(57)【要約】【課題】有機塩素化合物で汚染された土壌や地下水を、微生物よって浄化するバイオレメディエーション法では、微生物活性化のために添加する浄化処理剤の効果が土質の違い等によって異なるが、従来は浄化処理剤の浄化処理能力適応性を処理対象箇所と等しい条件で行うことができなかった。【解決手段】本発明のバイオレメディエーションに用いる浄化剤の事前効果判定試験方法は、浄化処理対象箇所をボーリングし、ボーリング孔を利用して地中から土壌と地下水とを採取し、それぞれ断気状態で保持する工程、両者を混合槽に移送して断気状態で混合する工程、混合槽内の土壌、地下水混合物を密閉バックに分取して被検浄化処理剤を加え、一定温度に保持する工程、密閉バック内の有機塩素化合物量を経時的に測定し、被検浄化処理剤の効果を確認する工程とからなることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄化処理対象箇所をボーリングし、ボーリング孔を利用して地中から土壌と地下水とを採取し、それぞれ断気状態で保持する工程、両者を混合槽に移送して断気状態で混合する工程、混合槽内の土壌、地下水混合物を密閉バックに分取して被検浄化処理剤を加え、一定温度に保持する工程、密閉バック内の有機塩素化合物量を経時的に測定し、被検浄化処理剤の効果を確認する工程とからなることを特徴とするバイオレメディエーションに用いる浄化剤の事前効果判定試験方法。
【請求項２】
ボーリング機のチューブサンプラーに合成樹脂製チューブを内装し、チューブサンプラーを浄化処理対象箇所の地中に貫入して土壌を合成樹脂製チューブ内に採取する請求項１記載のバイオレメディエーションに用いる浄化剤の事前効果判定試験方法。
【請求項３】
水中ポンプと、脱気したサンプリングパックならびに揚水ホースおよび三方コックからなる地下水サンプリング装置により浄化処理対象個所の地下水中から地下水を採取する請求項１又は２記載のバイオレメディエーションに用いる浄化剤の事前効果判定試験方法。
【請求項４】
土壌と地下水の混合物を分取した密閉バック内の有機塩素化合物の初期濃度が、浄化処理対象箇所の有機塩素化合物の濃度と等しくなるように密閉バック内に有機塩素化合物を添加する請求項１〜３のいずれかに記載のバイオレメディエーションに用いる浄化剤の事前効果判定試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染された土壌、地下水を微生物により浄化するためのバイオレメディエーションに用いる浄化剤の事前効果判定試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密機械産業等において使用されたテトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、ジクロロエチレン等の揮発性有機塩素化合物による土壌、地下水の汚染が大きな社会問題となっている。地下水中に含まれる揮発性有機塩素化合物等の汚染物質を低減化する方法としては、地下水をポンプで汲み上げて曝気処理する方法がある。しかしながら汚染物質は土粒子にも吸着され易く、この方法では土壌に吸着されている汚染物質までは処理できないため、汚染物質濃度を環境基準値以下とすることが困難であるとともに、処理コストも高くつくという問題があった。一方、土壌中の微生物を活性化して汚染物質を分解するバイオレメディエーション法は、処理コストが低く済むとともに、土壌中に含まれる汚染物質の低減化も図ることができる方法であり、土壌中の微生物を活性化させるための種々の方法が提案されている。たとえば微生物を活性化するために炭素源として作用するエタノールを浄化処理剤として添加する方法（特許文献１）、炭素数１０以上の脂肪酸を浄化処理剤として土壌中に添加する方法（特許文献２）、炭素数が１４以上の脂肪酸やアルコールと、界面活性剤とを含む浄化処理剤を土壌に添加する方法（特許文献３）、浄化処理剤としてコーンスティープリカーを地下水や土壌に添加する方法（特許文献４、５）等、種々の方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−９０４８４号公報
