(57)【要約】      （修正有）【課題】土壌または水中の生物難分解性の有機化合物や生物に有害な無機化合物を、特定の微生物を用いて分解または固定化する浄化方法を提供する。【解決手段】有機化合物及び／または無機化合物に汚染された土壌または水の浄化方法であって、浄化対象の土壌または水の中で、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を増殖させることで汚染物質を分解または固定化する。活性化手段として電子伝達材、電子アクセプター、電子ドナー、あるいは栄養塩を使用する【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物及び／または無機化合物に汚染された土壌または水の浄化方法であって、浄化対象の土壌または水の中で、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を増殖させることで汚染物質を分解または固定化することを特徴とする汚染された土壌または水の浄化方法。
【請求項２】
前記、浄化対象の土壌または水の中で、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を増殖させる手段が、浄化対象の土壌または水の中に生息する微生物の少なくとも一部を殺菌する工程、および、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を活性化し、増殖を促進するための増殖剤を浄化対象の土壌または水に添加する工程とからなることを特徴とする請求項１に記載の汚染された土壌または水の浄化方法。
【請求項３】
前記、浄化対象の土壌または水の中に生息する微生物の少なくとも一部を殺菌する工程が、該浄化対象の土壌または水に殺菌剤を添加する工程と、一定時間経過後に、添加した殺菌剤を無効にする工程とからなることを特徴とする請求項２に記載の汚染された土壌または水の浄化方法。
【請求項４】
前記、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物が、前記浄化対象の土壌または水の中に生息していない場合には、別途培養した細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を、浄化対象の土壌または水に添加する工程を含むことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の汚染された土壌または水の浄化方法。
【請求項５】
前記、浄化対象の土壌または水の中に生息する微生物の少なくとも一部を殺菌する工程、および、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を活性化し、増殖を促進するための増殖剤を浄化対象の土壌または水に添加する工程を繰り返し実施することを特徴とする請求項２ないし請求項４の何れか１項に記載の汚染された土壌または水の浄化方法。
【請求項６】
前記、浄化対象の土壌または水の中に生息する微生物の少なくとも一部を殺菌する工程で添加する殺菌剤が、浄化対象の土壌または水のｐＨを３．０以下にすることができる酸であることを特徴とする請求項３ないし請求項５の何れか１項に記載の汚染された土壌または水の浄化方法。
【請求項７】
前記、殺菌剤を無効にする工程が、ｐＨ中和剤の添加であることを特徴とする請求項６に記載の汚染された土壌または水の浄化方法。
【請求項８】
前記、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を活性化し、増殖を促進するための増殖剤が、電子伝達材、電子アクセプター、電子ドナー、あるいは栄養素から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項２ないし請求項７の何れか１項に記載の汚染された土壌または水の浄化方法。
【請求項９】
前記、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を活性化し、増殖を促進するための増殖剤が、電子伝達材と、該電子伝達材の溶解度を上げるための有機溶媒または有機塩のうちの少なくとも１種とを含むことを特徴とする請求項２ないし請求項８の何れか１項に記載の汚染された土壌または水の浄化方法。
【請求項１０】
前記電子伝達材が、フラビン類もしくはキノン類から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の汚染された土壌または水の浄化方法。
【請求項１１】
前記、電子伝達材の溶解度を上げるための有機溶媒または有機塩が、酢酸水溶液であることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の汚染された土壌または水の浄化方法。
【請求項１２】
前記電子アクセプターが、三価鉄または四価マンガンからなる金属化合物、あるいはフマル酸塩から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項８ないし請求項１１の何れか１項に記載の汚染された土壌または水の浄化方法。
