(57)【要約】【課題】、バイオスティミュレーションに基づいて、十分に短い時間で油汚染土壌を浄化するのに有用な微生物活性化剤を提供すること。【解決手段】本発明に係る微生物活性化剤は、油で汚染された土壌の浄化処理に使用されるものであって、窒素源と、リン源と、下記一般式（１）で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテルを含む界面活性剤とを含有することを特徴とする。2009112949.tif 000008［式中、Ｒはアルキル基を示し、ｎは７〜１１の数を示す。］【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
油で汚染された土壌の浄化処理に使用される微生物活性化剤であって、
窒素源と、リン源と、下記一般式（１）で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテルを含む界面活性剤とを含有する微生物活性化剤。
【化１】
2009112949.tif 000007
［式中、Ｒはアルキル基を示し、ｎは７〜１１の数を示す。］
【請求項２】
前記界面活性剤が、前記一般式（１）で表され且つ一般式（１）中のＲが分岐アルキル基であるポリオキシエチレンアルキルエーテルを含む、請求項１に記載の微生物活性化剤。
【請求項３】
前記窒素源中の窒素及び前記リン源中のリンの質量の合計１００質量部に対して、前記ポリオキシエチレンアルキルエーテルの含有量が１〜１００００質量部である、請求項１又は２に記載の微生物活性剤。
【請求項４】
前記界面活性剤が、前記一般式（１）で表され且つ一般式（１）中のＲが炭素数１２〜１６のアルキル基であるポリオキシエチレンアルキルエーテルを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の微生物活性化剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油汚染土壌浄化に使用する微生物活性化剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機物質で汚染された土壌を浄化する技術として、バイオレメディエーション（微生物の有機物質分解能を活用する土壌浄化技術）の一種であるバイオスティミュレーションが知られている。バイオスティミュレーションとは、土壌中に常在し、有機物質分解能を有する微生物を当該土壌中で増殖させ、又は、当該微生物の有機物質分解能を増強して、汚染土壌を浄化する技術である。バイオスティミュレーションでは、微生物の活性化（微生物の増殖、又はその有機物質分解能の増強）のために、微生物の栄養源を含有する微生物活性化剤が汚染土壌に供給される。
【０００３】
このようなバイオスティミュレーションは、生態系への影響が軽微であること、原位置で簡便に実施可能であること、広範囲の土壌に対して適用可能であること、等の利点を有することから、油で汚染された土壌を浄化する技術としても注目され、その開発が進められている。油汚染土壌の浄化を目的としたバイオスティミュレーションとしては、従来、例えば、油汚染土壌に栄養源（窒素源、リン源等）を供給して、当該土壌内の油分解微生物を活性化することにより、当該土壌を浄化するものが知られていた（例えば、下記特許文献１〜４参照）。
【特許文献１】特開２００１−２１２５５２号公報
【特許文献２】特開２００３−５３３２４号公報
【特許文献３】特表平９−５１１４３７号公報
【特許文献４】特表平６−５０８５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のバイオスティミュレーションは、油、特に重質油で汚染された土壌の浄化に長時間を要し、必ずしも実用に適していないという問題を有していた。バイオスティミュレーションが上述のような利点を有することから、バイオスティミュレーションに基づいて、十分に短い時間で油汚染土壌を浄化する技術は強く求められていると考えられる。
【０００５】
