(57)【要約】  本発明の目的は、砒素等を含む有害化合物を、効率よく安全に無害化する方法を提供することにある。本発明の有害化合物の無害化方法は、食物連鎖系を用いて、砒素、アンチモン、セレンからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含有する有害化合物を、前記食物連鎖系で生成する無害な物質とすることを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
食物連鎖系を用いて、砒素、アンチモン、セレンからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含有する有害化合物を、前記食物連鎖系で生成する無害な物質とする有害化合物の無害化方法。
【請求項２】
前記食物連鎖系が、動物プランクトンで構成される請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記動物プランクトンが、アルテミアである請求項１又は２項に記載の方法。
【請求項４】
前記食物連鎖系によって、前記有害化合物中の無機砒素の割合を減少させることにより、無害化する請求項１〜３項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記食物連鎖系によって、前記有害化合物中の有機砒素の割合を増加させることにより、無害化する請求項１〜４項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記請求項1〜5項に記載の食物連鎖系を用いて砒素を回収して無毒化し、更に無毒化した砒素を蓄積し、安定保管する過程からなる砒素の処理方法。
【請求項７】
植物プランクトン−動物プランクトン−甲殻類からなる食物連鎖系を用いた、請求項１〜６項のいずれか1項に記載の砒素の処理方法。
【請求項８】
前記甲殻類が養殖可能なエビ類またはカニ類である請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記エビ類が、クルマエビである請求項8記載の方法。
【請求項１０】
前記植物プランクトンがクロレラであり、前記動物プランクトンがアルテミアであり、前記甲殻類がヨシエビである請求項７記載の方法。
【請求項１１】
前記甲殻類を砒素のメチル化促進因子の存在下で飼育することを特徴とする請求項７〜１０項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記アルテミアを砒素のメチル化促進因子の存在下で飼育することを特徴とする請求項７〜１１項のいずれか1項に記載の方法。
【請求項１３】
前記砒素のメチル化促進因子がグルタチオンである請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
自然界に存在する海洋物が含有する濃度以下に無機砒素濃度を低減し、且つ無害な有機砒素に変換することを特徴とする、請求項７〜１３項のいずれか1項に記載の砒素の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食物連鎖系を用いた有害化合物の無害化方法であり、特に、動物プランクトンを用いた有害化合物の無害化方法に関する。本発明は、また、食物連鎖系を用いて砒素を回収して無毒化し、さらに無毒化した砒素を蓄積する過程からなる砒素の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
砒素処理については以下のような問題があり、効率的な砒素処理技術の早期開発が望まれている。
1. 砒素は、土壌汚染対策法の特定有害物質に指定されており、実際に吸着剤を用いた浄化方法等が実施されている。しかし吸着後の無機砒素は依然毒性が高く保管も困難なことから、無機砒素の安全な処理方法および保管方法が必要とされている。
2. 現在水系で規制対象になっているものはフィルターで砒素吸着処理しているが、処理量が不足しており、マテリアルバランスからみれば処理として不十分であり、保管の安全対策も必須であり、そのような技術の開発が急務である。
3. 銅精錬を中心とした非鉄精錬では副産物として亜ヒ酸が生じる。従来はこの分は硝子清澄剤として処理されていたが、今後はこのような処理を行なうことはできない。
