(57)【要約】【課題】  アオコ毒素で汚染された水を浄化するための安全で低コストな方法を提供する。【解決手段】  アオコ毒素で汚染された水を浄化する方法であって、前記水をポーチュラカの根に吸収させてポーチュラカを栽培することにより、前記水に含まれるアオコ毒素をポーチュラカに分解させることを特徴とする方法。好ましくは、前記水は湖沼の水であり、ポーチュラカの栽培は、湖沼上に設置された浮島上で行われる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アオコ毒素で汚染された水を浄化する方法であって、前記水をポーチュラカの根に吸収させてポーチュラカを栽培することにより、前記水に含まれるアオコ毒素をポーチュラカに分解させることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記水が湖沼の水であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ポーチュラカの栽培が、湖沼上に設置された浮島上で行われ、ポーチュラカの根が浮島の下の水を吸収することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体や家畜に対して高い毒性を示すアオコ毒素で汚染された水、特に湖沼の水を、特定の植物を使用して安全かつ低コストで浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生活排水や農業用水の流入により、世界各地の湖沼において富栄養化が起こっている。これに伴い、特に水温が上昇する夏季にミクロキスティス属などの藍藻、いわゆるアオコの大量増殖現象が観察されている。このアオコによって生産される生理活性物質ミクロシスチンは、動物に対して高い毒性を示すことが知られている。このため、アオコの発生した湖沼水を飲んだヒトや家畜が死亡したり健康を損なわれたりする問題が世界各地で報告されている。従って、アオコ毒素によって汚染された水を浄化することが求められている。
【０００３】
アオコ毒素で汚染された水を浄化する方法としては、湖沼などに発生したアオコを網やフィルターなどで物理的に直接除去する方法が最も簡単であるが、アオコを除去すべき湖沼などの面積は極めて大きいため、その作業量は莫大であり、人手で行うにせよ、動力を使って行うにせよ、莫大なコストと時間がかかるという問題がある。従って、アオコを物理的に除去する方法の代わりに、生物を利用したアオコ毒素浄化方法（バイオレメディエーション）が検討されている。
【０００４】
生物を利用したアオコ毒素浄化方法への取組みの一つとして、本発明者らは、アオコ毒素分解能力を有する特殊な微生物を以前に提案した（非特許文献１）。この微生物は、アオコ毒素を効果的に分解除去する点で期待できるが、この微生物が自然生態系に与える影響は未知であるため、安全性の点で積極的に使用することができないのが現状である。
【非特許文献１】Ｈｏ−Ｄｏｎｇ  Ｐａｒｋ  ｅｔ  ａｌ．，Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｔｏｘｉｃｏｌ．１６：３３７−３４３，２００１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は、アオコ毒素で汚染された水を浄化するための安全で低コストな方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、かかる課題を解決するために、安全性を確認しにくい微生物ではなく、一般的な植物の中からアオコ毒素を分解する能力を有するものを鋭意検討したところ、スベリヒユ属の園芸植物であるポーチュラカが高いアオコ毒素分解能力を有することを見出し、本発明の完成に至った。
【０００７】
即ち、本発明によれば、アオコ毒素で汚染された水を浄化する方法であって、前記水をポーチュラカの根に吸収させてポーチュラカを栽培することにより、前記水に含まれるアオコ毒素をポーチュラカに分解させることを特徴とする方法が提供される。
【０００８】
本発明の好ましい態様によれば、前記水は湖沼の水であり、ポーチュラカの栽培は、湖沼上に設置された浮島上で行われ、ポーチュラカの根が浮島の下の水を吸収する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の方法で使用するポーチュラカ植物は、高いアオコ毒素分解能力を有するため、アオコが発生した湖沼などの水中に含まれるアオコ毒素を効果的に分解することができる。また、本発明の方法は、アオコ毒素で汚染された水を使用してポーチュラカ植物を栽培することによって行われるため、簡単かつ安全で低コストである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、多数の植物の中から高いアオコ毒素分解能力を有する植物としてポーチュラカを発見したことにあり、この知見を利用してポーチュラカによってアオコ毒素で汚染された水、特に湖沼の水を浄化しようとするものである。
【００１１】