そこで、本発明は、バイオスティミュレーションに基づいて、十分に短い時間で油汚染土壌を浄化するのに有用な微生物活性化剤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】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成するべく鋭意研究したところ、バイオスティミュレーションに基づいて油汚染土壌を浄化する際に、窒素源と、リン源と、所定の成分を含有する界面活性剤と、を併用することにより、土壌中の油分が短時間で顕著に減少することを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
すなわち、本発明に係る微生物活性化剤は、油で汚染された土壌の浄化処理に使用されるものであって、窒素源と、リン源と、下記一般式（１）で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテルを含む界面活性剤とを含有することを特徴とする。なお、式（１）中、Ｒはアルキル基を示し、ｎは７〜１１の数を示す。
【化１】
2009112949.tif 000002
【０００８】
上記微生物活性化剤によれば、土壌に含まれる有機物質分解能を有する微生物が活性化され、油汚染土壌が十分に短い時間で効率的に浄化される。ここで、「土壌に含まれる有機物質分解能を有する微生物を活性化」するとは、有機物質分解能を有する微生物を当該土壌中で増殖させ、又は、当該微生物の有機物質分解能を増強することを意味する。
【０００９】
本発明の微生物活性化剤を用いることによって、油汚染土壌が十分に短い時間で効率的に浄化される理由としては、例えば、次のようなことが考えられる。
【００１０】
すなわち、上記微生物活性化剤は、微生物の栄養源（窒素源及びリン源）及び成分としてポリオキシエチレンアルキルエーテルを含む界面活性剤を含有する。この界面活性剤の作用によって油汚染土壌に付着した油の剥離及び溶解が加速されると共に栄養源の土壌中への分散及び浸透が促進される。そうすると、土壌中に生息する微生物が栄養源を効率的に取り込んで活性化し、微生物によって汚染原因の油分の分解処理が促進されるため、油汚染土壌が短時間で浄化される。
【００１１】
本発明においては、界面活性剤が、上記一般式（１）で表され且つ一般式（１）中のＲが分岐アルキル基であるポリオキシエチレンアルキルエーテルを含むことが好ましい。分岐アルキル基を有するポリオキシエチレンアルキルエーテルが配合されている場合、直鎖アルキル基を有するポリオキシエチレンアルキルエーテルのみが配合されている場合と比較して微生物による油汚染土壌の浄化処理が一層促進される。この主因について発明者らは、分岐アルキル基は直鎖アルキル基と比較し、微生物分解を受けにくいためと考えている。なお、ポリオキシエチレンアルキルエーテルのアルキル基の炭素数は１２〜１６であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る微生物活性剤においては、窒素源中の窒素及びリン源中のリンの質量の合計１００質量部に対して、界面活性剤の含有量が１〜１００００質量部であることが好ましい。界面活性剤の含有量を上記範囲内とすると、窒素源及びリン源が汚染土壌中に特に効率的に分散し、微生物が窒素及びリンを十分に取り込むことができるようになるため、油汚染土壌の浄化処理がより一層促進される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、バイオスティミュレーションに基づいて、十分に短い時間で油汚染土壌を浄化するのに有用な微生物活性化剤が提供される。すなわち、本発明の微生物活性化剤によれば、生態系にほとんど悪影響を及ぼすことなく、十分に短い時間で、広範囲の油汚染土壌を浄化することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、場合により図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、図面中、同一又は同等の要素には同一の符号を付するものとする。
【００１５】
