(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ハロゲン化合物により汚染された土壌・地下水に酵母エキスを供給し、土着の好気性バクテリアを活性・増殖させて土壌・地下水環境を嫌気性雰囲気にする工程と、その後電子供与体でもある酵母エキスを利用して還元的脱ハロゲン化により有機ハロゲン化合物を分解する工程とを有することを特徴とする汚染土壌・地下水の生物学的修復方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ハロゲン化合物によって汚染された土壌、または地下水の生物学的修復方法とその際に使用する添加剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、有機ハロゲン化合物により汚染された土壌や地下水などの修復技術として、汚染地下水の汲み上げ、活性炭、または樹脂吸着、汚染土壌の風乾による揮散除去などの物理的処理法が有効とされている。しかし、いずれも初期設備投資や動力コストが高く、汚染物質を完全に無害化する技術ではないため根本的な対処策とはならない。そこで、微生物を活用して土壌あるいは、地下水などに含まれる難分解性の有害物質を分解して汚染を除去するバイオレメディエーション技術の開発が期待されている。
【０００３】
バイオレメディエーションは、有害な有機化合物を生物学的に分解し、炭酸ガスやメタン、水、無機塩、バイオマスなどのような無害な物質に変換する技術である。最近では、バイオレメディエーションの概念は有害廃棄物や汚染された土壌や地下水を修復する技術に拡大している。そうした中、国内でのクロロカーボン汚染のバイオレメディエーションについてこれまで好気性微生物を利用した研究開発が行われてきた。
バイオスティミュレーションは、汚染現場に生息している特定の好気性微生物を増殖・活性化させることにより汚染の分解・除去を促進させるため、外部からメタンなどの炭素源物質、空気又は純酸素、栄養塩等の必要物質を供給する手法である。
バイオオーギュメンテーションは、生物添加法とも呼ばれ、優れた分解能を持つ単一の微生物を大量に培養・活性化し、これを酸化剤とともに汚染現場の地下に注入して汚染を分解・除去させる手法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの方法では、酸化剤や大量の空気の導入に多額の設備投資と修復コストを要するという問題があった。また、微生物の分解能が注入された汚染地域の環境に依存し、必ずしも注入した微生物の能力が十分に発揮されないという問題もあり、さらには有機ハロゲン化合物の分解能を持つ嫌気性微生物を利用するために修復対象地域を嫌気性状態にする手段が考慮されていないなどという問題があった。このように、これまでに開発されたバイオレメディエーション技術のいずれもが問題を内包しており、それらを解消する修復技術の開発が求められてきた。
【０００５】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、全国の汚染サイトに修復効果を再現することができ、低コストの修復工事が可能となる有機ハロゲン化合物汚染土壌または汚染地下水の生物学的修復方法及びこれに適用する添加剤を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本出願第１の発明の汚染土壌・地下水の生物学的修復方法は、有機ハロゲン化合物により汚染された土壌・地下水に酵母エキスを供給し、土着の好気性バクテリアを活性・増殖させて土壌・地下水環境を嫌気性雰囲気にする工程と、その後電子供与体でもある酵母エキスを利用して還元的脱ハロゲン化により有機ハロゲン化合物を分解する工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
有機ハロゲン化合物汚染地域の土壌や地下水に電子供与体を添加した場合、土着の微生物は、電子供与体とともに酸素を電子受容体として消費し、土壌や地下水を嫌気性雰囲気にする。その後、嫌気性微生物が酸素のない状態で有機ハロゲン化合物を電子受容体として利用する。例えば、テトラクロロエチレンは、逐次的に起こる還元的脱塩素化反応によりトリクロロエチレン、さらにはジクロロエチレンとなり、最終的には安定な無機塩にまで分解される。このように、有機ハロゲン化合物が電子受容体として用いられるので、適当な電子供与体があれば脱ハロゲン化が促進される。水素分子，自然界の土壌中の有機物質及び燃料用炭化水素などは、電子供与体となる可能性がある。
【００１２】
本発明は、有機ハロゲン化合物汚染土壌及び地下水を修復する際に、適切な電子供与体の供給により土着のバクテリアを活性化して増殖させ、汚染土壌及び／又は地下水中を嫌気性とする点に特徴を有する。電子供与体は、酵母エキス、フミン酸、食品工場などからの有機廃棄物の中からミクロコスムの実験結果に基づいて選択され、汚染の除去に使用される。
【００１３】
本発明における修復対象は、有機ハロゲン化合物により汚染された土壌、または地下水である。また、有機ハロゲン化合物とは、脂肪族、または芳香族炭化水素の水素とハロゲン（フッ素、塩素など）が置換した物質である。例えば、トリクロロエチレン（以下、ＴＣＥと記述する。）、テトラクロロエチレン（同上、ＰＣＥ）やトリクロロエタン（同上、ＴＣＡ）などの脂肪族有機塩素化合物が該当する。
【００１４】
電子供与体としては、安息香酸ナトリウムなどがあるが高価なので、これらを添加剤として使用した場合、修復コストが増加する。したがって、電子供与体としては、酵母エキス、食品工場、ビール工場、製糖工場などからの有機廃棄物或いはその抽出物やフミン酸などが安価で入手しやすいので好ましい。