【特許文献２】特開２００２−３７００８５号公報
【特許文献３】特開２００５−６６４２５号公報
【特許文献４】特開２００８−３６５３８号公報
【特許文献５】特開２００７−２２２８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バイオレメディエーション法において浄化効果を高めるためには、微生物の栄養源となる浄化処理剤の種類を汚染状況等に応じて選択し、適切な量を注入する必要があるが、土壌、地下水の汚染物質や汚染状況、微生物の生息状況は種々異なっており、その環境に適した浄化処理剤の種類や量を定量的に評価しないと、充分な浄化効果が得られない。このため、従来は現地にパイロットプラントを設置し、実際に浄化処理剤を注入して評価したり、ボーリングにより土壌を採取し、その抽出液を用いて室内試験を行って評価することが試みられているが、前者は非常に大がかりでコストがかかり、効率も悪いという問題があった。一方、後者の方法では気密状態でサンプル採取、培養を行うことが難しく、揮発性有機塩素化合物の分解に寄与する微生物は嫌気性であるため、途中で微生物が空気に晒されて死滅し、正確な浄化能力の評価が行い難いという問題があった。
本発明は上記従来の課題を解決すべく鋭意研究した結果なされたもので、汚染された土壌や地下水を微生物により浄化するに際し、微生物の栄養源となる浄化処理剤の浄化能力適応性を効率よく評価することのできる、バイオレメディエーションに用いる浄化剤の事前効果判定試験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】
【０００５】
即ち本発明は、
（１）浄化処理対象箇所をボーリングし、ボーリング孔を利用して地中から土壌と地下水とを採取し、それぞれ断気状態で保持する工程、両者を混合槽に移送して断気状態で混合する工程、混合槽内の土壌、地下水混合物を密閉バックに分取して被検浄化処理剤を加え、一定温度に保持する工程、密閉バック内の有機塩素化合物量を経時的に測定し、被検浄化処理剤の効果を確認する工程とからなることを特徴とするバイオレメディエーションに用いる浄化剤の事前効果判定試験方法、
（２）ボーリング機のチューブサンプラーに合成樹脂製チューブを内装し、チューブサンプラーを浄化処理対象箇所の地中に貫入して土壌を合成樹脂製チューブ内に採取する上記（１）のバイオレメディエーションに用いる浄化剤の事前効果判定試験方法、
（３）水中ポンプと、脱気したサンプリングパックならびに揚水ホースおよび三方コックからなる地下水サンプリング装置により浄化処理対象個所の地下水中から地下水を採取する上記（１）又は（２）のバイオレメディエーションに用いる浄化剤の事前効果判定試験方法、
（４）土壌と地下水との混合物を分取した密閉バック内の有機塩素化合物の初期濃度が、浄化処理対象箇所の有機塩素化合物の濃度と等しくなるように密閉バック内に有機塩素化合物を添加する上記（１）〜（３）のいずれかのバイオレメディエーションに用いる浄化剤の事前効果判定試験方法、
を要旨とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のバイオレメディエーションに用いる浄化剤の事前効果判定試験方法は、浄化処理対象箇所からサンプルを採取してから、浄化処理剤の能力適応性試験を行う工程までの間、断気状態を保持するようにしたため、嫌気性微生物が空気に晒されて死滅する虞がなく、浄化能力適応性を正確に評価することができる。また浄化処理対象箇所から採取した土壌と地下水をサンプルとして用いるため、実際の処理環境と同等の環境での試験を行うことができ、浄化処理対象箇所における土壌と地下水とをサンプリングしてから、浄化能力適応性を試験するまでの間、断気状態が保持されていることと相俟って、微生物浄化処理における浄化能力適応性を正確に判断することができる等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】地下水サンプリング装置の一例を示す図である。