（微生物活性化剤）
本実施形態に係る微生物活性化剤は、油で汚染された土壌の浄化処理に使用されるものであって、窒素源と、リン源と、下記一般式（１）で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテルを含む界面活性剤とを含有する。式（１）中、Ｒはアルキル基を示し、ｎは７〜１１の数を示す。
【化２】
2009112949.tif 000003
【００１６】
窒素源は、土壌中の微生物により資化されるものであればよいが、アンモニア態窒素（塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム等）及び硝酸態窒素（硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等）が好ましい。
【００１７】
また、リン源は、土壌中の微生物により資化されるものであればよく、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二ナトリウム１２水和物、メタリン酸カリウム、ピロリン酸カリウム、トリリン酸カリウム等が挙げられる。
【００１８】
窒素源及びリン源の供給量は特に制限されないが、リン源中のリンに対する窒素源中の窒素の質量比（Ｎ／Ｐ）が１〜１００であるのが好ましく、１〜２０であるのがより好ましい。
【００１９】
界面活性剤は、上記一般式（１）で表されるポリオキシエチレンアルキルエーテルを含有する。このポリオキシエチレンアルキルエーテルのエチレンオキサイドの付加モル数ｎは７〜１１であるが、８〜１０であることがより好ましい。付加モル数ｎが７未満又は１１を越えると上記範囲内の場合と比較し、微生物の活性化が不十分になる傾向がある。
【００２０】
ポリオキシエチレンアルキルエーテルのアルキル基は、油汚染土壌の浄化処理を一層促進する観点から、直鎖アルキル基よりも分岐アルキル基であることが好ましい。ポリオキシエチレンアルキルエーテルのアルキル基が疎水基をなすためには、アルキル基の炭素数は１２〜１６であることが好ましく、１２〜１４であることがより好ましい。
【００２１】
本実施形態で使用するポリオキシエチレンアルキルエーテルは、従来公知の方法によって調製すればよく、例えば、アルカリ触媒の存在下、高級アルコールに酸化エチレンを付加重合することによって調製される。
【００２２】
本実施形態に係る微生物活性剤においては、窒素源中の窒素の質量及びリン源中のリンの質量１００質量部に対して、ポリオキシエチレンアルキルエーテルの含有量が１〜１００００量部であることが好ましく、５〜５０００質量部であることがより好ましい。ポリオキシエチレンアルキルエーテルの含有量が１質量部未満であると、上記範囲内の場合と比較して、微生物の活性化が不十分になる傾向があり、他方、当該含有量が１００００質量部を超えると、上記範囲内の場合と比較して、微生物中における他の栄養源の作用が阻害され、微生物の活性化が不十分になる傾向がある。
【００２３】
本実施形態に係る微生物活性剤は、窒素源、リン源及びポリオキシエチレンアルキルエーテル以外の成分を更に含有してもよく、かかる成分としては、ビタミン類、金属類などが挙げられる。ビタミン類及び金属類を更に含有する微生物活性剤を使用することにより、有機物質分解能を有する微生物の成長が更に促進される。
【００２４】
ビタミン類としては、例えば、ビタミンＢ１（チアミン）、ビタミンＢ２（リボフラビン）、ビタミンＢ６（ピリドキシン）、葉酸、ビオチン、ｐ−アミノ安息香酸、パントテン酸、イノシトール、ニコチン酸、ニコチン酸アミド、ビタミンＢ１２、リポ酸、ビタミンＣ及びそれらの塩（ピリドキシン塩酸塩、チアミン塩酸塩等）が挙げられる。ビタミン類は、一種のみを単独で供給しても、また、二種以上を供給してもよい。
【００２５】
また、ビタミン類の含有量は、窒素源中の窒素及びリン源中のリンの質量の合計１００質量部とすると、０．００００１〜０．１質量部であるのが好ましい。ビタミン類の含有量が０．００００１質量部未満であると、上記範囲内の場合と比較して、微生物によって取り込まれるビタミン類が不足し、微生物の活性化が不十分になる傾向がある。他方、ビタミン類の含有量が０．１質量部を超えると、上記範囲内の場合と比較して、微生物中における他の栄養源の作用が阻害され、微生物の活性化が不十分になる傾向がある。
