(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シアン化合物により汚染された地下領域を微生物の活動を利用して原位置修復する方法において、該汚染地下領域のうち修復対象とする領域の９５％以上の地表面を通気性の低い人工構造物で覆った状態で、当該修復対象領域に、窒素源を除外した栄養物質を供給すること特徴とする地下汚染修復方法。
【請求項２】
前記窒素源を除外した栄養物質の供給域を、地表から５ｍ以浅とすることを特徴とする請求項１記載の地下汚染修復方法。
【請求項３】
前記窒素源を除外した栄養物質に、酸素および炭素源としてのグルコース、フルクトース、ガラクトース、サッカロース、ラクトース、マルトース等の糖類のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１または２記載の地下汚染修復方法。
【請求項４】
前記窒素源を除外した栄養物質等の炭素源としての糖類として、単糖類とオリゴ糖と多糖類のうち、少なくとも２種以上を含むことを特徴とする請求項３記載の地下汚染修復方法。
【請求項５】
前記修復対象領域に供給する酸素は、高純度酸素ガスもしくは工業用酸素ガスあるいはこれらの酸素ガスを溶解させた液体であることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の地下汚染修復方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シアン化合物により汚染された地下領域を微生物の活動を利用して原位置修復する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地下汚染の修復手段として現在一般的に行われている方法の大半は、物理的または化学的手法を用いた方法であるが、最近では、微生物活動による有害物質の分解または改質を利用する生物学的修復法、すなわちバイオレメディエーションによる浄化処理が検討されている。特に原位置処理としてのバイオレメディエーション（以下「原位置バイオレメディエーション」と表記する）は、汚染物質を地上に取り出すことなく原位置において恒久的に分解除去または無害化することができる利点を有している。またこの方法は、物理的手法や化学的手法で認められる有害成分濃度が低濃度域になるまで修復が進むと修復スピードが著しく低下する現象に対する、対策としても有効とされている。
なお、原位置バイオレメディエーションには、土着微生物の活性化により汚染修復する技術と、外部から特定の微生物または微生物群を投与する技術があるが、土着微生物を直接利用する技術には、簡便性や環境的影響の少ない利点がある。
【０００３】
しかしこの原位置バイオレメディエーションの浄化対象として検討が進んでいるのは、主に有機塩素化合物や石油系炭化水素による地下汚染であり、それ以外の有害物質を浄化対象とする検討例は少ない。特にシアン化合物による地下汚染については、原位置バイオレメディエーションの検討例がほとんど発表されていないのが現状である。
【０００４】
原位置バイオレメディエーションでは、汚染箇所である地下領域に、修復対象となる有害物質の分解能力または改質能力を持つ微生物を増殖させることが要求されるため、地上から地下へ栄養物質等を補給する必要がある。シアン化合物汚染を原位置バイオレメディエーションとしての修復対象とする場合、利用する有用微生物相としてはおおまかには２つのケースが考えられる。
その１つはシアンを主要な炭素源および主要な窒素源として共に活用できる好気性従属栄養微生物相であり、この場合に微生物相（微生物集団）の活性化のために外部から人工的に添加する主な栄養物質等としては、酸素源および比較的少量の炭素源が考えられる。さらに他の１つはシアンを主要な窒素源として活用するものの、炭素源としては他の有機物から同化摂取する好気性従属栄養微生物相であり、この場合は微生物相（微生物集団）の活性化のために外部から人工的に添加する主な栄養物質等としては、酸素源および炭素源が考えられる。
【０００５】