【図２】実施例１の試験における有機塩素化物の経時的濃度変化を示すグラフである。
【図３】比較例１の試験における有機塩素化物の経時的濃度変化を示すグラフである。
【図４】比較例２の試験における有機塩素化物の経時的濃度変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の試験方法において、まず、浄化処理対象箇所をボーリング機によってボーリングし、ボーリング孔を利用して地中から土壌と地下水を採取し、それぞれを断気状態で保持し、浄化処理剤の浄化能力適応性試験を行う実験室等に移送する。土壌はボーリング機のサンプラーにより採取する。土壌を採取するためのサンプラーとしては、オープンチューブサンプラー、クローズドピストンサンプラーを用いることができるが、通常、オープンチューブサンプラーが用いられる。本発明方法においては、合成樹脂チューブを内装したオープンチューブサンプラーを用い、チューブサンプラーを浄化処理対象箇所の地中に貫入して土壌を合成樹脂チューブ内に採取することが好ましい。合成樹脂チューブとしては、通常、ポリエチレン樹脂製の内径５０ｍｍから７５ｍｍ、長さ１ｍのものが用いられる。採取した土壌は合成樹脂製チューブごと、酸素濃度０．１％以下の低酸素状態としてパックに収納した後に移送することが好ましい。酸素濃度０．１％以下の低酸素状態にパックする方法は、例えば、卓上バキュームシーラーのバキューム口に三方コックを付けて高純度窒素ガス（純度９９．９９９９％）を注入できるようにした装置により低酸素状態にする。操作は、土壌試料が入った合成樹脂製チューブごとヒートシール用の袋に入れ、卓上バキュームシーラーにセットする。その後、この袋内の空気を真空吸引し、三方コックを操作して窒素ガスを注入する。この真空吸引と高純度窒素ガス注入を３回繰り返した後、再度真空吸引してヒートシールで密閉する方法などがある。
【０００９】
地下水の採取には、ベーラー、揚水ポンプ（小口径水中ポンプ、ピストンポンプ等）等を用いることができるが、本発明においては揚水ポンプと、脱気したサンプリングバックならびに揚水ホースおよび三方コックからなる地下水サンプリング装置を用いて採取することが好ましい。この地下水サンプリング装置による地下水採取方法を図１に示す。図１に示すように、まず浄化処理対象箇所の地表１より掘削し、地下水レベル２よりも深いモニター用井戸３を掘削する。このモニター用井戸３の地下水中まで地下水サンプリング装置の水中ポンプ４を投入する。水中ポンプ４には揚水ホース５が連結されており、揚水ホース５の他端は三方コック６に連結されている。三方コック６の一端には、地下水の水質を測定できる水質計８が接続されている。水質計８としては、ｐＨ計、酸化還元電位（ＯＲＰ）計、溶存酸素（ＤＯ）計、電気伝導率（ＥＣ）計が用いられる。一方、三方コック６の別の一端にはサンプリングバック７が連結されている。サンプリングバック７としては、断気性に優れたアルミニウム製バック等が用いられる。サンプリングバック７内に地下水をサンプリングするに際し、サンプリングバック７内の脱気が行われるが、サンプリングバック７への窒素ガス充填、脱気を３回以上繰り返して、サンプリングバック７内から酸素を除去しておくことが好ましい。サンプリングバック７に地下水をサンプリングするには、三方コック６を揚水ホース５と水質計とが連通するように調整して水中ポンプ４を作動させ、水質計による水質測定で水質が安定するまで揚水ホース５で吸水し、地下水を排出する操作を繰り返し行う。なお、排水する地下水は、ばっ気処理等の適切な処理をしてから排水する。また、水質が安定する目安は、揚水開始後一定間隔で測定した酸化還元電位（ＯＲＰ）、電気伝導率（ＥＣ）がほぼ一定（変動率１０％以内）となった時とする。水質が安定したら、三方コック６を揚水ホース５とサンプリングバック７が連通する様に切り替え、サンプリングバック７内に地下水をサンプリングする。サンプリングが完了したら三方コック６を閉じ、採取した地下水をサンプリングバック７ごと、土壌とともに実験室等に移送する。
