(57)【要約】【課題】還元分解よりも有機塩素化合物の分解速度が高く、しかも芳香族化合物をも分解可能な、特定の酸化分解を行う汚染土壌汚染土壌又は地下水の浄化方法を提供すること。【解決手段】  芳香族化合物及び有機塩素化合物を含む汚染土壌又は地下水を、酸素の存在下で、芳香族化合物の酸化分解に際して酸素添加酵素を放出する微生物の働きにより原位置又は現場で浄化する、汚染土壌又は地下水の浄化方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香族化合物及び有機塩素化合物を含む汚染土壌又は地下水を、酸素の存在下で、芳香族化合物の酸化分解に際して酸素添加酵素を放出する微生物の働きにより原位置又は現場で浄化する、汚染土壌又は地下水の浄化方法。
【請求項２】
芳香族化合物及び有機塩素化合物を含む汚染土壌又は地下水を微生物の働きにより原位置又は現場で浄化する方法であって、
前記微生物の働きにより、前記芳香族化合物を酸化分解すると共に、このとき前記微生物から放出又は発生される酸素添加酵素を酸化分解促進剤として利用して前記有機塩素化合物を酸化分解する汚染土壌又は地下水の浄化方法。
【請求項３】
前記汚染土壌又は地下水が、前記芳香族化合物と前記有機塩素化合物とを含む複合汚染土壌又は地下水である請求項１又は２に記載の浄化方法。
【請求項４】
前記有機塩素化合物が、分子内に存在する塩素原子数が２個以下の低塩素有機化合物を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の浄化方法。
【請求項５】
前記低塩素有機化合物が、シス−ジクロロエチレン及び塩化ビニルの少なくとも一方である請求項４に記載の浄化方法。
【請求項６】
前記芳香族化合物が、ベンゼンを含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の浄化方法。
【請求項７】
前記微生物が、前記汚染土壌又は地下水中に生息又は自生している微生物である請求項１〜６のいずれか１項に記載の浄化方法。
【請求項８】
前記微生物の働きを高める栄養塩を前記汚染土壌又は地下水に添加する請求項１〜７のいずれか１項に記載の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機塩素化合物や芳香族化合物で汚染された土壌や地下水を浄化する方法に関し、特に、有機塩素化合物及び芳香族化合物で複合汚染された土壌や地下水の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
かつて工業用の溶剤や原材料等として広く利用されていた揮発性有機化合物（ＶＯＣ又はＶＯＣｓと略記することがある）による土壌及び地下水汚染が日本各地に存在し、深刻な問題となっている。そこで近年、「土壌汚染対策法」の制定及び施行により、すでに汚染された土壌及び地下水の対策が求められるようになってきているが、低コストで、しかも環境に優しい浄化技術がまだ確立されていないのが現状である。
【０００３】
従来、揮発性有機化合物の１種である有機塩素化合物や芳香族化合物（塩素原子を有する化合物を除く）等で汚染された土壌及び地下水の処理対策方法として、地下水揚水法、土壌ガス吸引法、加熱土壌ガス吸引法及び掘削除去法等が主に行われている。また、近年では、化学資材の注入、撹拌による化学的処理法及び微生物を利活用したバイオレメディエーション法に関する研究が盛んに行われ、注目されるようになってきている。
【０００４】
しかし、有機塩素化合物等は揮発性有機化合物であっても比重が大きく動粘性が低いため、汚染は地下深部の難透水性地層の上部に及ぶ特徴がある。
前述した地下水揚水法、土壌ガス吸引法及び加熱土壌ガス吸引法は、透水性の高い地盤にしか適用できず、また土壌の吸着性等により、浄化には長時間を要し、完全浄化も極めて困難である。
また、掘削除去法は、その場にある汚染土壌を迅速に除去できるものの、コストが高く、掘削土壌の処理や掘削深度の制限等の問題がある。
化学資材の注入、撹拌による化学的処理法は、二次汚染の恐れがあり、また、一般的に広範囲にわたる有機化合物汚染の浄化には適用範囲が限られてしまう。
【０００５】
これに対し、上述のバイオレメディエーション法は、コスト的に安価で、環境にも優しく、しかも適用深度及び範囲に特に制限もないことから、近年、一部実用化され、実績も上げている。
例えば、非特許文献１には、デハロコッコイデス（Ｄｅｈａｌｏｃｏｃｃｏｉｄｅｓ）属細菌による有機塩素化合物であるテトラクロロエチレンの還元的完全脱塩素分解が記載されており、テトラクロロエチレンは最終的には無害なエチレン（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ）に分解される。この分解工程は、テトラクロロエチレンから順次脱塩素化して、トリクロロエチレン、ジクロロエチレン、塩化ビニルを経て、エチレンに到達する。