これらどちらの場合についても、もし地下環境中にシアン以外の種類の窒素源が豊富に存在すると、当然、窒素源としてその物質もまた微生物活動、特に増殖活動において微生物に盛んに摂取され、その分、シアン化合物の分解が進まないことが容易に予想される。
シアン含有物質の地上での漏洩に原因したシアン地下汚染は、シアンの化学的性質上、比較的浅い地下領域に限定され易いことは容易に想像つく。一部は帯水層まで辿り着いて地下水を汚染してしまうものの、多くは深い地中に潜り込む前に地中の金属イオン等と錯結合で結びつき、それ自身がプラス電荷をおびることから土粒子に吸着し易くなり、その結果地下環境中ではシアン成分がそれ以上は移動し難くなるためである。
【０００６】
ところで、比較的浅い地下領域には窒素固定菌とよばれる大気中の窒素ガスから窒素を取り込める微生物が多く分布し易く、そのため地表面に近づくほどこれらの微生物によって取り込まれた分の窒素濃度が高まっている。したがってシアン汚染の一番進んだ領域であるところの、地表面から比較的浅い領域の地下でのバイオレメディエーションでは、地表面から入り込む窒素流入速度の存在が、シアン分解微生物の活動を効率的に活性化するうえでの大きな障害になる。
もっとも、バイオレメディエーションによらずに、地表面付近の土壌をそっくり取り替えることによって、一見、容易に問題は解決しそうに見えるが、しかしそれでも汚染の存在する全ての平面範囲の地表面以下１ｍ以深にかけて数メートルの深さまでも、土壌を全て掘削・運搬・処理するには、費用面で大きな負担がかかってくることは必然であり、汚染修復全体での経済性が大きく損なわれてしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような現状に鑑みなされたもので、修復費が安くつくバイオレメディエーションによる浄化処理により、シアン化合物により汚染された地下領域を効果的に原位置修復する方法を提案しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明者等は鋭意研究を重ね、新たな窒素源の供給や流入を極力絶った上で、シアン化合物を窒素源として利用し得る微生物の活動を促進することにより、シアン化合物による地下汚染を効率よく修復することが可能であることを見出し本発明を完成するに至った。
【０００９】
本発明に係る地下汚染修復方法は、シアン化合物により汚染された地下領域を微生物の活動を利用して原位置修復する方法において、該汚染地下領域のうち修復対象とする領域の地表面を通気性の低い人工構造物で覆った状態で、当該修復対象領域に、窒素源を除外した栄養物質を供給すること特徴とするものである。
また、この修復方法において、通気性の低い人工構造物で覆う領域は、修復対象とする領域の９５％以上の地表面とすること、前記窒素源を除外した栄養物質の供給域を、地表から５ｍ以浅とすること、前記窒素源を除外した栄養物質に、酸素および炭素源としてのグルコース、フルクトース、ガラクトース、サッカロース、ラクトース、マルトース等の糖類のうち少なくとも１つを含むこと、前記窒素源を除外した栄養物質等の炭素源としての糖類として、単糖類とオリゴ糖と多糖類のうち、少なくとも２種以上を含むこと、前記修復対象領域に供給する酸素は、Ｏ２ガス体もしくはＯ２ガスを溶解させた液体であり、かつそれらの場合に用いる酸素ガスは高純度酸素ガスもしくは工業用酸素ガスであることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明におけるシアン化合物としては、各種シアン化物および鉄、ニッケル、銅等の各種金属のシアン錯体、有機物質とシアンとの複合物等を含むものである。また、本発明における通気性の低い人工構造物としては、コンクリート、アスファルト等による舗装、樹脂シートによる被覆等を含むものである。
【００１１】
本発明において窒素源を除外した栄養物質の供給領域を地表から５ｍ以浅としたのは、５ｍを超える深さでは、横方向からの窒素移入量を考慮する必要があるからである。地下水位が１０ｍ以浅にある場合等は、横方向への地下水の流動も考慮する必要があるので、なおさらである。
【００１２】
