(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素源として０．０００６〜６００ｍＭのテトラクロロエチレンを含有する条件で活性汚泥を馴養する工程〔工程１〕、及び
馴養された活性汚泥から、分子量３０００以下の画分を分取する工程〔工程２〕、
を含む調製方法によって得られた該画分からなる、揮発性有機化合物分解剤。
【請求項２】
工程１で馴養された活性汚泥をメンブレンフィルターを用いてろ過してろ液を得る工程〔工程Ａ〕をさらに含み、馴養された活性汚泥の代わりに該ろ液を工程２に提供する、請求項１に記載の揮発性有機化合物分解剤。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の揮発性有機化合物分解剤を、土壌中の揮発性有機化合物１ｇに対して２〜２０ｇ適用する工程を有する、土壌中の揮発性有機化合物を分解する方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の揮発性有機化合物分解剤を、地下水中の揮発性有機化合物１ｇに対して２〜２０ｇ適用する工程を有する、地下水中の揮発性有機化合物を分解する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は土壌や地下水に残留する揮発性有機化合物を分解するための分解剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでに多くの電子基板工場やドライクリーニング店などで揮発性有機化合物（以下、VOC）が使用されてきた。そのVOCの漏出などにより、各地で土壌・地下水の汚染が見つかっている。主な汚染VOCには、テトラクロロエチレン（以下、PCE）、トリクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエチレンなどの揮発性有機塩素化合物があり、いずれも難分解性である。さらに、VOCは人体への変異原性や発がん性を有する恐れがあることから、健康被害も懸念される。
【０００３】
PCE等の揮発性有機化合物で汚染された土壌や地下水を浄化するための一つの方法として、バイオレメディエーションが知られている。バイオレメディエーションは微生物を用いるため、省エネルギーかつ低コストで土壌や地下水の汚染を浄化することが期待できる（特許文献１）。
【０００４】
しかしながら、実際の浄化対象の土壌や地下水の温度、ｐＨや酸素濃度等は様々であるので、実験室で発揮されたような微生物の増殖や分解作用が進まないことも多く、結果として浄化に長時間を要することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６２８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って本発明の課題は、実際の浄化対象の土壌や地下水の条件に影響を受けにくい、揮発性有機化合物分解剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者が鋭意検討した結果、比較的高濃度のPCEを炭素源として好気条件下で馴養して得られた活性汚泥の菌体外成分が、強いPCE分解能力を有することを見出した。かかる知見に基づいて本発明者はさらに検討を重ね、本発明を完成させた。
【０００８】
即ち、本発明の要旨は、
＜１＞  炭素源として０．０００６〜６００ｍＭのテトラクロロエチレンを含有する条件で活性汚泥を馴養する工程〔工程１〕、及び
馴養された活性汚泥から、分子量３０００以下の画分を分取する工程〔工程２〕、
を含む調製方法によって得られた該画分からなる、揮発性有機化合物分解剤；
＜２＞  工程１で馴養された活性汚泥をメンブレンフィルターを用いてろ過してろ液を得る工程〔工程Ａ〕をさらに含み、馴養された活性汚泥の代わりに該ろ液を工程２に提供する、前記＜１＞に記載の揮発性有機化合物分解剤；
＜３＞  前記＜１＞又は＜２＞に記載の揮発性有機化合物分解剤を、土壌中の揮発性有機化合物１ｇに対して２〜２０ｇ適用する工程を有する、土壌中の揮発性有機化合物を分解する方法；並びに
＜４＞  前記＜１＞又は＜２＞に記載の揮発性有機化合物分解剤を、地下水中の揮発性有機化合物１ｇに対して２〜２０ｇ適用する工程を有する、地下水中の揮発性有機化合物を分解する方法；に関するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の揮発性有機化合物分解剤は比較的低分子の成分からなるものなので、土壌や地下水の諸条件に左右されることなく、揮発性有機化合物を分解することができる、という効果が発揮される。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の揮発性有機化合物分解剤は、下記の工程１及び工程２を含む調製方法によって得られた該画分からなるものである。
