(57)【要約】【課題】嫌気性微生物によって分解可能な有機塩素化合物に汚染された土壌及び地下水又は地表水を浄化する浄化手段について、有機塩素化合物に対して嫌気性微生物による分解が可能かどうかを判断し、その判断によって浄化手段を判定する。【解決手段】土壌から所定の量の土を採取して試験土を調製し、地下水又は地表水から所定の量の水を採取して試験水を調製し、試験土及び試験水にジクロロエチレンを添加してジクロロエチレンスパイク試験土及び試験水を調製し、ジクロロエチレンスパイク試験土及び試験水と、嫌気性微生物による分解を促進させるための嫌気性微生物分解促進剤と、を混合し、その混合物を嫌気状態下にて所定温度に保持し、所定期間後、混合物に含まれている前記ジクロロエチレンが分解している否かを判断し、前記判断により、土壌及び地下水又は地表水に対して用いる浄化手段を判定すること、を含む。【選択図】図１
2006026553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
嫌気性微生物によって分解可能な有機塩素化合物に汚染された土壌を浄化する浄化手段について、前記有機塩素化合物に対して前記土壌中の嫌気性微生物による分解が可能かどうかを判断し、その判断によって前記浄化手段を判定する浄化手段判定方法であって、
前記土壌から所定の量の土を採取し、前記土からジクロロエチレン等の有機塩素化合物の生成・分解反応経路の中間生成物を除去して試験土を調製する工程と、
前記試験土にジクロロエチレンを添加してジクロロエチレンスパイク試験土を調製する工程と、
前記ジクロロエチレンスパイク試験土と、前記嫌気性微生物による分解を促進させるための嫌気性微生物分解促進剤と、を混合し、その混合物を嫌気状態下にて所定の期間、所定温度に保持する工程と、
前記所定の期間の後、前記混合物に含まれている前記ジクロロエチレンが分解しているか否かを判断する工程と、
前記判断により、前記土壌に対して用いる前記浄化手段を判定する工程と、
を含むことを特徴とする浄化手段判定方法。
【請求項２】
嫌気性微生物によって分解可能な有機塩素化合物に汚染された地下水又は地表水を浄化する浄化手段について、前記有機塩素化合物に対して前記土壌中の嫌気性微生物による分解が可能かどうかを判断し、その判断によって前記浄化手段を判定する浄化手段判定方法であって、
前記地下水又は地表水から所定の量の水を採取し、前記水からジクロロエチレン等の有機塩素化合物の生成・分解反応経路の中間生成物を除去して試験水を調製する工程と、
前記試験水にジクロロエチレンを添加してジクロロエチレンスパイク試験水を調製する工程と、
前記ジクロロエチレンスパイク試験水と、前記嫌気性微生物による分解を促進させるための嫌気性微生物分解促進剤と、を混合し、その混合物を嫌気状態下にて所定の期間、所定温度に保持する工程と、
前記所定の期間の後、前記混合物に含まれている前記ジクロロエチレンが分解している否かを判断する工程と、
前記判断により、前記地下水又は地表水に対して用いる前記浄化手段を判定する工程と、
を含むことを特徴とする浄化手段判定方法。
【請求項３】
嫌気性微生物によって分解可能な有機塩素化合物に汚染された土壌及び地下水又は地表水を浄化する浄化手段について、前記有機塩素化合物に対して前記土壌中の嫌気性微生物による分解が可能かどうかを判断し、その判断によって前記浄化手段を判定する浄化手段判定方法であって、
前記土壌から所定の量の土を採取し、前記土からジクロロエチレン等の有機塩素化合物の生成・分解反応経路の中間生成物を除去して試験土を調製する工程と、
前記地下水又は地表水から所定の量の水を採取し、前記水からジクロロエチレン等の有機塩素化合物の生成・分解反応経路の中間生成物を除去して試験水を調製する工程と、
前記試験土及び試験水にジクロロエチレンを添加してジクロロエチレンスパイク試験土及び試験水を調製する工程と、