本発明における炭素源としては、炭水化物、有機酸等を含む。炭水化物としては、糖類、澱粉等を含む。糖類としては、単糖類、オリゴ糖、多糖類を含む。単糖類としては、グルコース、フルクトース、ガラクトース等を含む。オリゴ糖としては、サッカロース、マルトース、ラクトース、トレハロース、メリビオース、ラフィーノース、スタキオース等を含む。
糖の種類と、その炭素源としての機能の関係としては、単糖類、オリゴ糖、多糖類の順に、即効性が低くなり、遅効性が向上する。したがって、これらをバランスよく配合するほど、長期的汚染修復効果が高くなる。
【００１３】
本発明における窒素源を除外した栄養物質のうち酸素については、ガスの状態のまま該修復対象領域に供給する方法と、酸素を水に溶存させた上で供給する方法のどちらを用いても差し支えない。ただしこの時同時に窒素も供給してしまうことを避けるため、空気等窒素と共存する状態の酸素ではなく、精製した酸素ガスを用いるのである。酸素ガス中の窒素含有量は低ければ低いほど、生物的窒素固定を回避する上では望ましい。
なお、本発明において利用される微生物は、単独でも、幾つかの微生物の混合状態でも良く、その種類について特に限定されるものではない。特に対象とする原位置の土着微生物を直接利用するタイプのバイオレメディエーションにおいて、より大きな効果を発揮する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例を模式的に表した断面図、図２は同上の実施例における各種井戸および土壌サンプリング地点の平面分布図、図３は本発明未実施の状態を模式的に表した断面図であり、１はシアン汚染部、２は人工構造物、３、４、５、６はそれぞれ注入井ａ、ｂ、ｃ、ｄ、７、８はそれぞれ土壌サンプリング地点ｈ、ｉ、９は汚染地下領域、１０は地表面である。
【００１５】
すなわち、本発明はシアン汚染部１の直上にあたる表面積の少なくとも９５％を通気性の低い人工構造物で覆う。人工構造物としては、前記したごとくコンクリート、アスファルト等による舗装、樹脂シート等を使用する。このような人工構造物により覆うことにより、地表面１０付近の土壌中に通常存在する窒素固定菌が地中に窒素化合物を供給することを防止する。この状態で窒素源を除外した栄養物質を注入井ａ３、注入井ｂ４、注入井ｃ５、注入井ｄ６を通じて地中へ供給する。このようにして窒素源を除外した栄養物質を地中に供給することにより、新たな窒素源の供給や流入を極力絶った上で、シアン化合物中の窒素を微生物が窒素源として利用するのを促進するようにする。こうしてシアン化合物による地下汚染を効率よく修復することができることとなる。
【００１６】
【実施例】
実施例１
シアン化合物で汚染されているサイトＡを模した縮尺１０分の１スケールのライシメータ試験を実施した。本実施例は、図１に準じ、修復対象とするシアン汚染部１直上の地表面１００ｍ２相等をアスファルト舗装により覆い、その状態で、図１および図２に示すような配置で深度１．０ｍ相等までの深さの注入井３〜６を設置し、栄養物質として２０ｍＭグルコース水溶液に、純度９９．５％の酸素ガスを接触させて酸素飽和させた上で、全注入井併せて３Ｌ／分を３０日間連続供給した。
その実施前後で図１、図２に示す土壌サンプリング地点７および８の１．５ｍ相等の深度から土壌試料を採取し、これらの好気性従属栄養細菌数および溶出検液中Ｔ−ＣＮ濃度の測定を行い、それぞれ全微生物活動活性とシアン汚染度の指標とした。その結果を表１に示す。
【００１７】
実施例２
シアン化合物で汚染されているサイトＡを模した縮尺１０分の１スケールのライシメータ試験を実施した。本実施例は、図１に準じ、修復対象とするシアン汚染部１直上の地表面１００ｍ２相等を通気性の低い人工構造物２で覆う際、アスファルト舗装を使用した。その上で、図１および図２に示すような配置で深度１．０ｍ相等までの深さの注入井３〜６を設置した。栄養物質等としては、１０ｍＭグルコースおよび５ｍＭスクロース水溶液に、純度９９．５％の酸素ガスを接触させて酸素飽和させた上で、全注入井併せて３Ｌ／分を３０日間連続供給する形で行った。