【０００６】
このようなバイオレメディエーション法において、微生物の活性を高め、また有機塩素化合物の還元的脱塩素分解を促進するために、微生物の栄養源となる物質の添加（例えば、特許文献１及び特許文献２）、又は、栄養剤と還元剤を同時に添加する工法（例えば、特許文献３）も考案され、実用化されている。
【０００７】
しかし、還元分解による有機塩素化合物の完全浄化に寄与できる微生物種が非常に少なく、多くのケースでは還元的分解がシス−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−ＤＣＥと略記することがある）で止まってしまうことがあり、又は、シス−ジクロロエチレン等の低塩素化合物の還元的分解反応が非常に遅く、浄化に数年に亘る長期間を要することがある（例えば、特許文献２の［０００８］及び特許文献４の［００１３］）。このため、近年では、有機塩素化合物の汚染浄化を嫌気条件の造成による還元的分解を実施した後、好気条件の造成による酸化的分解へ切換え、浄化効率を向上させる工法が考案され、実用化されている（例えば、特許文献４）。
【０００８】
一方、揮発性有機化合物の１種である芳香族化合物、例えばベンゼンを含む汚染土壌等の浄化に関しては、強い酸化剤の添加による化学的処理が考案されている（例えば、特許文献５）。
また、微生物による、ベンゼンのような芳香族化合物の酸化分解が可能であることも以前から知られている（非特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１３０４号公報
【特許文献２】特開２００３−５３３２１号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２１１８４号公報
【特許文献４】国際公開第１１／１４８５０９号パンフレット
【特許文献５】特開２０１２−２３２２４８号公報
【非特許文献】
【００１０】
【表１】
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【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
微生物を利活用したこれまでの、還元分解を主とするバイオレメディエーション法は、上述したように、シス−ジクロロエチレン等の低塩素化合物の分解効率が悪い（特許文献４の［００１３］等）。また、汚染土壌等がベンゼンのような芳香族化合物を含んでいると、芳香族化合物の還元的分解による汚染土壌等の浄化は困難である。
【００１２】
そこで、本発明は、還元分解よりも有機塩素化合物の分解速度が高く、しかも芳香族化合物をも分解可能な、特定の酸化分解を行う汚染土壌又は地下水の浄化方法を提供することを、課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、テトラクロロエチレンやトリクロロエチレン等の有機塩素化合物の分解反応における分解中間生成物である低塩素化合物（例えば、シス−ジクロロエチレン及び塩化ビニル）やベンゼン等の芳香族化合物で汚染された汚染土壌又は地下水、特にこれらで複合汚染された汚染土壌又は地下水の分解反応、浄化方法について鋭意研究を重ねた。その結果、汚染物質として存在する芳香族化合物の酸化分解時にその場に共存する微生物を利用し、それが放出又は発生する酸素添加酵素を低塩素化合物の酸化分解促進剤として利用することにより、芳香族化合物の分解に加えて低塩素化合物をも速やかに酸化分解できることを見出した。しかも、この酸化分解は複合汚染物質として土壌又は地下水に含まれている芳香族化合物を分解する際にその場に共存する微生物を利用し、それが放出又は発生する酸素添加酵素を低塩素化合物の酸化分解促進剤として利用するという知見に基づくものである。それ故、化学資材の添加利用を最低限に抑えられる環境に優しい浄化方法としうることも見出した。
これらの知見に基づき本発明者らはさらに研究を重ね、本発明をなすに至った。
【００１４】
すなわち、本発明の課題は、以下の手段によって達成された。
（１）芳香族化合物及び有機塩素化合物を含む汚染土壌又は地下水を、酸素の存在下で、芳香族化合物の酸化分解に際して酸素添加酵素を放出する微生物の働きにより原位置又は現場で浄化する、汚染土壌又は地下水の浄化方法。
（２）芳香族化合物及び有機塩素化合物を含む汚染土壌又は地下水を微生物の働きにより原位置又は現場で浄化する方法であって、前記微生物の働きにより、前記芳香族化合物を酸化分解すると共に、このとき前記微生物から放出又は発生される酸素添加酵素を酸化分解促進剤として利用して前記有機塩素化合物を酸化分解する汚染土壌又は地下水の浄化方法。