【００１０】
浄化処理対象箇所より採取し、真空パックした土壌と、サンプリングバックに採取した地下水を、実験室等に移送し、断気状態を保持したまま混合槽内で混合する。混合槽としては、例えば５０リットルのステンレスドラム缶に、グローブと吸引・ガスコックとが付いた構造の簡易グローブボックスを用いることができる。混合槽で混合する土壌と地下水との割合は、重量比で土壌：地下水＝１：０．８〜１：１０で行うことが好ましいが、地下水量が少なくなると混合が困難となることから、１：１〜１：３がより好ましく、特に１：１が土壌の比率が多く微生物量が多くなることから好ましい。土壌中に５ｍｍ以上の礫を含んでいる場合、混合槽で土壌と地下水とを混合した後、混合物中の礫を除去することが好ましい。礫除去の作業は、土壌と地下水との混合物が空気に晒されることがないように、混合槽内に窒素ガス等の不活性ガスを吹き込みながら行うことが好ましい。礫を除去した土壌と地下水との混合物は、被検処理剤の数分の密閉バックに分取するが、浄化処理対象箇所で採取した土壌を真空パックする際に、土壌中に含まれている揮発性有機塩素化合物が飛散し易いため、実際の浄化処理対象箇所の環境と等しくする目的で、土壌と地下水との混合物中の揮発性有機塩素化合物の初期濃度を浄化処理対象箇所の有機塩素化合物の濃度と等しくなるように、揮発性有機塩素化合物を添加することが好ましい。
【００１１】
土壌と地下水との混合物を分取した各密閉バックには、バイオレメディエーションに用いる浄化剤の事前効果判定試験に供する被検浄化剤を添加、混合し、一定温度に保持する。密閉バックを保持する温度は浄化処理対象箇所の土壌、地下水を採取した箇所の温度とほぼ等しい温度とすることが好ましい。通常、この温度は１５〜２２℃である。一定温度に保持された各密閉バック内から経時的にサンプリングを行い、各密閉バック内の汚染物質の浄化状態を調べることで、浄化処理対象箇所に用いる栄養源となる物質の浄化能力適応性を確認することができ、浄化処理対象箇所に生息する微生物の栄養源となる最適な浄化処理剤を選定することができる。サンプリング間隔は、対象とする汚染物質の濃度推移に拠るが、試験開始直後は比較的密な間隔が望ましく、好ましいサンプリング間隔として、５〜１５日に１回の頻度が望ましい。また、試験の実施期間は、９０〜１２０日間程度行うことが望ましい。密閉バック内の有機塩素化合物の浄化状態は、たとえばサンプル中の有機塩素化合物濃度をヘッドスペースガスクロマトグラフ質量分析法によって測定する等によって確認することができる。
【００１２】
上記試験において用いる被検処理剤としては、市販の浄化剤を使用することができる。市販の浄化処理剤としては、多糖類や有機酸を主成分とする浄化剤、植物油を主成分とする浄化剤、ポリ乳酸エステルを主成分とする浄化剤等が挙げられ、これらの２種以上の混合物も用いることができる。被検浄化剤の添加量は、汚染状況にもよるが、通常、汚染された土壌、地下水に対する浄化剤添加量を０．０１〜１．０（Ｗ／Ｖ）％で実施する。
【実施例】
【００１３】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
実施例１