【請求項１３】
前記電子ドナーが、酢酸塩、蟻酸塩、グルコースから選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項８ないし請求項１２の何れか１項に記載の汚染された土壌または水の浄化方法。
【請求項１４】
前記細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物がジオバクター属の細菌であることを特徴とする請求項１ないし請求項１３の何れか１項に記載の汚染された土壌または水の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に生物分解が困難とされる生物難分解性の有機化合物や生物に有害な無機化合物によって汚染された土壌または水の浄化方法に関し、さらに詳しくは、上記生物難分解性の有機化合物や生物に有害な無機化合物（以下、有害物質と称することもある）を特定の微生物を用いて分解または固定化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、重油や掘削油のような油類、トリハロメタン等のハロゲン化炭化水素、ダイオキシン類、ＰＣＢ、ベンゼン、フェノール類などの生物難分解性の有機化合物、ヒ素、クロム、鉛、水銀、ウラン等の生物に有害な無機化合物による土壌、地下水、底質土等の環境汚染が顕在化し問題となっている。また、鉱工業廃水等に上記有害物質が含まれている場合、環境汚染防止の観点から高度な処理が求められている。
【０００３】
生物難分解性の有機化合物や生物に有害な無機化合物で汚染された土壌を浄化する方法として、特定の微生物を用いて有害物質を分解・無害化する技術（特許文献１、特許文献２）が提案されている。このように、微生物の活動を利用して環境汚染物質濃度の低減を図る方法はバイオレメディエーションと呼ばれ、浄化対象の環境に特定の微生物や微生物の栄養源等を添加することで環境浄化が可能なので、環境負荷が小さく低コストの浄化法として注目されている。
【０００４】
また、特定の微生物を利用した浄化技術は廃水処理にも応用され、生物難分解性有機化合物の分解技術（特許文献３）や、重金属の沈殿分離技術（特許文献４）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１２３９７６公報
【特許文献２】特開２００８−２４６２６９公報
【特許文献３】特再ＷＯ２００５−００１０６６公報
【特許文献４】特表２００２−５３３２１８公報
【特許文献５】特開平７−２３６８９７公報
【特許文献６】特開２００３−２５０５２９公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Lovley, D R, & Lonergan, D. J. (1990). Anaerobic Oxidation of Toluene, Phenol, and p-Cresol by the Dissimilatory Iron-Reducing Organism, GS-15. Applied and environmental microbiology, 56(6), 1858-64. Retrieved from http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=184522&tool=pmcentrez&rendertype=abstract
【非特許文献２】Sung, Y., Fletcher, K. E., Ritalahti, K. M., Apkarian, R. P., Ramos-hernndez, N., Robert, A., Mesbah, N. M., et al. (2006). Novel Metal-Reducing and Bacterium Geobacter lovleyi sp . nov . Strain SZ , a Novel Metal-Reducing and Tetrachloroethene-Dechlorinating Bacterium †. Society. doi:10.1128/AEM.72.4.2775
【非特許文献３】Amos, B. K., Sung, Y., Fletcher, K. E., Gentry, T. J., Wu, W.-M., Criddle, C. S., Zhou, J., et al. (2007). Detection and quantification of Geobacter lovleyi strain SZ: implications for bioremediation at tetrachloroethene- and uranium-impacted sites. Applied and environmental microbiology, 73(21), 6898-904. doi:10.1128/AEM.01218-07
