(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌、地下水中の有機塩素化合物を浄化することのできる微生物用組成物であって、
グリセリンと、
炭酸カルシウムのみを含み、
前記炭酸カルシウムが前記微生物用組成物全量に対して５質量％以上９質量％以下であることを特徴とする微生物用組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌および地下水中の有機塩素化合物を微生物を利用して分解し、土壌および地下水を浄化するために、土壌および地下水中に注入する微生物用組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学物質によって汚染された土壌および地下水は、人ばかりでなく生物界全体のバランスを崩す問題であり、環境保護的な観点から何らかの対策が必要である。また、汚染された土壌および地下水を放置しておくのは、人の活動領域を制限することに繋がり経済的な観点からも対策が必要である。【０００３】
従来、化学物質で汚染された土壌および地下水を浄化するためには、石灰法、鉄粉法、土壌掘削置換法、土壌湿気式洗浄法、バイオレメディエーション法など様々な方法が提案されている。土壌および地下水の汚染は、広範囲に広がる場合が多く、土壌そのものを置換するといった方法は、規模および経費が莫大となる。【０００４】
大規模な工事を必要とせず、原位置で経済的に土壌および地下水を浄化する方法の１つとしては、バイオレメディエーション法が好適であるといわれる。これは、土壌および地下水中の好気性若しくは嫌気性の微生物に汚染物質である化学物質を分解させる方法である。【０００５】
例えばクロストリジウム属の微生物は嫌気性雰囲気中で、有機物を分解し、酢酸等に分解する。その工程中に水素を放出する。この水素は、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエチレンといった有機塩素系化合物の塩素と置換し、これらの化学物質を浄化することができる。すなわち、嫌気性雰囲気下で発生した水素による還元反応で、有機塩素系化合物を脱塩素化し、化学物質を浄化することができる。【０００６】
以上の様に水素を発生させ提供する物質群を水素供与体と言うが、微生物を活性化させるとともに、水素供与体となる物質群（以後「栄養源」と呼ぶ。）を土壌および地下水中に注入する方法が提案されている。このような栄養源には、過剰注入した場合、汚染箇所以外の部分にまで拡散することによる二次汚染の懸念があった。そのため、例えば、特許文献１には、粒状にした直鎖脂肪酸や、グリセリン中に直鎖脂肪酸を混入させ、注入地点から移動しにくいようにした組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３７００８５号公報（特許第３７４６７２６号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、グリセリン１００重量部、平均粒径１０５ミクロンミリのステアリン酸１０重量部、平均粒径１２ミクロンミリ炭酸カルシウム２０重量部の組成の栄養源（微生物用組成物）は、チキソ性を有するため地中に注入された際に、ゲル状になり地下水などで拡散しない。そのため、高い徐放性が期待できるものである。【０００９】
しかし、経年的に数年は効果が継続する予定であったものが、１年足らずで効果が消失する現象が発生した。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑み想到されたものであり、上記の現象は、地中に注入された栄養源のゲル化が進みすぎ、グリセリンも脂肪酸も放出できない状態になったことが原因であることを突き止めた結果想到されたものである。【００１１】
より具体的に本発明に係る微生物用組成物は、グリセリンと、炭酸カルシウムのみを含み、前記炭酸カルシウムが前記微生物用組成物全量に対して５質量％以上９質量％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る微生物用組成物は、地中に注入された後、ゲル状態になってその場に留まり、長期間栄養源を放出し続けることのできる微生物用組成物（栄養源）を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】予備実験に用いた装置の構成を示す図である。
【図２】予備実験の装置において容器内の土壌の上から水を入れ、底板の下に配置した受け皿に落ちる水を採取する様子を示す図である。
【図３】予備実験の結果を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明に係る微生物用組成物について説明する。以下の説明は、本発明の実施形態および実施例の一部を例示するものであり、本発明は以下の説明に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限りにおいて下記の実施形態は変更することができる。
【００１５】
本発明に係る微生物用組成物は、土壌および地下水中の微生物を活性させるための材料を含み、注入箇所からあまり拡散せず、その場に留まり、長期間にわたって、栄養成分を放出することを目的とする。したがって、注入された際に、地中でゲル化し、地下水や浸透で拡散しない状態にする。