前記ジクロロエチレンスパイク試験土及び試験水と、前記嫌気性微生物による分解を促進させるための嫌気性微生物分解促進剤と、を混合し、その混合物を嫌気状態下にて所定の期間、所定温度に保持する工程と、
前記所定の期間の後、前記混合物に含まれている前記ジクロロエチレンが分解している否かを判断する工程と、
前記判断により、前記土壌及び地下水又は地表水に対して用いる前記浄化手段を判定する工程と、
を含むことを特徴とする浄化手段判定方法。
【請求項４】
前記ジクロロエチレンが、シス−ジクロロエチレンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の浄化手段判定方法。
【請求項５】
前記有機塩素化合物が、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、ジクロロエチレン、及び塩化ビニルからなる群から選ばれる１又は２以上の化合物であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の浄化手段判定方法。
【請求項６】
前記嫌気性微生物分解促進剤は、前記有機塩素化合物の塩素を水素に置換する還元的脱塩素化を促進するために必要な前記水素を提供する水素供与体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の浄化手段判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嫌気性微生物によって分解可能な有機塩素化合物に汚染された土壌及び地下水又は地表水を浄化する浄化手段について、前記有機塩素化合物に対して前記土壌中の嫌気性微生物による分解が可能かどうかを判断し、その判断によって前記浄化手段を判定する浄化手段判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
揮発性有機塩素化合物であるテトラクロロエチレン、トリクロロエチレンは、金属類の脱脂・洗浄、ドライクリーニングの洗浄、冷媒等に用いられ、産業上の利用価値は高いが、人体にとっては肝障害や腎障害等を引き起こす有害物質となる。その為、これら有機塩素化合物による土壌や地下水汚染は深刻な社会問題となっている。
【０００３】
これら有機塩素化合物を分解し、汚染された土壌や地下水を浄化するための技術が多数開示されている（例えば特許文献１、２、３、４、及び５参照）。その技術の一つとして嫌気性微生物による還元的脱塩素化処理方法がある。これは、汚染された現場の土壌に存在する嫌気性微生物を用いて有機塩素化合物を分解する方法である。しかし、この方法を実際に適用する前に、汚染された土壌や地下水における有機塩素化合物を分解できる嫌気性微生物の存在を確認するための適用性評価試験（トリータビリティー試験）を実施することが必要である。
【特許文献１】特開平１０−２１６６９４号公報
【特許文献２】特開２０００−２６３０３２号公報
【特許文献３】特開２００３−５３３２０号公報
【特許文献４】特開２００４−９０２５号公報
【特許文献５】特開２００４−１３０１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
嫌気性微生物による有機化合物の分解は、テトラクロロエチレン（以下「ＰＣＥ」と称する。）からトリクロロエチレン（以下「ＴＣＥ」と称する。）、そしてジクロロエチレン（以下「ＤＣＥ」と称する。）、塩化ビニル（以下「ＶＣ」と称する。）、エチレン（以下「ＥＴＹ」と称する。）、エタン（以下「ＥＴＡ」と称する。）といった順序で反応が進む（図１を参照）。これら有機化合物を分解する嫌気性微生物のうち、ＰＣＥ及びＴＣＥを分解する嫌気性菌は、例えばDesulfitobacterium sp. PCE1、Dehalospirillum multivorans、Desulfitobacterium sp. Y51株など数多く存在するが、ＤＣＥを分解する嫌気性菌は、例えばDehalococcoides ethenogenes 195株で、非常に少ない。