【非特許文献４】Taylor, P., Anderson, R. T., & Lovley, D. R. (2010). Naphthalene and Benzene Degradation under Fe ( III ) - Reducing Conditions in Petroleum-Contaminated Aquifers Naphthalene and Benzene Degradation under Fe ( III ) -Reducing Conditions in Petroleum-Contaminated Aquifers. Bioremediation Journal, (February 2012), 37-41.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、上記環境浄化技術における一番の課題は、有害物質を分解・無害化する特定の微生物を、いかにして浄化対象の環境における優先種として適応させるかという点である。
【０００８】
一般に、有害物質を分解・無害化する特定の微生物が浄化対象の環境に元々生息している場合には、その微生物に対する栄養源や酸素等を供給することで環境浄化を行うが、これらは土着の他の微生物の生育も活性化してしまうため、単に栄養源や酸素等を供給しただけでは必要な微生物をその環境の優先種とすることは難しい。
【０００９】
また、環境浄化に利用する特定の微生物が浄化対象の環境に生息していない場合には、浄化のための微生物を別途培養し、浄化対象の環境に添加することで有害物質の分解・無害化を行うが、このように外部から導入した微生物は、既存の微生物種により形成されている生態学的ニッチに割り込んで生残、増殖を図ることは困難であり、個体数が徐々に減少して目的物の分解が困難となる。また、当初は新たな環境に適応したとしても、その後様々な環境因子の変化によって固体数が減少し分解浄化の機能低下を起こしてしまう。
【００１０】
環境浄化に利用する特定の微生物を浄化対象の環境に優先種として適応させる方法として、浄化対象の環境に元々生息している微生物を殺菌し、個体数を減少させた後に特定の微生物を添加する方法（特許文献５、特許文献６）も提案されているが、この方法を用いても特定の微生物を浄化対象の環境における優先種として定着させることは難しい。また、仮に該微生物が浄化対象の環境に定着したとしても、有害物質の分解活性を長期間高いレベルに維持するのは困難であり、時間経過とともに有害物質の分解速度が低下して良好な浄化環境が得られなくなる。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、特定の微生物を利用した環境浄化技術において、有害物質を分解または固定化する微生物の活性を長期間高いレベルに維持し、安定して環境中の有害物質を分解または固定化して清浄な環境を得るための方法を提供することを目的とする。
【００１２】
本発明者等は有害物質を分解または固定化する微生物として、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物に着目した。
【００１３】
細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物は、細胞外の物質に直接「細胞外電子移動」を行うことが可能であり、水に不溶性の鉄やマンガンの酸化物をエネルギー源として利用することができる。また、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物は、有機物の分解・浄化反応を多岐に渡って進行させる能力を有している。なお、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持たない微生物は、自由拡散する電子メディエーターを介して「細胞外電子移動」を行うが、その速度は極めて遅い。この「細胞外電子移動」速度の違いが、難分解性有機物の分解能に影響しているものと推定される。
【００１４】
ここで、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物としては、具体的にはジオバクター属（Geobacter sp.）、シェワネラ属（Shewanella sp.）等の細菌を挙げることができ、これらの細菌類は、その代謝反応により様々な難分解性有機物を分解し、無機物を固定化することが知られている。
【００１５】
例えば、特許文献４にはジオバクター属、シェワネラ属の細菌がヒ素、クロム、鉛、水銀、ウラン等の金属を生物学的に還元する能力を有し、これら金属を非水溶性の金属種として沈殿させて廃水から分離する技術が記載されている。
【００１６】
有機物の分解に関しても、Geobacter metallireducence GS-15株がトルエン、フェノールを二酸化炭素まで酸化すること（非特許文献１）、Geobacter lovelyがテトラクロロエチレンやトリクロロエチレンを還元分解すること（非特許文献２）が確かめられている。
【００１７】
