(57)【要約】  【課題】ダイオキシン類分解活性能の評価を迅速に行う方法の提供。  【解決手段】分解コンポストを添加したダイオキシン類汚染物質において、該汚染物質中の特定塩化化合物濃度の時間変化率を測定し、該時間変化率を指標として、分解コンポストのダイオキシン類分解活性能を評価する方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
分解コンポストを添加したダイオキシン類汚染物質において、
該汚染物質中の特定塩化化合物濃度の時間変化率を測定し、該時間変化率を指標として、分解コンポストのダイオキシン類分解活性能を評価する方法。
【請求項２】
分解コンポストを添加したダイオキシン類汚染物質において、
該汚染物質中の特定塩化化合物濃度の半減期を測定し、該半減期を指標として、分解コンポストのダイオキシン類分解活性能を評価する方法。
【請求項３】
前記特定塩化化合物が農薬である請求項１または２に記載のダイオキシン類分解活性能を評価する方法。
【請求項４】
ダイオキシン類汚染物質に、嫌気性微生物および好気性微生物を含有する分解コンポストを混合し、
嫌気的条件および好気的条件を交互に繰り返しながら、該ダイオキシン類汚染物質に分解コンポスト中の嫌気性微生物および好気性微生物を作用させ、
請求項１〜３のいずれかに記載の方法によって、該分解コンポストのダイオキシン類分解活性能を評価し、該分解活性能を管理して該ダイオキシン類汚染物質を分解処理する、ダイオキシン類汚染物質の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダイオキシン類に汚染された土壌、底質、焼却灰、地下水等に対する分解コンポストのダイオキシン類分解活性能を迅速に評価する方法、およびこれを用いた浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、社会問題となっているダイオキシン類に汚染された土壌、底質、焼却灰、地下水等（以下、「ＤＸＮ汚染物質」、または単に「汚染物質」ともいう）を浄化する方法として、いくつかの方法が提案されているが、経済性、安全性、浄化後の再利用等を考慮した場合、生物学的処理浄化方法が有効である。
【０００３】
このような生物学的処理浄化方法の中でも分解コンポストをＤＸＮ汚染物質に添加することで、ＤＸＮ汚染物質の中のダイオキシン類を分解して浄化する方法が有効である。ここで、分解コンポストとは、ダイオキシン類および有機塩素化合物に対する分解能を有する複合微生物系である。
この浄化方法によれば、用いる分解コンポスト中に嫌気性および／または好気性の微生物が十分に増殖しており、しかも活発な代謝活動を行い得る状態になっているため、ダイオキシン類の分解処理をすみやかに開始させることができるという利点がある。
【０００４】
この浄化方法において重要な点は、ＤＸＮ汚染物質に添加した分解コンポストのダイオキシン類分解活性能を逐次把握し、これを高位に保つ調整を行うことである。
【０００５】
このダイオキシン類分解活性能は、従来、ＤＸＮ汚染物質中のダイオキシン類濃度を経時的に測定し、その濃度変化率により評価していた。
【０００６】
しかし、ＤＸＮ汚染物質中のダイオキシン類を定量するには、高分解能ガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）などの高性能機器を用いても、３〜４週間程度の長い分析期間が必要であった。
【０００７】
このような従来おける分解コンポストを用いたダイオキシン分解活性能の一般的な測定方法について具体的に示す。
まず、汚染土壌に分解コンポストを添加し１〜２ヶ月程度の一定期間、生物分解反応させる。そして、この期間において定期的にＤＸＮ汚染物質をサンプリングする。その後、このサンプル中のダイオキシン類を「ダイオキシン類にかかる土壌調査マニュアル（環境庁水質保全局土壌農薬課）」に準拠する方法で抽出し、「廃棄物処理におけるダイオキシン類標準測定分析マニュアル（厚生省生活衛生局水道環境部環境整備課）」に準拠する方法で測定する。この測定には３〜４週間が必要であったので、合計で２〜３ヶ月の期間を要していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ダイオキシン類分解活性能を評価し、例えばＤＸＮ汚染物質処理プラントにおいてダイオキシン類分解活性能を高位に保つ調整を行うためには、２〜３ヶ月の期間を要するのは長すぎ、２〜３週間程度であることが必要である。
