(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌、地下水中の有機塩素化合物を浄化することのできる微生物用の組成物であって、
多価アルコールと界面活性剤を含み、
前記多価アルコールは、ソルビトール、マンニトール、キシリトールから選択される１種類以上の糖アルコールを６２乃至６８重量部と、８乃至１０重量部のグリセリンであり、
前記界面活性剤は、１乃至５重量部の非イオン性界面活性剤であり、
さらに、２２乃至２５重量部の水から構成されることを特徴とする微生物用組成物。
【請求項２】
前記水は除菌処理を行った水であることを特徴とする請求項１に記載された微生物用組成物。
【請求項３】
ｐＨ緩衝剤を１乃至４重量部含有することを特徴とする請求項１または２の何れか１の請求項に記載された微生物用組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌および地下水中の有機塩素化合物を微生物を利用して分解し、土壌および地下水を浄化するために、土壌および地下水中に注入する微生物用組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学物質によって汚染された土壌および地下水は、人ばかりでなく生物界全体のバランスを崩す問題であり、環境保護的な観点から何らかの対策が必要である。また、汚染された土壌および地下水を放置しておくのは、人の活動領域を制限することに繋がり経済的な観点からも対策が必要である。
【０００３】
従来、化学物質で汚染された土壌および地下水を浄化するためには、石灰法、鉄粉法、土壌掘削置換法、土壌湿気式洗浄法、バイオレメディエーション法など様々な方法が提案されている。土壌および地下水の汚染は、広範囲に広がる場合が多く、土壌そのものを置換するといった方法は、規模および経費が莫大となる。
【０００４】
大規模な工事を必要とせず、原位置で経済的に土壌および地下水を浄化する方法の１つとしては、バイオレメディエーション法が好適であるといわれる。これは、土壌および地下水中の好気性若しくは嫌気性の微生物に汚染物質である化学物質を分解させる方法である。
【０００５】
例えばクロストリジウム属の微生物は嫌気性雰囲気中で、有機物を分解し、酢酸等に分解する。その工程中に水素を放出する。この水素は、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエチレンといった有機塩素系化合物の塩素と置換し、これらの化学物質を浄化することができる。すなわち、嫌気性雰囲気下で発生した水素による還元反応で、有機塩素系化合物を脱塩素化し、化学物質を浄化することができる。
【０００６】
以上の様に水素を発生させ提供する物質群を水素供与体と言うが、微生物を活性化させるとともに、水素供与体となる物質群（以後「栄養源」と呼ぶ。）を土壌および地下水中に注入する方法が提案されている。このような栄養源には、過剰注入した場合、汚染箇所以外の部分にまで拡散することによる二次汚染の懸念があった。そのため、例えば、特許文献１には、粒状にした直鎖脂肪酸や、グリセリン中に直鎖脂肪酸を混入させ、注入地点から移動しにくいようにした組成物が開示されている。
【０００７】
しかし、微生物は、高濃度の栄養源下では、却って失活することがわかり、極度に希釈した栄養源を土壌および地下水中に送り込むことが行われるようになった。また、栄養源も天然物に近いものであれば、毒性も少なく二次汚染を心配する必要も少ない。すると、埋設箇所より移動しない固形物やゲル状よりも、むしろ粘度が低く、土壌および地下水中を拡散し１つの井戸から広範囲に栄養源を与えられる方法が提案された。
【０００８】
特許文献２には、ソルビトールを主体とする栄養源を２０００ｐｐｍまで希釈したものを土壌および地下水中に送り込み、微生物に有機塩素化合物を分解させる技術が開示されている。より詳しくは、ソルビトール６０％と、グリセリン１０％、陰イオン２％、水２８％の栄養源を２０００ｐｐｍに希釈したものを土壌および地下水中に送り込み、拡散させる。拡散の末端では、栄養源内の炭素濃度はおよそ１００ｐｐｍにまで希釈され、微生物にとって、化学物質との共摂取が可能な程度の濃度になっている。このため、化学物質の分解が促進させられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３７００８５号公報（特許第３７４６７２６号）
