(57)【要約】【課題】微生物の作用による土壌中の汚染化合物の浄化処理技術において、その浄化速度を向上させるための汚染土壌の浄化方法を提供する。【解決手段】土壌中の汚染物質を土壌中の微生物により分解浄化する汚染土壌の浄化方法において、当該土壌中の水分を制御して湿潤状態から低湿潤状態又は乾燥状態にすることを繰り返し制御する。汚染浄化に有効な微生物としては、Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ属の油分分解微生物等が用いられる。土壌を湿潤状態から低湿潤状態又は乾燥状態にする周期は、１日以上、２０日以内であることが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌中の汚染物質を土壌中の微生物により分解浄化する汚染土壌の浄化方法において、当該土壌中の水分を制御して湿潤状態から低湿潤状態又は乾燥状態にすることを繰り返し制御することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【請求項２】
汚染物質が油分であることを特徴とする請求項１記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項３】
土壌を湿潤状態から低湿潤状態又は乾燥状態にする周期が、１日以上、２０日以内であることを特徴とする請求項１または２記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項４】
汚染浄化に有効な微生物を接種することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の汚染土壌の浄化方法。
【請求項５】
汚染浄化に有効な微生物がＲｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ属の油分分解微生物であることを特徴とする請求項４記載の汚染土壌の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水分制御、微生物の浄化作用等による、土壌中の汚染物質の分解・浄化に好適に用いられる汚染土壌の浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微生物の浄化作用による土壌中の汚染化合物の浄化処理（バイオレメディエーション）は、微生物が土壌中の汚染化合物を分解し、生存・生育・増殖することを利用した方法である。上記浄化処理の方法として、微生物の生存を維持することに留意した処理工法技術の開発が行なわれている。すなわち、微生物の生存を維持する為に、土壌中の水分を一定に保持した処理法が検討されている。
【０００３】
例えば、土壌を耕運して土壌中の有機汚染化合物を分解処理する場合においても、水分を散水して、水分を一定にすることが，基本的な処理法として採用されている。土壌を盛り土し、ブロアなどにより空気を土壌中に供給する工法であるバイオパイリング法では、ブロアの空気吸引処理による土壌中の水分喪失分を、盛り土土壌上部への散水などにより土壌中の水分を一定にすることがおこなわれている（非特許文献１参照）。
上記のように、従来から、土壌中の水分を一定にして、土壌中の微生物により土壌中の汚染化合物を分解・除去・無害化する処理技術が一般的に用いられている。
【０００４】
また、その浄化処理においては、例えば、油分汚染の場合、浄化効率の向上を期待して、油分の分解に優れている微生物を散布する処理法が適用されている。その微生物の散布処理においても、土壌中の水分は維持することが留意点とされており、水分を一定にすることが、従来の土壌浄化技術の特徴である。
【０００５】
【非特許文献１】バイオレメディエーションエンジニアリング￣設計と応用〜、ｐ．  ３１３−３１６ジョン・Ｔ・クックソンＪｒ著、エヌ・ティー・エス出版、１９９７年
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の土壌浄化方法では、例えば、Ａ重油などの重質油分の汚染土壌を浄化する場合は、半年から数年の処理時間を要しており、微生物処理は低コストを特徴とする反面、処理時間が長く、浄化速度が遅いという欠点がある。
【０００７】
