(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生分解培地の存在下、二酸化炭素を含まない空気を導入して非天然系有機化合物を生分解し、生成した二酸化炭素中の放射性炭素同位体14Ｃの濃度を、加速器質量分析法により、該14Ｃ濃度の現代炭素における14Ｃ濃度からの減少率から該非天然系有機化合物の生分解率を測定することを特徴とする非天然系有機化合物の生分解率の測定方法。
【請求項２】
非天然系有機化合物の生分解培地が、堆肥、活性汚泥または土壌懸濁液である請求項１に記載の非天然系有機化合物の生分解率の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非天然系有機化合物の生分解率の測定方法に関する。さらに詳しくは、非天然系有機化合物の生分解率を安全で簡便かつ迅速に、しかも精度よく測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機化合物の生分解率を直接測定するためには、先ず、試料中に放射性炭素同位体14Ｃを有機化学的に富化する必要がある。つぎに、この放射性炭素同位体14Ｃを富化した試料を生分解させ、その生分解に伴って生成する二酸化炭素の放射線量をシンチレーションカウンターによって測定することにより、その有機化合物の生分解によって生成した二酸化炭素中の放射性炭素同位体14Ｃの絶対量を求め、使用した放射性炭素同位体14Ｃ富化試料中の該14Ｃの絶対量との比をとることによって、有機化合物の生分解率を測定する方法である。
【０００３】
ところが、この測定方法においては、一連の測定操作のすべてを放射線対策の施された空間において実施する必要があり、生分解に伴って生成する二酸化炭素の放射線量の測定に長時間を要するほか、この放射線量の測定時にバックグランド放射能などの外乱による誤差が生じやすいという問題があった。
そこで、このような非天然系有機化合物の生分解率を測定するに際して、測定試料を高価な放射性炭素同位体14Ｃで富化することなく、また放射線対策を施す必要がなく、さらに迅速かつ高い精度で、その生分解率を測定することのできる方法の開発が望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、非天然系有機化合物の生分解率を安全で簡便かつ迅速に、しかも精度よく測定することのできる方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、非天然系有機化合物中には崩壊性の放射性炭素同位体14Ｃは崩壊しきって残存していないことを利用し、生分解により生成する二酸化炭素中の該14Ｃ濃度を測定し、該14Ｃ濃度の現代炭素の14Ｃ濃度からの減少率を測定することより、非天然系有機化合物の生分解率が測定できることを見出した。さらに、現代炭素の14Ｃ濃度は極めて低く、その値からの減少率を算出するには非常に高精度の分析方法が必要となるのであるが、加速器質量分析法によれば該減少率を高精度で分析することができるということを見出し、これら知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明の要旨は、下記のとおりである。
（１）生分解培地の存在下、二酸化炭素を含まない空気を導入して非天然系有機化合物を生分解し、生成した二酸化炭素中の放射性炭素同位体14Ｃの濃度を、加速器質量分析法により、該14Ｃ濃度の現代炭素における14Ｃ濃度からの減少率から該非天然系有機化合物の生分解率を測定することを特徴とする非天然系有機化合物の生分解率の測定方法。
（２）非天然系有機化合物の生分解培地が、堆肥、活性汚泥または土壌懸濁液である請求項１に記載の非天然系有機化合物の生分解率の測定方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の非天然系有機化合物の生分解率の測定方法は、非天然系有機化合物の生分解培地存在下での生分解によって生成した二酸化炭素中の放射性炭素同位体14Ｃの濃度を測定し、該14Ｃ濃度の現代炭素における14Ｃ濃度からの減少率から非天然系有機化合物の生分解率を測定することを特徴とする非天然系有機化合物の生分解率の測定方法である。
【０００８】
本発明において生分解率の測定を行う非天然系有機化合物は、例えば、化石燃料を原料として合成された石油化学製品や石炭化学製品などの各種の有機化合物である。これら非天然系有機化合物の中でも、例えば、合成洗剤などのように使用後に排水と共に自然界に流出して河川や湖沼の水質を汚染するなど、自然環境に悪影響を及ぼすおそれの大きい物質については、特にその自然界での微生物による生分解の進行の状況を調べる必要性の高い物質である。
【０００９】
ここで、天然系の炭素含有物質、例えば大気中の二酸化炭素や植物体における炭素中の14Ｃ濃度は、１モルの炭素６．０×１０23個のうち、放射性炭素同位体14Ｃは６×１０11個である。そして、この放射性炭素同位体14Ｃの半減期は、５，７３０±４０年であることから、これら６×１０11個の放射性炭素同位体14Ｃがすべて崩壊するまでの期間は、２２．６万年である。したがって、大気中の二酸化炭素を植物などの生物体内に取り込んで固定化した後、地中で２２．６万年以上経過した石炭や天然ガス、石油などの化石燃料においては、これらに含まれていた炭素中の放射性炭素同位体14Ｃはすでに崩壊している。
【００１０】
そして、本発明においては、このようにすでに崩壊して放射性炭素同位体14Ｃを含有しない化石燃料を原料として合成された石油化学製品や石炭化学製品などの各種の非天然系有機化合物について、微生物などによる生分解率を測定し、その結果より、これら物質の自然界における生分解過程を追跡することができるようにするものである。