【特許文献２】特開２００９−１１９３９号公報（特許第５０２３８５０号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の栄養源に用いられる界面活性剤には以下の課題がわかった。第１に、イオン系界面活性剤は抗菌活性を有するため、土壌および地下水中に注入されると、希釈されたとはいえ、微生物の活動を抑制する。その結果、有機塩素化合物の浄化効率が低下するということがわかった。
【００１１】
第２に、イオン系界面活性剤は、イオンに解離して界面活性を発揮するが、土壌および地下水中で嫌気性微生物が活動している領域では、ｐＨが低くなりやすい。したがって、陰イオン系界面活性剤は、イオン化しにくく、界面活性を発揮しにくい。
【００１２】
その結果、栄養源の拡散度が低下することがわかった。なお、陽イオン系界面活性剤は、ｐＨが低い条件で界面活性は発揮するものの、電位としてはマイナスに帯電している微生物の表面に張り付き、微生物の活性を抑制させる。そもそも、このような性質があるために、陽イオン系界面活性剤は、防腐剤として利用されている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記の課題に鑑みて想到されたもので、土壌および地下水中の有機塩素化合物を浄化することのできる微生物を失活させることなく、また土壌および地下水中での拡散性に優れた微生物用組成物を提供するものである。
【００１４】
より具体的に本発明に係る微生物用組成物は、多価アルコールと界面活性剤を含む構成であることを特徴とする。
【００１５】
さらに微生物用組成物では、前記多価アルコールは、
ソルビトール、マンニトール、キシリトールから選択される１種類以上の糖アルコールを６２乃至６８重量部と、
８乃至１０重量部のグリセリンであり、
前記界面活性剤は、１乃至５重量部の非イオン性界面活性剤であり、
さらに、２２乃至２５重量部の水から構成されることを特徴とする。
【００１６】
また、上記微生物用組成物に使われる水は、除菌処理を行った水であることを特徴とする。
【００１７】
さらに、上記微生物用組成物には、ｐＨ緩衝剤を１乃至４重量部含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、多価アルコールを主体とする栄養源に非イオン性界面活性剤を含有させるため、土壌および地下水中の微生物の活動を抑制することがない。また、非イオン性界面活性剤は、ｐＨに係らず界面活性を発現するので、土壌および地下水のｐＨに係らず、栄養源の拡散を促進させることができる。
【００１９】
また、除菌された水を使用するので、特に配管内で好気性微生物の繁殖が抑制されるので、配管が詰まるという故障が減少する。
【００２０】
また、ｐＨ緩衝剤を含有させることで、細菌の活動によって土壌が酸性になり、それによって細菌の活動が抑制されることがない。したがって、一定面積の土壌を処理する時間が短縮できるという効果を有する。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下本発明に係る微生物用組成物を説明する。なお、以下の説明は本発明の１実施形態を例示するものであり、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、変更することができる。なお、本明細書において、「重量％（ｗｔ％）」と「重量部」は同義として用いる。
【００２２】
本発明に係る微生物用組成物は、土壌および地下水中の微生物を活性させるための材料を含み、注入箇所から拡散させることを目的とする。したがって、液体で粘度が低い状態にする。また、土壌および地下水中の微生物に対して高希釈の状態で使用することを目的とするので、水溶性である必要がある。また、土壌および地下水の浄化という目的のため、栄養源として機能する必要がある。
【００２３】
このような材料としては、多価アルコールである糖アルコールのソルビトールが好適に利用することができる。ただし、マンニトールとキシリトールでも同様に使用できる。ここではソルビトールについて述べる。
【００２４】
水で希釈されたソルビトールを土壌および地下水中で保持させるため、保湿剤を混合させる。保湿剤としては、３価のアルコールであるグリセリンが好適に利用できる。グリセリン自体が微生物の栄養源となり得るからである。また、エチレングリコール同様、凝固点を下げることができるので、不凍液としての役割も有する。これは、気温の低い場所での土壌および地下水浄化の際に有用となる。