このような迅速なダイオキシン類分解活性能の評価方法は、これまでになかった。
【０００９】
したがって、本発明は、ダイオキシン類分解活性能の評価を２〜３週間程度で行う方法を提供する点にある。
また、本発明は、この評価方法を用いた浄化方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、ＤＸＮ汚染物質中の特定塩化化合物の濃度の時間変化率と、ダイオキシン類の濃度の時間変化率とが、高い相関を有することを見出し、この特定塩化化合物の濃度の時間変化率を指標とすることで、分解コンポストのダイオキシン類分解活性能を迅速に評価する方法を見出した。また、この評価方法を用いた浄化方法を見出した。
【００１１】
すなわち、本発明は以下の（１）〜（４）である。
【００１２】
（１）分解コンポストを添加したダイオキシン類汚染物質において、
該汚染物質中の特定塩化化合物濃度の時間変化率を測定し、該時間変化率を指標として、分解コンポストのダイオキシン分解活性能を評価する方法。
【００１３】
（２）分解コンポストを添加したダイオキシン類汚染物質において、
該汚染物質中の特定塩化化合物濃度の半減期を測定し、該半減期を指標として、分解コンポストのダイオキシン分解活性能を評価する方法。
【００１４】
（３）前記特定塩化化合物が農薬である上記（１）または（２）に記載のダイオキシン分解活性能を評価する方法。
【００１５】
（４）ダイオキシン類汚染物質に、嫌気性微生物および好気性微生物を含有する分解コンポストを混合し、嫌気的条件および好気的条件を交互に繰り返しながら、該ダイオキシン類汚染物質に分解コンポスト中の嫌気性微生物および好気性微生物を作用させ、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の方法によって、該分解コンポストのダイオキシン類分解活性能を評価し、該分解活性能を管理して該ダイオキシン類汚染物質を分解処理する、ダイオキシン類汚染物質の浄化方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、ダイオキシン類分解活性能の評価を２〜３週間程度という短期間で行う方法を提供することができる。
また、この評価方法を用いた浄化方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の評価方法は、分解コンポストを添加したＤＸＮ汚染物質において、該ＤＸＮ汚染物質中の特定塩化化合物濃度の時間変化率を測定し、該時間変化率を指標として、分解コンポストのダイオキシン類分解活性能を評価する方法である。
【００１８】
＜分解コンポスト＞
本発明の評価方法で用いる分解コンポストは、嫌気性微生物および／または好気性微生物を含有し、ＤＸＮ汚染物質中のダイオキシン類に対する分解能を有するものであれば、特に制限はなく、微生物製剤であってもよい。分解コンポストの代表例は、堆肥（産業廃棄物、都市ゴミ、家畜ふん、底質、下水汚泥など）などを発酵腐熟させた肥料である。
また、本発明の浄化方法で用いる分解コンポストは、嫌気性微生物および好気性微生物を含有する。
【００１９】
ダイオキシン類に対する分解能を有する嫌気性微生物あるいは好気性微生物としては、単一種に限らず、複数の種や菌株を含む微生物群も用いることができる。これらの微生物は、ＤＸＮ汚染物質などから既知のスクリーニング方法により採取することができるので、それを培養して種菌として使用できる。また、本発明に適合する範囲で、ダイオキシン類等に対する分解活性を持つことが知られている公知の微生物種、菌株、菌群等を使用することができる。
【００２０】
ダイオキシン類に対する分解能を有する嫌気性微生物の代表的な例としては、メタノバクテリウム（Methanobacterium）属、メタノサルシナ（Methanosarcina）属、メタノロブス（Methanolobus）属等の嫌気性古細菌、アセトバクテリウム（Acetobacterium）属、デスルフォバクテリウム（Desulfobacterium）属、デスルフォモニル（Desulfomonile）属、デハロスピリルム（Dehalospirillum）属、デハロバクター（Dehalobacter）属、デハロバクテリウム（Dehalobacterium）属、デハロコッコイデス（Dehalococcoides）属、クロストリジウム（Clostridium）属等の嫌気性細菌のほか、シトロバクター（Citrobacter）属、エシェリキア（Escherichia）属、エンテロバクター（Enterobacter）属、セラチア（Serratia）属、プロテウス（Proteus）属、シュワネラ（Shewanella）属、スタフィロコッカス（Staphylococcus）属等の通性嫌気性細菌を挙げることができる。