そのため、ＤＣＥの嫌気性微生物による分解はＰＣＥ及びＴＣＥの分解に比べてかなり時間を要する。さらにＤＣＥは、ＰＣＥ又はＴＣＥの分解に伴って一時的に増加するため、ＤＣＥが分解されていてもその量が減少しないことがある。従って、ＤＣＥを分解する嫌気性微生物が存在するか否かを判断することは困難である。また、仮に判断できたとしても、それには数ヶ月の期間を要する場合がある。このことから公知のトリータビリティー試験によって、検査対象となる土壌又は地下水が嫌気性微生物によって分解可能か否かの判断することは難しく、たとえ判断できたとしてもかなりの時間を要した。
【０００５】
しかしながら、汚染された土壌や地下水の現場で建設工事などを行う場合、その現場を浄化する方法を迅速に選択する必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、短期間で嫌気性微生物による還元的脱塩素化処理方法がその現場に適用できるか否か判断し、その判断によって浄化手段を判定する浄化手段判定方法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】
【０００７】
上記課題を解決すべく、本発明に係る浄化手段判定方法は、嫌気性微生物によって分解可能な有機塩素化合物に汚染された土壌を浄化する浄化手段について、前記有機塩素化合物に対して前記土壌中の嫌気性微生物による分解が可能かどうかを判断し、その判断によって前記浄化手段を判定する浄化手段判定方法であって、前記土壌から所定の量の土を採取し、前記土からジクロロエチレン等の有機塩素化合物の生成・分解反応経路の中間生成物を除去して試験土を調製する工程と、前記試験土にジクロロエチレンを添加してジクロロエチレンスパイク試験土を調製する工程と、前記ジクロロエチレンスパイク試験土と、前記嫌気性微生物による分解を促進させるための嫌気性微生物分解促進剤と、を混合し、その混合物を嫌気状態下にて所定の期間、所定温度に保持する工程と、前記所定の期間の後、前記混合物に含まれている前記ジクロロエチレンが分解しているか否かを判断する工程と、前記判断により、前記土壌に対して用いる前記浄化手段を判定する工程と、を含む。
【０００８】
また、本発明に係る浄化手段判定方法の別態様は、嫌気性微生物によって分解可能な有機塩素化合物に汚染された地下水又は地表水を浄化する浄化手段について、前記有機塩素化合物に対して前記土壌中の嫌気性微生物による分解が可能かどうかを判断し、その判断によって前記浄化手段を判定する浄化手段判定方法であって、前記地下水又は地表水から所定の量の水を採取し、前記水からジクロロエチレン等の有機塩素化合物の生成・分解反応経路の中間生成物を除去して試験水を調製する工程と、前記試験水にジクロロエチレンを添加してジクロロエチレンスパイク試験水を調製する工程と、前記ジクロロエチレンスパイク試験水と、前記嫌気性微生物による分解を促進させるための嫌気性微生物分解促進剤と、を混合し、その混合物を嫌気状態下にて所定の期間、所定温度に保持する工程と、前記所定の期間の後、前記混合物に含まれている前記ジクロロエチレンが分解している否かを判断する工程と、前記判断により、前記地下水又は地表水に対して用いる前記浄化手段を判定する工程と、を含む。
【０００９】
本発明に係る浄化手段判定方法のさらなる別態様は、嫌気性微生物によって分解可能な有機塩素化合物に汚染された土壌及び地下水又は地表水を浄化する浄化手段について、前記有機塩素化合物に対して前記土壌中の嫌気性微生物による分解が可能かどうかを判断し、その判断によって前記浄化手段を判定する浄化手段判定方法であって、前記土壌から所定の量の土を採取し、前記土からジクロロエチレン等の有機塩素化合物の生成・分解反応経路の中間生成物を除去して試験土を調製する工程と、前記地下水又は地表水から所定の量の水を採取し、前記水からジクロロエチレン等の有機塩素化合物の生成・分解反応経路の中間生成物を除去して試験水を調製する工程と、前記試験土及び試験水にジクロロエチレンを添加してジクロロエチレンスパイク試験土及び試験水を調製する工程と、前記ジクロロエチレンスパイク試験土及び試験水と、前記嫌気性微生物による分解を促進させるための嫌気性微生物分解促進剤と、を混合し、その混合物を嫌気状態下にて所定の期間、所定温度に保持する工程と、前記所定の期間の後、前記混合物に含まれている前記ジクロロエチレンが分解している否かを判断する工程と、前記判断により、前記土壌及び地下水又は地表水に対して用いる前記浄化手段を判定する工程と、を含む。