【００１６】
つまり、栄養成分を含んだゲルが注入された地点に形成され、そこから栄養成分は放出される。一方、ゲル自体は拡散することはない。言い換えると、微生物用組成物（栄養源）とは、ゲル骨格中に栄養成分が含まれた状態のゲルを地中に形成させるものである。
【００１７】
微生物の栄養成分としては、多価アルコールである糖アルコールやグリセリンが利用することができる。これらの物質は、水にも容易に溶け、拡散しやすいからである。特に保湿性の点ではグリセリンが優れている。
【００１８】
また、栄養成分としては、脂肪酸も利用できる。炭素数の多い脂肪酸は、水に不溶であるため、一気に拡散することはない。僅かずつ微生物によって分解され長期間にわたる水素供与体として働くことができる。しかし、本発明に係る微生物用組成物には、脂肪酸は用いない。
【００１９】
液状のものをゲルにするには、チキソ性を付与する。これには、フィラ成分を含ませることで実現できる。フィラ成分は、混合される溶媒同士を架橋する仲立ちとなり、溶媒全体にネットワークを構築する。すなわち、静止状態において、高い粘度を有する。しかし、そもそも化学的に結合したわけではないので、せん断力がかかると、ばらばらにされ、低い粘度となる。
【００２０】
フィラ成分としては、環境負荷の少ない元素からなるものがよい。例えばカルシウムは大きな環境負荷にはならず、また、水に難溶性であるので、好適に利用できる。なかでも炭酸カルシウムはコストの点からも廉価で入手でき好適である。
【００２１】
また、フィラ成分の大きさは、２０μｍ以上２００μｍ以下が好ましい。小さすぎると、チキソ性付与剤としての効果が低くなり、微生物用組成物としてチキソ体にならない。また、フィラが小さいと、地中を拡散してしまう。また大きすぎると同じくチキソ性付与剤としての効果が低くなる。また、粒径が大きすぎると地中への供給口を詰まらせる原因にもなる。
【００２２】
特許文献１で示された微生物用組成物は、注入されると地中でゲル状体を形成する。しかし、後述する実施例でも示すように、ゲル骨格を形成するカルシウム化合物と脂肪酸を混合し攪拌しながら地中に注入すると、非常に強いチキソ性付与剤となることがわかった。
【００２３】
したがって、栄養成分である糖アルコール等が放出されると、ゲル化が進み、栄養成分が放出されない程のゲルとなってしまう。つまり、一定期間を経過すると、水素の供給量が極端に減少し、浄化が進まなくなってしまう。
【００２４】
これを回避するには、結局脂肪酸を添加させず、栄養成分とフィラ成分だけの混合組成物とするのが最も効果的であった。また、界面活性剤、ｐＨ調整剤といった添加剤を加えてもより。
【実施例】
【００２５】
以下に本発明に係る微生物用組成物の実施例を示す。予備的な実験として、組成の異なる微生物用組成物を調製し、土壌中での挙動を確認した。図１に実験に用いた装置を示す。容器１０は、内径１３０ｍｍ、肉厚１０ｍｍ、長さ５００ｍｍのアクリル管を用いた。一方の端部を、貫通孔を複数個形成した底板１１で閉じた。地下７ｍの透水層から掘り出した土壌１２を底板１１から４００ｍｍの高さまで、およそ３リットル分だけ充填した。【００２６】
微生物用組成物のサンプル３０は、容器１０内の土壌の表面から１００ｍｍの深さの地点にシリンジポンプ１４を用いて１００ｃｃ注入した。その後、１日放置した。【００２７】
次に、図２を参照して、容器１０内の土壌１２の上から水２０を入れ、底板１１の下に配置した受け皿１６に落ちる水２５を採取した。この水をＧＣ（ガスクロマトグラフ）で測定し、栄養成分の溶出量を定期的に測定した。なお、図２において、符号１８は出口を下向きにした水２０のタンクであり、水２０の液面は常に同じ位置にある。また、符号３０はゲル化したサンプルである。各サンプルの組成を以下に示す。【００２８】
＜サンプル１＞
サンプル１は、グリセリンが７６．９質量％、平均粒径１００μｍの炭酸カルシウムが７．７質量％、平均粒径１２μｍのステアリン酸が１５．４質量％の組成である。組成を表１に示す。【００２９】
＜サンプル２＞
サンプル２は、グリセリンが９１質量％、平均粒径１００μｍの炭酸カルシウムが３質量％、平均粒径１２μｍのステアリン酸が６質量％の組成である。サンプル２は、炭酸カルシウムとステアリン酸の量を同じ比率のまま少なくした組成である。組成を表１に示す。【００３０】
＜サンプル３＞
サンプル３は、グリセリンが９１質量％、平均粒径１００μｍの炭酸カルシウムが６質量％、平均粒径１２μｍのステアリン酸が３質量％の組成である。サンプル３は、サンプル２に対して炭酸カルシウムの量とステアリン酸の量を逆転させた組成である。組成を表１に示す。【００３１】
＜サンプル４＞
サンプル４は、グリセリンが９１質量％、平均粒径１００μｍの炭酸カルシウムが９質量％の組成である。サンプル４はステアリン酸を含まない組成である。組成を表１に示す。【００３２】
＜サンプル５＞
サンプル５は、グリセリンが１００質量％の組成である。サンプル５はコントロールとして加えたものである。組成を表１に示す。【００３３】
【表１】
0005866507.tif 000002
【００３４】
