(57)【要約】【課題】塩素化エチレン等の有機塩素化合物で汚染された土壌や、さらには該土壌内の地下水を原位置バイオオーグメンテーション法により効率よく浄化することができる汚染土壌の浄化方法を提供する。【解決手段】有機塩素化合物で汚染された土壌に栄養剤溶液を注入して土壌を嫌気性とする栄養剤注入工程と、その後、該土壌に塩素化エチレン分解菌含有水を注入する塩素化エチレン分解菌注入工程とを有する汚染土壌の浄化方法において、該栄養剤注入工程の前、後又は同時に、該栄養剤を分解可能な栄養剤分解微生物を該土壌に注入する栄養剤分解微生物注入工程を行うことを特徴とする汚染土壌の浄化方法。栄養剤分解微生物としてはトリココッカス属細菌などの通性嫌気性微生物が好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機塩素化合物で汚染された土壌に栄養剤溶液を注入して土壌を嫌気性とする栄養剤注入工程と、
その後、該土壌に塩素化エチレン分解菌含有水を注入する塩素化エチレン分解菌注入工程と
を有する汚染土壌の浄化方法において、
該栄養剤注入工程の前、後又は同時に、該栄養剤を分解可能な栄養剤分解微生物を該土壌に注入する栄養剤分解微生物注入工程を行うことを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【請求項２】
請求項１において、前記栄養剤分解微生物は通性嫌気性微生物であることを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【請求項３】
請求項２において、該通性嫌気性微生物はトリココッカス属細菌であり、１０６ｃｅｌｌ／ｍＬ以上の菌濃度の栄養剤分解微生物含有水を土壌に注入することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、土壌又は地下水のＯＲＰが−１００ｍＶ以下となった後、塩素化エチレン分解菌注入工程を行うことを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記栄養剤注入工程で注入される栄養剤溶液の栄養剤の濃度は炭素として１００〜１００００ｍｇ／Ｌであり、該栄養剤溶液のｐＨは６〜８であることを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩素化エチレン等の有機塩素化合物で汚染された土壌を原位置バイオオーグメンテーション法によって浄化する方法に係り、特に、嫌気性の塩素化エチレン分解菌を土壌に注入して浄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
揮発性有機塩素化合物等によって汚染された土壌などの浄化方法として、汚染現場に揮発性有機塩素化合物を分解する土着の微生物が存在する場合、汚染浄化対象領域に微生物の栄養源等を加え、土着の微生物を活性化することで汚染物質の分解を促進するバイオスティミュレーション工法が実用化されている。また、揮発性有機塩素化合物に対する分解能力の高い微生物を培養し、汚染現場等に投与して浄化を行うバイオオーグメンテーション工法も行われている。
【０００３】
揮発性有機塩素化合物の微生物による脱塩素化方法としては、好気性微生物による脱塩素化方法と嫌気性微生物による脱塩素化方法とがある。
【０００４】
好気性微生物による脱塩素化では、地中に電子供与体としてのトルエンやフェノール、メタンと電子受容体としての酸素を供給することにより、共代謝を起こすことができる。好気性微生物による脱塩素化は、脱塩素化の速度は大きいが、微生物の増殖と脱塩素化が独立しているため、脱塩素化とは別に微生物を増殖させるための余分なエネルギーを獲得するための炭素源が必要となる。
【０００５】
嫌気性微生物による脱塩素化の場合は、ハロゲン呼吸による脱塩素化と連動してエネルギーを獲得するので、共代謝のように増殖のための余分なエネルギーを獲得するための炭素源がいらないため、効率がよい。
【０００６】
嫌気性微生物は、酸素によって生存あるいは成長が阻害されるため、嫌気性微生物の生存あるいは成長には遊離酸素の除去が必要となる。好気性菌は遊離酸素の有毒物質を分解するのに必要なカタラーゼやＳｕｐｅｒｏｘｉｄｅ
ｄｉｓｍｕｔａｓｅなどの酵素をもっているが、嫌気性菌はこれらの酵素をもたず、活性酸素が致死的に作用する。そこで、バイオオーグメンテーションを実施するのに先立って、糖や有機酸を地中に加え、地中に存在する土着の嫌気性微生物の還元的脱塩素反応によりテトラクロロエチレンやトリクロロエチレンを分解して嫌気状態をつくりだすことが行われている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−８６１９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の方法では、土壌の還元処理期間は土壌中の有機物の種類、濃度、土着の微生物の種類、濃度などに影響され、還元処理期間を短くしたい場合であってもそのための効果的な手段がなかった。