（３）前記汚染土壌又は地下水が、前記芳香族化合物と前記有機塩素化合物とを含む複合汚染土壌又は地下水である（１）又は（２）に記載の浄化方法。
（４）前記有機塩素化合物が、分子内に存在する塩素原子数が２個以下の低塩素有機化合物を含む（１）〜（３）のいずれか１項に記載の浄化方法。
（５）前記低塩素有機化合物が、シス−ジクロロエチレン及び塩化ビニルの少なくとも一方である（４）に記載の浄化方法。
（６）前記芳香族化合物が、ベンゼンを含む（１）〜（５）のいずれか１項に記載の浄化方法。
（７）前記微生物が、前記汚染土壌又は地下水中に生息又は自生している微生物である（１）〜（６）のいずれか１項に記載の浄化方法。
（８）前記微生物の働きを高める栄養塩を前記汚染土壌又は地下水に添加する（１）〜（７）のいずれか１項に記載の浄化方法。
【００１５】
本発明において、「芳香族化合物及び有機塩素化合物を含む汚染土壌又は地下水」とは、芳香族化合物及び有機塩素化合物を含む単一の汚染土壌又は地下水、すなわち通常複合汚染土壌又は地下水と称されるものと、芳香族化合物を含む汚染土壌又は地下水及び有機塩素化合物を含む汚染土壌又は地下水の混合汚染土壌又は地下水との両者を含む意味である。また「汚染土壌又は地下水」とは、環境基準値を超える芳香族化合物及び／又は有機塩素化合物を含む汚染土壌、汚染地下水及びこれらの混合物を意味する。
本発明において、「低塩素化合物」とは、有機塩素化合物の分解反応における分解中間生成物であって、分子内に存在する塩素原子数が２個以下の有機塩素化合物をいう。例えば、テトラクロロエチレン等の分解においてはジクロロエチレン及び塩化ビニルをいう。
本発明において、「芳香族化合物」は、単環芳香族化合物を意味し、ダイオキシン類等の多環芳香族化合物を包含しない。
【００１６】
本発明において、「浄化」とは、ベンゼン等の芳香族化合物を微生物によって分解し、初期濃度より低下していくことであり、最終的には芳香族化合物の汚染濃度を環境基準値以下に低減させること、また、芳香族化合物の酸化分解時に微生物が放出又は発生する酸素添加酵素を有機塩素化合物の酸化分解促進剤として利用し、浄化対象の有機塩素化合物を分解し、その初期濃度より低下していくことであり、最終的には有機塩素化合物の汚染濃度を環境基準値以下に低減させることを目的とすることを意味する。
本発明において、「原位置で浄化」とは汚染土壌又は地下水をその存在位置で浄化することをいい、「現場で浄化」とは汚染土壌を掘削又は地下水を揚水するものの、その存在する場所以外の場所、例えば浄化管理敷地外等に搬送することなく、浄化管理敷地内で浄化することをいう。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、これまでバイオレメディエーション法で浄化が困難となっていた汚染物質である、シス−ジクロロエチレン等の低塩素化合物や、ベンゼン等の芳香族化合物等を含む汚染土壌又は地下水を原位置又は現場で安価かつ低環境負荷で浄化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施例１（図１ａ））及び比較例１（図１ｂ））における、酸化分解実験期間中のシス−ジクロロエチレン濃度及びベンゼン濃度の変化を示すグラフである。
【図２】図２は、実施例２（図２ａ））における酸化分解実験期間中、並びに、比較例２（図２ｂ）及び図２ｃ））における還元分解実験期間中のシス−ジクロロエチレン濃度及びベンゼン濃度の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の汚染土壌又は地下水の浄化方法（以下、本発明の方法ということがある）は、芳香族化合物及び／又は有機塩素化合物を含む汚染土壌又は地下水を、酸素の存在下で、芳香族化合物の酸化分解に際して酸素添加酵素を放出する微生物の働きにより、原位置又は現場で浄化する方法である。
【００２０】
このように、酸素の存在下で微生物の働きにより汚染土壌又は地下水を浄化する本発明の方法により、これまで浄化が困難であった低塩素化合物、例えばシス−ジクロロエチレン及び塩化ビニル等を、ベンゼン等の芳香族化合物と共に、浄化できる。
【００２１】
本発明の方法の詳細はまだ定かではないが、下記に示す芳香族化合物の分解反応と有機塩素化合物の分解反応とが、同時に、又は、連続的若しくは間欠的に、起こることによるものと、考えられる。
なお、以下の芳香族化合物及び有機塩素化合物の分解反応を、ベンゼン、シス−ジクロロエチレン及びオキシゲナーゼを例に挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２２】