また、ジオバクター属の細菌が、汚染サイトに土着菌として存在することは様々な汚染サイトにおける現地調査で確認されており（非特許文献３）、汚染サイトの帯水層でベンゼンなどの芳香族化合物の酸化反応が進行する場合には、土着微生物内においてジオバクター属の細菌の占有率が高いことも報告されている（非特許文献４）。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するため、本発明者等はジオバクターに代表される細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物について鋭意研究を行った結果、該微生物の増殖時に難分解性有機物の分解能が極めて強く発現することを見出し、その知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１９】
すなわち、本発明に係る汚染された土壌または水の浄化方法は、有機化合物及び／または無機化合物に汚染された土壌または水の浄化方法であって、浄化対象の土壌または水の中で、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を増殖させることで汚染物質を分解または固定化することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る汚染された土壌または水の浄化方法は、前記、浄化対象の土壌または水の中で、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を増殖させる手段が、浄化対象の土壌または水の中に生息する微生物の少なくとも一部を殺菌する工程、および、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を活性化し、増殖を促進するための増殖剤を浄化対象の土壌または水に添加する工程とからなることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る汚染された土壌または水の浄化方法は、前記、浄化対象の土壌または水の中に生息する微生物の少なくとも一部を殺菌する工程が、浄化対象の土壌または水に殺菌剤を添加する工程と、一定時間経過後に、添加した殺菌剤を無効にする工程とからなることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る汚染された土壌または水の浄化方法は、前記、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物が、前記浄化対象の土壌または水の中に生息していない場合には、別途培養した細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を、浄化対象の土壌または水に添加する工程を含むことを特徴とする。
【００２３】
更に、本発明に係る汚染された土壌または水の浄化方法は、前記浄化対象の土壌または水の中に生息する微生物の少なくとも一部を殺菌する工程、および、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を活性化し、増殖を促進するための増殖剤を浄化対象の土壌または水に添加する工程を繰り返し実施することを特徴とする。
【００２４】
ここで、前記浄化対象の土壌または水の中に生息する微生物の少なくとも一部を殺菌する工程で添加する殺菌剤が、浄化対象の土壌または水のｐＨを３．０以下にすることができる酸であり、前記殺菌剤を無効にする工程が、ｐＨ中和剤の添加であることが好ましい。
【００２５】
また、前記細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を活性化し、増殖を促進するための増殖剤が、電子伝達材、電子アクセプター、電子ドナー、あるいは栄養素から選択される少なくとも１種を含み、特に電子伝達材を含むことで、汚染された土壌または水を効率的に浄化することができる。この際、電子伝達材は水への溶解性が悪いので、前記増殖剤は、電子伝達材の溶解度を上げるための有機溶媒または有機塩のうちの少なくとも一種を含むものとする。
【００２６】
更に、前記電子伝達材がフラビン類もしくはキノン類から選択される少なくとも１種であり、前記電子伝達材の溶解度を上げるための有機溶媒または有機塩が酢酸水溶液であり、前記電子アクセプターが三価鉄または四価マンガンからなる金属化合物、あるいはフマル酸塩から選択される少なくとも１種を含み、前記電子ドナーが、酢酸塩、蟻酸塩、グルコースから選択される少なくとも１種を含むことが、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を活性化する上での好ましい様態である。
【００２７】
そして、前記細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物の中で、汚染された土壌または水の浄化に最も好ましい微生物はジオバクター属の細菌である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の汚染された土壌または水の浄化方法によれば、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物は、増殖時に有機物の分解能や金属の還元能が極めて強く発現するので、浄化対象の土壌または水の中で該微生物の増殖状態を作り出すことにより有害物質を効率良く分解または固定化することが可能となる。