本発明は、微生物の作用による土壌中の汚染化合物の浄化処理技術において、その浄化速度を向上させる、汚染土壌の浄化方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の従来技術の問題点・課題をかんがみ、また、土壌中の微生物の挙動を観察し、土壌中での汚染物質の微生物分解に関する土壌実験を実施するなどの鋭意努力を行なった結果、本課題である微生物利用による土壌浄化の速度が遅い点に対して、その浄化速度を向上させる方法に関して、以下の知見を見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
すなわち、微生物を利用して土壌中の汚染化合物の浄化を行なう場合に、土壌中の水分を制御して、湿潤状態から低湿潤状態又は乾燥状態にすることを繰り返し制御することにより、土壌中の汚染化合物と微生物が、土壌間隙・空隙において、攪拌されるなどの効果が引き出される結果、水分を一定に維持する条件に比べ飛躍的に分解速度を向上させることができる。
【００１０】
本発明は以下の各項の方法を提供する。
【００１１】
項１．土壌中の汚染物質を土壌中の微生物により分解浄化する方法において、当該土壌中の水分について土壌の空隙体積に占める割合を制御して湿潤状態から低湿潤状態又は乾燥状態にすることを繰り返し制御することを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【００１２】
項２．項１．記載の汚染土壌が油分により汚染されていることを特徴とする汚染土壌の浄化方法。
【００１３】
項３．項１．記載の汚染土壌浄化方法において当該土壌を高湿潤状態から低湿潤状態又は乾燥状態にすること。期間間隔として、１日以上、２０日以内の周期で繰り返し制御することを特徴とする土壌浄化方法。
【００１４】
項４．項２．記載の汚染土壌浄化方法において汚染浄化に有効な微生物を接種することを特徴とする土壌浄化方法。
【００１５】
項５．項４．記載の汚染土壌浄化方法において汚染浄化に有効な微生物がＲｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ属の油分分解微生物であることを特徴とする土壌浄化方法。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の土壌浄化方法は、土壌中の汚染物質を土壌中の微生物により分解浄化する方法において、当該土壌中の水分について土壌の空隙体積に占める割合（含水率）を制御して湿潤状態から低湿潤状態又は乾燥状態にすることを繰り返し制御することにより、高速に、短期間で、土壌の浄化を行なう方法である。
本発明における土壌中の汚染化合物は、微生物の作用により、分解・変換・消滅し無害化される化合物である。
土壌中の汚染化合物としては、油分が例示される。
【００１７】
なお、油分とは、一般には、ｎ−ヘキサンや四塩化炭素等で抽出される炭化水素、炭化水素誘導体をいうが、ここではさらに広義の、原油、重油、軽油、灯油、ガソリン等の燃料油、エンジンオイル、潤滑油等の鉱物油、ラード、サラダ油等の食品の動植物油等に由来する脂肪族炭化水素や脂環式炭化水素、芳香族炭化水素、多環式芳香族炭化水素（ＰＡＨｓ）等の炭化水素及び炭化水素誘導体等も含まれる。
【００１８】
また、油分の分解とは、油分が酸化的分解、または加水分解等により、より低分子の化合物に分解され、好適には二酸化炭素まで分解されることである。より具体的には、下記（１）〜（４）の少なくともいずれかに該当する場合等をいう。（１）  油膜を形成しない。（２）  油臭気がなくなる。（３）  ガスクロマトグラフィー、機器分析（ＩＲ、ＨＰＬＣ、質量分析装置など）、またはバイオ的分析（抗体など）によって検出される油分が、油分分解前と比較して、減少している事が確認できる、または、検出されなくなる。（４）  重量が油分分解前と比較して減少する。
【００１９】
本発明の対象とする土壌は、どのような場所に存在する土壌であってもよく、例えば、生産施設・プラント、工場、道路、空港、港湾、鉄道路、給油所、油製所、石油貯留施設、移動体・重機の駐車場、機械製品倉庫、移動体整備工場、研究施設、焼却設備、産業廃棄物不法投棄場所、基地などの土壌、河川、湖沼、海岸、排水路などの周辺土壌が挙げられる。
【００２０】
本発明の汚染土壌の浄化方法では、汚染浄化に有効な（土壌中の汚染化合物を分解する）微生物を土壌に接種することにより、より高速かつ短期間に土壌を浄化できる。
【００２１】
本発明における、土壌に接種する微生物としては、土壌中の汚染化合物が油分の場合には、油分分解菌を例示できる。
【００２２】