【００１１】
工程１
工程１は、炭素源として０．０００６〜６００ｍＭのPCEを含有する条件で活性汚泥を馴養する工程である。
【００１２】
本発明に用いられる活性汚泥としては、特に限定されないが、活性汚泥法を利用する廃水処理施設、例えば下水処理場やその他の産業廃棄物処理場等に由来する活性汚泥を利用することができる。馴養の際の活性汚泥の量としては、馴養期間を通して撹拌や曝気が可能な程度であれば特に限定されないが、例えば、１Ｌの水に対して、乾燥重量で５〜１０ｇの範囲が好ましい。
【００１３】
かかる活性汚泥を、炭素源として０．０００６〜６００ｍＭのPCEを含有する条件で馴養することにより、特定の細菌を含む微生物を含有する馴養化活性汚泥が得られる。馴養時のPCEの濃度としては、PCEを分解し得る微生物を効率的に選択する観点から、０．００６〜１８０ｍＭの範囲が好ましく、０．０６〜６０ｍＭの範囲がより好ましい。
【００１４】
活性汚泥を馴養する期間としては、特に限定されないが、１〜２４週間の期間が好ましい。馴養の際の他の条件、例えば温度、溶存酸素濃度、ｐＨとしては、以下の範囲が好ましい。温度としては、１０〜４０℃の範囲が好ましく、１５〜３０℃の範囲がより好ましい。馴養中の溶存酸素濃度としては特に限定されないが、空気、酸素等を供給しながら馴養を実施する程度でよい。従って、馴養に用いる装置としては、曝気手段を備えたものが好ましい。さらに、馴養の際のｐＨとしては、馴養時の温度において、例えば６．０〜９．５の範囲が好ましく、７．０〜８．５の範囲がより好ましい。
【００１５】
工程２
工程２は、工程１で馴養された活性汚泥から、分子量３０００以下の画分を分取する工程である。
分子量３０００以下の画分を分取するためには、例えば分画分子量３０００の公知の限外ろ過膜を使用すればよい。この時、活性汚泥を分画分子量３０００の限外ろ過膜で処理することもできるが、膜の目詰まりを抑制する観点から、数段階に分けて、例えば、分画分子量１００００程度（例えば、孔径約２０〜３０ÅのＵＦ膜）の膜を用いて活性汚泥からろ液を分取し、次いで分画分子量５０００程度（例えば、孔径約１０〜２０ÅのＵＦ膜）の膜を用いて、先のろ液からさらにろ液を分取し、最後に分画分子量３０００の膜を用いてろ液、即ち本発明の揮発性有機化合物分解剤を得ることができる。本発明の揮発性有機化合物分解剤は、ろ液の状態、即ち溶液又は分散液の状態であってもよく、ろ液を凍結乾燥等の処理により乾燥させて得られる固体の状態であってもよい。
【００１６】
工程Ａ
さらに本発明では、限外ろ過膜の目詰まりを防ぎ、効率的に揮発性有機化合物分解剤を調製する観点から、工程Ａを含むことが好ましい。本明細書における工程Ａとは、工程１で馴養された活性汚泥をメンブレンフィルターを用いてろ過してろ液を得る工程であり、工程Ａを適用する場合、工程２においては、馴養された活性汚泥の代わりに、メンブレンフィルターを用いて得られたろ液が限外ろ過に適用されることとなる。
【００１７】
工程Ａで用いられるメンブレンフィルターとしては、孔径が０．０２５〜０．４５μｍのものが好ましく、０．１０〜０．２２μｍのものがより好ましい。
【００１８】
本発明の揮発性有機化合物分解剤を用いて、土壌中又は地下水中の揮発性有機化合物を分解することができる。本発明は、このような揮発性有機化合物を分解する方法を包含する。
【００１９】
例えば、土壌中の揮発性有機化合物を分解する方法としては、本発明の揮発性有機化合物分解剤を、土壌中の揮発性有機化合物１ｇに対して２〜２０ｇ適用する工程を有する方法が挙げられる。
【００２０】
さらに、地下水中の揮発性有機化合物を分解する方法としては、本発明の揮発性有機化合物分解剤を、地下水中の揮発性有機化合物１ｇに対して２〜２０ｇ適用する工程を有する方法が挙げられる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。
【００２２】
実施例１
工程１：活性汚泥とPCEへの馴養
日本国岐阜県にある電子機器の製造工場に設置された、該工場に由来する廃液を活性汚泥法を利用して処理する施設から、活性汚泥を得た。リービッヒ冷却器を上部に、フラスコ内部を曝気するためのポンプを取り付けた丸底フラスコに、得られた活性汚泥（１０００ｍＬ、乾燥重量は１ｇ）を投入した。
【００２３】
