(57)【要約】【課題】土壌中に分散されたダイオキシン類を微生物の環境ホルモン分解能によって効果的に分解処理する。【解決手段】ダイオキシン分解能の高い白色腐朽菌を適切量の栄養源を加えたバーク堆肥、又はバーク堆肥と木粉との混合物で培養して成るダイオキシン類分解剤。この菌床を粒径３〜１５ｍｍに整え、土壌に鋤き込んで土壌中のダイオキシン類を分解する土壌浄化方法。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
菌床基材でダイオキシン類分解能を有する白色腐朽菌を培養し、培養された菌床を砕いて得られる粒状化物をダイオキシン類分解剤とし、これをダイオキシン類で汚染された土壌中に鋤き込んで土壌浄化することとしたダイオキシン類分解剤であって、前記基材を滅菌ないし殺菌されたバーク堆肥、又は滅菌ないし殺菌されたバーク堆肥と木紛との混合物とし、これに前記白色腐朽菌を菌床中で繁殖させるのに必要な基準量と前記土壌中で繁殖するのに必要な追加量との和の量の栄養源を加え、前記白色腐朽菌が前記基準量を消費して前記菌床中で菌糸蔓延した状態で得たことを特徴とするダイオキシン類分解剤。
【請求項２】
前記混合物における前記バーク堆肥と前記木粉の重量混合比率を５〜８：５〜２としたことを特徴とする請求項１に記載のダイオキシン類分解剤。
【請求項３】
前記白色腐朽菌は、フザリウム・アベナセウム（コルダ：フライズ）サッカルド６５菌株、フザリウム・アベナセウム（コルダ：フライズ）サッカルドＰＣ×６５菌株、カワタケ属２６７菌株、カワタケ属ＰＣ×２６７菌株、コウヤクタケ科に属する微生物、カワタケ属コウヤタケ科に属する微生物、ヒラタケ科ヒラタケ属に属するヒラタケ１又はヒラタケ２、タコウキン科シュタケ属に属するヒイロタケ１の内、いずれか１つを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のダイオキシン類分解剤。
【請求項４】
前記栄養源が、米糠又は及び小麦ふすまを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のダイオキシン類分解剤。
【請求項５】
前記粒状化物は、平均直径３〜１５ｍｍの砕粉又は顆粒に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイオキシン類分解剤。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のダイオキシン類分解剤を平均直径３〜１５ｍｍの粒状化物とした上で土壌中に鋤き込み、鋤き込まれた分解剤中の微生物を即座に活性化させて土壌中のダイオキシン類を分解し、１ヶ月以上の期間をかけてダイオキシン類で汚染された土壌を浄化することを特徴とする土壌浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシン分解能を有する白色腐朽菌を用いて、土壌に分散されたダイオキシン類を効果的に分解することができるダイオキシン類分解剤に関する。また、土壌中に粒状の分解剤を鋤き込むことにより、効果的に土壌浄化することができる土壌浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、廃棄物焼却施設において生成されるダイオキシンが社会的問題となっている。このダイオキシンは、焼却灰や排ガス或いは飛散灰中に存在し、飛散灰は近くの地上に落下する。また排ガスは、より遠くへ気流に乗って放散され、やがて近隣の土壌へ落下する。こうして土壌中に含有されることとなったダイオキシンは、川に流れ、魚介類に蓄積され、やがて人体に蓄積されることになる。それに伴う発ガン性や偏奇形性が、大きな社会問題として懸念されるところである。
【０００３】
ダイオキシンは、有機塩素化合物の一種で、２個のベンゼン環が１個又は２個の酸素原子によって結び付けられた骨格構造を持つジベンゾフラン又はシベンゾ−Ｐ−ダイオキシンの総称で、塩素原子の置換のされ方によって、理論的には夫々１３５種類及び７５種類の異性体が存在するとされる。毒性は、塩素の置換位置と数により大きく変化し、中でも２，３，７，８−テトラクロロジベンゾ−Ｐ−ダイオキシンの毒性が最も高いとされている。
【０００４】
これらダイオキシン類を分解除去する技術として、完全燃焼法、熱分解処理法、ペレット化焼成法、光分解法、化学的分解法、超臨界水処理法等が提案され、大型焼却炉の焼却灰の処理や煙道の排ガス処理等に利用されつつある。