【００１０】
なお、上記のいずれの浄化手段判定方法においても、前記ジクロロエチレンが、シス−ジクロロエチレンであることが好ましく、また、前記有機塩素化合物が、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、ジクロロエチレン、及び塩化ビニルからなる群から選ばれる１又は２以上の化合物であってもよい。さらに、前記嫌気性微生物分解促進剤は、前記有機塩素化合物の塩素を水素に置換する還元的脱塩素化を促進するために必要な前記水素を提供する水素供与体であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、短期間で嫌気性微生物による還元的脱塩素化処理方法が汚染された土壌及び地下水又は地表水に適用できるか否か判断し、その判断によって浄化手段を判定する浄化手段判定方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明の目的、特徴、利点、及びそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば、容易に本発明を再現できる。以下に記載された発明の実施の形態及び具体的な実施例などは、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図並びに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々な改変並びに修飾ができることは、当業者にとって明らかである。
【００１３】
＝＝＝浄化手段の判定手順＝＝＝
本発明の嫌気性微生物（例えば、Dehalospirillum multivorans、Dehalococcoides ethenogenes 195株等）によって分解可能な有機塩素化合物に汚染された土壌及び地下水又は地表水について、前記有機塩素化合物に対して嫌気性微生物による分解が可能かどうかを判断する判断方法（以下、「判断方法」と略す。）は、以下の工程を実施する。
【００１４】
まず、判断方法の対象となる原位置の土壌から所定の量（例えば、５〜５０ｇ）の土を採取する。本発明は、土に添加したＤＣＥを分解できる嫌気性微生物の存在を判断することにより、その土が嫌気性微生物浄化に適しているかどうか判定するため、土に含まれているＤＣＥの生成・分解反応経路の中間生成物であるＰＣＥ、ＴＣＥ、ＤＣＥ、ＶＣ等の有機塩素化合物を予め除去し、有機塩素化合物のない試験土を調製する。その為の除去作業は、採取した土に含まれている有機塩素化合物を全て除去することが目的となるので、有機塩素化合物を除去する公知の技術のいずれを用いてもよいが、試験土に含まれている微生物を死滅させるような手段、例えば８００℃以上の加熱処理をすることによって有機塩素化合物を除去するような処理は用いるべきではない。
【００１５】
一方で、判断方法の対象となる原位置の地下水又は地表水から所定の量の水を採取し、その水に含まれているＤＣＥの生成・分解反応経路の中間生成物であるＰＣＥ、ＴＣＥ、ＤＣＥ、ＶＣ等の有機塩素化合物を予め除去し、試験水を調製する。例えば、曝気処理によって水から有機塩素化合物を気化すればよい。なお、気化した有機塩素化合物は活性炭などを用いて浄化できる。曝気処理に使用する気体は、微生物分解を嫌気状態下で行うため、窒素が好ましい。また曝気処理以外の手段、例えば、鉄粉を使用する化学分解などによって有機塩素化合物を除去してもよいし、それらの手段と曝気処理とを組み合わせて処理してもよい。この有機塩素化合物の除去処理は、試験土の調製と同様に、ＤＣＥを分解できる嫌気性微生物の存在を迅速に判断することを目的とするため、地下水又は地表水内の微生物を死滅させるような除去処理、例えば、過酸化水素水等の酸化化合物による有機塩素化合物の除去をするような方法は用いるべきではない。
