(57)【要約】【課題】アオコが発生した閉鎖性水域に対して環境や生態系に影響を与えることなく、含有されるミクロシスチンを分解して無害化する生物処理を極めて短時間かつ簡易に行なうことができるミクロシスチン含有水の処理方法及び装置を提供する。【解決手段】グラフに示すように、従来法であるアオコが発生した閉鎖性水域の汚泥を用いた処理方法では、破線で示したように時間に対してミクロシスチン濃度の変化が殆ど見られなかった。グラフには示していないが継続して処理を行なったところ、２８日後にようやくミクロシスチン濃度を１．０μｇ／Ｌ以下に低下させることができた。一方、本発明のＭＤＢ１菌を用いた処理方法では、実線で示すように実験開始と同時にミクロシスチン濃度が急激に低下しており、３０時間後には１．０μｇ／Ｌ以下にまで分解できた。【選択図】      図２
2006136791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミクロシスチンを無害化するミクロシスチン含有水の処理方法において、
前記ミクロシスチン含有水にスフィンゴモナス菌を接触させることにより、該ミクロシスチン含有水中のミクロシスチンを生物学的に分解して無毒化を行ない、
前記スフィンゴモナス菌は、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターにＭＤＢ１菌として寄託されているＦＥＲＭ  Ｐ−１９４８０菌株であることを特徴とするミクロシスチン含有水の処理方法。
【請求項２】
前記スフィンゴモナス菌が、前記ミクロシスチン含有水の水源である閉鎖性水域の水面上に散布されることにより、前記ミクロシスチン含有水と接触することを特徴とする請求項１に記載のミクロシスチン含有水の処理方法。
【請求項３】
前記スフィンゴモナス菌が、前記閉鎖性水域の水面上に１０8 cells ／ｍ2 以上の濃度で散布されることを特徴とする請求項２に記載のミクロシスチン含有水の処理方法。
【請求項４】
前記スフィンゴモナス菌が、固定化された状態で前記ミクロシスチン含有水と接触することを特徴とする請求項１に記載のミクロシスチン含有水の処理方法。
【請求項５】
前記スフィンゴモナス菌が、固定材料によって付着又は包括した状態で固定化されることを特徴とする請求項４に記載のミクロシスチン含有水の処理方法。
【請求項６】
ミクロシスチンを無毒化するミクロシスチン含有水の処理装置において、
前記ミクロシスチン含有水を導入する導入部と、
該導入部から導入されたミクロシスチン含有水をスフィンゴモナス菌が固定化された担体に接触させて処理する処理部と、
前記処理部に対してエア曝気を行なう曝気手段と、
前記処理部で処理された処理水を排出する排出部と、から成り、
前記スフィンゴモナス菌は、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターにＭＤＢ１菌として寄託されているＦＥＲＭ  Ｐ−１９４８０菌株を使用することを特徴とするミクロシスチン含有水の処理装置。
【請求項７】
前記スフィンゴモナス菌を培養して、その培養液を前記処理部へ予め設定された間隔及び量で供給する培養部を有することを特徴とする請求項６に記載のミクロシスチン含有水の処理装置。
【請求項８】
前記処理装置が、前記ミクロシスチン含有水の水源である閉鎖性水域内に設置されることを特徴とする請求項６又は７に記載のミクロシスチン含有水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はミクロシスチン含有水の処理方法及び装置に係り、特に湖沼やダム、濠、内海などの閉鎖性水域で発生したアオコなどの藻類から産出されたミクロシスチンを分解処理して無害化するミクロシスチン含有水の処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
湖沼やダム、濠、内海などの閉鎖性水域が下水等の流入によって富栄養化すると、水域中の藍藻類、例えばミクロシステス属の藍藻が大量に増殖して、いわゆるアオコが発生する。発生したアオコを構成する藍藻類には、アオコ毒と呼ばれるミクロシスチンを産出するものが多く存在するため、閉鎖性水域がミクロシスチンで汚染される。ミクロシスチンは、７種のアミノ酸から成る環状ペプチドで構成され、人や家畜に対して肝臓の毒性や発ガン性を有する。
【０００３】
閉鎖性水域から検出されるミクロシスチンの代表的なものであるミクロシスチンＬＲ、ミクロシスチンＲＲ、及びミクロシスチンＹＲは、人間や家畜が経口摂取すると中毒症状をもたらす。これらミクロシスチンによる中毒は、非特許文献１及び２に記載されているように、国内外や人畜を問わず各地で報告されているが、これらミクロシスチンによる肝臓疾患のメカニズムについて解明されていないため、治療方法がないのが現状である。