【００２５】
本発明に係る微生物用組成物には、水も２５ｗｔ％程以下の比率で含有させてもよい。基本的に栄養源としては、水は不要である。しかし、栄養源の濃度調節などに使用する必要もあるからである。
【００２６】
なお、使用する水は、除菌処理を施したものであるのが好ましい。水には水カビなどの雑菌が含まれている。ソルビトールは、これらの微生物の栄養源ともなりうるため、雑菌が含まれていると、保存している間に、微生物用組成物が腐食するという問題が起こるからである。
【００２７】
なお、除菌処理は煮沸処理であってもよいし、紫外線などを照射してもよい。また、純水や超純水といったそもそも雑菌が含まれていない水を用いてもよい。
【００２８】
栄養源には、非イオン性界面活性剤を含ませる。界面活性剤は、土壌および地下水中に栄養源を注入した際に、土壌の表面エネルギーを下げ、栄養源に対して土壌を濡れやすくする。その結果、毛細管現象の効果と共に、栄養源が土壌および地下水中で拡散しやすくする。非イオン性界面活性剤は、液体のｐＨに係らず界面活性を発揮することができる。
【００２９】
したがって、非イオン性界面活性剤は、土壌および地下水中のｐＨに依存しない。土壌および地下水中では、嫌気性環境も容易に得ることができるので、有機物の嫌気分解が進み土壌は酸性に傾きやすい。そのような環境であっても、非イオン性界面活性剤であれば、微生物用組成物を拡散させることができる。
【００３０】
非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテルであるポリオキシエチレンラウリルエーテル，ポリオキシエチレンセチルエーテル，ポリオキシエチレンステアリルエーテル，ポリオキシエチレンオレイルエーテル，ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル，ポリオキシエチレンミリスチルエーテル，ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテルなどが，ソルビタン脂肪酸エステルであるソルビタンモノラウレート，ソルビタンモノパルミテート，ソルビタンモノステアレート，ソルビタンモノオレエート，ソルビタンジステアレートなどが，ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルであるポリオキシエチレンソルビタンモノヤシ脂肪酸エステル，ポリオキシエチレンソルビタンラウレート，ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート，ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート，ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート，ポリオキシエチレンソルビタントリイソステアレート，ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート，テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビットなどが利用できる。
【００３１】
さらに、本発明に係る微生物用組成物は、ｐＨ緩衝剤をさらに加えることもできる。ｐＨ緩衝剤は全量に対して１から４重量部加えることができる。ｐＨ緩衝剤を加える際に他の成分との比率は適宜調整する。
【００３２】
ｐＨ緩衝剤として好適に利用できるのは、乳酸系緩衝剤、クエン酸系緩衝剤、リン酸系緩衝剤、酢酸系緩衝剤などである。これらは、１から４重量部添加される。
【００３３】
ｐＨ緩衝剤を用いる理由は以下の通りである。栄養源となる微生物用組成物は、土壌および地下水中に注入することで、土壌および地下水中の微生物を活性化させることができる。しかし、活性化した微生物によって嫌気分解が進行すると酢酸等の有機酸が生成され、土壌及び地下水中のｐＨが低下する。土壌及び地下水のｐＨが低下し過ぎると微生物の活性を抑制することになる。つまり、微生物用組成物を土壌および地下水中に注入すると、注入後一定の期間は有機塩素化合物等の分解が進まない期間が形成される。これを「浄化の停滞期間」と呼ぶ。