【００１５】
実験室規模のミクロコスム実験で選択された電子供与体は、汚染地域に添加され、土着の微生物の酸素呼吸により土壌・地下水中を嫌気性雰囲気とする。その後、嫌気性微生物は、有機ハロゲン化合物を電子受容体として脱ハロゲン化により無機ハロゲン塩まで分解して無害化し、汚染環境を修復する。修復に利用する微生物が嫌気性であることから酸化剤や空気の供給を必要としないこと、また、電子供与体自体が安価なことなどの理由で、低コストでの修復工事が可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明においては、実験室規模でのミクロコスムの研究により汚染地域に土着の微生物群に応じた適切な電子供与体が選択される。ミクロコスムは，汚染地域から採取した土壌と地下水で形成される。酵母エキス、フミン酸、食品工場、ビール工場、製糖工場等からの有機廃棄物などの電子供与体をミクロコスムに加える。土壌と水をミクロコスムから定期的にサンプリングし，有機ハロゲン化合物，硫酸塩，硝酸塩，メタン及び無機ハロゲン化物の濃度、ＢＯＤ、ＣＯＤ、溶存酸素及び酸化還元電位をモニタリングする。これらの結果より修復対象汚染地域に最適な電子供与体の組み合わせを選択する。
【００１７】
電子供与体は、汚染地域に掘削された注入井戸から修復対象の土壌中あるいは地下水中に注入される。注入する間隔は、モニタリング用の井戸から採取された土壌や地下水の試料の分析結果に依存するが、およそ１ヶ月に１回程度で充分と考えられる。
【００１８】
土着の微生物群は、注入された電子供与体を利用して土壌・地下水中の酸素を消費し、修復対象地域の土壌・地下水を嫌気性雰囲気とする。そして、土着の嫌気性微生物は、造成された嫌気性雰囲気において、注入された電子供与体を利用して還元的脱ハロゲン化により電子受容体である有機ハロゲン化合物を分解する。嫌気性微生物の脱ハロゲン化による有機ハロゲン化合物の分解は、高いハロゲン化数の化合物から逐次的に生じ、最終的には無機ハロゲン塩にまで分解する。
【００１９】
【実施例】
以下に本発明の一実施例を説明する。
実施例１
上記の電子供与体の添加による有機ハロゲン化合物により汚染された地下水の修復効果の検証のため、実験室規模のミクロコスムの実験を行った。ミクロコスムは、あらかじめ滅菌した５００ｍＬのガラス製容器内に、有機塩素化合物により汚染された地域から採取した地下水により形成した。地下水は，表層及び、２個所の底層から無菌法を使って採取した。採取用器具は、無菌法により、リン無添加の洗剤で粒子を除去し、水道水、蒸留水、アルコール、塩素漂白剤、脱塩水の順に洗浄した。採取した試料から０．５ｇの塩化水銀を添加して土着菌を殺菌したもの、何も添加しないもの、電子供与体として酵母エキスを添加したものの３種類のミクロコスムを形成した。酵母エキスは、ＢＡＣＴＯ酵母エキス（ＤＩＦＣＯ研究所  製品コード  ０１２７）０．３％  ｍ／ｖを使用した。なおＢＡＣＴＯはディフコラボラトリーズ（Ｄｉｆｃｏ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）の所有に係る登録商標である。塩化水銀と酵母エキスの添加は、サンプル瓶開封時の有機塩素化合物の揮発による損失を最小限に止めるため、試料の採取の時点で行った。採取した地下水中の全脂肪族有機塩素化合物量、酸化還元電位及び、溶存酸素濃度を表１に示す。全脂肪族有機塩素化合物濃度は、ガスクロマトグラフで測定した。作成したミクロコスムは、頭隙（ヘッドスペース）ができないようにして２０℃で６０日間培養した。ｐＨは、いずれのミクロコスムにおいても、培養期間中、６．５から６．７の間であった。表１より明らかなように、底層の地下水から採取したＮｏ．４から６のミクロコスムの全有機塩素化合物濃度が高く、化学的に還元されて酸化還元電位が低く、また溶存酸素が低く嫌気的である。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表２に前述の要領で作成したミクロコスムを６０日間、培養した場合の有機塩素化合物濃度を示す。表中のＴＣＡはトリクロロエタン、ＴＣＥはトリクロロエチレン、ＰＣＥはテトラクロロエチレンをそれぞれ示す。有機塩素化合物濃度はガスクロマトグラフで測定した。３種類いずれの地下水の場合においても、電子供与体を添加したミクロコスム中の有機塩素化合物濃度は、電子供与体を添加していないミクロコスムに比べて低い。これは、電子供与体の添加がミクロコスム内の微生物による有機塩素化合物の脱ハロゲン化を促進していることを示す。有機塩素化合物の還元的脱ハロゲン化が最も顕著に現れているのは，電子供与体を添加したＮｏ．３のミクロコスムである。このミクロコスムでは、初期ＴＣＥ濃度が比較的高いにも関わらず、ハロゲン呼吸による減少が顕著である。酵母エキスを電子供与体として添加したミクロコスム（Ｎｏ．３、６、９）において、底層の地下水で形成したＮｏ．３とＮｏ．６は、表層のＮｏ．９に比べて有機塩素化合物の除去効果が高いが、これは、採取した地下水の深さに起因すると考えられ（一般的に表層の地下水は、底層の地下水に比べ、化学的に酸化されている）、表層地下水の除去効率の低さは、土着微生物が地質化学的条件に順応するのに要する時間を反映している。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、有機ハロゲン化合物により汚染された土壌及び地下水の修復において、電子供与体の添加により土壌・地下水を嫌気性雰囲気とし、嫌気性微生物による還元的脱ハロゲン化によって効果的な汚染の除去が実現できる。また、安価な電子供与体を選択することで、低コストの修復工事が可能となる。