すなわち、本発明の方法においては、下記に示すようにベンゼンの二酸化炭素への分解反応が生じると考えられる。
【００２３】
【化１】
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【００２４】
微生物は、ベンゼンを分解するに当って、酸素添加酵素であるオキシゲナーゼ酵素を放出又は発生する。微生物は、自身が放出又は発生させたオキシゲナーゼによって、酸素の存在下でベンゼンに酸素を付加させてベンゼンを酸化し、カテコール化合物を生成させる。次いで、このカテコール化合物をオキシゲナーゼによって更に酸化して、α−ヒドロキシカルボン酸化合物１又はダイカルボン酸化合物２まで、分解する。これらの化合物１及び２は更に分解されて、汚染土壌又は地下水に生存している酸素呼吸する生物、例えば微生物のクエン酸回路（Ｔｒｉｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄ  ｃｙｃｌｅ）に供されて、無害な二酸化炭素に分解される。
このようにベンゼンは上述の複数段の酸化反応によって酸化分解され、複数段の酸化反応は酸素の存在下で速やかに進行する。
【００２５】
一方、下記に示すように、シス−ジクロロエチレンは二酸化炭素に分解されると考えられる。
【００２６】
【化２】
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【００２７】
シス−ジクロロエチレンの酸化分解には、上述のベンゼンの酸化分解に当って微生物が放出又は発生したオキシゲナーゼが酸化分解促進剤として利用される。すなわち、微生物がオキシゲナーゼによって酸素をシス−ジクロロエチレンに付加してシス−ジクロロエチレンを酸化させ、エポキシド化合物３を生成させる。次いで、微生物はエポキシ化合物３をオキシゲナーゼによって更に酸化して、無害な二酸化炭素まで速やかに分解する。
このようにシス−ジクロロエチレンは上述の複数段の反応によって分解され、複数段の反応は下記条件で速やかに進行する。
【００２８】
このように、ベンゼンは微生物及びオキシゲナーゼによって化合物１及び２又はその誘導体まで分解され、次いでクエン酸回路によって無害な二酸化炭素まで分解され、一方、シス−ジクロロエチレンは微生物及びオキシゲナーゼによってエポキシ化合物３を経て無害な二酸化炭素まで速やかに酸化分解される。
したがって、本発明の方法は、微生物に酸素添加酵素を放出又は発生させて、この酸素添加酵素の存在下で微生物の働きによって芳香族化合物及び有機塩素化合物を酸化分解する方法である。
【００２９】
本発明の方法は、酸素の存在下で、微生物の働きにより汚染土壌又は地下水を浄化する方法であるから、汚染土壌又は地下水を浄化するに当たり、汚染土壌又は地下水を浄化管理敷地外に搬出することなく、少なくとも浄化する汚染土壌又は地下水が存在する浄化管理敷地内、例えば浄化管理敷地の地表又は地表に設置された処理場で、特に汚染土壌又は地下水が存在する位置から採取も移動もすることなくその位置で、処理できる。
【００３０】
本発明の方法において、浄化対象物とされる汚染土壌又は地下水は、芳香族化合物及び有機塩素化合物を含有している土壌又は地下水であればよく、上述の複合汚染土壌又は地下水、上述の混合汚染土壌又は地下水が挙げられる。複合汚染土壌又は地下水であると、芳香族化合物及び有機塩素化合物を一挙に酸化分解できるうえ、原位置浄化又は現場浄化等が求められる土壌浄化にもよく適合する。
浄化対象物の形態は、特に限定されず、汚染土壌のみからなる固体状であってもよく、汚染地下水からなる液体状であってもよく、これらの混合物であってもよい。浄化対象物が汚染土壌のみである場合には、浄化前処理として土塊を細かくしておいてもよい。
【００３１】
汚染物質としての芳香族化合物は、有害物質のうち芳香族性を有し、後述する微生物で酸化分解されるもの（多環芳香族化合物を除く）であればよく、例えば、土壌汚染対策法で指定されているベンゼンのような特定有害物質や、トルエン及びキシレン等の有害化学物質等が挙げられる。これらの中でも、土壌及び地下水中の汚染物質として多く存在し、本発明の方法において効率よく分解されるのは土壌汚染対策法で特定有害物質として指定されているベンゼンである。浄化対象物は、１種の芳香族化合物を含有していてもよく、複数の芳香族化合物を含有していてもよい。
浄化対象物中の芳香族化合物の汚染濃度は、微生物の生息密度等に応じて適宜に決定されるが、例えば、０．０１〜２５０ｍｇ／Ｌである。
【００３２】