【０００９】
本発明は塩素化エチレン等の有機塩素化合物で汚染された土壌を原位置バイオオーグメンテーション法により短期間で効率よく浄化することができる汚染土壌の浄化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の汚染土壌の浄化方法は、有機塩素化合物で汚染された土壌に栄養剤溶液を注入して土壌を嫌気性とする栄養剤注入工程と、その後、該土壌に塩素化エチレン分解菌含有水を注入する塩素化エチレン分解菌注入工程とを有する汚染土壌の浄化方法において、該栄養剤注入工程の前、後又は同時に、該栄養剤を分解可能な栄養剤分解微生物を該土壌に注入する栄養剤分解微生物注入工程を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
栄養剤分解微生物としては、通性嫌気性微生物が好適であり、特にトリココッカス属細菌が好ましい。
【００１２】
栄養剤注入工程及び栄養剤分解微生物注入工程によって土壌又は地下水のＯＲＰが−１００ｍＶ以下となった後、塩素化エチレン分解菌注入工程を行うことが好ましい。
【００１３】
栄養剤注入工程で注入される栄養剤溶液の栄養剤の濃度は炭素として１００〜１００００ｍｇ／Ｌであり、該栄養剤溶液のｐＨは６〜８であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
有機塩素化合物で汚染された土壌に栄養剤及び栄養剤分解微生物を注入すると、この微生物が栄養剤を分解し、この際に土壌中の酸素が消費され、土壌が嫌気性となる。特に、微生物としてトリココッカス属細菌などの通性嫌気性微生物を用いると土壌が短期間で嫌気性となる。このように土壌が嫌気性となった後、塩素化エチレン分解菌を注入すると、塩素化エチレン分解菌の増殖速度が大きくなり、効率の良い浄化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態の説明図である。
【図２】実施例及び比較例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００１７】
本発明において、処理対象となる土壌（土壌内の地下水であってもよい。）は、塩素化エチレン等の有機塩素化合物で汚染された土壌または地下水である。塩素化エチレンとしては、テトラクロロエチレン（ＰＣＥ）、トリクロロエチレン（ＴＣＥ）、シス−１，２−ジクロロエチレン（ｃｉｓ−ＤＣＥ）、トランス−１，２−ジクロロエチレン（ｔｒａｎｓ−ＤＣＥ）、１，１−ジクロロエチレン（１，１−ＤＣＥ）、塩化ビニル（ＶＣ）およびこれらの脱塩素化中間体などが例示される。
【００１８】
本発明では、浄化対象となる土壌に予め栄養剤及び栄養剤分解微生物を添加し、嫌気状態に保つことにより、土壌を還元性雰囲気（好ましくは土壌または地下水のＯＲＰが−１００ｍＶ以下）とする。
【００１９】
栄養剤分解微生物としては嫌気性微生物、特に通性嫌気性微生物が好適であり、とりわけトリココッカス属細菌が好適である。この栄養剤分解微生物は濃度１０６ｃｅｌｌ／ｍＬ以上例えば１０６〜１０９ｃｅｌｌ／ｍＬの微生物含有水として土壌に注入されることが望ましい。
【００２０】
栄養剤分解微生物は、栄養剤の注入前、注入時又は注入後のいずれで注入されてもよい。通性嫌気性微生物以外の嫌気性微生物の場合は、栄養剤の注入時又は注入後とするのが好ましい。
【００２１】
栄養剤としては、グルコース等の糖類、でんぷん、酢酸やクエン酸又はその塩、メタノール、エタノール、ペプトン、酵母エキスのほか、ポリ乳酸等の生分解性ポリマー、トリグリセリド、脂肪酸等が好適であるが、特に酢酸やクエン酸又はその塩が好適である。
【００２２】
栄養剤注入工程で注入する栄養剤溶液の容量は栄養剤分解微生物含有水注入量の０．１〜１０倍の範囲が望ましい。栄養剤溶液の容量が過度に少量の場合、栄養剤分解微生物を広範囲に分散させることができない。また、栄養剤溶液の容量が過度に多すぎると、栄養剤分解微生物が土壌内でドーナツ状に拡がってしまい、処理効率にムラが発生してしまう。
【００２３】
栄養剤注入工程に用いる栄養剤溶液の栄養剤濃度は、炭素として１００〜１００００ｍｇ／Ｌ特に１０００〜３０００ｍｇ／Ｌの範囲が良い。栄養剤濃度が低すぎると栄養剤分解微生物が栄養剤を分解する際に必要とする水素が不足し、栄養剤濃度が高すぎると栄養剤分解菌の活性を阻害してしまう。また、この栄養剤溶液のｐＨは６〜８の範囲が望ましい。
【００２４】
このように栄養剤及び栄養剤分解微生物注入後、土中のＯＲＰが塩素化エチレン分解菌の生育に適した条件、好ましくはＯＲＰが−１００ｍＶ以下、例えば−１００〜−２００ｍＶであることを確認したうえで、塩素化エチレン分解菌を注入することにより、塩素化エチレン分解菌が速やかに増殖し、塩素化エチレン等の有機塩素化合物が効率よく分解される。
【００２５】
塩素化エチレンの分解菌としては、塩素化エチレン分解活性を有するデハロコッコイデス属細菌が好適である。
【００２６】