4. 鉱山の跡地からでてくる湧き水も同様である。このような湧き水については規制対象になっていないが、水中に含まれるヒ素については、解決策がないのが現状である。
5. また砒素を含む化合物の半導体結晶を使用する半導体産業においても、無機砒素の暴露が問題となっており、無機砒素の処理方法の早急な開発が急務である。【０００３】
ところで、砒素の中でも無機砒素は毒性が高いが、メチル化が進むにつれて毒性が減少していくことが一般的に知られている。表１に種々のメチル化段階における砒素のLD50値（実験動物の50％が死亡する薬物用量による経口毒性）を示す。表１より、トリメチル化砒素であるアルセノコリン、トリメチルアルシンオキシド、アルセノベタインの毒性は非常に低いことが判る。特に海洋生物に多く含まれるトリメチル化砒素であるアルセノベタインのLD50値は10000であり、砂糖よりも無毒な物質であるとともに、一度生成したアルセノベタインは安定な物質であって脱メチル化の逆反応や分解が起こりにくく、通常の環境下では長期間に安定であり、一部の特殊な微生物による分解反応や非常に高温な化学反応によらなければ有害な非メチル化砒素へ戻ることはない。【０００４】
【表１】
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【０００５】
このような知見を鑑みて、無機砒素を無毒化する方法として人工的な化学反応でメチル化させる方法が理論的には可能であるが、中間生成物の管理等を含めて実用的には実現は困難である。またかかる方法は非常に危険で複雑なプロセスを経る必要があり、安全性に問題がある。なお図１に哺乳類における砒素のメチル化経路を、図２にアルセノベタインの構造をそれぞれ示す。【０００６】
以上のように塩化鉄、水酸化セリウムやキレート剤等で環境中から無機砒素を回収することは可能であるが、これまでは回収した無機砒素を安全に無毒化する手段に乏しかった。従って、鉱山などの埋め戻しや処分場に堆積させる、もしくはコンクリートで砒素汚染部分を囲ってしまう等の処理が一般的であった。よって、埋め立て地等の広いスペースが必要となるという問題や、有毒な無機砒素が再流出するという問題など、限られたスペースに効率よく濃縮化した砒素を、安全な状態で蓄積・保管する方法においても問題があった。【０００７】
他方、食物連鎖を用いた砒素の処理方法として、クロレラ−ミジンコ−グッピーからなる３段階のモデル食物連鎖の系を利用した無機砒素のメチル化法が研究されている（前田滋  化学工学会年会要旨集  １９９３年  １２〜１３ページ）。この文献の中において、最終的に砒素が蓄積されるグッピーの体内で全砒素の８２．４％をメチル化砒素（ジメチル砒素とトリメチル砒素）に変換できたが、依然として毒性の高い無機砒素が１７．６％残留しているとの結果が示されている。この方法によれば、グッピーの個体を利用して、砒素を蓄積、保管することは可能であるが、未だ毒性の高い無機砒素が多く残留しておりメチル化が不十分である。また魚類はその体に水分を多量に含み、乾燥が困難であり、保管に適しないことという問題もあった。またクロレラ−ヌマエビ−メダカからなる食物連鎖系の検討も行なわれているが、砒素の生物濃縮は起こらず、無機砒素が２０％残留していると報告されている（黒岩貴芳ら Biomed Res Trace Elements 9(3),1998, p167-168）。【０００８】
よって、安全かつ高効率に無機砒素を無毒化する方法、更には無毒化した砒素をできるだけ濃縮化した状態で蓄積・保管する方法を新たに開発することが望まれているのが現状である。【０００９】
【非特許文献１】前田滋  化学工学会年会要旨集  １９９３年  １２〜１３ページ
【非特許文献２】黒岩貴芳、高津章子、内海昭 Biomed Res Trace Elements 9(3),1998, p167-168
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、砒素等を含む有害化合物を、効率よく安全に無害化する方法を提供することにある。また別の実施態様における本発明の目的は、安全に、高い効率で無機砒素を無毒化するための新たな方法を提供することである。更に本発明の目的は、無毒化した砒素をできるだけ濃縮化した状態で蓄積・保管する方法を提供することにより、ひいては工業化に適した砒素処理システムを作ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、食物連鎖系での砒素等の減毒効果に関して、鋭意研究した結果、砒素、アンチモン、セレンからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含有する有害化合物を、食物連鎖系で生成する無害な物質とすることが可能であることを見出し本発明を完成するに至った。【００１２】
