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下水処理から多摩川へ: 細菌たちの「役割」と「ゆくえ」を解明 ~水環境保全に向けた、細菌生態系の時空間ダイナミクスを特定~

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2026-05-11 東京科学大学

東京科学大学と東京農業大学の研究グループは、東京都内の下水処理場から多摩川へ放流される細菌群の動態を解析し、下水処理を支える「コア細菌群」と河川への影響範囲を明らかにした。研究では、A2O法を採用する下水処理場で夏から冬にかけて継続調査を行い、アンモニア除去率は年間を通じ98.4%と高水準を維持していた一方、冬季の低水温により硝化を担う細菌Nitrospiraが減少し、処理能力低下が起こることを確認した。また、季節や処理槽に関係なく安定して存在する「コア細菌群」が全体の70%以上を占め、下水浄化機能を支えていることも判明した。さらに、殺菌後に多摩川へ放流された下水由来細菌DNAは、下流2km地点で大幅に減少しており、河川生態系への影響は限定的である可能性が示された。本研究は、都市下水処理システムの環境保全機能を微生物学的に示した成果であり、今後は薬剤耐性遺伝子やRNA解析を含めた水環境管理研究への発展が期待される。

下水処理から多摩川へ: 細菌たちの「役割」と「ゆくえ」を解明 ~水環境保全に向けた、細菌生態系の時空間ダイナミクスを特定~
国土地理院撮影の空中写真を加工して作成

<関連情報>

廃水処理における細菌の役割と、処理済み廃水が河川の細菌生態系に与える影響 The role of bacteria in wastewater treatment and the impact of treated wastewater on riverine bacterial ecosystems

Akifumi Nishida ,Mayuko Nakagawa,Masayuki Yamamura
PLOS O
ne  Published: April 15, 2026
DOI:https://doi.org/10.1371/journal.pone.0346342

Abstract

Spatiotemporal analysis of bacterial communities in wastewater can explain the role of bacteria in removing organic matter, phosphorus, and nitrogen as well as the impact of wastewater treatment on riverine ecosystems. This study investigated the bacterial dynamics within an anaerobic–anoxic–oxic (A2O) wastewater treatment plant (WWTP), comprising anaerobic, anoxic, and aerobic tanks, in Tokyo and its impact on the receiving Tama River. 16S rRNA gene analysis and ion chromatography were used to monitor bacterial composition and nutrient concentrations, respectively, to assess the effectiveness of nutrient removal across seasonal temperature variations, and the influence of treated wastewater on riverine bacterial communities. The A2O process effectively removed nutrients, but the nitrification efficiency was affected by temperature, with decreased temperatures correlating with reduced Nitrospira abundance, while nitrate concentrations increased due to higher influent ammonium loads. The WWTP bacterial community exhibited a polarized structure with a dominant core community that was stable over time and across tanks. The abundance of bacterial DNA introduced into the river via treated wastewater decreased downstream, indicating the spatial attenuation of the wastewater treatment impact on the riverine ecosystem. This study demonstrated the temperature sensitivity of WWTP processes, and the transient impact of treated wastewater discharge on river bacterial communities, thereby emphasizing the importance of understanding these dynamics for effective environmental conservation.

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