汚染物質としての有機塩素化合物は、塩素原子を有し、酸化分解可能な有機化合物であれば特に限定されず、例えば、酸化分解可能な塩素化エチレン類が挙げられる。酸化分解可能な塩素化エチレン類としては、例えば、トリクロロエチレン、ジクロロエチレン及び塩化ビニル等が挙げられる。
本発明においては、従来、分解しにくいとされる低塩素化合物であっても酸化分解することができる。したがって、汚染物質として、このような低塩素化合物を分解中間生成物として生成する有機塩素化合物はもちもん、低塩素化合物そのもの、例えば、ジクロロエチレン（シス体及びトランス体を含む）及び塩化ビニルを含有することもできる。
浄化対象物は、１種の有機塩素化合物を含有していてもよく、複数の有機塩素化合物を含有していてもよい。
浄化対象物中の有機塩素化合物の汚染濃度は、微生物の生息密度等に応じて適宜に決定されるが、例えば、０．００２〜２００ｍｇ／Ｌである。
【００３３】
本発明においては、上述のように、芳香族化合物の酸化分解時に微生物から放出される酸素添加酵素によって芳香族化合物に加えて有機塩素化合物をも酸化分解できる。有機塩素化合物を環境基準値以下まで酸化分解するには、芳香族化合物の含有量が有機塩素化合物の含有量よりも高いのが好ましい。例えば、芳香族化合物と有機塩素化合物との含有量のモル比は１：１〜５：１であるのがよい。
汚染対象物の含有量のモル比は、汚染濃度の異なる複数の汚染土壌又は地下水を混合して調整することができる。なお、環境上好ましいものではないが、環境基準値以下まで酸化分解される量であれば最終的な手段として芳香族化合物を処理対象物に添加することも考えられる。
【００３４】
処理対象物は、芳香族化合物及び有機塩素化合物を含有していればよいが、これらに加えて他の汚染物質を含有していてもよい。他の汚染物質としては、酸化分解されるものであるのが好ましく、例えば、ジクロロメタンや、油類等が挙げられる。
【００３５】
本発明の方法で用いられる微生物は、酸素添加酵素を放出又は発生して上述の芳香族化合物を酸化分解できるものであれば特に限定されず、汚染対象物中又はその近傍に生息又は自生している微生物（このような微生物を用いる方法をバイオスティミュレーションという）であってもよく、他の地域に生息している微生物、培養された微生物（このような微生物を利用微生物といい、利用微生物を用いる方法をバイオオーグメンテーションという）であってもよい。用いる微生物は、浄化場所の生態系への影響等を考慮すると、汚染対象物中又はその近傍に生息又は自生している微生物であるのが好ましい。なお、浄化対象物に微生物が生息又は自生していない場合は必要に応じて利用微生物を用いることもできる。
【００３６】
芳香族化合物を酸化分解できる微生物としては、例えば、Ｈｙｄｒｏｇｅｎｏｐｈａｇｅ属、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属、Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ属及びＭｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属等が挙げられる。
微生物は、１種を用いても、複数種を用いても（複合微生物系ともいう）よい。
ここで、これらの微生物が芳香族化合物及び／又は有機塩素化合物で汚染された汚染土壌又は地下水中に生存していることは公知であり、例えば、非特許文献２に記載されている。
【００３７】
これらの微生物は、上述のように、芳香族化合物を酸素の存在下で分解する際に、後述する酸素添加酵素を放出又は発生して、芳香族化合物を酸化分解する。本発明の方法は、このとき放出又は発生する酸素添加酵素を酸化分解促進剤として有機塩素化合物の酸化分解にも用いる。したがって、本発明の方法は、微生物の働きにより、酸素添加酵素を利用して、芳香族化合物及び有機塩素化合物のいずれも酸化分解する方法である。
【００３８】
微生物の生息密度（単位質量又は単位体積当りに存在する微生物の数）は、芳香族化合物及び有機塩素化合物を酸化分解可能な密度であればよく、例えば、土壌の場合では１０２〜１０７株／ｇ、また地下水の場合では１０２〜１０７株／ｍＬが挙げられる。
【００３９】
微生物が放出又は発生する酸素添加酵素は、芳香族化合物又は有機塩素化合物の酸化分解を促進する酵素であれば特に限定されず、例えば、モノオキシゲナーゼやジオキシゲナーゼ等のオキシゲナーゼ等が挙げられる。
この酸素添加酵素は、微生物による芳香族化合物の分解において放出又は発生され、持続的に存在するため、濃度としては特に制限を受けない。
【００４０】