即ち、本発明の有害化合物の無害化方法は、食物連鎖系を用いて、砒素、アンチモン、セレンからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含有する有害化合物を、前記食物連鎖系で生成する無害な物質とすることを特徴とする。【００１３】
また、本発明の有害化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、前記食物連鎖系が、動物プランクトンで構成されることを特徴とする。【００１４】
また、本発明の有害化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、前記動物プランクトンが、アルテミアであることを特徴とする。【００１５】
また、本発明の有害化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、前記食物連鎖系によって、前記有害化合物中の無機砒素の割合を減少させることにより、無害化することを特徴とする。【００１６】
また、本発明の有害化合物の無害化方法の好ましい実施態様において、前記食物連鎖系によって、前記有害化合物中の有機砒素の割合を増加させることにより、無害化することを特徴とする。【００１７】
また、本発明の砒素の処理方法は、請求項１〜5項のいずれか1項に記載の食物連鎖系を用いて砒素を回収して無毒化し、更に無毒化した砒素を蓄積し、安定保管する過程からなることを特徴とする。【００１８】
また、本発明の砒素の処理方法の好ましい実施態様において、本発明の植物プランクトン−動物プランクトン−甲殻類からなる食物連鎖系を用いたことを特徴とする。【００１９】
また、本発明の砒素の処理方法の好ましい実施態様において、前記甲殻類が養殖可能なエビ類またはカニ類であることを特徴とする。
また、本発明の砒素の処理方法の好ましい実施態様において、前記エビ類が、クルマエビであることを特徴とする。【００２０】
また、本発明の砒素の処理方法の好ましい実施態様において、前記植物プランクトンがクロレラであり、前記動物プランクトンがアルテミアであり、前記甲殻類がヨシエビであることを特徴とする。【００２１】
また、本発明の砒素の処理方法の好ましい実施態様において、前記甲殻類を砒素のメチル化促進因子の存在下で飼育することを特徴とする。【００２２】
また、本発明の砒素の処理方法の好ましい実施態様において、前記アルテミアを砒素のメチル化促進因子の存在下で飼育することを特徴とする。【００２３】
また、本発明の砒素の処理方法の好ましい実施態様において、前記砒素のメチル化促進因子がグルタチオンであることを特徴とする。【００２４】
また、本発明の砒素の処理方法の好ましい実施態様において、自然界に存在する海洋物が含有する濃度以下に無機砒素濃度を低減し、且つ無害な有機砒素に変換することを特徴とする。【００２５】
本発明の一実施態様において、食物連鎖系を用いて砒素を回収して無毒化し、更に無毒化した砒素を蓄積し、安定保管する過程からなる砒素の処理方法である。本発明の方法の一実施態様において、人間が摂取可能な海洋生物と同程度以下に無機砒素の量を低減するものである。更に本発明は、植物プランクトン−動物プランクトン−甲殻類からなる食物連鎖系を用いた前記の砒素の処理方法とすることができ、工業的に適用可能なものである。本発明において前記甲殻類が養殖可能なエビ類またはカニ類であることは好適である。更に本発明は、前記植物プランクトンがクロレラであり、前記動物プランクトンがアルテミアであり、前記甲殻類がヨシエビ、及び／又はクルマエビである前記の砒素の処理方法とすることができる。本発明において前記甲殻類を砒素のメチル化促進因子の存在下で飼育することは好適であり、前記砒素のメチル化促進因子がグルタチオンであることは特に好適である。更に本発明は、自然界に存在する海洋物が含有する濃度以下に無機砒素濃度を低減し、且つ無害な有機砒素に変換することを特徴とする前記の砒素の処理方法である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、食物連鎖系を用いた新たな砒素の処理方法が与えられた。本発明の方法は化学反応によるメチル化に比べて安全性が高いという利点がある。また本発明の方法によれば、既に知られているグッピーの食物連鎖系を用いた方法（非特許文献１）に比べて、より高い効率で砒素の無毒化・メチル化すること、および残留する無機砒素をより少なくすることができた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、哺乳類の砒素のメチル化経路を示す図である。
