(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染された土または水に対して、２５℃において実質的に一定な速度で長時間に渡って微生物栄養素を放出できるような形で前記微生物栄養素を供給することからなる、石油汚染土及び／又は石油汚染水の生物処理を促進するための方法であって、
（ａ）前記微生物栄養素は、スルホン化イオノマーで被覆され、
（ｂ）前記微生物栄養素は、２５℃において水中で１日培養したとき、その５％以下が放出され、
（ｃ）前記微生物栄養素は、３８℃における放出量が２５℃における放出量の２．５〜６．０倍となる速度で放出される、
ことを特徴とする石油汚染土及び／又は石油汚染水の生物処理促進方法。
【請求項２】
３８℃における放出量が、２５℃における放出量の３．０〜５．０倍であることを特徴とする請求の範囲１項に記載の生物処理促進方法。
【請求項３】
前記微生物栄養素は、前記速度で微生物栄養素を放出することが可能なエラストマー系スルホン化イオノマーで被覆されることを特徴とする請求の範囲１項又は２項に記載の生物処理促進方法。
【請求項４】
前記微生物栄養素は、単位立方ヤード当たりの土に対して、全量で０．１〜５００ポンドの量だけ供給されることを特徴とする請求の範囲１項乃至３項のいずれかに記載の生物処理促進方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、炭化水素で汚染された土および水の生物処理の改良、特に、炭化水素汚染物の微生物分解を活性化する上での改良に関する。
発明の背景
自然界に存在する微生物の中には、土および水の中に見られる炭化水素汚染物を生物分解できるものが多いことは周知の通りである。残念ながら、自然界に存在するこれらの微生物には、この炭化水素汚染物を十分に速い速度で生物分解して、土や水の中の炭化水素汚染物を浄化するための実際的な方法としてその生物分解を利用できるものがない。自然界に存在するマイクロフローラによる土および水の中の炭化水素汚染物の生物分解が比較的遅いと考えられる一つの要因は、適切な微生物栄養素が不足していることである。従って、窒素や燐の如き栄養素を生物処理を必要とする場所へ添加することによって、炭化水素分解微生物の増殖や活動を活性化しようという提案がなされてきた。事実、自然界で行われている生物処理を増強する手段として微生物活性化が効果的であることを大規模に提示したのは、アラスカのプリンスウィリアム湾における処理がが恐らく最初であったであろう。この処理は、１９８９年の石油流出後に行われたもので、自然界に存在する窒素や燐を補充するために、何マイルにも渡って、浜辺で緩速放出型固体肥料が散布された。この具体的な成功にもかかわらず、依然として汚染された土および水の生物処理を改良する必要性が残っている。
従って、本発明の目的は、マイクロフローラの成長に対応して必要とされるより適切な速度で放出されるように、汚染された土および水へ栄養素を供給することによって、微生物の成長および活動を促進することである。
本発明の他の目的は、異なる温度条件下で微生物が必要とする速度と効率よく一致する速度で微生物栄養素を放出することによって、汚染された土および水の微生物分解を改良することである。
本発明のこれらのおよび他の目的は、以下に記された本発明の説明を読むにつれて、更に明らかになるであろう。
発明の要約
簡単に述べれば、本発明は、２５℃において実質的に一定の速度で（すなわち、放出量が時間に対して直線的に増加するように）長期に渡って栄養素を放出できる形で、微生物必須栄養素を、石油で汚染された土または水へ供給することによって、生物分解を促進する方法を提供するものである。本発明の好ましい実施態様においては、土または水へ供給される微生物栄養素の３８℃における放出量が、２５℃における放出量の約２．５〜６．０倍、好ましくは約３〜約５．０倍となるようにすることが重要である。
【図面の簡単な説明】
図１は、市販品の２ヶ月持続放出制御肥料の２５℃および３８℃における放出速度を示すグラフである。
図２および図３は、２ヶ月および４ヶ月持続被覆型尿素肥料のそれぞれの２５℃および３８℃における放出速度を示すグラフである。
図４は、中熱性微生物の成長速度を温度の関数として示すグラフである。
発明の詳細な説明