【００２１】
また、ダイオキシン類に対する分解能を有する好気性微生物の代表的な例としては、スフィンゴモナス（Sphingomonas）属、バークホリデリア（Burkholderia）属、ラルストニア（Ralstonia）属、シュードモナス（Pseudomonas）属、ノカルジオイデス（Nocardioides）属、ロドコッカス（Rhodococcus）属、テラバクター（Terrabacter）属等を挙げることができる。
【００２２】
また、上記の嫌気的微生物と好気的微生物とをＤＸＮ汚染物質とともに培養・増殖させることにより、これらの微生物を十分に馴致された状態にして利用することができる。これにより得られる分解コンポストの好ましい特徴の一例として、馴養の結果、キノンプロファイル（Hiraishi, A.1999, J. Biosci. Bioeng.; Vol. 88: p449-460）に基づき、（i）メナキノン含有微生物が７０％以上を占めること、（ii）ＭＫ−７、ＭＫ−８（Ｈ２）、ＭＫ−８（Ｈ４）、ＭＫ−９（Ｈ２）のいずれかの分子種２種類の組み合わせが全体の４０％を越えていること、等が挙げられ、かかる特徴を備えた分解コンポストを利用することによりＤＸＮ汚染物質の効率的な分解処理が実現可能となる。
【００２３】
＜ＤＸＮ汚染物質＞
本発明におけるＤＸＮ汚染物質のダイオキシン類とは、ポリ塩化ジベンゾパラダイオキシンおよびポリ塩化ジベンゾフランを意味し、これらの化合物は、実験動物に対して体重減少、胸線萎縮、肝毒性、免疫毒性、発ガン性、催奇形性、内分泌撹乱性等の毒性症状を惹起する有機化合物である。
【００２４】
ここで、ポリ塩化ジベンゾパラダイオキシンおよびポリ塩化ジベンゾフランには、それぞれ７５種および１３５種の化合物が存在するが、本発明におけるダイオキシン類とは、これらの全てを包含する。
【００２５】
また、ＤＸＮ汚染物質とは、前記ダイオキシン類を１ｐｇ／ｇ以上含有する土壌、底質、焼却灰、地下水等を意味する。
【００２６】
本発明においては、分解コンポストをＤＸＮ汚染物質に添加し混合するが、分解コンポストとＤＸＮ汚染物質との混合比（乾燥時の質量比）は、分解コンポスト：ＤＸＮ汚染物質＝１：１〜１：３程度の比率とすることが好ましく、１：１程度であることがより好ましい。
【００２７】
本発明の評価方法では、ＤＸＮ汚染物質中の特定塩化化合物濃度の時間変化率を測定する。
また、本発明の評価方法および浄化方法において、この特定塩化化合物はＤＸＮ汚染物質に意図的に添加する。
この添加量は、分解コンポストの乾燥質量に対して１０〜２００ｐｐｍ、好ましくは５０〜１００ｐｐｍ、より好ましくは１００ｐｐｍとする。
【００２８】
ここで、特定塩化化合物としては、ペンタクロロベンゼン、ペンタクロロナフタレン、ヘキサクロロベンゼン等を挙げることができる。
【００２９】
このような特定塩化化合物の中でも農薬を好ましく用いることができる。理由は毒性が低く、入手が容易なためである。農薬としては、例えば、クロロタロニル、フサライド、エンドスルファン、ジコホール、テトラジホン等を挙げることができる。
【００３０】
このような特定塩化化合物のＤＸＮ汚染物質中の濃度を測定する方法は、「外因体内分泌撹乱化学物質調査暫定マニュアル（平成１０年環境庁水質保全局水質管理課）」に記載されている農薬分析法に準拠した方法であり、高分解能ガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）などの高性能機器を用いてもよい。
このような方法で、ＤＸＮ汚染物質中の特定塩化化合物の濃度を１週間程度の短期間で、容易に、かつ、正確に測定することができる。
そして、特定塩化化合物濃度の分解経過時間に対する変化率（時間変化率）を求める。
【００３１】