トリクロロエチレンで汚染された浄化処理対象箇所より、ボーリング機械（無水式土壌・地下水調査機）を用いてボーリングを行い、合成樹脂チューブを内装したオープンチューブサンプラーにより、ボーリング孔を利用して地表面下２ｍ〜３ｍ間の土壌を採取した。地下水は、地下水サンプリング装置により、サンプリングバックに採取した。採取した土壌と地下水を実験室に移送し、簡易グローブボックス内で断気状態を保持したまま土壌と地下水の重量比が１：１となるように混合した。この際、５ｍｍ以上の礫は取り除いた。さらに、この調整試料を気密状態に保った状態で培養用アルミバック（１０リットル）の中に分注し、現地の地下水汚染濃度と等しくなるようにトリクロロエチレンの試薬を注入した。その後、浄化剤Ａを添加量０．１（Ｗ／Ｖ）％となるように添加した。この培養用アルミバックを、地下水温である２０℃に設定したインキュベータ内で培養し、経時的に培養用アルミバックよりマイクロシリンジを用いて分析用試料を分取し、ヘッドスペースガスクロマトグラフ質量分析法によって有機塩素化合物濃度を測定した。有機塩素化合物の代表的な物質として、トリクロロエチレン（以下、ＴＣＥ）とシス−１，２−ジクロロエチレン（以下、cis-ＤＣＥ）の経時的な濃度変化を図２に示す。
【００１４】
比較例１
実施例１の浄化剤を添加せず、実施例１と同様に試験を行った。ＴＣＥとcis-ＤＣＥの経時的な濃度変化を図３に示す。
【００１５】
比較例２
実施例１と同様に、トリクロロエチレンで汚染された浄化処理対象箇所において、ボーリング機械を用いてボーリングを行い、合成樹脂チューブを内装したオープンチューブサンプラーにより、ボーリング孔を利用して地表面下２ｍ〜３ｍ間の土壌を採取した。地下水は、地下水サンプリング装置により、サンプリングバックに採取した。採取した土壌と地下水を実験室に移送し、複数用意した５０ｍＬ容量のバイアル瓶に土壌３０ｇをそれぞれ入れ、その後、地下水に、実施例１と同様の浄化処理剤Ａを添加量０．１（Ｗ／Ｖ）％となるように計量して添加したものを、５０ｍＬバイアル瓶が満水となるように各バイアル瓶に分注した（それぞれの注入水量は約３０ｍＬ）。５０ｍＬバイアル瓶が満水となり次第、直ちに５０ｍＬバイアル瓶のキャップで密栓し、１８℃に設定した恒温水槽で培養した。これらの作業は、断気状態に拠らず、通常の大気中で行っている。有機塩素化合物の濃度は、バッチ式に５０ｍＬバイアル瓶毎の溶液中の有機塩素化合物について、光イオン化検出器を用いるガスクロマトグラフ法によって経時的に測定した。ＴＣＥとcis-ＤＣＥの経時的な濃度変化を図４に示す。
【００１６】
試験結果
実施例１では、ＴＣＥ濃度が試験開始直後より低下し、地下水環境基準値（０．０３ｍｇ/Ｌ）以下を確認した。ＴＣＥの分解性物質であるｃｉｓ-ＤＣＥの濃度は、経時的には一旦上昇するが、その後ピークアウトし、試験開始８０日頃には地下水環境基準値（０．０４ｍｇ/Ｌ）以下を確認した。比較例１は、浄化剤Ａの無添加以外は実施例１と同様の条件であり、ＴＣＥ濃度、ｃｉｓ-ＤＣＥ濃度ともに試験開始直後に一旦上昇を示したが、その後は経時的にほぼ一定の値を推移した。実施例１と比較例１より、浄化剤Ａの添加によって土壌中の微生物の活性が促進され、ＴＣＥならびにｃｉｓ-ＤＣＥの分解（脱塩素化）が達成されたものと判断できる。
一方、断気状態に拠らず、土壌と地下水を混合した試料である比較例２では、試験開始直後よりＴＣＥ濃度は低下し、地下水環境基準（０．０３ｍｇ/Ｌ）以下を維持しているが、ＴＣＥの分解性物質であるｃｉｓ-ＤＣＥ濃度は、試験開始後より上昇し、実施例１で地下水環境基準値以下が確認できた試験開始後８０日頃に至っても依然として高い濃度を示した。実施例１と比較例２の結果より、土壌と地下水を混合する作業において、試料が一旦空気に晒されたことにより、特にｃｉｓ-ＤＣＥを分解するとする嫌気性微生物の活性に影響が及んだものと判断され、正確な浄化能力の評価ができないことが確認された。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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