油分分解菌としては、Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ属、Ｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属、Ｐｓｕｅｄｏｎｏｃａｒｄｉａ属、Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ属、Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ属、Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ属、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属、Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ属、Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ属、Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ属、Ｎｏｃａｒｄｉｏｉｄｅｓ属等の分解微生物を例示できる。上記例示の油分分解菌のうち、特にＲｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ属の微生物が、油分分解速度、安全性の観点から好ましい。
【００２３】
Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ属に属する油分分解微生物としては、例えば、Ｃ２（ＦＥＲＭ  Ｐ−１８５０９）を挙げることができるが、Ｃ２には特に限定されない。すなわち、Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ属に属する油分分解微生物としては、上記Ｃ２のほか、Ｃ４（ＦＥＲＭ  Ｐ−１８５１０）、Ｃ６（ＦＥＲＭ  Ｐ−１８５１１）、１２（ＦＥＲＭ  Ｐ−１８５１３）、Ｃ１５（ＦＥＲＭ  Ｐ−１８５１４）を用いてもよい。
【００２４】
本発明者らは、上記例示の微生物に関する情報を特願２００１−３０１９７９号明細書において詳述している。すなわち、同公報において、上記例示の微生物は、油分分解性を有する微生物であり、重油資化率が５０重量％以上であると記述している。本明細書においては上記記述を含む上記例示の微生物に関する情報が参照される。
【００２５】
本発明における、湿潤状態から低湿潤状態または乾燥状態にすることを繰り返し制御する方法、すなわち、土壌中の水分制御（含水率制御）・管理の方法としては、例えば、土壌耕運による土壌処理を行なう場合には、土壌全体を空気に接触させ、含有する水分を蒸発させ、一定期間後、失われた水分を散水などの方法にて添加することを一定周期で、またはランダムな周期で繰り返す等の方法が挙げられる。この湿潤状態から低湿潤状態、または乾燥状態への制御は、土壌中の含水率を測定・監視して行なうことができ、あるいは、テンションメーターなどの土壌水分監視法などにより測定・監視することができる。また、水分の蒸発がある程度一定である場合には、一定期間放置して、水分を散布することができる。
【００２６】
本発明において、湿潤状態とは、土壌の空隙体積に占める水分の体積割合が５０％以上であることをいう。また、低湿潤状態又は乾燥状態とは、土壌の空隙体積に占める水分の体積割合が２０％以上５０％未満であることをいう。低湿潤状態又は乾燥状態の上記水分の体積割合は、２０％〜３０％の範囲内に設定することがより好ましい。
【００２７】
本発明において、土壌を湿潤状態から低湿潤状態又は乾燥状態に繰り返す周期は、用いられる土壌や汚染物質、微生物の種類、状態、量等によって適宜定めることができ、規則的であっても不規則的であってもよく、また連続的であっても不連続的であってもよい。規則的に繰り返す場合は、湿潤状態から低湿潤状態又は乾燥状態に移行させる周期は、汚染物質が油である場合、１日以上２０日以内程度とすることがより好ましい。
【００２８】
上記のように、本発明の汚染土壌の浄化方法は、土壌中の水分を一定にするのではなく、土壌中の水分を一定周期ごと、または必要に応じランダムな周期ごとに変化させるよう制御することを特徴とする。このように、土壌中の水分を積極的に変化させることで、土壌中の汚染化合物と土壌中の微生物とが土壌間隙・空隙において、攪拌されるなどの効果が引き出される結果、水分を一定に維持する条件に比較し、飛躍的に分解速度を向上させることができる。