炭化水素分解微生物の成長および代謝活性を活性化するためには、窒素や燐の如き栄養素をこれらの微生物に与える必要がある。更に、これらの栄養素を長期間に渡って微生物が利用できるようにすることが特に望ましい。この目的を達成するために利用される一つの方法は、汚染環境に放出制御型肥料を供給することである。しかしながら、図１から分かるように、典型的な市販の放出制御型肥料は、非常に短期間内にその栄養素のかなりの量を放出してしまう。図１から分かるように、２ヶ月に渡って基質を放出するように被覆された肥料では、肥料の半分を超える量が最初の１ヶ月間で放出された。また放出速度は、最初の数日間においてより大きくなっている。実際のところ、放出速度が初期に顕著に大きいので、汚染環境へ供給しうる肥料の量は制限される。その理由は、肥料の大量供給が、微生物の成長に有害な影響を与えるからである。その上、図１から分かるように、高温、すなわち３８℃、における放出速度が、２５℃における放出速度よりも際だって大きい訳ではない。それに反して、自然界に存在する石油同化微生物の成長速度は、温度を２５℃から３８℃へ増加させると、約４〜５倍増加する。
本発明の方法で利用される微生物栄養素は、２５℃において実質的に一定な速度で、ある持続期間（例えば、１〜６ヶ月間）に渡って栄養素を放出することが可能である。本発明の微生物栄養素には、１日に５％未満の栄養素を放出するという利点がある。例えば、図１および２を参照されたい。図１および２から分かるように、本発明の栄養素は、３８℃における放出量が、２５℃における放出量と比べて、少なくとも２．５倍、とりわけ約３．０〜５．０倍の範囲であることが重要である。従って、栄養素の放出速度が、温度に依存する微生物の成長速度を実質的に反映することになる。
本発明の栄養素には、硝酸アンモニウム、尿素等の如き１つ以上の窒素供給源、場合によってはリン酸塩の如きリン供給源を含有させることが可能である。典型的には、窒素供給源とリン供給源とを組み合わせて、Ｎ：Ｐ比を約１０：０．１〜約１０：５、好ましくは１０：１とする。放出制御型栄養素には、この他に、マグネシウム、鉄、マンガン、カルシウム等の如き微量栄養素を含有させることも可能である。勿論、これらの微量栄養素は、必要に応じて加えるものであり、加えるにしても、一般的には非常に少量である。
本発明の放出制御型栄養素は、一般的には、環境への栄養素の放出を制御する物質で被覆されたものである。本発明の実施に適した特に好ましい塗布物は、エチレン−プロピレン・ジエンターポリマー（ＥＤＰＭ）の如きエラストマー系スルホン化ポリマーである。実際に、特に好ましいＥＤＰＭ被覆型栄養素が市販されており、米国特許第４，９８８，３７７号にかなり詳細に記載されている。参照により、本明細書中に含まれるものとする。
栄養素を土または水へ供給する場合には、微生物の成長および活動を活性化するために十分な量を土または水へ添加し、適切な手段であればいずれの手段を利用しても良い。一般的には、土を処理する場合、単位立法ヤード当たりの土に対して約０．１〜約５００ポンドの栄養素を使用する。
以下の実施例によって、本発明を説明する。
比較実施例１
本実験においては、市販品の肥料の放出特性を試験した。この例では、肥料は、アマニ油−ジシクロペンタジエン樹脂中に封入された尿素を含有するものであった。塗布量は、２ヶ月間に渡って尿素を持続的に放出するために十分な量であった。試験は以下のように行った。２５０ｍｌ入りフラスコ中へ、１５グラムの肥料を入れ、７５グラムの蒸留水を添加して、その混合物を指定の温度で保温した。周期的な時間間隔をおいて、試料から重量測定済みのアルミニウム製容器に傾しゃして９８℃の乾燥器中で乾燥させた。乾燥・冷却後、そのアルミニウム製容器の重量を測定した。重量の増加が、放出された尿素の量を表わす。残存する被覆物質へ、７５グラムの蒸留水を加え、保温、傾しゃ等を繰り返した。この手続きを繰り返すことによって、測定点を追加した。これらの結果は、図１および表１の両方に示されている。
実施例１および２
本発明を実施する上での使用に適した２つの異なる被覆型肥料（すなわち、２ヶ月持続被覆型肥料および４ヶ月持続被覆型肥料）に対して、比較実施例１で述べた手順を利用して、２つの異なる温度における障壁放出特性を測定した。放出特性の測定結果は、図２と図３の両方、および表１に記されている。
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更に、以下の表２には、種々の放出制御型肥料に対する、２５℃から３８℃への温度上昇に伴う放出量の増加率が示されている。
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図４を参照すると、例えば、中熱性微生物の成長速度が２５℃から約３８℃へ変化すると約４倍増加することが分かる。従って、本発明の栄養素は、異なる温度において、石油同化微生物の成長に必要となる量とより良く一致した放出速度を有するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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