【００２９】
また、浄化対象の土壌または水の中に生息する微生物の少なくとも一部を殺菌することで、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を活性化するために添加する増殖剤が、該微生物以外に利用される比率が小さくなり、浄化対象の土壌または水の中で細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物の増殖状態を容易に作り出すことができるようになる。
【００３０】
また、浄化対象の土壌または水の中に生息する微生物の少なくとも一部を殺菌する工程を、浄化対象の土壌または水に殺菌剤を添加する工程と、一定時間経過後に、添加した殺菌剤を無効にする工程とすることで、容易に浄化対象の土壌または水の中に生息する微生物の殺菌を行うことができる。
【００３１】
また、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物が、前記浄化対象の土壌または水の中に生息していない場合には、別途培養した細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を添加することで、浄化対象の土壌または水の中で該微生物の増殖状態を確実に作り出すことが可能となる。
【００３２】
更に、本発明では、浄化対象の土壌または水の中に生息する微生物の少なくとも一部を殺菌する工程と、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物の増殖剤を浄化対象の土壌または水に添加する工程を繰り返し実施する。一般に微生物は、閉鎖環境中で個体数がある程度増加すると、増殖を停止してそれ以上個体数を増やさなくなるが、本発明では浄化対象の土壌または水の中に生息する微生物の殺菌を繰り返し実施するので、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物の個体数も都度減少し、個体数の飽和状態が続くことなく該微生物の増殖状態を長期間作り出すことができる。つまり、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物の優れた有機物分解能や金属還元能が維持されて、長期間安定して浄化対象の土壌または水の中の有害物質を分解または固定化することが可能となる。
【００３３】
ここで、浄化対象の土壌または水の中に生息する微生物の少なくとも一部を殺菌する工程で添加する殺菌剤を、浄化対象の土壌または水のｐＨを３．０以下にすることができる酸とし、殺菌剤を無効にする工程をｐＨ中和剤の添加とすると、浄化対象の土壌または水の中に生息する微生物の殺菌がより容易なものとなる。
【００３４】
また、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を活性化し、増殖を促進するための増殖剤が、電子伝達材、電子アクセプター、電子ドナー、あるいは栄養素から選択される少なくとも１種を含み、特に電子伝達材を含むことで、他の微生物よりも細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物が増殖しやすい環境となる。
【００３５】
更に、電子伝達材としてフラビン類もしくはキノン類から選択される少なくとも１種を、電子伝達材の溶解度を上げるための有機溶媒または有機塩として酢酸水溶液を、電子アクセプターとして三価鉄または四価マンガンからなる金属化合物、あるいはフマル酸塩から選択される少なくとも１種を、電子ドナーとして酢酸塩、蟻酸塩、グルコースから選択される少なくとも１種を用いると、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物の増殖には極めて好ましく、浄化対象の土壌または水の中の有害物質の分解または固定化を促進することができる。
【００３６】
そして、前記細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物をジオバクター属の細菌とすることで、多種多様な生物難分解性の有機物や生物に有害な無機物に対応した、優れた汚染された土壌または水の浄化方法となる。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の汚染された土壌または水の浄化方法における最も重要なポイントは、浄化対象の土壌または水の中で、細胞外膜に電子伝達蛋白質を持つ微生物の増殖状態を作り出すことである。これにより、細胞外膜に電子伝達蛋白質を持つ微生物の優れた有機物分解能や金属還元能が最大限発揮され、従来にない環境浄化効果を得ることができる。
【００３８】