本発明の方法で浄化対象とする水は、アオコ毒素で汚染されたものであればいかなるものでもよく、例えば、アオコ毒素の生産源であるアオコが発生した水域の水を挙げることができる。アオコは一般的に、水の流れの速い河川では増殖せず、水の流れのほとんどない湖沼で増殖する。従って、アオコが発生した水域の水は、具体的には湖沼の水である。ここで、湖沼とは、池、湖、沼などの天然の湖沼、及びため池やダム湖などの人工の湖沼のいずれも意味する。
【００１２】
本発明の方法で分解されるアオコ毒素は、アオコの生産する非リボソームペプチドであるミクロシスチンなどの毒素を言う。アオコ毒素は、赤潮と同様に魚類のエラを閉塞させ窒息させるだけでなく、毒素による斃死も招くものであり、飲用した家畜には斃死被害が多発している他、人に対しても肝不全を引き起こすことが報告されている。本発明の方法は、かかるアオコ毒素を迅速に分解・除去してその被害を発生させないか、又は最小限にするものである。アオコは、富栄養化が進んだ湖沼などにおいて微細藻類（主に浮遊性藍藻）が大発生し水面を覆い尽くすほどになった状態、及びその藻類を指し、観察される種は環境によって変化するが、ミクロキスティス属、アナベナ属、アナベノプシス属などの藍藻類が一般的である。
【００１３】
本発明の浄化方法で使用するポーチュラカ（Ｐｏｒｔｕｌａｃａ  ｏｌｅｒａｃｅａ  ｃｖ．）は、ハナスベリヒユとも称され、美しい花を咲かせるスベリヒユ属の園芸植物である。ポーチュラカは通常、苗の状態でホームセンターや園芸店から容易に入手できる。ポーチュラカは園芸植物として長年利用されているため、バイオレメディエーション用の生物として安全に使用することができる。本発明は、多数の植物の中からこのポーチュラカが高いアオコ毒素分解能力を有することを見出したものである。
【００１４】
本発明の浄化方法では、アオコ毒素で汚染された水の浄化は、前記水をポーチュラカの根に吸収させてポーチュラカを栽培することによって行われる。ポーチュラカの根による前記水の吸収は、前記水を直接的に根と接触させることによって、又は毛細管現象などを利用して間接的に根と接触させることによって行うことができる。ポーチュラカは、生育段階でアオコ毒素で汚染された水をその根から植物体内に取込み、アオコ毒素を植物体内で代謝して無毒な物質へと分解する。本発明の方法は、このメカニズムにより、水中のアオコ毒素量を減少させるものである。
【００１５】
ポーチュラカの栽培は、汚染された水がポーチュラカによって十分吸収されることができる限りいかなる態様で行うこともできるが、例えば、湖沼上に設置された浮島上でポーチュラカを栽培して、その根に浮島の下の水を吸収させることによって行うことができる。この浮島としては、例えば、発泡スチロールなどの水に浮く材料製の箱の底に吸水用の穴をいくつか空け、その上にネットを敷き、バーミキュライトなどの土壌改良剤を詰めたものを使用することができる。かかる浮島上でポーチュラカを栽培すると、浮島の下の水が浮島の底の吸水用の穴から浮島中に浸透してポーチュラカの根に接触し、吸収される。ポーチュラカは上述のように美しい花を咲かせる園芸植物であるため、このように浮島を設置してその上でポーチュラカを栽培することにより、汚染水の浄化と同時に景観保護にも寄与することができる。また、このように浮島でポーチュラカを栽培すると、ポーチュラカは浮島の下の湖沼水及びそこに含まれる栄養分を利用して自然に成長するので、湖沼水を汲み上げてポーチュラカに施す手間や施肥を行う必要がなく、植栽後のメンテナンスがほぼ不要になる。
【００１６】
ポーチュラカを栽培する期間はアオコ毒素の分解が達成されれば特に限定されず、目的達成後はポーチュラカが自然に枯れるまで放置しておけばよい。ポーチュラカは、多年草であるため、一たん植栽すると、通常、数年間は枯れず、その間、継続的に汚染水浄化を行うことができる。自然に枯れたポーチュラカ植物体中には、アオコ毒素は無害な物質に代謝分解されてしまって含まれていないので、枯れた植物体は、特別な処理に供する必要はなく、そのまま放置又は焼却等の方法で廃棄処分すればよい。
【実施例】
【００１７】
以下の実施例により、本発明で使用するポーチュラカのアオコ毒素吸収分解能力を具体的に示す。なお、実施例の記載は純粋に発明の理解のためのみに挙げるものであり、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。
【００１８】
実験材料
アオコ毒素としては、野外採取したアオコの凍結乾燥試料から抽出したミクロシスチン−ＬＲ（ミクロシスチンの異性体のうち、動物に対して特に高い毒性を示すことが知られているもの）を使用した。
ポーチュラカとしては、関西電力（株）環境技術研究センターで継代栽培されていた株から腋芽を切り取って全長約６ｃｍになるまで無菌培養したものを使用した。
【００１９】
実験方法