【０００４】
従来、ミクロシスチンの対処法として様々な方法が検討されており、ミクロシスチンの中毒を予防するためには、アオコの発生を抑制する方法が一般的に用いられる。
【０００５】
アオコの発生を抑制する方法としては、アオコが発生した閉鎖性水域に対してリジンなどの藻類増殖抑制剤を添加する方法や、アオコが発生した閉鎖性水域に対して殺藻効果のある銅イオンを散布する特許文献１の方法が採用されている。
【０００６】
また、特許文献２では、アオコが発生した閉鎖性水域の一部を汲み出した汚染水に対して超音波を発信することによりアオコの細胞を破砕して殺藻する方法も検討されている。
【０００７】
しかしながら、これら藍藻類の細胞内には、生成されたミクロシスチンが蓄積されているため、アオコの除去を行なったとしても、破砕された藍藻類からミクロシスチンが多量に放出されて、閉鎖性水域におけるミクロシスチンの汚染を更に拡大させてしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、アオコから産出されたミクロシスチンの処理方法として、特許文献３に記載されるオゾンによる酸化分解する方法の他、塩素による酸化などが試みられている。
【非特許文献１】渡辺真理代、「アオコ」、東京大学出版会、１９９９年
【非特許文献２】原田健一、「有毒藍藻をめぐる最近の研究動向」、Journal of Health Science ,45(3), 150-165,1999
【特許文献１】特開平９−２３９３７０号公報
【特許文献２】特開平８−３３８８８号公報
【特許文献３】特開平１１−７０３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、藻類増殖抑制剤を添加する方法では、藻類増殖抑制剤自体がリジンなどの有機物であるため、藻類増殖抑制剤の添加によって閉鎖性水域中のＢＯＤ濃度が増大して有機物汚染の原因となる。
【００１０】
また、特許文献２の方法では、閉鎖性水域の水が飲料として使用される場合に、水中に銅イオンが多量に残存することは好ましいとは言えない。
【００１１】
更に、特許文献３の方法では、超音波の発振に要するエネルギーは莫大な量となる上、破砕された細胞の残渣によって富栄養化などの二次汚染を招くという欠点があった。
【００１２】
一方、特許文献４の方法や塩素を用いた方法では、閉鎖性水域中のミクロシスチン自体を完全に分解することが可能であるが、閉鎖性水域中に多く存在する夾雑物質と反応してミクロシスチンに対する分解を効率よく行なうことができないばかりでなく、オゾンや塩素による強力な酸化力でトリハロメタンなどの有毒な副産物が発生するという新たな問題が生じる。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、アオコが発生した閉鎖性水域に対して環境や生態系に影響を与えることなく、含有されるミクロシスチンを分解して無害化する生物処理を極めて短時間かつ簡易に行なうことができるミクロシスチン含有水の処理方法及び装置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】
【００１４】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、ミクロシスチンを無害化するミクロシスチン含有水の処理方法において、前記ミクロシスチン含有水にスフィンゴモナス菌を接触させることにより、該ミクロシスチン含有水中のミクロシスチンを生物学的に分解して無毒化を行ない、前記スフィンゴモナス菌は、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターにＭＤＢ１菌として寄託されているＦＥＲＭ  Ｐ−１９４８０菌株であることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、ミクロシスチン含有水と接触するスフィンゴモナス菌は、ミクロシスチンに対する分解能を有している。このため、ミクロシスチン含有水中のミクロシスチンを生物学的に分解して無害化することができるので、処理によって副産物が生成されたり、処理水中に有害物質が残存したりすることを防止することができる。
【００１６】
また、スフィンゴモナス菌は、ミクロシスチンの分解により自然増殖することができるので、処理に要するランニングコストを従来の処理法に比べて大幅に低減することができる。
【００１７】