【００２９】
バイオパイリング法と呼ばれる土壌盛り土での浄化処理を行なう場合には、ブロアにより土壌盛り土から吸引により空気を供給するが、その吸引流量を制御する事により土壌中の水分を制御できる。蒸発した水分は、盛り土上部の散水により供給できる。
土壌攪拌などを機械的に処理するバイオリアクター処理では、送風などにより土壌中の水分を蒸発させることができる。リアクター内での土壌攪拌の頻度や攪拌法などを制御することにより土壌中の水分を制御できる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、土壌中の汚染化合物を微生物の作用により浄化することにおいて、その浄化速度を向上させ、また処理期間を短縮することが可能である。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３２】
〔実施例１〕
土壌中の水分（含水率）制御による油分分解の促進効果
（方法）
山砂（５０％累積質量粒径  ６３０μｍ）４０００ｇにＣ重油４０ｇを添加し、攪拌さじで混練することにより模擬的な汚染土壌を調製した。無機塩培地（Ｗ培地：組成は表１）を４００ｍｌ添加して実験に用いた。
【００３３】
【表１】
2005021813.tif 000002
【００３４】
Ｃ重油分解能を有する微生物として、Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ属  Ｃ２（ＦＥＲＭ  Ｐ−１８５０９）に属する油分分解性微生物を土壌に添加して、土壌中に存在する微生物とした。
【００３５】
土壌に添加した微生物Ｃ２は、表２に示したＬＢ液体培地を用いて、３０℃、１日間培養を行った。添加する微生物Ｃ２は、２０ｍＬとした。模擬の汚染土壌４ｋｇをホウロウ製トレイにひろげ、３０℃保温庫に静置した。
【００３６】
【表２】
2005021813.tif 000003
【００３７】
土壌試料は、３日または４日間隔で全重量を計測して、水分の損失重量を計量した。水分制御を行なう土壌試料については、重量計量後、蒸発した水分重量分の蒸留水を添加することにより、水分を調整した。土壌試料の計量により推算された土壌中の水分重量を、土壌空隙に対する占有率  （％）の変化として図１に示した。
【００３８】
水分を制御しない試料（後述する比較例１）については、水分を制御する実施例１の試料に添加した水分と同重量の水分を添加した。比較例１は、トレイをアルミホイルのカバーを行ない、水分の蒸発損失が無いようにした。実施例１の試料は、トレイにカバーをせず、土壌中の水分を蒸発させた。
水分を添加する場合には、均一に水分を分布させるため、攪拌さじで、土壌を攪拌混合した。３０日間、土壌処理を継続した。
土壌試料からは、１週間に２回程度の土壌試料を採取して、土壌中の油分を分析した。
【００３９】
土壌中油分分析の方法は、溶媒により土壌中の油分を抽出し、その抽出油分の重量を計量する事による方法（重量法）とした。
【００４０】
油分の抽出用溶媒として、液体培地における評価と同様、クロロホルムとメタノールの３：１混合溶媒（容積比  以下、ＣＭ混合溶媒）を用いた。
土壌中の油分の抽出操作は以下の通りである。
１．採取した土壌試料２０ｇを容器に計り取る。
２．ＣＭ混合溶媒９ｍｌを添加し、強制攪拌を３０秒程度行なう。
３．静置後に、液相をパスツールピペットで回収する。
４．３ｍｌ程度の蒸留水を添加して、液相を回収する。
５．再度、ＣＭ混合溶媒を９ｍｌ添加して、強制攪拌を３０秒程度行なう。
６．静置後に、液相をパスツールピペットで回収する。
７．３ｍｌ程度の蒸留水を添加して、液相を回収する。
８．回収試料を遠心分離処理し、上層および中間層を除去し、有機溶媒層（下層）を回収し、抽出油分試料とする。
抽出した油分の計量は、抽出油分試料からＣＭ混合溶媒を揮発除去させ残留した油分の重量を計量した。
実験試験期間３０日間での、上記水分制御した試料および下記比較例１（水分制御無し）汚染土壌中の油分含有率（相対残存油分率：％）の変化を図２に示した。
【００４１】
土壌中の水分を制御した土壌は、３０日間で速やかに分解が起きた。Ｃ重油の分解速度は、１ｇ土壌あたり１日あたりの油分分解量は約２００ｍｇであり、比較例１では、期間の分解速度は、水分制御した試料の半分以下であった。
【００４２】
〔比較例１〕