【００２６】
金属類としては、例えば、カルシウム、マグネシウム、鉄、銅、コバルト、亜鉛、ホウ素、モリブデン、マンガン、それらの塩（硫酸マグネシウム、硫酸鉄（ＩＩ）等）及びそれらの水和物（硫酸マグネシウム７水和物、硫酸鉄（ＩＩ）７水和物等）が挙げられる。金属類は、一種のみを単独で供給しても、また、二種以上を供給してもよい。
【００２７】
また、金属類の含有量は、窒素源中の窒素及びリン源中のリンの質量の合計１００質量部とすると、０．０１〜１００質量部であるのが好ましい。金属類の含有量が０．０１質量部未満であると、上記範囲内の場合と比較して、微生物によって取り込まれる金属類が不足し、微生物の活性化が不十分になる傾向がある。他方、金属類の含有量が１００質量部を超えると、上記範囲内の場合と比較して、微生物中における他の栄養源の作用が阻害され、微生物の活性化が不十分になる傾向がある。
【００２８】
また、本実施形態に係る微生物活性剤は、粉末状や顆粒状などの固体状であってもよく、あるいは、上記各成分が水などの溶媒中に溶解又は分散した液状であってもよい。
【００２９】
（土壌浄化方法）
本実施形態に係る土壌浄化方法は、油で汚染された土壌に含まれる有機物質分解能を有する微生物を活性化することによって当該土壌を原位置で浄化する方法であって、上述の微生物活性化剤を当該土壌に供給する工程を備える。ここでいう「原位置で浄化する方法」とは、地中の汚染土壌を掘り起こさずにその場所で浄化する方法を意味する。
【００３０】
以下、図１を参照しながら、本実施形態に係る土壌浄化方法について説明する。図１は、油汚染土壌を原位置で浄化するための土壌浄化装置の一例を示す概略構成図である。図１に示す土壌浄化装置１は、土壌Ｇ内の油汚染領域４の周囲に設けられ、地表から飽和層（帯水層）３内まで延在する複数の注入井戸６（図１には、２本のみが示されている。）と、油汚染領域４のほぼ中央に設けられ、地表から飽和層３内まで延在する揚水井戸７と、微生物活性化剤が配合された水が収容され、管Ｔ１を介して注入井戸６に連結された供給槽５と、管Ｔ２を介して揚水井戸７に連結された分離槽９と、管Ｔ２の途中に設けられた揚水ポンプ８と、管Ｔ３を介して分離槽９に連結された曝気槽１０と、管Ｔ５を介して曝気槽１０に連結された吸着塔１１と、を備える。そして、供給槽５は、管Ｔ７を介して曝気槽１０に連結され、曝気槽１０は、管Ｔ１の途中に接続された管Ｔ８と、管Ｔ１と、を介して注入井戸６に連結されている。また、分離槽９には管Ｔ４が接続され、吸着塔１１には管Ｔ６が接続されている。
【００３１】
土壌Ｇ内では、上方に不飽和層２が形成され、下方に飽和層３が形成され、地下水面Ｌが不飽和層２と飽和層３との境界をなしている。そして、地下水面Ｌの上下方向の変動に伴って生じた油汚染領域４が地下水面Ｌの近傍、すなわち、不飽和層２の下部及び飽和層３の上部に形成されている。なお、土壌汚染の原因となる油は、鉱油（ガソリン、灯油、軽油等）、合成油、動植物油等のいずれであってもよい。
【００３２】
土壌浄化装置１を用いた土壌浄化は、例えば、次のように行われる。
【００３３】
先ず、供給槽５から、微生物活性化剤が配合された水を管Ｔ１及び注入井戸６を通じて飽和層３に注入する（供給工程）。供給工程により、土壌Ｇに含まれる有機物質分解能を有する微生物が活性化され、油汚染領域４が浄化される。
【００３４】
次に、地下水を、揚水ポンプ８を用いて、揚水井戸７及び管Ｔ２を通じて分離槽９に汲み上げる（揚水工程）。揚水工程により、油を含有する地下水の一部が土壌から取り除かれ、その分だけ土壌が浄化される。また、飽和層３内において、注入井戸６から揚水井戸７に向かう地下水の流れＦが生じて、微生物活性化剤が油汚染領域４に効率的に供給され、油汚染領域４における微生物の活性化、及び油汚染領域４の浄化が促進される。
【００３５】