特に、本願発明者が独立行政法人産業技術総合研究所の特許生物寄託センターにＭＤＢ１菌として寄託したＦＥＲＭ  Ｐ−１９４８０菌株は、上述したスフィンゴモナス菌に属し、ミクロシスチン分解速度が従来のミクロシスチン分解菌よりも極めて速く、常温下で簡易かつ安定して繁殖することができる性質を有している。従って、この菌株をスフィンゴモナス菌として使用することにより、処理条件に多くの手間を要することなく、ミクロシスチン含有水を極めて短時間で無毒化することができるので、様々な状況に対応したミクロシスチン含有水の効率のよい処理を提供することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスフィンゴモナス菌が、前記ミクロシスチン含有水の水源である閉鎖性水域の水面上に散布されることにより、前記ミクロシスチン含有水と接触することを特徴とする。尚、ここで述べる閉鎖性水域とは、湖沼やダム、濠、内海など一部又は全部が閉鎖された水域のことである。
【００１９】
請求項２によれば、スフィンゴモナス菌は、ミクロシスチンの存在下では効率よく増殖して優勢菌と成り得るが、ミクロシスチンが分解処理された後では増殖力が低下してミクロシスチン含有水中に存在する他の微生物が優勢菌となる。従って、スフィンゴモナス菌をミクロシスチン含有水の水面上に散布して接触させることにより、ミクロシスチン含有水中におけるスフィンゴモナス菌の存在の偏りを効果的に抑制することができるので、ミクロシスチンの無毒化に要する時間を更に短縮することができる。その上、ミクロシスチンが分解処理された後でも、散布による環境や生態系への影響を最小限に抑えることができるので、処理後に要する時間やコストを大幅に低減できる。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のスフィンゴモナス菌が、前記閉鎖性水域の水面上に１０8 cells ／ｍ2 以上の濃度で散布されることを特徴とする。この濃度でスフィンゴモナス菌を散布することにより、散布したスフィンゴモナス菌を閉鎖水域中に存在する他の生物によって捕食されたり、スフィンゴモナス菌によるミクロシスチンの分解を阻害されたりすることを防止することができる。これにより、短時間でスフィンゴモナス菌を閉鎖性水域中の優性菌にすることができるので、閉鎖性水域中のミクロシスチンの無毒化に要する時間を最小限まで低減することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のスフィンゴモナス菌が、固定化された状態で前記ミクロシスチン含有水と接触することを特徴とする。また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のスフィンゴモナス菌が、固定材料によって付着又は包括した状態で固定化されることを特徴とする。
【００２２】
請求項４及び５によれば、ミクロシスチン含有水にスフィンゴモナス菌を固定化した状態で接触させることにより、ミクロシスチン含有水と均等に接触させることができるので、ミクロシスチンの分解無毒化に対する効率化を更に促進させることができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は上記目的を達成するために、ミクロシスチンを無毒化するミクロシスチン含有水の処理装置において、前記ミクロシスチン含有水を導入する導入部と、該導入部から導入されたミクロシスチン含有水をスフィンゴモナス菌が固定化された担体に接触させて処理する処理部と、前記処理部に対してエア曝気を行なう曝気手段と、前記処理部で処理された処理水を排出する排出部と、から成り、前記スフィンゴモナス菌は、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターにＭＤＢ１菌として寄託されているＦＥＲＭ  Ｐ−１９４８０菌株を使用することを特徴とする。
【００２４】
請求項６によれば、ミクロシスチンで汚染された閉鎖性水域から導入部によって汲み上げられたミクロシスチン含有水は、処理部において担体と接触することにより、担体に固定化されたスフィンゴモナス菌によって含有されるミクロシスチンが分解されて無害化される。こうして処理部で処理された水は、返送部によって処理水として閉鎖性水域へ返送される。処理部の担体に固定化されるスフィンゴモナス菌は、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターにＭＤＢ１菌として寄託されているＦＥＲＭ  Ｐ−１９４８０菌株が使用されているため、処理部における処理条件の設定を簡素化することができる上に、従来のミクロシスチン分解菌よりも格段に速い分解速度を有しているため、極めて短時間でミクロシスチンを生物学的に分解して無毒化することができる。