塩素化エチレン分解菌を土壌に注入する場合、デハロコッコイデス属細菌を単独で注入してもよく、デハロコッコイデス属細菌を他の細菌とともに培養した培養液を注入してもよい。土壌に注入する培養液中のデハロコッコイデス属細菌の濃度は、１０９〜１０１２ｃｅｌｌ／Ｌ程度が好ましく、このような培養液を土壌中に、１０７〜１０９ｃｅｌｌ／Ｌ程度の濃度となるように注入することが好ましい。
【００２７】
塩素化エチレン分解菌を土壌に注入するにあたっては、酸素との接触による微生物の活性低下を防ぐことが好ましい。酸素との接触による微生物の活性低下を防ぐために、塩素化エチレン分解菌含有水（以下、培養液ということがある。）を貯蔵するタンク内を窒素ガス雰囲気とすることが好ましい。
【００２８】
以下、本発明方法による土壌浄化方法の一例を図１を参照して説明する。
【００２９】
地表１から所定深さに不透水層３あるいは難透水層が存在し、その上側に帯水層２が存在する。４は地下水水位である。汚染地下水の存在域Ｗの地下水流れ方向最上流部付近に不透水層３に達するように注入井戸６を設け、栄養剤溶液や通性嫌気性微生物、塩素化エチレン分解菌の培養液を土壌中に注入する。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例１、参考例１、比較例１について説明する。この実施例１、参考例１、比較例１では図２に示す試験装置を用いた。この試験装置では、幅５ｍ、奥行き５ｍ、高さ５ｍのコンテナＣに自然土壌を充填し、中央にφ２５ｍｍの塩ビパイプＰを縦に（鉛直に）設置してある。このコンテナＣ内に市水を２５ｍ３注ぎ、現場模擬土壌を作製した。なお、塩ビパイプの下部３〜５ｍにはスリットを設けてあり、水（模擬地下水）をサンプリングできるようにしてある。また、水温を２０℃に調整できるようにしてある。
【００３１】
試験に用いた栄養剤水溶液、通性嫌気性微生物、塩素化エチレン分解菌の条件は次の通りである。
【００３２】
栄養剤水溶液：クエン酸三ナトリウム二水和物（濃度１ｗｔ％）とリン酸２水素アンモニウム（濃度０．０５％）とを含む
通性嫌気性微生物：トリココッカス属細菌
塩素化エチレン分解菌：デハロコッコイデス属細菌
【００３３】
［実施例１］
パイプより地下水を１００ｍＬ採取し、ＯＲＰを測定したところ＋８０ｍＶであった。次に、１ｍ３の栄養剤水溶液を中央のパイプから１００Ｌ／ｈで注入し、それに引き続いて通性嫌気性微生物培養液（菌濃度１０６ｃｅｌｌ／Ｌ）をパイプから１Ｌ注入した。
【００３４】
２時間後にパイプより模擬地下水を１００ｍＬ採取してＯＲＰを分析したところ、−１００ｍＶであった。また、パイプより地下水を１００ｍＬ採取し、上記栄養剤水溶液１ｍＬを添加すると共に、１ｍｇ／Ｌのレサズリンを滴下して、１５０ｍＬ容バイアル瓶にとり、ヘッドスペースをＮ２ガスで置換した後ブチルゴムで密栓した。次いで、デハロコッコイデス属細菌を１０１１ｃｅｌｌ／ｍＬ含む培養液１ｍＬを接種し、ただちにクロロエチレンガス０．２２ｍＬ（６．０ｍｇ／Ｌに相当）をヘッドスペースに注入した。
【００３５】
３０℃で１週間培養を継続し、ヘッドスペースのクロロエチレン濃度を測定し、バイアル瓶内の水中のクロロエチレン濃度と、クロロエチレン分解率を算出した。結果を表１に示す。
【００３６】
［参考例１］
注入する通性嫌気性微生物培養液として菌濃度１０４ｃｅｌｌ／Ｌのものを用いたこと以外は実施例１と同様にして試験を行った。
【００３７】
実施例１と同様に２時間経過後に測定した模擬地下水のＯＲＰは＋２０ｍＶであった。
【００３８】
１週間後に実施例１と同様にして測定したヘッドスペースのクロロエチレン濃度の測定結果に基づくバイアル瓶内の水中のクロロエチレン濃度と、クロロエチレン分解率の算出値を表１に示す。
【００３９】
［比較例１］
通性嫌気性微生物培養液を全く注入しなかったこと以外は実施例１と同様にして試験を行った。
【００４０】
実施例１と同様に２時間経過後に測定した模擬地下水のＯＲＰは＋８０ｍＶであった。
【００４１】
１週間後に実施例１と同様にして測定したヘッドスペースのクロロエチレン濃度の測定結果に基づくバイアル瓶内の水中のクロロエチレン濃度と、クロロエチレン分解率の算出値を表１に示す。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
表１の通り、通性嫌気性微生物１０６ｃｅｌｌ／ｍＬ以上含む培養液を、塩素化エチレン分解菌を含む培養液の注入前に、栄養剤とともに注入する実施例によると、短期間で地下水を嫌気化することが可能であり、酸素との接触による塩素化エチレン分解菌の活性低下を防止し、良好に原位置バイオオーグメンテーションをおこなうことができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  地表
６  注入井戸
【図１】
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【図２】
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