次に、分離槽９において、汲み上げられた地下水から、地下水中の油を分離除去する（分離工程）。更に、地下水を、管Ｔ３を通じて曝気槽１０に移送し、曝気槽１０で地下水を曝気する（曝気工程）。分離工程及び曝気工程により、地下水が浄化され、地下水の再利用が可能になる。分離工程で分離除去された油は、管Ｔ４を通じて分離槽９から排出される。
【００３６】
最後に、曝気処理の際に発生したガスを、管Ｔ５を通じて曝気槽１０から吸着塔１１に移送し、吸着塔１１でガス中の油分を吸着除去する（吸着工程）。そして、ガスは、管Ｔ６を通じて吸着塔１１から大気中に排出される。吸着工程により、曝気処理の際に発生したガスが、大気を汚染することなく、大気中に排出される。
【００３７】
なお、土壌浄化物質及び空気は、管Ｔ７を通じて供給槽５から曝気槽１０に移送し、曝気処理が行われた地下水と共に、管Ｔ８、管Ｔ１及び注入井戸６を通じて飽和層３に注入することもできる。また、揚水工程、分離工程、曝気工程及び吸着工程は、実施するのが好ましいが、実施しなくてもよい。
【００３８】
本実施形態に係る土壌浄化方法においては、微生物活性化剤が配合された水を地中の油汚染領域に供給するため、微生物活性化剤が土壌内のより広範な領域に、より均一に行き渡り、より広範囲の土壌中の微生物が活性化される。その結果、十分に短い時間で油汚染土壌を浄化することができる。
【００３９】
また、本実施形態に係る土壌浄化方法は、土壌浄化を油汚染土壌の原位置で行うものであるため、地中の汚染土壌を掘り起こして浄化する場合と比較し、汚染領域が地下深い位置であっても土壌浄化をより簡便且つより低コストで行うことができる
【００４０】
以上、本発明に係る実施形態について詳細に説明したが、次のような形態であってもよい。例えば、上記実施形態においては、微生物活性化剤が配合された水を地中に供給する場合を例示したが、微生物活性化剤と共に空気又は酸素を地中に供給してもよい。このことによって好気性の微生物が酸素を取り込んで活性化することが期待できる。なお、空気又は酸素は、気体状態で供給しても、水に溶解した状態で供給してもよい。
【００４１】
また、上記実施形態においては、本発明に係る微生物活性化剤を原位置での浄化処理に使用する場合を例示したが、原位置での浄化処理以外に微生物活性化剤を使用してもよい。例えば、汚染土壌に水を加えてスラリー化した後、これを微生物活性化剤と共に反応槽で浄化処理してもよく、汚染土壌を掘削して地上に積み上げ、これに微生物活性化剤を添加して浄化処理してもよい。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４３】
（実施例１）
＜被処理土壌の調製＞
地下から採取した土壌１５ｇに軽油１．０００ｇを配合することによって被処理土壌（油汚染土壌）を調製した。なお、地下から採取した土壌は、有機物質分解能を有する微生物を含んだものである。
【００４４】
＜微生物活性化剤の調製＞
他方、水１００ｍＬに対し、窒素源及びリン源として表１に示す量の塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、リン酸水素二ナトリウム１２水和物（Ｎａ２ＨＰＯ４・１２Ｈ２Ｏ）、リン酸二水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）を配合すると共にポリオキシエチレンアルキルエーテルからなる界面活性剤Ａ（商品名：ＳＣ−９０、ライオン株式会社製）を、０．０２ｇ配合して微生物活性化剤を得た。表２に界面活性剤Ａの特性を示す。本実施例に係る微生物活性化剤においては、窒素源中の窒素及びリン源中のリンの質量の合計１００質量部に対して、界面活性剤Ａの含有量は約６．７質量部であった。
【００４５】
＜被処理土壌の浄化処理＞
上記のようにして調製した液状の微生物活性化剤（１００ｍＬ）と被処理土壌（１６ｇ）とを容量５００ｍＬの三角フラスコに入れた。そして、このフラスコ内の混合物を、２０℃の下、７日間、回転培養器を用いて、１７５ｒｐｍで連続的に撹拌することによって被処理土壌の浄化処理を行った。
【００４６】
＜ＴＰＨ減少率測定＞