【００３４】
ｐＨ緩衝剤は、酢酸等の有機酸の生成によるｐＨの低下をある程度緩和することができ、ｐＨが低下し過ぎることによる「浄化の停滞期間」を抑制することができる。よって、「浄化の停滞期間」がなくなる。結果、土壌および地下水の浄化に必要な期間が短くなるというメリットが奏される。
【実施例】
【００３５】
以下に本発明に係る微生物用組成物の実施例を示す。実施例は、テトラクロロエチレンで汚染されたサイトで行った。帯水層は地表面より２．０乃至１２．２ｍであった。また、地下水中のテトラクロロエチレン濃度は約１．５ｍｇ／Ｌであった。試験は、直径１００ｍｍの注入井戸を設置し、井戸口にパイプを接続して微生物用組成物の注入を行った。
【００３６】
また、注入井戸から３ｍ離れた箇所に観測井戸を設け、定期的に地下水中のテトラクロロエチレン濃度、ソルビトール濃度、ｐＨのモニタリングを行った。また、各微生物用組成物を注入する注入井戸及び観測井戸は、各微生物用組成物の影響が出ないよう十分に離隔して設けた。
【００３７】
注入する各微生物用組成物は、２０００ｐｐｍに希釈した水溶液を用い、それぞれ９．０Ｌ／分で７日間連続注入を行ったあと、モニタリングのみを続けた。
【００３８】
実施例１は、ソルビトールを６２ｗｔ％、グリセリンを８ｗｔ％、非イオン性界面活性剤を５ｗｔ％、水を２５ｗｔ％混合したものである。なお、非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテルを用いた。水は、通常の水道水を１０分間煮沸したものを２５℃まで冷やしたものを用いた。
【００３９】
実施例２乃至５は、ソルビトールとグリセリンの含有量をそれぞれ表１のように変えた組成比とした。非イオン性界面活性剤は、それぞれ３、２、１、１ｗｔ％となるように、他の組成を適宜変更した。
【００４０】
一方比較例１は、ソルビトールとグリセリンは６５ｗｔ％と１０ｗｔ％であるが、陰イオン系界面活性剤を５ｗｔ％用いた。水は２０ｗｔ％である。陰イオン系界面活性剤は、ラウリル硫酸ナトリウムを用いた。
【００４１】
また、比較例２は、比較例１の陰イオン系界面活性剤を陽イオン系界面活性剤としただけで、組成比率は比較例１（実施例１）と同じである。なお、陽イオン系界面活性剤は、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライドを用いた。また、比較例３および４は、実施例と同じ非イオン性界面活性剤（ポリオキシエチレンラウリルエーテル）を用い、部数を０．５ｗｔ％および７ｗｔ％にした。ソルビトールおよびグリセリンの量は比較例１同様６５ｗｔ％、１０ｗｔ％である。なお、比較例５は、界面活性剤を添加していないものである。
【００４２】
【表１】
0005587453.tif 000002
【００４３】
表１を参照して、界面活性剤の種類は、非イオン性は「非」で表し、陰イオン系は「陰」、陽イオン系は「陽」と表した。符号「−」は、界面活性剤を入れていないことを表す。また、試験前のテトラクロロエチレンの濃度と、３０日後の濃度から分解率を求め、％で表示した。また、井戸から３ｍ離れたサンプリング地点での７日後のソルビトールの濃度（ｍｇ／Ｌ）を示した。
【００４４】
実施例１乃至５とも、井戸から３ｍ離れた地点でのテトラクロロエチレンは９５％以上分解されていた。一方、陰イオン系界面活性剤を用いた比較例１では、１６．７％であった。７日後のソルビトールの濃度は、１６０．０ｍｇ／Ｌであった。界面活性剤の含まれていない比較例５とサンプリングした地点のソルビトールの濃度は、ほぼ同じであった。また、この時、地下水のｐＨは４〜５であったので、陰イオン系界面活性剤は、土壌の表面の濡れ性を向上させることができなかったと考えられる。
【００４５】
また陽イオン系界面活性剤を用いた比較例２の場合は、ソルビトールはサンプリングの地点において、実施例１乃至５とほぼ同じ濃度で検出された。しかし、テトラクロロエチレンの分解率は、１４．５％と、ほとんど浄化できなかった。陽イオン系界面活性剤は、土壌および地下水中で解離し界面活性を発揮したと思われるが、通常マイナスに帯電していると言われる微生物の表面に積極的に取りつき、微生物の活性を阻害したものと考えられる。
【００４６】