本発明の方法には、微生物の働きを高める栄養塩を用いるのが好ましい。このような栄養塩は、特に限定されず、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、マグネシウム塩、リン酸塩及び硫酸塩等が挙げられる。これらの他にもコバルト塩、２価鉄塩、亜鉛塩及びマンガン塩等を添加することが特に好ましい。
栄養塩は、１種又は複数種を用いることができる。
【００４１】
本発明の方法には、所望により、酸素濃度を調整するために、酸素又は酸素放出物質等を用いることができる。酸素放出物質は、酸素を放出又は発生させる物質であれば特に限定されず、例えば、過酸化マグネシウム（ＭｇＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）及び過酸化カルシウム（ＣａＯ２）等が挙げられる。酸素放出物質は、１種又は複数種を用いることができ、また酸素と併用されてもよい。
【００４２】
本発明の方法には、浄化対象物をそのまま浄化処理できるから原位置浄化及び現場浄化にも適用できる。原位置浄化において、間隙水として存在する汚染地下水を浄化中又は浄化後に同汚染サイトの土壌から芳香族化合物又は有機塩素化合物が地下水中に溶出し、その後、地下水中で浄化される。この溶出及び浄化を繰り返すことにより、汚染地下水及び汚染サイトの汚染土壌が共に浄化される。なお、浄化対象物が固形状である場合にもそのまま浄化処理することができるが、浄化効率を考慮すると汚染対象物を懸濁した状態で浄化処理するのが好ましい。このときに用いられる懸濁媒体は、特に限定されないが、純水、弱アルカリ水、地下水及び栄養塩を含有する溶液等が挙げられる。
本発明において、「原位置浄化する方法」は、次の工程又は手順で、実施される。
すなわち、汚染地盤にボーリング孔を掘削し、酸素や栄養塩を含有する溶液等を注入、場合によっては地下水を循環させ、又は揚水と注水を繰り返すことによって浄化を促進させ、浄化後の水に含有する対象汚染物質の濃度が環境基準値以下に低減したことを確認できた時点で、浄化が完了とする。
一方、「現場浄化する方法」は、次の工程又は手順で、実施される。
すなわち、汚染土壌を掘削、又は汚染地下水を揚水し、汚染浄化管理敷地内で浄化場を設置し、酸素や栄養塩等を混入し、浄化後の水に含有する対象汚染物質の濃度が環境基準値以下に低減したことを確認し、土壌又は地下水を元の地盤へ戻して、浄化が完了とする。
【００４３】
本発明の方法は、「原位置浄化する方法」であっても「現場浄化する方法」であっても、酸素の存在下、すなわち好気条件下で、行う。すなわち、汚染対象物を酸素雰囲気下において本発明の方法を実施する。汚染対象物を酸素雰囲気下におくには、例えば、汚染対象物を酸素雰囲気に曝す方法、汚染対象物に酸素又は酸素放出物質を注入又は混入する方法等が挙げられる。特に原位置浄化の場合には汚染対象物又はその近傍に酸素又は酸素放出物質を注入又は混入する方法が好適である。
このときの浄化対象物中の溶存酸素の濃度は、汚染物質を効率よく酸化分解できるレベル以上であればよく、例えば、酸化分解反応が速やかに進行する点で、１〜１５ｍｇ／Ｌであるのが好ましい。より好ましい溶存酸素濃度は４〜１５ｍｇ／Ｌであり、さらに好ましい溶存酸素濃度は７〜１５ｍｇ／Ｌである。
なお、溶存酸素濃度は、所望により、酸素又は酸素放出物質を注入又は混入する量で、調整できる。
【００４４】
本発明の方法における酸化分解条件は、用いる微生物等に応じて適宜に設定され、例えば、温度、ｐＨ、電気伝導度（ＥＣ）等が以下のとおり設定される。
温度は、酵素反応速度を高め、極端な温度による酵素タンパク質の変性を防ぐことができる点で、好ましくは１０〜４０℃、より好ましくは１５〜４０℃、さらに好ましくは２０〜３０℃である。
ｐＨは、酵素反応速度を高め、極端な温度による酵素タンパク質の変性を防ぐことができる点で、好ましくは５〜１０、より好ましくは６〜９、さらに好ましくは７〜８である。
電気伝導度は、低い塩濃度に起因する浸透圧の低減による微生物細胞の破裂、又は、高い塩濃度に伴う浸透圧の上昇による微生物細胞の脱水を防ぐことができる点で、好ましくは０．５〜２０ｍＳ／ｃｍ、より好ましくは１〜１５ｍＳ／ｃｍ、さらに好ましくは２〜１０ｍＳ／ｃｍである。
【００４５】
本発明の方法は、前記の諸項目をモニタリングし、好ましい条件を維持させながら、汚染物質の酸化分解を行う。汚染物質の浄化完了は、処理中の汚染対象物等をサンプリングして汚染濃度が環境基準値以下に低減したことを以て、決定される。
【００４６】
本発明の方法は、汚染対象物を酸素の存在下で微生物の働きにより原位置又は現場で浄化する方法である。すなわち、汚染対象物に所望により栄養塩を添加して酸素雰囲気下で上述の条件に設定して微生物の働きを活性化させて行う。