浄化処理後の土壌に残存する全石油系炭化水素濃度（ＴＰＨ）を以下のようにして測定した。すなわち、浄化処理後の土壌に含まれる炭化水素を、室温下、２０分間、二硫化炭素で抽出し、赤外吸収法でＴＰＨを測定した。そして、浄化処理前に同様にして測定した被処理土壌のＴＰＨに対するＴＰＨ減少率を求めた。
【００４７】
（実施例２）
水１００ｍＬに対し、窒素源及びリン源と共に配合する界面活性剤Ａの量を、０．０５ｇとしたことの他は、実施例１と同様にして被処理土壌及び微生物活性化剤の調製、被処理土壌の浄化処理並びにＴＰＨ減少率測定を行った。本実施例に係る微生物活性化剤においては、窒素源中の窒素及びリン源中のリンの質量の合計１００質量部に対して、界面活性剤Ａの含有量は約１６．７質量部であった。
【００４８】
（比較例１）
水１００ｍＬに対し、窒素源及びリン源のみを配合し、界面活性剤Ａを配合しなかったことの他は、実施例１と同様にして被処理土壌及び微生物活性化剤の調製、被処理土壌の浄化処理並びにＴＰＨ減少率測定を行った。本比較例に係る微生物活性化剤においては、窒素源中の窒素及びリン源中のリンの質量の合計１００質量部に対して、界面活性剤Ａの含有量は０質量部である。
【００４９】
（比較例２）
水１００ｍＬに対し、窒素源及びリン源と共に配合する界面活性剤Ａの代わりに界面活性剤Ｂ（ドデシル硫酸ナトリウム：ＣＨ３（ＣＨ２）１１ＯＳＯ３Ｎａ）を０．０２ｇ配合したことの他は、実施例１と同様にして被処理土壌及び微生物活性化剤の調製、被処理土壌の浄化処理並びにＴＰＨ減少率測定を行った。本比較例に係る微生物活性化剤においては、窒素源中の窒素及びリン源中のリンの質量の合計１００質量部に対して、界面活性剤Ｂの含有量は約６．７質量部であった。
【００５０】
（比較例３）
水１００ｍＬに対し、窒素源及びリン源と共に配合する界面活性剤Ａの代わりに界面活性剤Ｃ（塩化ベンザルコニウム：ＣＨ３（ＣＨ２）１３Ｎ（Ｃｌ）（ＣＨ３）２ＣＨ２Ｃ６Ｈ５）を０．０２ｇ配合したことの他は、実施例１と同様にして被処理土壌及び微生物活性化剤の調製、被処理土壌の浄化処理並びにＴＰＨ減少率測定を行った。本比較例に係る微生物活性化剤においては、窒素源中の窒素及びリン源中のリンの質量の合計１００質量部に対して、界面活性剤Cの含有量は約６．７質量部であった。
【００５１】
（比較例４）
水１００ｍＬに対し、窒素源及びリン源と共に配合する界面活性剤Ａの代わりにポリオキシエチレンアルキルエーテルからなる界面活性剤D（商品名：ＣＣ−５０、ライオン株式会社製）を０．０２ｇ配合したことの他は、実施例１と同様にして被処理土壌及び微生物活性化剤の調製、被処理土壌の浄化処理並びにＴＰＨ減少率測定を行った。表２に界面活性剤Dの特性を示す。本比較例に係る微生物活性化剤においては、窒素源中の窒素及びリン源中のリンの質量の合計１００質量部に対して、界面活性剤Ｅの含有量は約６．７質量部であった。
【００５２】
実施例１、実施例２及び比較例１の結果を表３に示す。
【表１】
2009112949.tif 000004
【表２】
2009112949.tif 000005
【表３】
2009112949.tif 000006
【００５３】
表３に示されるように、実施例１及び２で得られたＴＰＨ減少率は、比較例１〜４で得られたＴＰＨ減少率と比較して、顕著に高い値である。また、実施例２で得られたＴＰＨ減少率は、実施例１で得られたＴＰＨ減少率と比較しても、顕著に高い値である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の微生物活性化剤は、油汚染土壌の浄化に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】油汚染土壌の浄化処理に使用する土壌浄化装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…土壌浄化装置、２…不飽和層、３…飽和層、４…油汚染領域、５…供給槽、６…注入井戸、７…揚水井戸、８…揚水ポンプ、９…分離槽、１０…曝気槽、１１…吸着塔、Ｔ１〜Ｔ８…管、Ｇ…土壌、Ｌ…地下水面、Ｆ…地下水の流れ。
【図１】
2009112949.tif 000009