【図２】図２は、アルセノベタインの構造を示す図である。
【図３】図３は、クロレラ−アルテミア−ヨシエビの系で砒素を処理した際の、ヨシエビの肉におけるメチル化砒素の割合を示すグラフである。
【図４】図４は、クロレラ−アルテミア−ヨシエビの系で砒素を処理した際の、ヨシエビの殻におけるメチル化砒素の割合を示すグラフである。
【図５】図５は、クロレラ−アルテミア−ヨシエビの系で砒素を処理した際の、ヨシエビの肉におけるトリメチル砒素濃度を示すグラフである。
【図６】図６は、クロレラ−アルテミア−ヨシエビの系で砒素を処理した際の、ヨシエビの殻におけるトリメチル砒素濃度を示すグラフである。
【図７】図７は、クロレラによる無機砒素代謝の様子を示す図である。
【図８】図８は、クロレラ、アルテミアの組み合わせによる無機砒素代謝の様子を示す図である。
【図９】図９は、ヨシエビ飼育１４日目における無機砒素代謝の様子を示す。
【図１０Ａ】図１０は、クロレラ―アルテミア―ヨシエビの食物連鎖系での無機砒素残留率（エビの肉の部分）を示す。
【図１０Ｂ】図１０は、クロレラ―アルテミア―ヨシエビの食物連鎖系での無機砒素残留率（エビの肉の部分）を示す。図１０（B）は、図１０（A）を拡大した図である。
【図１１Ａ】図１１は、クロレラ―アルテミア―ヨシエビの食物連鎖系での無機砒素残留率（エビの殻の部分）を示す。
【図１１Ｂ】図１１は、クロレラ―アルテミア―ヨシエビの食物連鎖系での無機砒素残留率（エビの殻の部分）を示す。図１１（B）は、図１１（A）を拡大した図である。
【図１２】図１２は、クロレラ―アルテミア―クルマエビの食物連鎖系でのクルマエビの肉中の全砒素中におけるメチル化砒素の割合を示す。
【図１３】図１３は、クロレラ―アルテミア―クルマエビの食物連鎖系でのクルマエビの肉中の無機砒素残留率を示す。
【図１４】図１４は、クルマエビの肉中のトリメチル砒素の濃縮効果を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の有害化合物の無害化方法は、食物連鎖系を用いて、砒素、アンチモン、セレンからなる群から選択される少なくとも1種の元素を含有する有害化合物を、前記食物連鎖系で生成する無害な物質とする。ここで、本明細書において、有害化合物とは、環境中に流出し、生物に暴露された際に、何らかの悪影響を生物に与える恐れがある化合物を意味する。【００２９】
前記有害化合物のうち砒素を含有する有害化合物としては、亜ヒ酸、五酸化砒素、三塩化砒素、五塩化砒素、硫化砒素化合物、シアノ砒素化合物、クロロ砒素化合物、及びその他の砒素無機塩類等が挙げられる。これらの砒素は、例えばLD50(mg/kg)（マウスにおける50％致死量）が20以下であり、一般に生物に対して有毒な値である。【００３０】
また、アンチモンを含有する有害化合物としては、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、三塩化アンチモン、五塩化アンチモン等が挙げられる。【００３１】
さらに、セレンを含有する有害化合物としては、二酸化セレン、三酸化セレン等が挙げられる。【００３２】
また、本発明の好ましい実施態様において、前記食物連鎖系が、動物プランクトンで構成される。このような動物プランクトンによれば、当該動物プランクトンによって、有害化合物をより無害な物質とすることが可能である。このような動物プランクトンとしては、有害な無機物質から、無害な有機物質へと効率的に変換可能であるという観点から、アルテミアであることが好ましい。【００３３】