比較例３および４は非イオン性界面活性剤を使用している。比較例３を見ると、分解率は２５．８％であった。界面活性剤を入れていない実施例５と比較すると、分解率は向上しているが、非イオン性界面活性剤が０．５ｗｔ％では添加の効果は少ないと判断される。また、比較例４は７ｗｔ％含まれている。分解率も９５％以上であり、実施例よりわずかに低いものの、好適な分解率を有していると言える。
【００４７】
しかしながら、非イオン性とはいえ、界面活性剤は温度が一定している土壌および地下水中では比較的安定しており、量が多くなると二次汚染を心配しなければならない。したがって、界面活性剤はできるだけ少ない方が好ましい。７ｗｔ％含まれている比較例４は、分解率は好適であったが、実施例と比較するとその効果が飽和若しくは下降気味であると言える。したがって、界面活性剤は、５ｗｔ％以下が好ましい。また、０．５ｗｔ％では、やはり効果が少ない。したがって、界面活性剤は、１ｗｔ％以上が好ましい。
【００４８】
実施例１乃至５は、上記のように好適な浄化能力を示したが、地下水中に注入した後、８日目から１５日目までの有機塩素化合物の分解はほぼ停滞していた。その時の地下水のｐＨは４以下に低下していた。１５日目から有機塩素化合物の分解が進み、その時ｐＨは５．５以上になっていた。これは微生物による栄養源の嫌気分解が進行し、酢酸等の有機酸が生成されたためと考えられる。
【００４９】
そこで、微生物用組成物の組成比を変更して実施例６乃至９を作製した。実施例６は、ソルビトール６２ｗｔ％、グリセリン９ｗｔ％、非イオン性界面活性剤４ｗｔ％、ｐＨ緩衝剤１ｗｔ％、水２４ｗｔ％であった。
【００５０】
また、実施例７から９は、ソルビトール、グリセリンと水は、実施例６と同様であり、非イオン性界面活性剤とｐＨ緩衝剤の総和が５ｗｔ％になるように配合した。
【００５１】
実施例６乃至９を実施例１乃至５と同じ方法で井戸および観測用井戸を設けた。そして、実施例４と同じレートで地下水中に注入した。そして、２０日後のテトラクロロエチレンの分解率を測定した。結果を表２に示す。なお、実施例４のｐＨおよび試験後のテトラクロロエチレンの濃度は同じく２０日後の値である。
【００５２】
【表２】
0005587453.tif 000003
【００５３】
実施例４では、浄化の停滞期が生じており、この間のテトラクロロエチレンは殆ど分解していない。従って、２０日後の分解率は８１．１％程度であった。
【００５４】
一方、ｐＨ緩衝剤を有する実施例６乃至９は、すでに他の実施例が３０日かけて到達した有機塩素化合物の分解効率に近い分解率を２０日の時点で達成している。すなわち、ｐＨ緩衝剤は、「浄化の停滞期」を回避させることができ、土壌全体の浄化の速度を短くするという効果を奏する。
【００５５】
また、ｐＨ緩衝剤は、マイナスイオンおよびプラスイオンの発生源であるため、緩衝作用を生じさせるためにはある程度の量が必要であると考えられる。しかし、表２を見るとｐＨ緩衝剤が１ｗｔ％でも、ｐＨの維持はある程度できており、効果があるといえる。すなわち、少なくともｐＨ緩衝剤は１ｗｔ％以上あればよい。
【００５６】
一方、表１より界面活性剤の量は全体で５ｗｔ％程度が上限であることを考慮すると、界面活性剤とｐＨ緩衝剤の総量も５ｗｔ％程度に抑える必要がある。界面活性剤の下限を１ｗｔ％とすると、ｐＨ緩衝剤の上限は４ｗｔ％であると考えられる。
【００５７】
以上のように本発明に係る微生物用組成物は、非イオン性の界面活性剤を含ませることで、地中での広がり性がよくなり、土壌の浄化を促進する。また、ｐＨ緩衝剤をさらに含ませることで、微生物の活動を妨げる地中のｐＨの低下を抑制し、浄化の停滞期を解消させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明に係る微生物用組成物は、土壌および地下水中の有機塩素化合物を土壌および地下水中の微生物を利用して分解・浄化する際の栄養源として好適に利用することができる。
【要約】      （修正有）【課題】土壌および地下水中の有機塩素化合物を浄化することのできる微生物を失活させることなく、また土壌および地下水中での拡散性に優れた微生物用組成物を提供する。【解決手段】多価アルコールと界面活性剤を含む微生物用組成物。前記多価アルコールは、ソルビトール、マンニトール、キシリトールから選択される１種類以上の糖アルコールを６２乃至６８重量部と、８乃至１０重量部のグリセリンであり、前記界面活性剤は、１乃至５重量部の非イオン性界面活性剤であり、さらに、２２乃至２５重量部の水から構成される。【選択図】なし