自由研究

質問

どこで質問したらいいかわからなかったので、ここで質問します。

僕は中2です。まだ、自由研究が終わってないので何にしようかなっと思っていたんですが、バクテリアに焦点を置こうと思います。

昔、「バクテリアはアンモニアを分解する」と聴きました。

それを利用して、水中のアンモニアをバクテリアに分解してもらって、phを下げるという実験をしたいと思います。

まず川や用水などから水と石を持ってきます。

そしてその水に、ガーゼや砂利、もってきた石などを24時間つけます。

そして川の水漬けしたものを使ってペットボトルろ過装置を作ります。もうひとつ対照実験として、川の水漬けしていないものを使って同じような装置を作ります。

そこに、市販のアンモニア水を入れたph８くらいの水道水を同じだけ入れます。

そうして出てきた水を試験紙に通してphが下がっていれば成功！っていう実験をしたいんですが、成功すると思いますか？

これじゃあ石（砂利）にバクテリアがうまく繁殖しないんじゃないかなと思うんですけど…

回答お願いしますm(_ _)m

回答No.2

shirokumanet2004 · ベストアンサー

環境微生物学専攻の院生なのでそれなりに答えられると思います。

まずバクテリアとは微生物の総称です。なので
バクテリアがアンモニアを分解するというのは
誤りで、一部のバクテリアは分解するが正解です。
Kyuu-様ご指摘の通りにアンモニアを発生させる菌も存在します。

確かに硝化菌（アンモニア酸化、亜硝酸酸化細菌）
というアンモニアを分解するバクテリアは存在します。これらの細菌はアンモニアを無害な硝酸塩という物質に変換し、脱窒菌が窒素へと分解します。
これらの細菌は熱帯魚飼育家の方が意図的に水槽に繁殖させている事もあって、熱帯魚専門店で手に入る菌体です。

さて、実験についてですがろ過器で水質向上を目指しているようですが、たかがろ過器を通過する間程度でアンモニアが分解されるとは思えません。乳酸菌で満たされたろ過器に牛乳を通してもヨーグルトにならないような感じです。また河川に存在するバクテリアは多種多様であり必ずしも硝化菌が豊富だとは保障がありません。そして水道水のpHは７前後ですのでpH8を初期値とした場合、変化が分かりにくいと思います。

硝化菌に焦点を当てたいのであれば、どのような条件（水質、温度、光の有無、水量、pH）で硝化菌が最も働くかを比較してみてもよいかと思います。

ただしpHの上下だけでアンモニアが分解されたかどうか判断はできないのではないかと思います。アンモニアの測定はそれなりに技術と費用が必要になります。
物凄く汚れた水に硝化菌を繁殖させて目視で比較でも中学生ならばよいかと思います。そこまで汚れた水をきれいにできるかは解りません。

下水の浄化には微生物が使われています。もしも
実験じゃなくて調べ物で論文形式に仕上げるだけでも
よいのであれば、それについて調べても面白いと思います。その場合は環境微生物学という分野を調べて下さい。

お礼

僕の家で熱帯魚を飼ってるんで「硝化菌」も「脱窒素菌」もあります。

これつかったらどうにかなりますか？

普通にろ過器に通すだけだったらみんなやってるんで、アンモニアの要素を取り入れたんです。

回答No.6

nobu-chan

他の方々が指摘されているとおり、ろ過装置を通しただけでどの程度アンモニアが分解されているのか疑問ですね。砂利とアンモニア水を混ぜて、ある程度時間を置いてから水を出したほうが良いのではないでしょうか。
また、バクテリアが豊富なら、呼吸による二酸化炭素の放出も多いと予想できますよね？　ですから、pHが下がっても、アンモニアが分解されたからだ、とはいいにくいような気がします。アンモニア、硝酸、亜硝酸に対する試薬で調べたほうが良いと思います。

お礼

回答ありがとうございます

自由研究が終了しました！　結果は…

わかりません。結果が出ませんでした。

川の水漬けにバクテリア(硝化菌)を入れて、バクテリアを活性化し、バクテリアを定着させやすくなる『必須微量元素』というのをいれ、２日間漬け込んで実験に臨みました。

アンモニアが含まれていたら色が変わっていくアンモニア検査薬（液体）で調べました。

かなり薄いアンモニア水のアンモニア濃度を調べ、ろ過器を通した後の濃度を調べましたが、その検査薬には試験管が一つしか入ってなかったんで、同時には比べられなかったんです。