本発明の好ましい実施態様において、前記食物連鎖系によって、前記有害化合物中の無機砒素の割合を減少させることにより、無害化することができ、また、前記食物連鎖系によって、前記有害化合物中の有機砒素の割合を増加させることにより、無害化することができる。有機砒素は、表１で述べたように、無機砒素に比較して、LD50値が大きく、特に、トリメチルアルシンオキシドやアルセノベタインなどのような有機砒素は、砂糖などよりも無害であることが分かるが、本発明においては、無機砒素をこのような安定で無害な有機砒素とすることも可能である。【００３４】
次に、本発明の砒素の処理方法を説明すれば、以下の通りである。すなわち、本発明の砒素の処理方法は、上述の食物連鎖系を用いて砒素を回収して無毒化し、更に無毒化した砒素を蓄積し、安定保管する過程からなることを特徴とする。すなわち、上記動物プランクトンを用いると有害化合物を無害な物質へ変換させることができ、しかも当該無害な物質は、それ自体では自然界において、極めて安定な物質であり、通常の状態下においては直ちに逆反応が生じてもとの有害化合物に変化することもないという観点から、安定保管することも可能である。【００３５】
本発明の砒素の処理方法の好ましい実施態様において、植物プランクトン−動物プランクトン−甲殻類からなる食物連鎖系を用いる。これは、上述のように動物プランクトンにおいても十分に、有害化合物を無害化可能であるが、更に安定保管という観点から、甲殻類を用いることができることを例示したものである。【００３６】
前記甲殻類としては、例えば、養殖可能なエビ類またはカニ類を挙げることができる。【００３７】
また、好ましい実施態様において、前記植物プランクトンがクロレラであり、前記動物プランクトンがアルテミアであり、前記甲殻類がヨシエビであることを特徴とする。【００３８】
なお、本発明において目的とする効果は、クロレラ−アルテミア−ヨシエビからなる食物連鎖系に限定されるものではなく、植物プランクトン−動物プランクトン−甲殻類からなる食物連鎖系に包含される他の食物連鎖系によっても達成することが可能である。【００３９】
ここで、本明細書において「植物プランクトン−動物プランクトン−甲殻類からなる食物連鎖系」とは、砒素を植物プランクトンに取り込ませ、砒素を取り込んだその植物プランクトンを動物プランクトンに摂取せしめ、更に植物プランクトンを取り込んだその動物プランクトンをエビに給餌せしめるという食物連鎖系を意味するものである。同様に「クロレラ−アルテミア−ヨシエビからなる食物連鎖系」とは、砒素をクロレラに取り込ませ、砒素を取り込んだそのクロレラをアルテミアに摂取せしめ、更にクロレラを取り込んだそのアルテミアをヨシエビに給餌せしめるという食物連鎖系を意味するものである。また本明細書において「自然界に存在する海洋物が含有する濃度以下」とは、砒素による汚染が無い環境下において、海洋物が天然に含有する無機砒素の濃度以下であることを意味するものである。すなわち本発明の方法によれば、食物連鎖系の最終段階において、無機砒素の濃度を天然の海洋物の濃度以下に低減することが可能である。【００４０】
なお上記の食物連鎖系において、クロレラ（Chlorella regularis、緑藻類クロレラ目）は海水からの無機砒素の回収およびメチル化の役割を、クロレラを食するアルテミア（Artemia salina、甲殻類ホウネンエビ目）は砒素の更なるメチル化を促進する役割を担っている。更にヨシエビ（Metapenaeus ensis、十脚目クルマエビ科）は、砒素を取り込んだアルテミアを食することにより、無毒化されたメチル化砒素を体内に蓄積・濃縮する役割と、更にはメチル化砒素を取り込んだ個体を海水から回収する作業を容易化にする役割を担っている。なおクロレラとアルテミアはそれぞれ、産業上養殖の餌として広く一般に使用されている代表的な植物性プランクトンと動物性プランクトンである。【００４１】
食物連鎖の最後にエビを用いることには、エビの肉と殻を分離できるという利点がある。エビ類では肉よりも殻にトリメチル砒素が蓄積される量が多いので、肉と皮の分離が困難であって殻もない魚類に比べ、乾燥させやすく、保管に適している。よって回収と処理が容易であるエビ類を食物連鎖系の最終過程に用いた砒素処理システムを採用することにより、工業的により効率が高い砒素の完全閉鎖処理系を作製することが可能となる。【００４２】
