニウム含量は、植物の成長に影響する重要な要素である。農業や園芸における人工的な栽培環境では中性付近に調整された土壌を用いる場合が多いが、それでも有害なアルミニウムイオン (Al3+) が根の伸長成長を阻害する事が知られている。

土壌中のアルミニウムは、pH が5.0を下回ると急激にイオン化して溶解度が高まり、pH 3.5ではほぼ完全に溶存体となる。水溶化したアルミニウムイオンが農作物その他の植物に及ぼす害として、以下のようなもの知られている。

肥料として土壌に添加したリン酸と結合し、難溶性の塩を形成する。結果として施肥効率が低下する。
根の成長阻害を引き起こす。アルミニウムイオンは根の細胞の細胞壁アポプラスト領域へ結合し、種々の応答反応を引き起こす。応答反応としてはβ-1,3グルカンであるカロースの分泌などが知られるが、成長阻害の具体的なメカニズムは分かっていない。

成長阻害に関する研究は今も進められているが、アルミニウムが活性酸素の発生を促し、脂質の過酸化やミトコンドリアの機能障害を引き起こすとする意見が有力である。

××では膨大な下水道汚泥をコンポスト等の肥料や土壌改良材として農地に撒く施策が推進しているhttp://www.jswa.jp/recycle/が、優良土壌を劣化する要因となりますよ。

また、下水処理場では、××でPh酸性調整を行って、アルミニウムイオン化して溶解度が高めています。地球史からは植物も、ヒトと同じ系列です。植物の成長に影響するアルミイオン、ヒトの機能障害とならないのでしょうか?

世界のメタン濃度

毎日新聞　2013年01月31日　11時47分（最終更新　01月31日　11時59分）

大気汚染予測システムによる３１日午前０時時点のシミュレーション。近畿地方の濃度が高く示されている＝国立環境研究所のホームページから

　中国で深刻化する大気汚染が「越境汚染」として西日本に流入した影響で、３０〜３１日にかけて近畿地方で大気汚染物質「硫酸塩エアロゾル」の濃度が急上昇したとみられることが、国立環境研究所の分析で分かった。地上の実測速報値も、環境基準を超す地点があった。

　硫酸塩エアロゾルは、石炭などの燃焼で発生し、濃度が高くなると、ぜんそくなどの呼吸器疾患を起こす恐れもある。

　国環研のシミュレーションでは２８日午後以降、大陸から九州地方に流入し、３０日夜から３１日早朝には、大阪府や奈良県などで微小粒子状物質「ＰＭ２．５」が、環境基準（１立方メートル当たり１日平均値３５マイクログラム以下）を超すレベルになったことが示された。３０日午後６時の地上観測点の実測速報値も阪神地区などで基準を超え、予測結果をほぼ裏付けた。ただ、基準は１日平均値を基に判断するため、基準を超えたとはみなされない。

　中国では近年、石炭など化石燃料の大量消費が原因の大気汚染が社会問題化している。国環研は、東アジア地域で大気汚染物質の濃度を推定。風向や風速などの気象データを加えて移動状況をシミュレーションし、公表している。ただ汚染の全てが中国由来ではなく、国内の暖房使用や自動車の排ガスなども影響しているとみられる。

　国環研は「濃度上昇の予測結果は、大陸の大気汚染物質が流れ込んだためと解釈できるが、国内の濃度は中国の汚染レベルに比べると格段に低く、健康な大人が気にするレベルではない」と説明している

 

近い将来、CO2の地球温暖化対策より大気汚染の硫酸塩による土壌、飲料水の酸性化汚染。それに伴う硫黄酸化細菌等の古細菌の増殖。目に見えない環境汚染の連鎖から健康害が発生が推測されます。

●硫酸還元菌に立ち向かう対策工法を独創します

二酸化塩素はＮＡＳＡ（米国航空宇宙局）のスペースシャトル内の完全滅菌に採用。二酸化塩素ガス濃度は時間経過と共に減少が欠点、試作開発で二酸化塩素ガス濃度の長期間保持に成功しました。

 ○下水マンホール、下水処理場内の硫化水素ガスによる悪臭と酸欠は施設の維持や管路更正工事で作業員の悩みの種でした。また、悪臭の要因とされる硫黄酸化細菌類の生物膜による下水管渠の腐食、劣化から道路陥没を誘発する問題等、下水道管路の長寿命化対策の一環としての予防措置が緊急課題となっていましたが、試作開発した吊り下げ『さあ滅菌(めっきん)ダ』が解消します。　　　　　　　　　☆吊り下げ『さあ滅菌(めっきん)ダ』製品の優秀性☆　　　　　　　　　　　　　　　　　①有害物質を発生しない、強力な二酸化塩素ガスで滅菌。②二酸化塩素錠剤を長期間に濃度の一定保持します。③容器はＰＰプレート、軽量で強く、ワンタッチ設置で安定。④硫黄酸化細菌が生成する硫酸、中性化による下水道管の劣化を防止します。