【０００５】
しかしながら、これら公知の技術にあっては、大型焼却炉に設置して焼却灰中のダイオキシンを処理したり、煙道中に取付けて飛散灰を少なくしたり、排ガス中のダイオキシンを少なくすることは可能とされるものの、小形焼却炉には適用できず、また既に大気中に放散され土壌中に拡散されてしまったダイオキシンに対しては、全く無力であった。
【０００６】
一方、土壌中に拡散されたダイオキシンの分解除去は、微生物の応用によってのみ解決されることが期待されるところである。そこで、愛媛大学農学部生物資源学科森林資源利用化学研究室等では、ダイオキシン分解能の有る微生物を緊急研究し、既に特開平１１−３４１９７８号公報や特開２００１−１６１３４９号公報で、ダイオキシン分解能の高い新規微生物を得て公表している。特開平１１−３４１９７８号公報では、フザリウム・アベナセウム（コルダ：フライズ）サッカルド６５菌株と、フザリウム・アベナセウム（コルダ：フライズ）サッカルドＰＣ×６５菌株と、カワタケ属２６７菌株と、カワタケ属ＰＣ×２６７菌株と、コウヤタケ科（特にカワタケ属）に属する微生物が紹介されている。特開２００１−１６１３４９号公報では、ヒラタケ科ヒラタケ属に属するヒラタケ１又はヒラタケ２と、タコウキン科シュタケ属に属するヒイロタケ１が紹介されている。
【０００７】
かくして見出されたダイオキシン分解能を有する微生物は、その生息環境を適切とし、ダイオキシンを分解できる条件下に適合させたとき、はじめて効果的なダイオキシン分解能を発揮できるものである。従って、これらを適切な条件下で培養し、適切手法をもってこれを農地等の土壌中に与えるとき、効果的に土壌中のダイオキシンを分解可能である。
【０００８】
しかしながら、これら微生物がダイオキシンを分解できる温度、湿度、光、ＰＨ等々の諸条件は、実験室的には、比較的明瞭化されているが、農地や工場跡地等における自然環境下では、その整合性が不明瞭であり、ただ単に農地に散布さえすれば良いというものでは無い。これら微生物のダイオキシン分解能を余す所なく発揮させるためには、土壌、農家の実情、環境等の諸条件に適合化させる技術の確立が必要であった。例えば、従来微生物の培養には、木粉たるオガクズや籾殻、或いは廃菌床が適切と言われている。しかし、これらは、多量のリグニンを含み、これのみを農地に混ぜることは禁物である。その許容量の研究が必要なところである。一方で、農地の種別や工場跡地の処理等では、木粉使用の許容量を大とすることができる場合もある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に鑑みて、既に研究開発されたダイオキシン分解能を有する微生物、即ち白色腐朽菌の応用として、その最適形態を研究し、土壌、農家の実情、環境等の諸条件に適合して土壌中のダイオキシンを効果的に分解除去できるダイオキシン類分解剤を提供することを目的とする。
【００１０】
また、かくして得られたダイオキシン類分解剤を土壌特に農地や工場跡地等に適切、容易に施して、土壌中のダイオキシンを効果的に分解除去し、土壌浄化できる効果的、かつ効率的な土壌浄化方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、菌床基材でダイオキシン類分解能を有する白色腐朽菌を培養し、培養された菌床を砕いて得られる粒状化物をダイオキシン類分解剤とし、これをダイオキシン類で汚染された土壌中に鋤き込んで土壌浄化することとしたダイオキシン類分解剤であって、前記基材を滅菌されたバーク堆肥とし、これに前記白色腐朽菌を菌床中で繁殖させるのに必要な基準量α１と前記土壌中で繁殖するのに必要な追加量α２との和α１＋α２の量の栄養源を加え、前記白色腐朽菌が前記基準量α１を消費して前記菌床中で菌糸蔓延した状態で得たことを特徴とする。白色腐朽菌としては、フザリウム・アベナセウム（コルダ：フライズ）サッカルドＰＣ×６５菌株、カワタケ属２６７菌株、カワタケ属ＰＣ×２６７菌株、コウヤクタケ科に属する微生物、カワタケ属コウヤタケ科に属する微生物、ヒラタケ科ヒラタケ属に属するヒラタケ１又はヒラタケ２、タコウキン科シュタケ属に属するヒイロタケ１等ダイオキシン分解能が高いことを実証されたもの等を用いることができる。
【００１２】
バーク堆肥は、松、杉、その他の樹木（桧を除く）の表皮に鶏糞等の栄養源を加えて、木材腐朽菌により発酵させて製造した堆肥である。本発明のダイオキシン類分解剤では、滅菌ないし殺菌されたバーク堆肥を基材とするので、これを農地に与えても、何ら問題がない。宅地であっても、バーク堆肥は１年もすると分解、放散するので、土地の陥落等の問題が無い。