（１）上記のミクロシスチン−ＬＲ（以下ＭＣ−ＬＲと称する）を、２μｇ／ｍｌの濃度になるように１５ｍｌのイオン交換水に溶解させ、オートクレーブにより滅菌し、実験用培養液を調製した。実験培養液を試験管に入れ、そこにポーチュラカを根の部分が培養液中に完全に浸漬するように植え付け、温度３０℃、明暗周期１６時間／８時間のインキュベーター内で１０日間培養し、その間の培養液中のＭＣ−ＬＲ濃度の変化を調査した。具体的には、培養１日目は４時間、２０時間、２４時間後に、培養２日目からは１日ごとに培養液を採取し、高速液体クロマトグラフィー（ＣｈｒｏｍＮＡＶ，Ｊａｓｃｏ，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）によって、各培養液中のＭＣ−ＬＲの定性・定量分析を行った。検出波長は、多波長検出器（ＭＤ−２０１５Ｐｌｕｓ，Ｊａｓｃｏ，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）を２３８ｎｍ、インテリジェントカラムオーブン（Ｊａｓｃｏ，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）を３０℃に設定し、単離には逆相のＯＤＳカラム（πＮＡＰ，４．６×１５０ｍｍ，Ｎａｃａｌａｉ，Ｊａｐａｎ）を使用した。移動相には０．０５Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ＝３）：メタノール（ＨＰＬＣ用，１００％）＝４２：５８の混合液を用い、流速を１ｍＬ／分に設定して分析を行った。また、コントロールとしてポーチュラカを植え付けずに同様の培養を行い、ＭＣ−ＬＲの定性、定量分析を行った。
【００２０】
（２）また、１０日間の培養終了後、ＭＣ−ＬＲのポーチュラカ植物体表面への吸着を調査するため、植物体表面を蒸留水で洗浄し、洗浄液を分析試料として、培養液と同様にして高速液体クロマトグラフィーにより、ＭＣ−ＬＲの植物体表面への吸着量を測定した。
【００２１】
（３）さらに、ＭＣ−ＬＲのポーチュラカ植物体内への蓄積を調査するため、植物体表面洗浄後の植物体を凍結乾燥し、シュート（葉及び茎）と根に分離し、それぞれについて酢酸抽出法によりＭＣ−ＬＲを抽出し、培養液と同様にして高速液体クロマトグラフィーにより、ＭＣ−ＬＲの植物体内への蓄積量を測定した。なお、全ての実験は三連で行い、平均値及び標準偏差を計算した。
【００２２】
実験結果及び考察
（１）培養液中のＭＣ−ＬＲ濃度の変化
１０日間の培養期間中の培養液中のＭＣ−ＬＲ濃度の変化を図１に示す。図１からわかるように、ポーチュラカを植え付けなかったコントロールの培養では、培養液中のＭＣ−ＬＲ量は減少しなかったが、ポーチュラカを植え付けた本発明例の培養では、１０日間の培養により、培養液中のＭＣ−ＬＲ量は培養開始時の約７５％にまで減少した（７．５６μｇの減少量）。また、高速液体クロマトグラフィー分析の結果、ポーチュラカを植え付けた本発明例の培養では、ＭＣ−ＬＲによるピークとは異なるピークも検出されたが、ポーチュラカを植え付けなかったコントロールの培養では、かかるピークは検出されなかった（データは示さず）。これらの結果から、アオコ毒素で汚染された水を使用してポーチュラカを栽培すると、水中に含まれるアオコ毒素が除去されること、及びアオコ毒素の除去は、アオコ毒素がポーチュラカによって別の物質に分解されることによるものであることが示唆される。
【００２３】
（２）ＭＣ−ＬＲのポーチュラカ植物体表面への吸着
１０日間の培養後、ＭＣ−ＬＲのポーチュラカ植物体表面への吸着を調査したが、植物体表面へのＭＣ−ＬＲの吸着は全く検出されなかった（データは示さず）。この結果から、培養液中から除去されたアオコ毒素は全てポーチュラカ植物体中に吸収されたと考えられた。
【００２４】
（３）ＭＣ−ＬＲのポーチュラカ植物体内への蓄積
１０日間の培養終了後、ＭＣ−ＬＲのポーチュラカ植物体内への蓄積を調査したところ、シュート及び根の内部においてＭＣ−ＬＲの蓄積が確認された（データは示さず）。植物体内に蓄積されたＭＣ−ＬＲの総量は０．３８μｇであり、培養液中から除去されたＭＣ−ＬＲの総量（７．５６μｇ）の約５％に相当した。この結果から、培養液中から除去されたアオコ毒素は、ポーチュラカ植物体中に吸収され、大部分がそこで代謝されて別の無害な物質へと分解されたと考えられた。
【００２５】
以上の結果から、アオコ毒素で汚染された水を使用してポーチュラカを栽培すると、水中に含まれるアオコ毒素をポーチュラカに効果的に吸収分解させることができることは明らかである。なお、今回の実験では、１０日間の培養中にポーチュラカによるアオコ毒素の吸収分解は飽和に達したように見えるが、今回の実験で採用したアオコ毒素濃度（２μｇ／ｍｌ）は、ＷＨＯによるアオコ毒素ガイドライン濃度（１μｇ／ｌ）よりはるかに高く、本発明者がアオコ発生を研究している長野県の諏訪湖でも、溶存体ミクロシスチン濃度は最大でも３．６１μｇ／ｌ程度であり、実際にアオコが発生している湖沼での溶存体ミクロシスチン濃度は、今回の実験で採用した濃度よりはるかに低いと考えられる。従って、本発明の方法は、実際の湖沼では効果的にアオコ毒素を分解することができると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明によるポーチュラカ植物を使用したアオコ毒素汚染水の浄化方法は、実施が簡単であり、メンテナンスもほぼ不要な低コスト方法であり、しかも自然生態系に予期せぬ影響を与えるおそれがない。従って、本発明の浄化方法は、富栄養化によりアオコが発生した様々な湖沼で大規模にアオコ毒素汚染水の浄化を行うのに極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】１０日間の培養期間中の培養液中のＭＣ−ＬＲ濃度の変化を示す。
【図１】
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