具体的には、原位置での浄化方法は、例えば、汚染土壌又は地下水中に酸素又は酸素放出物質、場合によっては栄養塩を含有する溶液を注入して好気雰囲気にした後に上述の条件を地下水の水質をモニタリングすることによって調整し、浄化完了まで管理する。
現場での浄化方法は、例えば、掘削した汚染土壌又は揚水した汚染地下水を浄化管理敷地内に設置した浄化場に移送し、所望により酸素又は酸素放出物質、場合によっては栄養塩等を混入し、上述の条件をモニタリングすることによって調整し、浄化完了まで管理する。
【００４７】
このようにして、所望により活性化させた微生物に上述の酸素添加酵素を放出又は発生させて、この酸素添加酵素の存在下で、微生物の働きによって芳香族化合物及び有機塩素化合物を酸化分解して、汚染土壌又は地下水を浄化できる。
【００４８】
本発明の方法において、芳香族化合物及び有機塩素化合物を酸化分解した後に後処理として、所望により、ボーリング孔や浄化した土壌の埋め戻し等を行うのが好ましい。
【００４９】
このようにして浄化された汚染対象物における、芳香族化合物及び有機塩素化合物の濃度は、いずれも環境基準以下とすることができ、例えば、ベンゼンの土壌溶出量及び地下水中の含有量が０．０１ｍｇ／Ｌ以下であり、シス−ジクロロエチレンの土壌溶出量及び地下水中の含有量が０．０４ｍｇ／Ｌ以下である。
【００５０】
本発明の方法は、上述のように、汚染土壌又は地下水に酸素又は酸素放出物質、場合によっては栄養塩を含有する溶液を注入するだけで、芳香族化合物及び有機塩素化合物を一挙に酸化分解することができるから、汚染土壌の掘削や地下水を揚水する必要はなく原位置で浄化できる。仮に汚染土壌を掘削し、又は地下水を揚水したとしても、浄化管理敷地内で浄化処理することができ、浄化管理敷地外に搬出をしなくてもよい。
このように、本発明の方法は、処理対象物を取り巻く環境を酸素雰囲気にして、処理対象物に存在する微生物の働きを利用して芳香族化合物及び有機塩素化合物を一挙に酸化分解できるから、安価かつ容易で、しかも環境負荷を最小限に抑えた条件下で、汚染土壌又は地下水を速やかに浄化することができる。
【実施例】
【００５１】
以下に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれにより限定して解釈されるものではない。
【００５２】
（実施例１及び比較例１）
青森県のクロロエチレン類及びベンゼン汚染サイトから採取した汚染地下水を用いて実施した。採取した地下水中のシス−ジクロロエチレン及びベンゼンの濃度はともに０．０２８ｍｇ／Ｌであったが、地下水中に生息していた微生物の浄化能力並びに浄化できる汚染物質の濃度を確認するために、汚染物質をさらに添加し、添加したベンゼン及び従来浄化が困難なシス−ジクロロエチレンの分解に特に着目して、分解実験を実施した。採取した汚染地下水１０ｍＬと、塩類等を成分とする下記栄養塩を含有する溶液２０ｍＬを１００ｍＬバイアル瓶中で混合した。用いた栄養塩を含有する溶液と汚染地下水との混合物のｐＨは７．９であり、電気伝導度（ＥＣ）は３．１ｍＳ／ｃｍであった。
＜栄養塩を含有する溶液＞
含有物１：ＮａＣｌ（和光純薬工業株式会社製）  ２０．０ｍｇ／２０ｍＬ
含有物２：ＮＨ４Ｃｌ（和光純薬工業株式会社製）  １０．７ｍｇ／２０ｍＬ
含有物３：ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ（和光純薬工業株式会社製）  ４．１ｍｇ／２０ｍＬ
含有物４：ＫＨ２ＰＯ４（和光純薬工業株式会社製）  ２．７ｍｇ／２０ｍＬ
含有物５：Ｎａ２ＳＯ４（和光純薬工業株式会社製）  ２．１ｍｇ／２０ｍＬ
【００５３】
次いで、このバイアル瓶をブチルゴム栓及びアルミキャップにより密栓し、下記濃度となるように汚染物質を追加して添加した。すなわち、汚染物質は、実施例１においてシス−ジクロロエチレン及びベンゼンを下記濃度でそれぞれ添加し、比較例１においてシス−ジクロロエチレンのみを下記濃度で添加した。シス−ジクロロエチレン及びベンゼンは気液分配後の培養液中濃度が各々約１６ｍｇ／Ｌ、１８ｍｇ／Ｌとなるように添加した。
次いで、バイアル瓶のヘッドスペースに大気すなわち酸素が存在する条件下で（初期溶存酸素濃度は約９ｍｇ／Ｌ）、３０℃の恒温器内で分解実験を実施し、バイアル瓶ヘッドスペースのシス−ジクロロエチレン濃度及びベンゼン濃度をガスクロマトグラフにより経時分析した。なお、再現性を確認するため全ての実験を２連で行った。
【００５４】
実施例１及び比較例１における、酸化分解実験期間中のシス−ジクロロエチレン濃度及びベンゼン濃度の変化を図１に示す。