その実施前後で土壌サンプリング地点７および８の１．５ｍ相等の深度から土壌試料を採取し、これらの好気性従属栄養細菌数および溶出検液中Ｔ−ＣＮ濃度の測定を行い、それぞれ全微生物活動活性とシアン汚染度の指標とした。その結果を表２に示す。
【００１８】
実施例３
シアン化合物で汚染されているサイトＡを模した縮尺１０分の１スケールのライシメータ試験を実施した。本実施例は、図１に準じ、修復対象とするシアン汚染部１直上の地表面１００ｍ２相等を通気性の低い人工構造物２で覆う際、アスファルト舗装を使用した。その上で、図１および図２に示すような配置で深度１．０ｍ相等までの深さの注入井３〜６を設置した。栄養物質等としては、５ｍＭグルコース、７ｍＭマルトース、０．３ｍＭラフィノースの水溶液に、純度９９．５％の酸素ガスを接触させて酸素飽和させた上で、全注入井併せて３Ｌ／分を３０日間連続供給する形で行った。
その実施前、実施開始２０日後、実施開始３０日後で土壌サンプリング地点７および８の１．５ｍ相等の深度から土壌試料を採取し、これらの好気性従属栄養細菌数および溶出検液中Ｔ−ＣＮ濃度の測定を行い、それぞれ全微生物活動活性とシアン汚染度の指標とした。その結果を表３に示す。
【００１９】
比較例１
実施例１と同様にシアン化合物で汚染されているサイトＡを模した縮尺１０分の１スケールのライシメータ試験を実施し、図３に準じて修復対象とするシアン汚染部１直上の地表面を裸地のまま、何の人工構造物でも覆わない状態で、図３および図２に示すような配置で深度１．０ｍ相等までの深さの注入井３〜６を設置し、栄養物質等として２０ｍＭグルコース水溶液に、純度９９．５％の酸素ガスを接触させて酸素飽和させた上で、全注入井併せて３Ｌ／分を３０日間連続供給した。
その実施前後で土壌サンプリング地点７および８の１．５ｍ相等の深度から土壌試料を採取し、これらの好気性従属栄養細菌数および溶出検液中Ｔ−ＣＮ濃度の測定を行い、ぞれぞれ全微生物活動活性とシアン汚染度の指標とした。その結果を表４に示す。
【００２０】
表１〜表４に示す結果より明らかなごとく、地表面を通気性の低い人工構造物で覆うことによって土壌中の窒素固定菌が地中に窒素化合物を供給することを防止した上で、窒素源を除外した栄養物質を注入井から地中へ供給した本発明の方法の場合は、地表を覆わずに、土壌中の窒素固定菌が地中に窒素化合物を供給するがままに、栄養物質等を注入井から地中へ供給した比較例の場合と比べ、溶出試験検液中Ｔ−ＣＮ濃度は良好な値を示し、シアン汚染部でのシアン分解を効率的に高める効果があることが確認された。
【００２１】
【表１】
0003702462.tif 000002
【００２２】
【表２】
0003702462.tif 000003
【００２３】
【表３】
0003702462.tif 000004
【００２４】
【表４】
0003702462.tif 000005
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したごとく本発明の方法によれば、汚染地下領域のうち修復対象とする領域の垂直上部表面について、その表面積の９５％以上の地表面を通気性の低い人工構造物で覆った上で、外地表面上部より該修復対象領域に、窒素源を除外した栄養物質を供給することにより、微生物活動によるシアン分解を効率的に促進することができるようになり、ひいては従来の技術では浄化できなかった、シアン汚染を効率的に浄化することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を模式的に示した断面図である。
【図２】同上の実施例における各種井戸および土壌サンプリング地点の平面分布図である。
【図３】本発明未実施の状態を模擬的に示した断面図である。
【符号の説明】
１  シアン汚染部
２  人工構造物
３  注入井ａ
４  注入井ｂ
５  注入井ｃ
６  注入井ｄ
７  土壌サンプリング地点ｈ
８  土壌サンプリング地点ｉ
９  汚染地下領域
１０  地表面
【図１】
0003702462.tif 000006
【図２】
0003702462.tif 000007
【図３】
0003702462.tif 000008