これにより、閉鎖性水域から汲み上げられたミクロシスチン含有水をスフィンゴモナス菌と極めて効率よく接触させることができるので、ミクロシスチンで汚染された閉鎖性水域に対して二次汚染を生じることなく浄化するのに要する時間を最小限に短縮した装置を提供することができる。その上、曝気手段で処理部を曝気するようにしたので、処理部におけるミクロシスチン含有水の流動性を促進させて接触効率を向上できると共に、好気性微生物であるスフィンゴモナス菌にエアを供給してミクロシスチンの分解能力を向上させることができる。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のスフィンゴモナス菌を培養して、その培養液を前記処理部へ予め設定された間隔及び量で供給する培養部を有することを特徴とする。
【００２６】
請求項７によれば、処理部において、培養部においてスフィンゴモナス菌を培養した培養液を予め設定された間隔及び量で処理部へ供給することにより、処理部において常に所定菌量のスフィンゴモナス菌を供給して担体に付着させることができるので、効率のよいミクロシスチンの処理を安定して行なうことができる。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の処理装置が、前記ミクロシスチン含有水の水源である閉鎖性水域内に設置されることを特徴とする。これにより、ミクロシスチン含有水の処理のためにスペースを確保する必要がなくなる上に、閉鎖性水域からのミクロシスチン含有水の導入及び排出に要するエネルギーを大幅に低減することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように本発明に係るミクロシスチン含有水の処理方法及び装置によれば、ミクロシスチン含有水と接触させてミクロシスチンを分解して無毒化することができるスフィンゴモナス菌として、特に特許微生物寄託センターにＭＤＢ１菌として寄託されたＦＥＲＭ  Ｐ−１９４８０菌株を使用するため、処理によって副産物の産出を防止すると共に、処理環境などの調整を必要としない上、従来の生物処理によるミクロシスチンの無毒化に比べて分解速度を向上させることができる。これにより、処理による二次汚染を生じさせることなく、ミクロシスチン含有水中のミクロシスチンに対する無毒化を極めて短時間かつ低コストで行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下添付図面に従って本発明に係るミクロシスチン含有水の処理方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３０】
本発明において、ミクロシスチン含有水の処理に用いられるスフィンゴモナス菌としては、スフィンゴモナス属に属し、ミクロシスチンを分解して無毒化可能な細菌であれば、特に限定されることはない。本発明では、本願発明者が長野県諏訪湖でアオコが繁殖している湖水を採取して普通寒天培地で分離した細菌で、産業技術総合研究所の生命工学技術研究所にＭＤＢ１菌として寄託したＦＥＲＭ  Ｐ−１９４８０菌株（以後、ＭＤＢ１菌と記す）を使用する。
【００３１】
本願発明者は、この寄託されたＭＤＢ１菌における形態的性質、培養的性質、及び生理学的性質について調査を行なった。尚、形態学的性質は、培地にＭＤＢ１株を接種して、３０°Ｃで５日間培養した後に光学顕微鏡及び透過型電子顕微鏡を用いて行なった。培地は、普通寒天培地（肉エキス０．５ｇ／Ｌ、ペプトン１ｇ／Ｌ、塩化ナトリウム０．５ｇ／Ｌ、寒天１．０ｇ／Ｌ）、又は普通ブイヨン培地（肉エキス０．５ｇ／Ｌ、ペプトン１ｇ／Ｌ、塩化ナトリウム０．５ｇ／Ｌ）を基礎培地として使用した。
【００３２】
その結果、ＭＤＢ１菌は、長さが０．７９±０．２３μｍで、幅が０．４９±０．０８μｍの短桿菌であり、鞭毛によって運動性を有するグラム陰性菌である。普通寒天平板培養によって良好に生育し、円形凸円状の黄色のコロニーを形成する。最適な生育条件としては、好気的培養下において３０°Ｃ、ｐＨ７．０である。
【００３３】
また、本願発明者は、ＭＤＢ１菌の化学分類学的性質について調査するために、ＭＤＢ１菌における１６ＳｒＲＮＡ遺伝子の塩基配列を測定した。その結果を下記の表１に示す。
［表１］
1 TGGAGAGTTT GATCCTGGCT CAGAACGAAC GCTGGCGGCA TGCCTAACAC ATGCAAGTCG