だから使い捨てカメラを現像したら、写真で見比べて結果を見ようとしたんです。

そして現像したら…

カメラの影響でしょうか、真っ白でした。

結局結果が出ないまま夏休みが終わりました。

明日先生に謝ります…

回答No.5

nayu-nayu

中２でこんな自由研究の発想が出来るなんてスゴイです。
是非、頑張ってください！

ただ、皆様仰っているように、微生物以外の影響も分析しなければいけません。

ただ、そこまで時間がないようですね。

アドバイスですが

＞これじゃあ石（砂利）にバクテリアがうまく繁殖しな
いんじゃないかなと思うんですけど…

今回の場合、環境問題を取り上げて、環境問題解決の為に実験を成功させる事が研究の最終目標になるのですが、上手く行かなかったら「なぜ上手く行かなかったのか」という研究も立派な研究です。
（なぜなら、新たな発券や技能向上は失敗を研究することで得られるからです）

失敗したデータも必ず残してください。

今回の実験の場合、上手く行った場合、実験結果から考察を書くわけですが、

「～のバクテリアの働きでアンモニアが分解された」と１００％を断言するには実験が足りません。
「～のバクテリアの働きでアンモニアが分解された"可能性がある"」にとどめるべきです。
（３年になったときの自由研究でこの"可能性"を更にアップさせる研究をすることもできるでしょう）

上手く行かなかった場合は
「なぜ上手く行かなかったのか」を考察して見てください。
（上手く行った自由研究だけが全てではありません）

大ざっぱな実験計画は出来ているようですので、まずはそのまま試してみてはどうでしょうか？

お礼

おお、いろいろありがとうございます。

自由研究が終了しました。（結果は上の回答でご報告します）

来年ももう一度この課題に取り組みたいと思います。

回答No.4

wafuu

アンモニアが蒸発する、二酸化炭素で中和されるなどの影響が考えられるのでphは間違いなく下がりますがそれがバクテリアの影響であると結論付けるのは少し無理が出てきます。

お礼

じゃあアンモニア用の検査器を使ったらどうなんでしょうか

一応対照実験もします

補足

補足で質問するのもなんですが、自然（川）の浄化サイクルってどのようになっているんですか？

やはり硝化菌が活躍しているわけですよね？

いろいろ調べてみましたが、詳しく載っているサイトが見つからなかったので、教えてもらえないでしょうか

回答No.3

takakuwa3

水槽で魚を飼育すると、魚の出す排泄物であるアンモニアを分解（酸化）して亜硝酸にするバクテリアと、生じた亜硝酸を硝酸に分解するバクテリアが増加します。この両者を一緒にして硝化作用といいます。肥料を与えた土の中でも起こっている現象です。
ただしこのアンモニア酸化細菌は純水培養が困難で、生育に大変時間がかかります。大腸菌の様に一晩ではなく２～３週間かかってようやく生育したのが分かるくらいです。
水中や土中では生じた亜硝酸を直ちに分解する亜硝酸酸化細菌とチーム組んでいるので、有毒な亜硝酸がすぐに消失してしまい、元気なんでしょうね。

さて、おたずねの件ですがアンモニアがなくなったことを検出するためにはネスラー試薬というあります。これで簡単に検出できます。
一定の濃度（薄い方がよい：なぜならアンモニアも毒だから）のアンモニア水に、一方はバクテリア（熱帯魚屋で購入するか、それが含まれる水草等）を入れ、対照実験はそれを殺して無菌（簡単には冷凍庫（－２０度）に３晩ほど入れてしまうと凍結によりバクテリアは死滅する。過熱すると有機物が分解してアンモニアが出来るかも）にしてから使用します。
この両者（水草を入れた物と、殺菌した水草、水草がアンモニア酸化細菌だと考える）を室温に放置して、毎日水中のアンモニアの量を測定して見たらいかがでしょうか？　違いが時間とともにグラフに出来ると思います。
この場合に、検討すべきはアンモニアの初期濃度と入れる水草の量です。色々と自分で検討してみてくださいね。

ネスラー試薬でのアンモニアの測定は本を見るか、理科の先生に相談してみてね。結果が得られた是非お知らせ下さい。実験結果を楽しみに期待しております。

参考URL：

http://www6.ocn.ne.jp/~chamber/shiiku_4.html#top

お礼

グラフに出来るほど日数が残ってないんです！（＾＾；）

どうするか、もう一度良く考えて見ます。

ありがとうございました

回答No.1

kyuu-

生物は高校の授業程度にしか勉強していないのであまり自信はありません・・・。専門家の方から意見があればそちらを参考にしてください。

私が思うのは時間が短すぎるかな、という事です。微生物のする化学反応は、化学の時間に試験管を使って行う反応とは比べ物にならないほどゆっくりのはずなので、ペットボトル濾過器を通る短い時間ではあまりpHは変わらないかと思います。

実験が上手くいかなければ、ゆっくり時間をかける方法も考えられてはどうでしょうか？
あと、アンモニアを作り出す菌もいるので、その辺も少し調べてみてはどうでしょうか？

お礼

ゆっくり実験していたら夏休み終わってしまうんです……

もっと早く質問していたらよかったですね。

ありがとうございました