【００１６】
このようにして調製された試験土又は試験水にＤＣＥを添加して、ＤＣＥスパイク試験土又は試験水を調製する。試験土と試験水のどちらか一方だけを調製してもよいが、両方調製するほうが好ましい。
【００１７】
これらの試験土又は試験水には有機塩素化合物の除去処理によりすでにＤＣＥの前駆体であるＰＣＥ及びＴＣＥが存在しないので、これらの試験土及び試験水は、ＤＣＥだけを含む。従って、微生物による有機塩素化合物分解中でも、ＤＣＥが初期量より増加することはないため、ＤＣＥスパイク試験土又は試験水にＤＣＥを分解する微生物が存在する場合は、添加したＤＣＥの減少又はＶＣの増加が迅速に検出できる。また、ＤＣＥは後述の混合処理で添加してもよいし、試験土又は試験水のどちらか一方だけに添加することとしてもよい。
【００１８】
こうして調製されたＤＣＥスパイク試験土又は試験水に、嫌気性微生物による分解を促進するための嫌気性微生物分解促進剤を混合し、その混合物を嫌気状態下にて所定温度で保持する。所定温度は、原位置における汚染された土壌、地下水又は地表水の温度でもよいが、２５〜３０℃が好ましい。また、混合状態の改善を促す場合などのために混合物に水分を補うときは、有機塩素化合物を含まない水を用いるか、好ましくは蒸留水を使用する。なお、上記嫌気性微生物分解促進剤の例としては、有機塩素化合物の塩素と水素を置換する還元的脱塩素化を促進するために必要な水素を提供する水素供与体又は水との化学反応によって水素を提供する鉄粉などがある。水素供与体としては、例えば、メタノール若しくはエタノールなどのアルコール、グルコース若しくはスクロースなどの低分子の有機物、酢酸、プロピオン酸、乳酸、若しくは酪酸などの低級脂肪酸、又はポリ乳酸エステルなどの水素供与化合物（HRC；Hydrogen Release Compound）がある。
【００１９】
さらに、所定の期間（２週間〜１ヶ月）の後（概ね２週間以上だが、混合物内の微生物の量又は活動状態、混合物の全体量などの諸条件により適宜変更しうる）、所定温度に保持した混合物に含まれているＤＣＥが分解したかどうかを判断する。
【００２０】
その手段の一つとして、混合物にＤＣＥの分解物が生成しているかどうかを判断する。分解物が生成している場合は、有機塩素化合物に汚染された土壌及び地下水又は地表水について嫌気性微生物分解を行うために必要な嫌気性微生物が存在していることを示す。なお、上記分解物としては、嫌気性微生物によるＤＣＥの還元的脱塩素化により生成される、ＶＣ、ＥＴＹ（又はエテン）、又はＥＴＡがある。この還元的脱塩素化は、炭素に結合している塩素を嫌気性微生物の働きにより水素と置換する反応で、その過程を図１に図示している。これら分解物を測定する方法としては、ガスクロマトグラフィー又は液体クロマトグラフィーがあり、分解物のいずれか又はそれらの組み合わせの生成が確認されればよい。
【００２１】
他の手段として、ＤＣＥが減少しているかどうかを直接調べることによって、ＤＣＥが分解されているか否かの判断ができる。しかし、ＤＣＥは揮発性であるため、嫌気性微生物によって分解される以外に、蒸発によって減少する可能性が考えられる。通常、蒸発による減少はＤＣＥが分解されることによる減少に比べて微量であり、ＤＣＥの全体量に対して大きな減少を与える可能性は低いが、ＤＣＥが蒸発によって減少しているのか、分解によって減少しているかを詳細に調べるためには、ガスクロマトグラフィー等を用いて蒸発したＤＣＥを計測し、混合物に添加したＤＣＥとの量を比較すればよい。このことから、ＤＣＥが分解によって減少している場合は、有機塩素化合物に汚染された土壌及び地下水又は地表水について嫌気性微生物分解を行うために必要な嫌気性微生物が存在していることを示す。