水分を制御する上記実施例１の試料に添加した水分と同重量の水分を添加し、トレイはアルミホイルのカバーを行ない、水分の蒸発損失が無いようにし、微生物を添加しない以外は、実施例１と同様の操作を行い汚染土壌中の油分含有率（相対残存油分率：％）の変化を調べた。
【００４３】
〔実施例２〕
土壌中の水分（含水率）制御および微生物の添加による油分分解の促進効果
（方法）
山砂（５０％累積質量粒径  ６３０μｍ）２０００ｇにＣ重油２０ｇを添加し、攪拌さじで混練することにより模擬的な汚染土壌を調製した。無機塩培地（Ｗ培地：組成は表１）を２００ｍｌ添加して実験に用いた。
Ｃ重油分解能を有する微生物として、Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ属に属する油分分解性微生物を土壌に添加して、土壌中に存在する微生物とした。
本実施例では、Ｃ２（ＦＥＲＭ  Ｐ−１８５０９）を土壌中の微生物として用いた。
土壌に添加した微生物Ｃ２は、表２に示したＬＢ液体培地を用いて、３０℃、１日間培養を行った。添加する微生物Ｃ２は、１０ｍＬとした。模擬の汚染土壌２ｋｇをホウロウ製トレイにひろげ、３０℃保温庫に静置した。
【００４４】
土壌試料は、３日または４日間隔で全重量を計測して、水分の損失重量を計量した。水分制御を行なう土壌試料については、重量計量後、蒸発した水分重量分の蒸留水を添加することにより、水分を調整した。土壌試料の計量により推算された土壌中の水分重量（土壌空隙に対する水分の占有率；％）の変化を図３に示した。
水分を添加する場合には、均一に水分が分布させるため、攪拌さじで、土壌を攪拌混合した。
３０日間、土壌処理を継続した。土壌試料からは、１週間に２回程度の土壌試料を採取して、土壌中の油分を分析した。土壌中油分分析の方法は、溶媒により土壌中の油分を抽出し、その抽出油分の重量を計量する事による方法（重量法）とした。
【００４５】
油分の抽出用溶媒として、液体培地における評価と同様、クロロホルムとメタノールの３：１混合溶媒（容積比  以下、ＣＭ混合溶媒）を用いた。
【００４６】
土壌中の油分の抽出操作は以下の通りとした。
１．採取した土壌試料２０ｇを容器に計り取る。
２．ＣＭ混合溶媒９ｍｌを添加し、強制攪拌を３０秒程度行なう。
３．静置後に、液相をパスツールピペットで回収する。
４．３ｍｌ程度の蒸留水を添加して、液相を回収する。
５．再度、ＣＭ混合溶媒を９ｍｌ添加して、強制攪拌を３０秒程度行なう。
６．静置後に、液相をパスツールピペットで回収する。
７．３ｍｌ程度の蒸留水を添加して、液相を回収する。
８．回収試料を遠心分離処理し、上層および中間層を除去し、有機溶媒層（下層）を回収し、抽出油分試料とする。
抽出した油分の計量は、抽出油分試料からＣＭ混合溶媒を揮発除去させ残留した油分の重量を計量した。
【００４７】
土壌中の水分を制御した土壌は、３０日間で速やかに分解が起きた。Ｃ重油の分解速度は、１ｇ土壌あたり１日あたりの油分分解量は約２００ｍｇであり、比較例１では、期間の分解速度は、水分制御した試料の半分以下であった。比較例２においては、対照区に比べて若干分解が促進された。
【００４８】
〔比較例２〕
水分を制御する試料に添加した水分と同重量の水分を添加し、トレイはアルミホイルのカバーを行ない、水分の蒸発損失が無いようにした。油分分解性を有する微生物の添加を実施例２と同様に行った。）水分制御を行なう実施例１〜２の資料は、トレイにカバーをせず、土壌中の水分を蒸発させた。）
実験試験期間３０日間での、水分制御した実施例２の試料および比較例１および比較例２（水分制御無し）汚染土壌中の油分含有率の変化を相対残存油分率（％）として図４に示した。同図より、実施例２によれば、油分分解速度が向上していることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】土壌試料の計量により推算された土壌中の水分重量を、土壌空隙に対する占有率（％）の変化として表したグラフである。
【図２】水分制御した試料および比較例１（水分制御無し）汚染土壌中の油分含有率の変化を示すグラフである。
【図３】土壌試料の計量により推算された土壌中の水分重量を、土壌空隙に対する占有率（％）の変化として表したグラフである。
【図４】水分制御した試料、比較例１および比較例２（水分制御無し）汚染土壌中の油分含有率の変化を示すグラフである。
【図１】
2005021813.tif 000004
【図２】
2005021813.tif 000005
【図３】
2005021813.tif 000006
【図４】
2005021813.tif 000007