尚、ＤＸＮ汚染物質中の特定塩化化合物の濃度の測定には、上記のように１週間程度を要するが、その前提として、１〜２週間程度の一定期間、特定塩化化合物をＤＸＮ汚染物質中で分解反応させる必要がある。この期間において、定期的にＤＸＮ汚染物質のサンプリングを行い、得られたサンプルの特定塩化化合物濃度を上記のような方法で測定することで、特定塩化化合物濃度の分解経過時間に対する変化率（時間変化率）を求める。この全ての工程に要する期間が２〜３週間である。
【００３２】
本発明の評価方法においては、このように求めた特定塩化化合物濃度の時間変化率を指標として、分解コンポストのダイオキシン類分解活性能を評価する。
具体的には、上記のような方法で特定塩化化合物の濃度を定期的に測定し、この濃度が分解コンポスト添加時の、例えば５０％となるまでの時間（期間）、つまり例えば半減期を求める。
【００３３】
この特定塩化化合物の半減期は、ＤＸＮ汚染物質中のダイオキシン類の半減期と相関関係があるので、この関係から、ＤＸＮ汚染物質中におけるダイオキシン類の半減期が求められ、分解速度も求められる。つまり、ここで用いた分解コンポストのダイオキシン類分解活性能を評価することができる。
【００３４】
このように特定塩化化合物の濃度が、分解コンポスト添加時の５０％となるまでの時間から、ダイオキシン類の濃度が５０％となるまでの時間を求め、そしてダイオキシン類の分解速度を求めることができる。この濃度は５０％ではなく、例えば５％、１０％、２０％、３０％等、特に限定はなく、任意に選択した値について同様の相関関係がある。この点は本発明者が見出した。この値は５０％であることが好ましい。理由は、分解コンポストによる特定塩化化合物およびダイオキシン類の分解反応は１次反応であると考えられ、この場合、半減期は初濃度に無関係に一定値を示すからである。
【００３５】
いずれの比率の場合でも特定塩化化合物の濃度と、ダイオキシン類の濃度とが、その比率となる時間には相関関係があるので、それを求めれば、測定が容易な特定塩化化合物の濃度を測定するだけで、直接の測定が困難なダイオキシン類の濃度を間接的に求めることができる。そして、分解コンポストのダイオキシン類分解活性能を評価することができる。
【００３６】
本発明の浄化方法は、ＤＸＮ汚染物質に、嫌気性微生物および好気性微生物を含有する分解コンポストを混合し、嫌気的条件および好気的条件を交互に繰り返しながら、該ＤＸＮ汚染物質に分解コンポスト中の嫌気性微生物および好気性微生物を作用させ、上記の方法によって、該分解コンポストのダイオキシン類分解活性能を評価し、該分解活性能を管理して該ＤＸＮ汚染物質を分解処理する、ＤＸＮ汚染物質の浄化方法である。
【００３７】
本発明の浄化方法を図１を用いて説明する。ただしこれは例示であり、本発明の浄化方法はこれに限定されるものではない。
【００３８】
まず、上記ＤＸＮ汚染物質と、前記分解コンポストとを単一槽または複数に分割された槽で構成された環境修復装置に投入して混合する。ここでの、混合比は上記の通りである。
【００３９】
また、ＤＸＮ汚染物質が焼却灰である場合は、添加前にｐＨ９以下、好ましくはｐＨ７.５〜８.５に調整しておくことが望ましい。環境修復装置における処理中は、該装置内の混合物に対して、所定時間毎に適量のＤＸＮ汚染物質を追加投入することが好ましい。
【００４０】
環境修復装置内の雰囲気を交互に嫌気的状態と好気的状態にして、嫌気性微生物と好気性微生物の両方を増殖させるとともに、活発化させる。嫌気的条件にするためには、脱気を行ってもよいが、通常は一定時間静置することによって嫌気状態を作り出すことができる。一方、好気的条件は、攪拌やエアレーション等の操作によって作り出すことができる。したがって、好気的条件を作り出すための操作を間欠的に実施することによって、嫌気的条件と好気的条件を交互に繰り返す処理環境を作ることができる。より具体的には、例えば１時間あたり５分程度攪拌を行い、残りの５５分間を静置する、という操作によって嫌気的条件と好気的条件を交互に繰り返す環境を作ることができる。
【００４１】
上記の好気的条件は機械的攪拌で達成できる。このとき同時に空気を吹き込むこともできる。また、適宜温風を吹き込んで水分を飛ばし、含水率を維持するように調整することが好ましい。環境修復装置内で処理する混合物の含水率は、３０〜６０質量％となるように設定することが好ましく、最適範囲は３５〜４５質量％である。また、処理中は環境修復装置内の温度が、１０〜７０℃となるようにすることが好ましく、最適範囲は２５〜５５℃である。さらに、環境修復装置で処理する混合物のｐＨは、ｐＨ６〜９となるように調整することが好ましく、最適範囲はｐＨ７.５〜８.５である。