土壌表面に注ぐ水は、容器１０の土壌から５ｃｍ程の高さまで一気にそそぎ、後はその水位を保持するようにタンク１８から補給した。各サンプルが注入された容器１０からは、水を注いでからほぼ同じ時間で受け皿１６に水２５が出始めた。受け皿１６に水２５が出始めた時を測定開始時とし、測定開始時から３０分毎に受け皿１６に溜まった水２５をサンプリングし、ＧＣでグリセリン量を測定した。グリセリン量の測定値は、受け皿１６に溜まった水の重量を基に、３０分で流れ落ちたグリセリンの総量に換算した。【００３５】
図３に結果を示す。図３を参照して、横軸は時間であり、縦軸は流れ落ちたグリセリン総量である。なお、サンプル間を比較するため縦軸はサンプル５の最初の測定値を１００として規格化してある。図３の結果を見ると、グリセリン単体（サンプル５：白丸）のものは、最もよく流れ落ちている。しかし、２４時間後には、ほぼ検出限界以下となった。【００３６】
グリセリンに炭酸カルシウムとステアリン酸を混入させたサンプル１（黒丸）、２（白三角）、３（白逆三角）では、測定開始時からサンプル５（グリセリンのみ）の半分ほどしか流れ落ちてこなかった。その後は持続的に流れ落ちていたが、８時間後に突然減少した。【００３７】
これに対してステアリン酸が含まれていないサンプル４（白四角）は、グリセリンは、添加物なしのサンプル５よりはゆっくりと流れ落ちた。そして、１８時間後に、サンプル５の流出量よりも多くなった。【００３８】
実験終了後、サンプル１から４を容器１０毎縦に切断してみたところ、サンプル１か３までは、ほぼ同じように、注入された部分でゲル状態になっていた。一方、サンプル４は、ゲル状体ではあったが、ゲル状態を認められる部分は、サンプル１乃至３より広かった。【００３９】
以上の結果より、炭酸カルシウムとステアリン酸が共存すると、今回実験した範囲内では含有量に関らず、強力なゲル促進剤として働き、グリセリン量が一定以上流れると、それ以上の流れ出しを許容しないほどしっかりしたゲルになると考えられる。【００４０】
次に実際のフィールドで確認を行った。実施例１は、表１のサンプル４と同じ組成で、グリセリンが９１質量％で、平均粒径１００μｍの炭酸カルシウムが９質量％のものである。実施例２は、サンプル４に近い組成で、グリセリンが９５質量％で、平均粒径１００μｍの炭酸カルシウムが５質量％のものである。比較例１は、サンプル１と同じ組成である。具体的には、グリセリンが７６．９質量％で、平均粒径１００μｍの炭酸カルシウムが７．７質量％、平均粒径１２μｍのステアリン酸が１５．４質量％である。【００４１】
これらの組成の微生物用組成物４５ｋｇを攪拌しながら、１２ｍに掘った井戸に全量を注入した。なお、この土壌には、トリクロロエチレンが１．０ｍｇ／Ｌ含有されていることが調べられていた。【００４２】
実施例１、２および比較例１の各井戸は、５０ｍ以上離れた地点に設け、互いに影響はないようにした。それぞれの井戸から５ｍ離れた地点観測井戸を掘り、トリクロロエチレンの量を計測した。各サンプルの組成と、トリクロロエチレンの除去率を表２に示す。なお、表２では、トリクロロエチレンの除去率を「ＶＯＣ除去率（％）」表示した。また、除去率は、測定値を初期値である１．０ｍｇ／Ｌで割り、１から引いた値に１００を乗じた値とした。より具体体には（１）式で示す。
除去率＝（１−測定値／１．０｝×１００    ・・・（１）【００４３】
【表２】
0005866507.tif 000003
【００４４】
表２を参照して、井戸を設置して１ヶ月経過後には、観測地点でのトリクロロエチレンの除去率は、それぞれの井戸で、ほぼ同じ程度であった。一方、１０ヶ月経過後では、実施例１および２の井戸の観測点では、ほぼ同じようにトリクロロエチレンは除去できていたが、比較例１の井戸の観測点では、除去率はゼロになっていた。また、観測点でのグリセリンを測定してみると、実施例１および２の観測点では、グリセリンを観測することができたが、比較例１の井戸の観測点ではグリセリンを検出できなかった。【００４５】
以上のように、炭酸カルシウムと脂肪酸を共存させた場合、強力なチキソ性促進剤として働くため、グリセリンの流れ出しが阻止されると結論付けられた。また、炭酸カルシウムを少なくとも５質量％以上９質量％以下含ませることで、長期間に渡って、広範囲へ栄養源を供給し続けることができることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係る微生物用組成物は、土壌および地下水中の有機塩素化合物を土壌および地下水中の微生物を利用して分解・浄化する際の栄養源として好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  容器
１１  底板
１２  土壌
１４  シリンジポンプ
１６  受け皿
１８  （水の）タンク
【要約】
グリセリン、ステアリン酸、炭酸カルシウムを有する微生物用組成物は、チキソ性を有するため地中に注入された際に、ゲル状になり地下水などで拡散しない。そのため、高い徐放性が期待できるものであった。しかし、経年的に数年は効果が継続する予定であったものが、１年足らずで効果が消失する現象が発生した。
グリセリンと、炭酸カルシウムを含み、脂肪酸を含まないことによって、実用的に十分な徐放性を有する、土壌・地下水中の有機塩素化合物を浄化することのできる微生物用組成物を提供することができる。【図１】
0005866507.tif 000004
【図２】
0005866507.tif 000005
【図３】
0005866507.tif 000006