【００１１】
つぎに、本発明の方法を実施するにあたっては、例えば、第１図に示すように構成された生分解反応装置を用いて、化石燃料を原料として合成された石油化学製品などの試料と、放射性炭素同位体14Ｃを含有する天然物であって非天然系有機化合物の生分解を生じさせる作用を持つ物質、例えば、堆肥や活性汚泥、土壌懸濁液などを混合して反応槽１内に入れ、この反応槽１内の底部近傍に、大気中の二酸化炭素を完全に除去した空気を導入しながら、所定の温度において、試料の生分解反応を実施する。
【００１２】
そして、この反応槽１に供給する空気は、第１図に示すように水酸化ナトリウム水溶液などを入れた二酸化炭素吸収槽２と、水洗槽３を経由して、反応槽１に導入することによって、大気中の二酸化炭素が反応系内に入り込まないようにする。また、この反応槽１に導入された空気は、生分解反応において消費された一部を除き、生分解反応で生成した二酸化炭素と共に反応槽１の頂部近傍より、貯留槽４、第１段トラップ５、第２段トラップ６に導入される。
【００１３】
このようにして、生分解反応を所定期間、例えば１０日間実施した後、これらトラップ５、６に捕捉されている生分解反応で生成した二酸化炭素を加速器質量分析計に導入して、この二酸化炭素中の放射性炭素同位体14Ｃの含有率を測定する。そして、この加速器質量分析計での測定値から、試料の非天然系有機化合物の生分解率は、下記式〔１〕
【００１４】
【数１】
0004050051.tif 000002
【００１５】
〔式中のＡは、全発生二酸化炭素中の非天然系有機化合物に由来する二酸化炭素の割合である。〕によりＡを求め、ついで、下記式〔２〕
【００１６】
【数２】
0004050051.tif 000003
【００１７】
により算出すればよい。
ここで、現代炭素の14Ｃ濃度は、国際的な取決めにより１９５０年を起点として計算される値であり、その後の大気中の二酸化炭素中の放射性炭素同位体14Ｃの濃度は変動しており、現代（２００１年）の炭素における14Ｃ濃度は、１１０〜１１１％の範囲内にある。
【００１８】
この現代炭素の14Ｃ濃度については、前記第１図における反応槽１内に、非天然系有機化合物を加えることなく、堆肥などの天然物を入れて、大気中の二酸化炭素中の14Ｃの濃度と同一の14Ｃ濃度の天然物のみの生分解を行い、そこで生成した二酸化炭素中の14Ｃの濃度を加速器質量分析計により測定することによって求めることができる。
【００１９】
【実施例】
つぎに、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
〔実施例１〕
生分解反応装置として、第１図にその概略を示す装置を用い、その反応槽１に、非天然系有機化合物としてアクリル酸ナトリウム３．０ｇと、天然物として含水率６５質量％の堆肥１７１．４ｇおよび含水率２０質量％の水洗した海砂（２５〜３５メッシュ）４００．０ｇをよく混ぜ合わせて充填し、この反応槽１を５８℃の恒温槽に装入した。
【００２０】
ついで、低圧の空気を、二酸化炭素吸収槽２と水洗槽３を通して大気中の二酸化炭素を除去してから、反応槽１の底部近傍まで差し込んだ空気導入管より導入した。二酸化炭素吸収槽２には、２規定濃度の水酸化ナトリウム水溶液を入れて大気中の二酸化炭素を吸収させた。また、空気の通気量は、３０ミリリットル／分とした。また、反応槽１の頂部近傍から余剰の空気および反応槽１内での生分解反応により生成した二酸化炭素を導管により貯留槽４に導入し、貯留槽４の出口からの導管を第１段トラップ５の水酸化ナトリウム水溶液中に導入した。この第１段トラップ５の下流側に第２段トラップ６を設けて、余剰空気のみを大気に放出した。
【００２１】
このようにして１０日間にわたり、アクリル酸ナトリウムを堆肥中において生分解させた結果、第１段トラップ５および第２段トラップ６において捕捉した二酸化炭素の総量は、２．１ｇであった。また、この生分解反応の開始から１０日後に生成した二酸化炭素の試料を採取して加速器質量分析計〔米国ＮＥＣ社製：Ｍｏｄｅｌ  ９ＳＤＨ−２；３．０ＭＶ；Ｔａｎｄｅｍ  Ｐｅｌｌｅｔｒｏｎ〕により、その二酸化炭素中の14Ｃ濃度を測定した。その結果、この二酸化炭素中の14Ｃ濃度は、現代炭素における14Ｃの濃度に対して３５％であると認められた。
【００２２】
また、上記の生分解反応装置と同じ構成の生分解反応装置を用いて、この装置の反応槽１に、非天然系有機化合物であるアクリル酸ナトリウムを加えない他は、上記の生分解反応と同一の条件下に、堆肥のみの生分解反応を行って、二酸化炭素を生成させた。ここで得られた二酸化炭素中の14Ｃ濃度を測定した結果、１１０％であると認められた。
【００２３】
そこで、これら２つの実験で得られた結果より、前記式〔１〕および式〔２〕によって算出した生分解反応開始から１０日後のアクリル酸ナトリウムの生分解率は３４％であることが判明した。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、非天然系有機化合物の生分解率を安全で簡便かつ迅速に、しかも精度よく測定することのできる方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施に用いる生分解反応装置の一例の説明図である。
１  反応槽
２  二酸化炭素吸着槽
３  水洗槽
４  貯留槽
５  第１段トラップ
６  第２段トラップ
【図１】
0004050051.tif 000004