61 AACGAAGCCT TCGGGCTTAG TGGCGCACGG GTGCGTAACA CGTGGGAATC TGCCCTTAGG
121 TACGGAATAA CAGTTAGAAA TGACTGCTAA TACCGTATGA TGACTCCGGT CCAAAGATTT
181 ATCGCCTAAG GATGAGCCCG CGTCGGATTA GCTAGTTGGT GAGGTAAAGG CTCACCAAGG
241 CGACGATCCG TAGCTGGTCT GAGAGGATGA TCAGCCACAC TGGGACTGAG ACACGGCCCA
301 GACTCCTACG GGAGGCAGCA GTGGGGAATA TTGGACAATG GGCGAAAGCC TGATCCAGCA
361 ATGCCGCGTG AGTGAAGAAG GCCTTAGGGT TGTAAAGCTC TTTTACCCGG GATGATAATG
421 ACAGTACCGG GAGAATAAGC TCCGGCTAAC TCCGTGCCAG CAGCCGCGGT AATACGGAGG
481 GAGCTAGCGT TGTTCGGAAT CACTGGGCGT AAAGCGCACG TAGGCGGCTT TGTAAGTTAG
541 AGGTGAAAGC CCGGGGCTCA ACTCCGGAAC TGCCTTTAAG ACTGCATCGC TTGAATCTGG
601 GAGAGGTAAG TGGAATTCCG AGTGTAGAGG TGAAATTCGT AGATATTCGG AAGAACACCA
661 GTGGCGAAGG CGGCTTACTG GACCAGAATT GACGCTGAGG TGCGAAAGCG TGGGGAGCAA
721 ACAGGATTAG ATACCCTGGT AGTCCACGCC GTAAACGATG AGAACTAGCT GTCAGGGCCT
781 TTTAGGCTTT GGTGGCGCAG CTAACGCATT AAGTTCTCCG CCTGGGGAGT ACGGTCGCAA
841 GATTAAAACT CAAAGGAATT GACGGGGGCC TGCACAAGCG GTGGAGCATG TGGTTTAATT
901 CGAAGCAACG CGCAGAACCT TACCAGCGTT TGACATCCTG ATCGCGGTTA CCAGAGATGG
961 TTTCCTTCAG TTCGGCTGGA TCAGTGACAG GTGCTGCATG GCTGTCGTCA GCTCGTGTCG
1021 TGAGATGTTG GGTTAAGTCC CGCAACGAGC GCAACCCTCG TCCTTAGTTG CCATCATTCA
1081 GTTGGGCACT CTAAGGAAAC CGCCGGTGAT AAGCCGGAGG AAGGTGGGGA TGACGTCAAG
1141 TCCTCATGGC CCTTACGCGC TGGGCTACAC ACGTGCTACA ATGGCGGTGA CAGTGGGCAG
1201 CAAACCCGCG AGGGTGAGCT AATCTCCAAA AGCCGTCTCA GTTCGGATTG TTCTCTGCAA
1261 CTCGAGAGCA TGAAGGCGGA ATCGCTAGTA ATCGCGGATC AGCATGCCGC GGTGAATACG
1321 TTCCCAGGCC TTGTACACAC CGCCCGTCAC ACCATGGGAG TTGGTTTCAC CCGAAGGCTG
1381 TGCGCTAACC GCAAGGAGGC AGCAGACCAC GGTGGGATCA GCGACTGGGG TGAAGTCGTA
1441 ACAAGGTAGC CGTAGGGGAA CCTGCGGCTG GATCACCTCC TT 
上述したＭＤＢ１菌の塩基配列を国立遺伝研究所の相同性検索システムＦＡＳＴＡで検索した。その結果、ＭＤＢ１菌は、図１の系統図に示すように、分類学上においてスフィンゴモナス属に近い位置に属する微生物であることが判明した。
【００３４】