【００１３】
また、前記菌床基材として、バーク堆肥と木紛との混合物を用いると、植物の成長が多少阻害されるけれども、ダイオキシン類の分解能力が向上する。この場合のバーク堆肥と木紛との重量混合比率は５〜８：５〜２とするのが好ましい。この木紛の混合比率が前記混合比率よりも少ないと、ダイオキシン類の分解能力の向上効果が小さいし、逆に前記混合比率よりも多くなると、植物の成長阻害が大きくなって好ましくない。これら混合比は、用途に応じて定めれば良い。
【００１４】
前記栄養源としては、鉄、マグネシウム、銅、又は亜鉛等の金属イオン等の活性化物質に米糠又は及び小麦ふすま等を含める。量は、菌床中で繁殖させるのに必要な基準量α１と、土壌中に　鋤き込んだ後、即活性して繁殖するのに必要な追加量α２の和α１＋α２とする。追加量α２とは別に土壌粒子間でさらに蔓延させるのに必要な栄養源を土壌中に散布することもある。栄養源が多すぎると、その間菌は環境ホルモンを分解しなくなることが懸念されるので、その量は繁殖に必要なだけの量に制限される。分解剤は、３〜１５ｍｍに粉砕して利用することができる。又は、直径３〜１５ｍｍの顆粒やペレットに形成して、ダイオキシン類分解剤とすることができる。顆粒化のため、必要に応じて利用される粘結剤としては、保水性、栄養体の一部としての利用、堆肥としての利用等の関係からでんぷんその他の有機糊剤を用いることができる。量は、土壌中に位置させるまでの間のみ保形すれば良いので、繋ぎ剤として最小量とする。
【００１５】
分解剤の粒径を最終３〜１５ｍｍとして土壌に与える点は重要である。図１に示すように、菌糸は、２５℃、１０日間の実験値にて、平均直径５ｍｍでピークを示し、１５ｍｍを超すと成長が悪化する。また、直径を余り大きくすると、土壌中の１グラム当りの接触能が悪くなる。これらの観点から、分解剤の実質的直径は３〜１５ｍｍ、好ましくは３〜８ｍｍ、より好ましくは３〜６ｍｍとするのが適切である。
【００１６】
本発明の土壌浄化方法では、直径３〜１５ｍｍとしたダイオキシン類分解剤を土壌中に鋤き込み、鋤き込まれた分解剤中の微生物を活性化させて土壌中のダイオキシンを分解し、１ヶ月以上、３〜６ヶ月の期間をかけて土壌浄化する。
【００１７】
前記ダイオキシン類分解剤に、白色腐朽菌から発生した酵素を抽出した粗酵素液や、この粗酵素液を固定化した酵素を混合して土壌中に鋤き込むと、ダイオキシン類で高濃度に汚染された土壌をより早期に浄化することが可能となる。
【００１８】
本発明のダイオキシン類分解剤は、菌床基材としてバーク堆肥、又はバーク堆肥と木粉との混合物としたものである。従って、バーク堆肥のみを基材とするもの（以下、Ａ種と称す）と、バーク堆肥と木粉との混合物を基材とするもの（以下、Ｂ種と称す）の単独又は組合せの適用により、各種場合に応じて効果的、効率的にダイオキシン類を分解することができる。農地等に鋤き込まれた分解剤中の微生物は、分解剤の中で生息し、菌糸を次第に外へ広げて行き、ダイオキシン類を効果的に分解することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
まず、ダイオキシン分解剤の製造方法について示す。Ａ種、Ｂ種共にバーク堆肥又は木粉に熱を加えて滅菌し、これに前述量α１＋α２の栄養源を加えて後、白色腐朽菌を与え、菌床を作る。その後、水分、空気、温度、湿度、紫外線遮断等の条件を整え、繁殖促進ファクターを整えて、菌糸が伸び、全体が白色を帯びる状態まで育成を続ける。全体が白色を帯びると、この固形物をダイオキシン類分解剤とし、これを３〜１５ｍｍに砕いて使用させる。又は、これを砕き、３〜１５ｍｍに粒径を整え、ダイオキシン類分解剤とする。顆粒状に形成することもできる。このダイオキシン類分解剤は、単一で、又はこれに白色腐朽菌が発生した酵素を抽出した粗酵素液やこの粗酵素液を固定化した酵素、更に熱処理されたバーク堆肥を加えて使用することもできる。
【００２０】