浄化対象の土壌または水の中で、細胞外膜に電子伝達蛋白質を持つ微生物の増殖状態を作り出すために、本発明では浄化対象の土壌または水の中に生息する微生物の少なくとも一部を殺菌する工程（以下、殺菌工程と称することもある）と、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を活性化し、増殖を促進するための増殖剤を添加する工程（以下、増殖剤添加工程と称することもある）とを実施する。殺菌工程は細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物以外の微生物数を減少させるために行うが、同時に土着の細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物数を減らしてしまっても構わない。微生物の絶対数が少ない状態で細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を活性化し、増殖を促進するための増殖剤を作用させると、増殖剤が他の微生物に利用される比率が小さくなり、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物の増殖に有効に利用される。
【００３９】
前記殺菌工程における殺菌方法は特に限定されず、熱処理、紫外線処理、オゾン処理、殺菌剤による処理等、公知の方法を採用可能だが、細胞外膜に電子伝達蛋白質を持つ微生物の増殖状態を作り出すことが目的なので、浄化対象の土壌または水が微生物の生育に不適な環境にならない方法を採らなければならない。作業性や経済性、殺菌の有効性を加味すると、浄化対象の土壌または水に殺菌剤を添加し、一定時間経過後に、添加した殺菌剤を無効にするのが好ましい。殺菌剤を無効にすることを考慮した場合、有機系の殺菌剤を用いるのは難しく、次亜塩素酸塩などの酸化剤や浄化対象の土壌または水のｐＨを３．０以下にすることができる酸を用いるのが好適である。酸化剤は還元剤で、酸はアルカリによる中和で容易に殺菌剤を無効にでき、また、大量の水で希釈することでも殺菌力を低下させることが可能となる。細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物の一種であるジオバクターの生育至適ｐＨは中性域なので、酸を用いて殺菌した場合に中和は必須であり、中性から弱アルカリ性の緩衝液等のｐＨ中和剤の添加が好ましい。
【００４０】
また、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を活性化し、増殖を促進するための増殖剤は、電子伝達材、電子アクセプター、電子ドナー、あるいは栄養素から選択される少なくとも１種からなる。より具体的には、電子伝達材としては、リボフラビン、フラビンモノヌクレオチド等のフラビン類もしくは、メナキノン、アントラキノン−２，６−ジスルホン酸等のキノン類、電子アクセプターとしては三価鉄、四価マンガン等の金属化合物やフマル酸塩、電子ドナーとしては酢酸塩、蟻酸塩、グルコース、栄養素としては酵母エキスを利用することができる。ここで、上記増殖剤を構成する各物質は、浄化対象の土壌または水に対して全てを別々のタイミングで添加しても、いくつかの物質を同時に添加しても、全てを同時に添加しても構わない。いくつかの物質を同時に添加する場合には、一液製剤化したものを添加しても、個別に製剤化したものを同時に添加しても良い。なお、増殖剤を構成するそれぞれの物質の比率は、浄化対象の環境や有害物質に合わせて適宜設定することで浄化効果を高めることができる。
【００４１】
前記増殖剤を構成する各物質の中で、電子伝達材のフラビン類はジオバクターの電子伝達反応を促進する作用があるので特に重要である。但し、フラビン類は親水性が低いため、増殖剤として添加するための高濃度溶液とするには、溶解度を上げるための有機溶媒または有機塩を併用する必要がある。フラビン類の溶解度を上げるための好ましい溶媒は酢酸水溶液である。
【００４２】
前記殺菌工程で添加する殺菌剤や、殺菌剤を無効にするための薬剤と、前記増殖剤を構成する各物質は、浄化対象の土壌または水に同時に添加しても別々に添加しても構わない。また、同時に添加する場合には一液製剤化したものを添加することも可能である。
【００４３】
ここで、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物、特にジオバクター属の細菌は、各種環境中に土着菌として生息していることが知られており、本発明で浄化対象とする土壌または水の中にも生息していると考えられるが、万一、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物が、浄化対象の土壌または水の中に生息していない場合には、別途培養した該微生物を浄化対象の土壌または水に添加する。この場合であっても、前記殺菌工程と前記増殖剤添加工程を実施することで、浄化対象の土壌または水の中で、細胞外膜に電子伝達蛋白質を持つ微生物の増殖状態を作り出すことができる。
【００４４】
また、前記殺菌工程と前記増殖剤添加工程は繰り返し実施するのが好ましい。これにより、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物の個体数が飽和状態になって、増殖が停止してしまうのを避けることができる。
【００４５】