次に、本発明に使用されるＭＤＢ１菌の培養法について述べる。本発明における培養法では、通常の好気性細菌の培養方法が一般的に用いられる。培地としては、資化可能な炭素源、窒素源、無機物及び必要な増殖促進物質を程よく含有する培地であれば、合成培地、天然培地のいずれでも使用可能である。炭素源としては、グルコース、澱粉、デキストリン、マンノース、フラクトース、シュクロース、ラクトース、キシロース、アラビノース、マンニトール、糖蜜などの糖類、酢酸等の有機酸、グリセリン等のアルコール類などが単独又は組み合わせて用いられる。窒素源としては、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、尿素、ペプトン、肉エキス、酵母エキス、乾燥酵母、コーン・ステーブ・リカー、大豆粉、カザミノ酸などが単独又は組み合わせて用いられる。その他、必要に応じて食塩、塩化カリウム、リン酸水素二カリウム、硫酸第一鉄、塩化カルシウム、硫酸マンガン、硫酸亜鉛、硫酸銅などの無機塩類を添加する。更に、本菌株の生育を促進する微量成分を適当に添加することができる。また、培養法としては、液体培養法が最も適している。培養温度は３０°Ｃが適温であり、培地のｐＨは５〜１０、好ましくは７で好適に培養することができる。尚、普通ブイヨン培地１５０ｍｌに１白金耳を接種して、３０°Ｃ、１２０ｒｐｍで４日間振盪培養することにより、培地中の菌体濃度を１０9 ｃｅｌｌｓ／ｍＬにすることができる。
【００３５】
図２は、ＭＤＢ１菌におけるミクロシスチン含有水中のミクロシスチンの分解速度を示したグラフであり、菌体濃度が４×１０8 ｃｅｌｌｓ／ｍＬのＭＤＢ１菌をミクロシスチン含有水と接触させる処理を回分式に行なった結果を示している。尚、破線は、従来法であるアオコが発生した閉鎖性水域の汚泥を用いて同条件で生物処理した際の分解速度を示している。
【００３６】
図２のグラフに示すように、従来法による処理では、破線で示したように時間に対してミクロシスチン濃度の変化が殆ど見られなかった。グラフには示していないが継続して処理を行なったところ、２日後以降にようやくミクロシスチン濃度が低下し、２８日後にようやく１．０μｇ／Ｌ以下に処理することができた。一方、本発明のＭＤＢ１菌を用いた処理方法では、実線で示すように実験開始と同時にミクロシスチン濃度が急激に低下しており、３０時間後には１．０μｇ／Ｌ以下にまで分解することができた。このことから、従来法である多種の微生物が混合した汚泥を用いた生物処理では日オーダーでしか処理できなかったのに対して、ＭＤＢ１菌を処理に用いることにより、時間オーダーでミクロシスチンの処理を行なうことができるので、ミクロシスチンの処理を要する時間を大幅に短縮化することができることが判明した。その上、ＭＤＢ１菌は、湖沼等から高頻度で検出される３種類のミクロシスチン（ミクロシスチンＬＲ、ミクロシスチンＲＲ、ミクロシスチンＹＲ）に対して全て分解可能であることが確認された。従って、このＭＤＢ１菌は、ミクロシスチンに対する生物処理を行なう場合に、最も適した微生物であると言える。
【００３７】
ところで、本発明において、ミクロシスチン含有水に対してＭＤＢ１菌を接触させる方法として、アオコが発生してミクロシスチンを含有する閉鎖性水域に培養したＭＤＢ１菌を所定の濃度で散布して接触させる方法が提案されている。
【００３８】
図３は、本発明に使用されるＭＤＢ１菌を散布する各濃度に対するミクロシスチンの除去率を示したグラフである。
【００３９】
図３のグラフから、ＭＤＢ１菌を散布する際に、菌体濃度を１０8 ｃｅｌｌｓ／ｍ2 以上、好ましくは１０10ｃｅｌｌｓ／ｍ2 で行なうことにより、散布されたＭＤＢ１菌が閉鎖性水域中で繁殖して、含有されるミクロシスチンを効率よく分解することができる。一方、散布される菌体濃度が１０8 ｃｅｌｌｓ／ｍ2 以下であると、ミクロシスチンの除去率が極端に低下する傾向にある。これは、散布した閉鎖性水域中に存在する生物によって捕食されたり、ミクロシスチンの分解を阻害されたりすることが考えられる。
【００４０】
また、本発明では、もう一つの接触方法として、培養したＭＤＢ１菌を所定の菌体濃度で固定化させた状態で接触させる方法が提案されている。本願発明者は、ＭＤＢ１菌の固定化方法を検討した結果、付着固定化又は包括固定化の２つの固定化方法がミクロシスチンの分解処理に最適であることを導き出した。
【００４１】
付着固定化による処理方法では、ＭＤＢ１菌の培養液を球状や筒状、ひも状、ゲル状、不織布状の担体など凹凸が多い固定化材料を用いることにより、安定して付着固定化することができるので、ミクロシスチンの分解効率を向上させることができる。
【００４２】
一方、包括固定化による処理方法では、ＭＤＢ１菌の培養液とモノマやプレポリマなどの固定化材料とを混合して、重合することによりゲルの内部にＭＤＢ１菌を包括固定化して担体を形成し、その担体と接触させることによりミクロシスチン含有水中に含有されるミクロシスチンの分解が行なわれる。モノマの材料としては、アクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド、トリアクリルフォルマールなどが使用される。また、プレポリマの材料としては、ポリエチレングリコールジアクリレートやポリエチレングリコールメタアクリレートが好ましく、またその誘導体も用いることができる。包括固定化担体としては、球状や立方状、ひも状、不織布状など凹凸が多い形状であることが好ましい。これにより、接触面積が増大するためミクロシスチンの除去率を向上させることができる。