バーク堆肥の原料としては、松、杉、ブナ材その他の雑木類の樹皮を用いることができる。抗菌作用の有る桧類は好ましく無い。樹皮中、ブナ材や樽材が良好である。一般に、きのこ栽培で使われる菌床は、リグニンが多きにすぎ、適用不可である。多少の量なら構わない、これら原料に木材腐朽菌を与え、発酵させてＡ種又はＢ種の基材を作る。これを菌床基材とすれば、農地で還元され、有機肥料として利用できる。また、農地で無く、工場跡地の処理であっても、浄化後に土壌中に基材が残ら無いので、数年後に土地が陥落する等の問題が生じることが無い。土地の陥落については十分な注意を要する。深さによっては、空気流通の関係で、木粉が何ら影響しないこともある。Ａ種、Ｂ種そのものは、実状観察により、使い分けることができる。
【００２１】
Ｂ種の場合、バーク堆肥と木紛との重量混合比率を５〜８：５〜２とする。木紛の混合重量がバーク堆肥よりも多くなると、植物の成長を阻害するので好ましくない。
【００２２】
白色腐朽菌としては、例えば、ヒラタケ科ヒラタケ属に属するヒラタケ１若しくはヒラタケ２又はタコンキン科シュタケ属に属するヒイロタケ１を用いる。ここでは、これをＰＬ１と称す。ＰＬ１を、熱処理されたバーク堆肥を主成分とし、必要に応じて木紛を混合した基材製の菌床に散布し、繁殖促進ファクター環境下に置き、ＰＬ１によるダイオキシン類分解剤を得ることができる。
【００２３】
栄養源としては、添加する白色腐朽菌の種別にもよるが、活性化のためのＦｅ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｚｎ等の金属イオンを十分に与え、土壌に混ぜた後も菌が更に繁殖するよう、熱処理されたバーク堆肥、鶏粉、米糠、小麦ふすま等の混合物を加える。
【００２４】
栄養源が多すぎると、菌は環境ホルモンを分解しないことが懸念されることから混合率の最適範囲が定められる。即ち、ダイオキシン類分解剤の速効性を得るためには、栄養源はほとんど与えない方が良い。しかし、農地に鋤き込んでから、菌系を追加投入した栄養源まで増殖させ、その後の環境ホルモン分解能を期待する場合には、基材の数倍量までが配合可能となる。そのバランスが大切である。栄養源は、菌を生息するのに必要な基本量α１と、これを田畑において増殖させるのに必要な量α２とで定める。前者は基剤の１０〜１００％、後者はその１００〜５００％程度とする。
【００２５】
粒径は、図１で示した理由により３〜８ｍｍが適切である。バーク堆肥を一度細粒化し、これにでんぷん等の糊剤を加えて固形化し、それを砕いて正確に粒径を定めることもできる。
【００２６】
また、この粒状化したダイオキシン類分解剤に、白色腐朽菌が発生した酵素を抽出した粗酵素液やこの粗酵素液を固定化した酵素製剤を混合すると、ダイオキシン類で高濃度に汚染された土壌をより早期に浄化することが可能となる。
【００２７】
（実施例１）ダイオキシン類分解剤の粒径と土壌中での菌糸の生育関係についての実施例を図１に示した。図示の通り、成長は、粒径５ｍｍで最大となり、１５ｍｍ以上となるとその成長が阻害される。これらのことから粒径は、３〜１５ｍｍ、好ましくは３〜８ｍｍ、より好ましくは３〜６ｍｍとされる。
【００２８】
（実施例２）次に、実施例１で使用したＰＬ１の菌床を３〜８ｍｍの粒径に砕いた後、ダイオキシン２，８ＤＣＤＤを１ｐｐｍ含む土壌に、菌体換算で１．４％、２．８％、７％割合で混合して、６０日間放置した。
【００２９】
図２は、土壌２へのダイオキシン類分解剤３の鋤き込み状況を示す。図３は、土壌中への分解剤の添加量に対するダイオキシン類分解率（ＴＥＱ％）を示す。図４は、添加量を７％としたときの日数に対する分解率を示す。
【００３０】
図３に示すように、土壌に対する添加量は、３％、５％、７％と、多いほど効果的であるが、実用的には、３〜５％量が有効である。また、図４に示すように、放置日数については、３０日以上で効果が出、６０日以上続けて持続する。また、日平均気温が１７℃以下のとき、菌糸の伸びが良いことが確認されている。ＰＬ１は、他の菌類に対し、耐低温性が強く、他の雑菌類を凌いで繁殖する故である。この点、気温の低い秋から冬、春にかけて田畑に投入し、繁殖させることができるので、農地に適合し易いことを示している。土壌中で繁殖すれば、その後の繁殖において、温度差は余り関係しないことも確認されている。
【００３１】