図１ａ）に示されるように、シス−ジクロロエチレン及びベンゼンを添加した酸化分解系（実施例１）では、シス−ジクロロエチレン及びベンゼンの分解が認められた。具体的には、汚染地下水に追加添加したシス−ジクロロエチレンは酸化分解実験開始から２１日目には完全に分解、浄化された。一方、汚染地下水に追加添加したベンゼンは酸化分解実験開始から４日目には完全に分解されており、酸化分解実験１２日目にベンゼンを再度添加しても完全に分解された。このように、ベンゼンとシス−ジクロロエチレンは、いずれも、環境基準値以下に分解したことが確認された。
実施例１において、地下水に追加混合したベンゼンが完全に分解された４日目から再度添加する１２日目まではシス−ジクロロエチレンの分解はほとんど進行せず、シス−ジクロロエチレンの分解にはベンゼンが共存していることが重要であることがわかった。
【００５５】
一方、図１ｂ）に示されるように、シス−ジクロロエチレンのみを添加した酸化分解系（参考比較例１）では、添加したシス−ジクロロエチレンの顕著な分解は認められなかった。
【００５６】
なお、汚染地下水中のシス−ジクロロエチレン及びベンゼンが酸化分解されて残存量が低減すると、シス−ジクロロエチレン及びベンゼンの気相及び液相間での再分配が生じ、気液平衡により、バイアル瓶のヘッドスペース中のシス−ジクロロエチレン濃度及びベンゼン濃度が低下することが分かっている。
【００５７】
（実施例２及び比較例２）
実施例１と同じ汚染サイトから採取した汚染土壌を用いて実施した。採取した汚染土壌におけるシス−ジクロロエチレン及びベンゼンの溶出量はそれぞれ０．００５ｍｇ／Ｌ以下及び０．０２７ｍｇ／Ｌであったが、土壌中に生息していた微生物の浄化能力並びに浄化できる汚染物質の濃度を確認するために、汚染物質をさらに添加して、実施例１と同様にして、分解実験を実施した。汚染土壌と栄養塩類等を成分とする実施例１と同じ栄養塩を含有する溶液を１：２の比率（質量）で混合し、この懸濁液９０ｍＬを用いて２００ｍＬバイアル瓶中で分解実験を実施した。バイアル瓶は実施例１と同様にブチルゴム栓及びアルミキャップにより密栓し、酸素存在下で培養を行った。
【００５８】
次いで、このバイアル瓶をブチルゴム栓及びアルミキャップにより密栓（初期溶存酸素濃度は約９ｍｇ／Ｌ）し、下記濃度となるようにシス−ジクロロエチレンとベンゼンを添加した。気液分配後の酸化分解液中の、シス−ジクロロエチレン及びベンゼンそれぞれの初期濃度は、約２２ｍｇ／Ｌ及び２４ｍｇ／Ｌであった。次いで、酸化分解を３０℃の恒温器内で行い、バイアル瓶ヘッドスペースのシス−ジクロロエチレン濃度及びベンゼン濃度をガスクロマトグラフにより経時分析した。なお、再現性を確認するため全ての実験を２連で行った。
【００５９】
実施例２における、酸化分解実験期間中のシス−ジクロロエチレン濃度及びベンゼン濃度の変化を図２ａ）に示す。図２ａ）に示されるように、汚染土壌中のシス−ジクロロエチレン及びベンゼンが同時に酸化分解され、１４日後には両物質の濃度が１ｍｇ／Ｌ以下にまで減少し、３３日後には完全分解が認められた。
なお、汚染土壌中の汚染物質の濃度とヘッドスペースの汚染物質の濃度とが関連することは上述の通りである。
また、この結果と後述する比較例２とを対比することによって、実施例２における有機塩素化合物の酸化分解速度が比較例２における還元分解よりも高いことが分かる。
【００６０】
比較例２では、実施例２と同じ条件を利用し、還元条件を造成するためにヘッドスペースのガスを混合率８０：２０のＮ２／ＣＯ２混合ガスで置換した。また、還元分解によるｐＨの変化を抑制するために、ＮａＨＣＯ３を１８５ｍｇ添加した。さらに電子供与体として、酢酸ナトリウム、乳酸ナトリウム（７０質量％）、イースト及びメタノールをそれぞれ４８ｍｇ、９８ｍＬ、６ｍｇ及び１３μｇ添加した。これら試薬はいずれも和光純薬工業株式会社製であった。
比較例２における、還元分解実験期間中のシス−ジクロロエチレン濃度及びベンゼン濃度の変化をそれぞれ図２ｂ）及び図２ｃ）に示す。図２ｂ）に示されるように、還元条件による汚染土壌中のシス−ジクロロエチレンを完全分解するためには８４日も要した。また、図２ｃ）に示されるように、還元条件による汚染土壌中のベンゼンの顕著な分解は認められなかった。
【００６１】
実施例１及び実施例２のように、本発明の方法は汚染地下水及び汚染土壌を微生物により浄化することができる。これらの実施例では、実汚染サイトから採取してきた地下水、土壌並びにこれら地下水及び土壌に自生した微生物を利用し、原位置又は現場浄化環境を模擬した条件下で完全分解（検出限界未満までの分解）が実証できており、原位置浄化法及び現場浄化法にもそのまま適用できることは明らかである。
【図１】
2014223595.tif 000006
【図２】
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