【００２２】
好ましくは、所定温度に保持した混合物に生成するＤＣＥの分解物の量とともに、ＤＣＥ自体の減少量を調べることで、混合物に添加したＤＣＥが分解したか否かについてより明確な判断ができる。
【００２３】
＝＝＝浄化手段の判定＝＝＝
前述の浄化手段の処理手順によって、嫌気性微生物分解を行うために必要な嫌気性微生物が存在しているか否かの判断がなされる。必要とされる嫌気性微生物が存在する場合は、汚染された土壌又は地下水又は地表水に対してその微生物を介した還元的脱塩素化処理を適用する。この処理方法は、汚染された土壌を掘削して風力乾燥や加熱処理等を行うことにより有機塩素化合物を除去する掘削処理や、汚染された地下水を揚水して曝気処理し活性炭吸着などによって有機塩素化合物を除去する揚水処理などに比べ、設備やエネルギーを必要としないので費用がかからない。さらに、原位置に存在する嫌気性微生物を用いるので、原位置に存在しない微生物を使用する場合に必要な手続き・申請等の事務処理も発生しないので、容易に行うことができる。
【００２４】
また、必要とされる嫌気性微生物が存在しない場合でも、嫌気性微生物を用いないで浄化する方法を迅速に選択できるため、本発明は有用である。
【００２５】
さらに、本発明は、原位置（本明細書では、「汚染された土壌の場所」を意味する）において実施することとしてもよい。
【実施例】
【００２６】
有機塩素化合物に汚染された土壌及び地下水について、従来の適用性評価試験を用い、その試験に係る日数を測定することにより、本発明の判断方法がどれだけの日数を効率化できるか判断するため、以下の実験を行った。
【００２７】
１００ｍｌ容褐色ねじ口瓶に、有機塩素化合物を含む土壌５０ｇと、有機塩素化合物を含む地下水１００ｍｌを添加し、水素供与体（ＥＤＣ、エコサイクル社）を0.1〜0.2％加えた後、ねじ口瓶の上部分の間隙に窒素ガスを注入して酸素と置換することで嫌気状態を作り出した。そして、テフロンコーティングしたシリコンセプタム付きキャップでねじ口瓶を密封し、その中の物質を混合した後、２５℃にて静置培養した。その後数日おきにねじ口瓶内の気相部分のガスをサンプリングし、ガスクロマトグラフ（ＧＣ−８６１０、日本電子データム社）（検出器：ＤＥＬＣＤ、分離カラム：ステンレスキャピラリーカラム NBW-310SS30）を用いて、有機塩素化合物（ＰＣＥ、ＴＥＣ、シス−ジクロロエチレン（以下「cis−ＤＣＥ」と称す。））の分析を行った。その結果を図２に示す。
【００２８】
ＰＣＥは、実験開始直後から減少し１０日後には環境基準値（0.01 mg/l）以下になった。ＰＣＥが分解されて生成するＴＣＥも１０日後からは減少し、２０日後には環境基準値（0.03 mg/l）以下になった。しかしながら、ＴＣＥが分解されて生成するcis−ＤＣＥは３５日目になるまでゆるやかに増大し、３５日目からようやく減少し始めた。実験に使用された土壌及び地下水又は地表水のＰＣＥ及びＴＣＥ（土壌の有機物に付着していて水に溶解しなかったものも含む）が全てcis−ＤＣＥに分解されるには時間がかかるため、cis−ＤＣＥが次第に増加してきたと考えられる。この図から推測できるように、本発明を用いることで、３５日という日数を効率化できることが明らかとなった。つまり、従来の方法では２ヶ月以上かかる作業を、本発明を用いることで３週間位で完了することが可能であることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】有機塩素化合物の還元的脱塩素化反応とその生成物を反応過程とともに示した図である。
【図２】本発明の一実施例において、従来の適用性評価試験によって土壌及び地下水に含まれている有機塩素化合物が分解される過程を時間の経過とともに示したグラフである。
【図１】
2006026553.tif 000003
【図２】
2006026553.tif 000004