（実施例３）バーク堆肥を主成分とした菌床基材に、広葉樹の木紛を０％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％混合したものと、比較として木紛１００％としたものに、栄養体として米糠１０％を加えて培養した。得られた菌床を絶乾で３〜８ｍｍの粒径に砕いた後、ダイオキシン類を１０３ｐｇ−ＴＥＱ／ｇ含む土壌に菌床を菌体換算で３．０％の割合で混合し、１５日後と３０日後のダイオキシン類分解能力を調べた結果を図５に、また、赤玉土７０％の土壌に前記の木紛配合率０％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％の粒状分解剤３０％（容積比）を混合して小松菜生育状態を調べた結果を図６に示す。この結果から、バーク堆肥に対する木紛の配合率は２０〜５０％がよいことが判明した。図中、白抜きグラフは、１５日後のダイオキシン類分解率を、黒塗りグラフは、３０日後のダイオキシン類分解率を示す。
【００３２】
（実施例４）ダイオキシン類分解剤の酵素活性と栄養体の効果について、バーク堆肥の菌床基材に、栄養体の種類を表１に示す如く変えて１０％混合し、分解剤培養開始４週間後の酵素活性値について調べた。この結果、栄養体については米糠及び小麦ふすまの混合物が最良であることが判明した。
【００３３】
【表１】
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次に、以上の如きダイオキシン類分解剤の土壌への適用方式について示す。基本的には、３〜８ｍｍに粉砕したダイオキシン類分解剤を土壌に撒き、これをトラクター等で耕運し、鋤き込むことで実施できる。散布量は、耕運する土壌１００％に対し３〜５％を目安とする。適用可能な土壌としては、田畑等の農地の他、工場跡地やその他の土地が挙げられる。
【００３４】
図２に示すように、土壌２中に鋤き込まれた分解剤３は、浅部（０〜５ｃｍ）４、中間部（５〜１０ｃｍ）５、深部（１０〜２０ｃｍ）６に位置する。各部に位置する分解剤３は、夫々の繁殖促進ファクターに応じ環境ホルモン分解能を発揮し、土壌中のダイオキシン類７を分解する。各部に位置する分解剤３の繁殖促進ファクターが夫々異なることから、一定期間、例えば１ヶ月毎に農地を鋤き直すことも効果的である。
【００３５】
本発明は、以上示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計的変更を行うことができ、各種態様で実施できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の通り本発明は、特許請求の範囲に記載の通りのダイオキシン類分解剤であるので、これを土壌に鋤き込むことにより、土壌中に分散されたダイオキシン類を効果的に分解除去することができる。
【００３７】
また、本発明は、上記ダイオキシン類分解剤を直径３〜１５ｍｍの粒状化物とした上で土壌中に鋤き込み、鋤き込まれた分解剤中の微生物を即活性化させ、１ヶ月以上の期間をかけて土壌浄化する土壌浄化方法であるので、例えば農地を冬季の有休期間中に浄化することができ、農地、工場跡地、公園、ゴミ処理場週辺等の各種土壌を効果的に土壌浄化することができる。
【００３８】
さらに本発明は、基材をバーク堆肥のみのものと、バーク堆肥及び木粉の混合物のものとし、夫々単独で又は混合して使用できるダイオキシン類分解剤であるので、分解効果と植物育成度の兼ね合いを取りつつ適材適所の使用が可能であり、各場合に応じて効果的、効率的にダイオキシン類分解処理が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】粒径に応じた菌糸の成長状態を示す線図である。
【図２】ダイオキシン分解剤の土壌中での分散状態を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例に係るダイオキシン類分解剤の土壌への添加量及び効果の特性を示す特性線図である。
【図４】本発明の実施例に係るダイオキシン類分解剤の土壌添加後の放置日数に対する効果の特性を示す特性線図である。
【図５】本発明の実施例に係るもので、バーク堆肥に木紛を加えて培養した分解剤の木紛混合率に対するダイオキシン類分解効果を示す棒グラフである。
【図６】本発明の実施例に係るもので、バーク堆肥に木紛を加えて培養した分解剤の木紛混合率に対する小松菜生育効果を示す棒グラフである。
【符号の説明】
１　成長曲線
２　土壌
３　ダイオキシン類分解剤
４　浅部
５　中間部
６　深部
７　ダイオキシン類
【図１】
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【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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