次いで、炭素源としてのPCE（和光純薬工業）のエタノール溶液を、PCEの終濃度が１２ｍＭとなるように、該フラスコに添加した。該エタノール溶液を一週間ごとに追加し、最終的にフラスコ内のPCEを６０ｍＭの濃度とした。リン源及び窒素源としてのリン酸水素二アンモニウムを、終濃度が３７．８８ｍＭとなるように該フラスコに添加した。さらに、ミネラル源及びビタミン源としての少量の酵母エキス（Difco、細胞培養用）も該フラスコに添加した。該フラスコ内の温度を２０℃とし、ｐＨを６．８〜８．０の範囲に維持しながら、ポンプから空気を該フラスコ内に曝気することによって、好気的条件下で馴養を行った。馴養期間は２週間とした。
【００２４】
活性汚泥の細菌叢の分析
馴養後の活性汚泥の細菌叢の分析を、タカラバイオ社が提供するGenome Sequencer FLXシステムを用いて行った。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
0005898532.tif 000002
【００２６】
表１より、馴養後の活性汚泥の細菌叢では、Alcaligenesに属する微生物が支配的であることが分かった。
【００２７】
工程Ａ：活性汚泥のろ過
馴養後の活性汚泥をガラスファイバーフィルター（ADVANTEC、GS-25、ポアサイズは約１μｍ）でろ過して、活性汚泥からフロックを除去した。次いで、ポアサイズが０．２μｍの膜フィルター(ADVANTEC)でろ過して、細菌を除去した。得られたろ液をろ液１とした。
【００２８】
工程２：ろ液の限外ろ過
ろ液１を、最初に分画分子量が１００００の限外ろ過膜を用いて限外ろ過し、ろ液（ろ液２）を得た。次にろ液２を、分画分子量が５０００の限外ろ過膜を用いて限外ろ過し、ろ液（ろ液３）を得た。最後にろ液３を、分画分子量が３０００の限外ろ過膜を用いて限外ろ過し、ろ液（ろ液４）を得た。ここで用いた限外ろ過膜は、GEヘルスケア社の商品名：Vivaspinであった。このろ液４を揮発性有機化合物分解剤とした。
【００２９】
PCEの分解能力の定量
上記の各ろ液についてのPCEの分解能力を定量した。
１００ｍＬ容のガラス瓶に、２０ｍＬのサンプルと、少量のエタノールに溶解させた１２μｍｏｌのＰＣＥを添加した。ガラス瓶を密閉し、２０℃で２２±２時間、好気状態となるように振盪を続けてPCEの分解処理を行った。
【００３０】
振盪終了後、ガラス瓶を４℃で１時間静置し、それぞれのガラス瓶の液相から１ｍＬをサンプルとして採取した。９ｍＬの純水及び３ｇの塩化ナトリウムを入れた別の２０ｍＬ容のガラス瓶に、採取したサンプルを注入した。密閉した後、ヘッドスペースガスクロマトグラフィー質量分析装置（島津製作所、GCMS-QP2010 Plus、Perkin Elmer、Headspace Sampler Turbo Matrix 40）を用いてPCEの量を定量した。測定されたPCEの量から、２０ｍＬのサンプルあたりのPCEの減少量を算出した。結果を表２に示す。
【００３１】
タンパク質の定量
上記の各ろ液中のタンパク質の量を、Quanti-iTタンパク質アッセイキット(Invitorogen)を用いて定量した。該キットに添付の説明書に記載の方法に従って、定量操作を行った。結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
表２より、ろ液１、即ち、０．２μｍの膜フィルターのろ液はPCEを大きく減少させることが分かった。このろ液１を位相差顕微鏡で確認したところ、細菌が観察されなかったことから、菌体外の物質がPCEの分解に関与することが示唆された。
【００３４】
ろ液１をさらに限外ろ過に供した結果、ろ液３、即ち分画分子量が５０００未満の画分は、ろ液１の１．７３倍、ろ液４、即ち分画分子量が３０００未満の画分は、ろ液１の１．６８倍のPCE分解能力を有することが分かった。分画分子量が３０００未満の画分がこのような高いPCE分解能力を有すること、及び該画分中のタンパク質性成分の量を考慮すると、比較的低分子量のタンパク質性成分、例えばオリゴペプチドがPCEの分解に関与することが示唆された。
【００３５】
細菌そのものや酵素ではなく、このような、比較的低分子量のタンパク質性成分がPCEの分解に関与することは、当業者にとって予想外であり、低分子量の成分は細菌そのものや酵素に比べて温度やｐＨに対して高い抵抗性を発揮することが期待される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、土壌や地下水に残留する揮発性有機化合物、特にテトラクロロエチレンを分解するための分解剤として利用することができる。