【００４３】
図４は、各菌体濃度で固定化したＭＤＢ１菌によるミクロシスチンの除去率を示したグラフである。
【００４４】
図４のグラフより、ＭＤＢ１菌を担体に固定化する際の菌体濃度としては、１０6 ｃｅｌｌｓ／ｍＬ以上、好ましくは１０7 ｃｅｌｌｓ／ｍＬ以上であれば、８０％以上の高い除去率でミクロシスチンを処理することができることが判明した。
【００４５】
表２は、各固定化担体におけるミクロシスチン分解速度を示した表であり、ＭＤＢ１菌を初期濃度が８×１０8 ｃｅｌｌｓ／ｍＬの濃度で固定化した各担体をミクロシスチン濃度が１００μｇ／Ｌのミクロシスチン含有水に接触させた結果である。
【００４６】
【表２】
2006136791.tif 000003
【００４７】
表２によれば、付着固定化担体及び包括固定化担体のいずれにおいてもミクロシスチンが速い速度で分解されたが、特に２種類の包括固定化担体は３種類の付着固定化担体よりも速い速度でミクロシスチンの分解を行なうことが分かった。これは、安定して最適な菌体濃度を保つことができるからであると考えられる。
【００４８】
しかしながら、包括固定化担体は、付着固定化担体よりも作成に要するコストや手間が多いという欠点がある。従って、用途に応じて付着固定化又は包括固定化を選択すれば、効率のよいミクロシスチン含有水の処理を行なうことができる。
【実施例】
【００４９】
（実施例１）ＭＤＢ１菌の散布による処理
実施例１では、上述したＭＤＢ１菌を２Ｌの普通ブイヨン培地で３０°Ｃ、１週間培養した培養液を遠心分離して培地成分から菌体のみの菌液を回収した。そして、ミクロシスチン濃度が２０μｇ／Ｌの水を４ｍ3 充填した水面が４ｍ2 の実験水槽の水面上に対して、回収した菌液を菌体濃度１０8 ｃｅｌｌｓ/ ｍ2 に調整して散布する実験を行なった。実験開始後、経過時間とともにミクロシスチン含有水中のミクロシスチン濃度が低下し、２週間後にはＷＨＯの基準値とされる１μｇ／Ｌ以下にまで処理することができた。
【００５０】
また、実施例１の変形例として、ミクロシスチン濃度が１８μｇ／Ｌの水を４ｍ3 充填した水面が４ｍ2 の実験水槽の水面上に対して、上述した培養液を１０9 ｃｅｌｌｓ/ ｍ2 の濃度に調整して毎日１回ずつ散布する実験を行なった。実験開始後、経過時間とともにミクロシスチン含有水中のミクロシスチン濃度が低下して、５日後にはＷＨＯの基準値とされる１μｇ／Ｌ以下にまで処理することができた。
【００５１】
ＭＤＢ１菌は好気的にミクロシスチンの分解を行なうため、上述したように水面上の面積を基準にして散布する菌体濃度を調整すれば、散布した閉鎖性水域中に対してＭＤＢ１菌を迅速に優勢菌にすることができるので、閉鎖性水域中に含有されるミクロシスチンを短時間で分解処理することができる。
【００５２】
（実施例２）ＭＤＢ１菌の包括固定化による処理
実施例２は、図５で示した本発明における第１の実施の形態であるミクロシスチン含有水の処理装置１０を用いて、ミクロシスチンで汚染された閉鎖性水域に対する処理試験を行なった。
【００５３】
図５に示すように、処理装置１０では、導入部である導入管１２に付属する導入ポンプ１２ａによって閉鎖性水域から汲み上げられ、ミクロシスチン含有水が導入管１２を介して反応槽１４へ供給される。処理部である反応槽１４は、ＭＤＢ１菌を包括固定化した担体１６，１６…が充填率３８％になるように内蔵されている。反応槽１４の底部には散気手段である散気管１８が設置されており、付属するブロア１８ａを駆動させてエアを散気する。これにより、反応槽１４に空気を供給して担体１６，１６…内のＭＤＢ１菌の好気性処理を促進させるとともに、充填された担体１６，１６…を攪拌して接触率を向上させる。また、反応槽１４には、排出部である排出管２０が設けられ、反応槽１４内で処理されたミクロシスチン含有水を反応槽１４の底部から処理水として導出する。
【００５４】
処理装置１０で使用される担体１６，１６…は、上述したＭＤＢ１菌を普通ブイヨン培地で３０°Ｃ、４日間好気的に培養し、その培養液から遠心分離により菌体を回収して１０9 ｃｅｌｌｓ／ｃｍ3 に調整し、１０％のポリエチレングリコールジアクリレートと混合してから、０．２５％の過硫酸カリウムを添加して重合させて包括固定化したものを３ｍｍ径の球状に成型して作製される。
【００５５】