本発明では、細胞外膜に電子伝達タンパク質を持つ微生物を利用して有害物質の分解・浄化を行うが、該微生物がジオバクター属の細菌であると、多種多様な生物難分解性有機物や生物に有害な無機物を分解・浄化することが可能である。
【００４６】
また、本発明で最も推奨される実施の形態は、浄化対象の土壌または水の中に生息する微生物の少なくとも一部を殺菌するための殺菌剤として、酢酸水溶液を使用することである。酢酸水溶液はフラビン類の溶媒となるため、フラビン類を溶解した状態で浄化対象の土壌または水に添加する。酢酸は殺菌剤として作用した後、中和されて酢酸塩となると電子ドナーとして働き、また、酢酸塩が存在するとジオバクターの増殖が早まることから浄化対象の土壌または水の中で土着のジオバクターを優先種とする効果も得られる。このように、本発明に酢酸水溶液を使用することで、非常に効率的な環境浄化が可能となる。
【実施例】
【００４７】
以下に本発明の汚染された土壌または水の浄化方法について実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４８】
東京都内の下水処理場で採取した下水を用いて以下の試験を実施した。試験に使用した試薬類は下記の通りである。なお、採取した下水を予め検査した結果、ジオバクターが生息していることを確認した。
試薬１：１ｍｍｏｌ／Ｌのリボフラビンを溶解した１０％酢酸水溶液
試薬２：ｐＨ７．５  ＨＥＰＥＳ緩衝液
（ＨＥＰＥＳ＝４−（２−ヒドロキシエチル）−１−ピペラジンエタン
スルホン酸）
試薬３：５００ｍｍｏｌ／Ｌフマル酸ナトリウム水溶液
試薬４：１％酵母エキス水溶液
試薬５：１０ｍｍｏｌ／Ｌベンゼン水溶液
【００４９】
＜実施例１＞
下水１Ｌに対して試薬１を５０ｍＬ添加してｐＨを２．９とし、３０分経過後に試薬２、試薬３、試薬４を各５０ｍＬずつ順次添加した。その後、試薬５を６０ｍＬ添加して、ベンゼンを０．５ｍｍｏｌ／Ｌ（３９ｍｇ／Ｌ）含有する試験水１とした。試験水１を嫌気条件下３０℃で放置し、２日間経過後にベンゼン濃度を測定したところ、０．１１ｍｍｏｌ／Ｌ（分解率７８％）であった。
【００５０】
＜比較例１＞
下水１Ｌに対して試薬２を５０ｍＬ、滅菌イオン交換水を１５０ｍＬ添加し、その後、試薬５を６０ｍＬ添加して、ベンゼンを０．５ｍｍｏｌ／Ｌ含有する試験水２とした。試験水２を嫌気条件下３０℃で放置し、２日間経過後にベンゼン濃度を測定したところ、０．４５ｍｍｏｌ／Ｌ（分解率１０％）であった。
【００５１】
＜比較例２＞
下水１Ｌに対して試薬１と試薬２を予め体積比１：１で混合したものを１００ｍＬ添加し、次いで試薬３、試薬４を各５０ｍＬずつ順次添加した。その後、試薬５を６０ｍＬ添加して、ベンゼンを０．５ｍｍｏｌ／Ｌ含有する試験水３とした。試験水３を嫌気条件下３０℃で放置し、２日間経過後にベンゼン濃度を測定したところ、０．２７ｍｍｏｌ／Ｌ（分解率４６％）であった。
【００５２】
＜実施例２＞
実施例１でベンゼン濃度を測定した後の試験水５００ｍＬに対して試薬１を２５ｍＬ添加し、３０分経過後に試薬２、試薬３、試薬４を各２５ｍＬずつ順次添加した。その後、試薬５を適宜添加して、ベンゼンを０．５ｍｍｏｌ／Ｌ含有する試験水４とした。試験水４を嫌気条件下３０℃で放置し、２日間経過後にベンゼン濃度を測定したところ、０．１２ｍｍｏｌ／Ｌ（分解率７６％）であった。
【００５３】
＜比較例３＞
実施例１でベンゼン濃度を測定した後の試験水５００ｍＬに対して試薬１と試薬２を予め体積比１：１で混合したものを５０ｍＬ添加し、次いで試薬３、試薬４を各２５ｍＬずつ順次添加した。その後、試薬５を適宜添加して、ベンゼンを０．５ｍｍｏｌ／Ｌ含有する試験水５とした。試験水５を嫌気条件下３０℃で放置し、２日間経過後にベンゼン濃度を測定したところ、０．３０ｍｍｏｌ／Ｌ（分解率４０％）であった。
【００５４】
上記試験結果から明らかな通り、本発明の殺菌工程と増殖剤添加工程を実施した実施例１では良好なベンゼン分解効果が認められた。一方、ジオバクターが生息している下水であっても、比較例１のように単に中性の嫌気状態に保っただけではベンゼン分解能は極めて低く、また、従来技術である比較例２のように増殖剤添加工程を行っただけでは、本発明の２分の１程度のベンゼン分解能しか得られない。
【００５５】
更に、比較例３で示したとおり、殺菌工程と増殖剤添加工程を実施後しばらく経つと、増殖剤を再度添加するだけでは当初のベンゼン分解能が得られなくなるが、実施例２のように、殺菌工程と増殖剤添加工程を合わせて実施することで、当初のベンゼン分解能を維持することができた。これは、比較例３ではジオバクターの個体数が飽和状態近くに達し、増殖状態を保てなくなったことでベンゼン分解能が低下したのに対し、実施例２では殺菌工程を再度実施してジオバクターの個体数を一旦減少させたことで、その後にジオバクターの増殖状態を作り出すことができ、良好なベンゼン分解能を維持したものである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明係る汚染された土壌または水の浄化方法は、生物難分解性の有機化合物や生物に有害な無機化合物で汚染された土壌、地下水、底質土、廃水等の浄化に広く利用可能である。