微生物生育における基本的な条件である水分、温度およびｐＨを上記範囲に調整することにより、活発な増殖と代謝活動を維持できる。
【００４２】
以上のように、環境修復装置内の雰囲気を交互に嫌気、好気条件に維持することにより、嫌気性微生物と好気性微生物の両方を増殖させるとともに、活発化させる。
そして、定期的に環境修復装置内の混合物をサンプリングし、上記の方法で特定塩化化合物の濃度を測定する。そして、この特定塩化化合物の濃度からダイオキシン類の分解速度を求め、ここで用いた分解コンポストの、サンプリング時点でのダイオキシン類分解活性能を評価する。
【００４３】
この評価が低ければ、分解コンポストをさらに添加したり、環境修復装置内の温度やｐＨを最適値に調節して、ダイオキシン類分解活性能を向上させる調整を行う。
【実施例】
【００４４】
以下に本発明のダイオキシン類分解活性能評価方法を具体的に示す。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４５】
２種類の分解コンポストＡ、Ｂ、５００ｇの各々、および農薬であるクロロタロニルをガラスボトル（容量２０００ｍｌ）に添加し、密閉の後、混合した。ここで、分解コンポストの含水率は４０質量％、クロロタロニルの添加濃度は分解コンポストの乾燥質量に対して１００ｐｐｍとした。
【００４６】
そして、密閉状態を維持したまま２５℃の暗所で保持し、２４ｈごとに２０ｇのサンプリングを行い、クロロタロニルの濃度を測定した。
【００４７】
なお、分解コンポストＡは、木材チップに生ゴミを添加し１ヶ月間培養してコンポストを調整した後、農薬クロロタロニル１００ｐｐｍを添加して１ヶ月間培養したものである。
また、分解コンポストＢは、ダイオキシン類汚染土壌と木材チップとを質量比で１：１で混合し、生ゴミを添加して１ヶ月間培養したものである。
【００４８】
このような方法でクロロタロニル濃度を測定することにより、クロロタロニル濃度が５０ｐｐｍとなるまでの日数（つまり半減期）を求めた。その結果、分解コンポストＡで分解した場合が８日であり、分解コンポストＢで分解した場合が２日であった。
尚、クロロタロニル濃度の測定は、前述した「外因体内分泌撹乱化学物質調査暫定マニュアル（平成１０年環境庁水質保全局水質管理課）」に記載されている農薬分析法に準拠した方法を適用した。
【００４９】
次に、上記のクロロタロニルの代わりに、ダイオキシン類汚染土壌を用いて、同様の試験を行った。
なお、ダイオキシン類濃度の測定は、前述した「ダイオキシン類にかかる土壌調査マニュアル（環境庁水質保全局土壌農薬課）」に準拠する方法で抽出し、「廃棄物処理におけるダイオキシン類標準測定分析マニュアル（厚生省生活衛生局水道環境部環境整備課）」に準拠する方法を適用した。
【００５０】
その結果、ダイオキシン類汚染土壌中のダイオキシン類の半減期は、分解コンポストＡで分解した場合が４００日であった。また、分解コンポストＢでの分解試験は２回行い、６５日と９５日とであった。
【００５１】
この結果を表１、および図２に示す。
【００５２】
【表１】
2006255631.tif 000002
【００５３】
この表１、および図２に示したクロロタロニルの半減期と、ダイオキシン類汚染土壌中のダイオキシン類の半減期との相関関係は、上記に示した本発明で用いる分解コンポスト、特定塩化化合物、およびダイオキシン類であれば、成立する。
したがって、特定塩化化合物の濃度を測定すれば、この相関関係から、ダイオキシン類の濃度を求めることができる。
【００５４】
また、ここでは半減期について示したが、濃度が半分になるまでの期間でなくとも、例えば５％、１０％、２０％、３０％等の任意の比率になるまでの期間において、上記と同様な相関関係が成立する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、本発明の浄化方法を示す概略図である。
【図２】図２は、農薬であるクロロタロニルの半減期と、ダイオキシン類汚染土壌中のダイオキシン類の半減期の相関図である。
【図１】
2006255631.tif 000003
【図２】
2006255631.tif 000004