この処理装置１０において、ミクロシスチンを１０μｇ／Ｌ含有したミクロシスチン含有水を反応槽１４の滞留時間が３０分になるように流量を設定して処理を行なった。その結果、処理水中のミクロシスチン濃度を１μｇ／Ｌ以下にまで安定して連続処理することができた。
【００５６】
（実施例３）ＭＤＢ１菌の付着固定化による処理
実施例３では、図６に示した本発明における第２の実施の形態であるミクロシスチン含有水の処理装置３０を用いて、ミクロシスチンを含有する閉鎖性水域である農業用溜池１００に対する処理実験を行なった。
【００５７】
処理装置３０は、農業用溜池１００の片岸側に培養供給部である培養タンク３２が設置され、内部に充填された普通ブイヨン培地でＭＤＢ１菌が培養されている。培養された菌液は、配設された供給ポンプ３４の駆動によって供給管３６から農業用溜池１００内に設置された処理部３８に供給される。処理部３８は、複数のネットリング４０，４０…が連結部材４２によって連結固定されるとともに、複数の浮き部材４４，４４によって水面上に浮遊した状態で設置されている。尚、ネットリング４０，４０…は、供給管３６から供給されたＭＤＢ１菌を効率よく付着固定化可能な材質で構成されることが好ましい。処理部３８の下方には散気管４６が配置されており、片岸に設置された送気ポンプ４８の駆動によりネットリング４０，４０…に付着固定化されたＭＤＢ１菌に対して曝気を行なう。また、処理部３８は、下方に導入部５０が形成されるとともに、上方に排出部５２が設置されている。従って、処理部３８において、農業用溜池１００の水が導入部５０から流入する一方、ミクロシスチンが分解処理された水が処理水として排出部５２から農業用溜池１００へ排出される。
【００５８】
こうして構成された処理装置３０を用いて、ミクロシスチン濃度が４０μｇ／Ｌであり、１０００ｍ3 の農業用溜池１００におけるミクロシスチン含有水の処理試験を行なった。尚、培養タンク３２は、容量が１００Ｌのものを用いた。そして、培養タンク３２に充填された普通ブイヨン培地でＭＤＢ１菌を１週間培養した菌液を供給管３６から１０Ｌ／ｄａｙの流量で処理部３８に供給し、１０日間行なった。その結果、運転開始後２０日には農業用溜池１００に含有されるミクロシスチンの濃度は、１μｇ／Ｌ以下まで低減することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】ＭＤＢ１菌の１６ＳｒＲＮＡ分析結果の塩基配列を基に作製された系統図
【図２】本発明に使用されるＭＤＢ１菌におけるミクロシスチン含有水中のミクロシスチンの分解速度を示したグラフ
【図３】本発明に使用されるＭＤＢ１菌を散布する各菌体濃度に対するミクロシスチンの除去率を示したグラフ
【図４】本発明に使用されるＭＤＢ１菌を固定化した各菌体濃度に対するミクロシスチンの除去率を示したグラフ
【図５】本発明における第１の実施の形態であるミクロシスチン含有水の処理装置を示した構成図
【図６】本発明における第２の実施の形態であるミクロシスチン含有水の処理装置を示した構成図
【符号の説明】
【００６０】
１０，３０…ミクロシスチン含有水の処理装置、１２…導入管、１２ａ…導入ポンプ、１４…反応槽、１６…担体、１８…散気管、１８ａ…ブロア、２０…排出管、３２…培養タンク、３４…供給ポンプ、３６…供給管、３８…処理部、４０…ネットリング、４２…連結部材、４４…浮き部材、４６…散気管、４８…送気ポンプ、５０…導入部、５２…排出部、１００…農業用溜池
【図１】
2006136791.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年10月18日(2005.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、特許文献１の方法では、閉鎖性水域の水が飲料として使用される場合に、水中に銅イオンが多量に残存することは好ましいとは言えない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
更に、特許文献２の方法では、超音波の発振に要するエネルギーは莫大な量となる上、破砕された細胞の残渣によって富栄養化などの二次汚染を招くという欠点があった。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
一方、特許文献３の方法や塩素を用いた方法では、閉鎖性水域中のミクロシスチン自体を完全に分解することが可能であるが、閉鎖性水域中に多く存在する夾雑物質と反応してミクロシスチンに対する分解を効率よく行なうことができないばかりでなく、オゾンや塩素による強力な酸化力でトリハロメタンなどの有毒な副産物が発生するという新たな問題が生じる。