なお本発明の第一段階において使用できる植物プランクトンとしては、クロレラ、海藻類及び海苔などを挙げることができるが、それらに限定されるものではない。無機砒素を回収してメチル化するという効果を達成できる限り、他の植物プランクトンを使用することも可能である。下記の実施例において使用しているクロレラは一般に市販されており工業化に適しているので、本発明においてクロレラを使用することは特に好適な態様である。しかし、本発明で使用する植物性プランクトンは、溶液中に含まれる無機砒素を短時間で溶液から吸収する効果を有するものであれば、クロレラ以外のものであってもよい。なおこの第一段階で用いられる生物は必ずしも植物プランクトンに限定されるものではなく、次の第二段階の生物の摂食対象となって無機砒素を回収できる限り、他の生物を用いることも可能である。【００４３】
また本発明の第二段階において使用できる動物プランクトンとしては、アルテミア、コペポーダ、ヤムシ及びワムシを挙げることができるが、それらに限定されるものではない。無機砒素をメチル化して無毒化するという効果を達成できる限り、他の動物プランクトンを使用することも可能である。すなわち、本発明で使用する動物性プランクトンは、その前段階の生物中に含有する無機砒素量を増大させることなくメチル化を促進するものであればよい。本発明において、下記の実施例において使用しているアルテミアを使用することは特に好適な態様である。アルテミアは全長0.5〜1.0mmの海洋性の動物プランクトンであり、シーモンキーとしても知られている。アルテミアは栽培漁業において孵化したばかりの魚・甲殻類に与えられる餌として使用されている。なおこの第二段階で用いられる生物は必ずしも動物プランクトンに限定されるものではなく、次の第三段階の生物の摂食対象となって無機砒素をメチル化して無毒化できる限り、他の生物を用いることも可能である。【００４４】
更に本発明の第三段階において使用できる甲殻類の生物としてはヨシエビ、クルマエビなどのエビ類およびカニ類を挙げることが、それらに限定されるものではない。なお本願明細書において「養殖可能なエビ類またはカニ類」とは、食用などの用途のために一般的に養殖されている種々のエビ類またはカニ類を広く包含するものである。無毒化された砒素を回収するという効果を達成できる限り、他の甲殻類やムール貝、カキなどの貝類を使用することも可能である。本発明で使用する食物連鎖の最終生物は砒素化合物を濃縮でき、安定して蓄積、保管できるものであればよい。本発明において、下記の実施例において使用しているヨシエビ、クルマエビなどの養殖可能なエビを使用することは特に好適な態様である。ヨシエビは体長5cmから10cmの南方系のエビであり、東京湾以南の太平洋岸や富山湾以南の日本海側に分布している。【００４５】
また、還元型グルタチオン（GSH）など砒素のメチル化促進因子の存在下でヨシエビを飼育することにより、トリメチル砒素の蓄積および濃縮化を更に促進することができる。よってメチル化促進因子を含む環境下でヨシエビを飼育することにより、本発明においてより高い効果を達成することが可能となった。砒素のメチル化促進因子として、GSH、ベタインやメチオニンなどを挙げることができるが、これらの物質に限定されるものではない。砒素のアルセノベタインへの変換において砒素を還元する能力やメチル基転移反応などが律速となっている可能性が考えられるが、これらの物質を添加することによりアルセノベタインへの変換を促進することができると考えられる。よってGSHなどのメチル化促進因子を使用することにより、さらに濃縮化した状態でトリメチル砒素をヨシエビ中に蓄積・保管することが可能な、工業的砒素処理システムが実現できる。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明の実施例を説明するが、下記の実施例は本発明の範囲を何ら限定するものではない。【００４７】
実施例１
クロレラ、アルテミアおよびヨシエビの砒素取り込み試験および砒素含有量の測定は以下のように行なった。
(1)クロレラの砒素取り込み試験
培養装置（5L培養槽）を用いて、クロレラ（Chlorella regularis、日本クロレラ社製）の培養し、砒素の取り込みをおこなった。培養液に亜ヒ酸ナトリウム（三価の無機砒素）を1ppmとなるように添加し、光照射下、25℃、1 L/分で通気しながら培養し、3日間砒素の取り込みを行った。培養後クロレラ菌体を遠心分離で分離し、湿重量で約５０ｇのクロレラを得た。
(2)アルテミアの砒素取り込み試験
亜ヒ酸ナトリウムを取り込ませたクロレラ1gを餌として海洋性プランクトン・アルテミア（Artemia salina、テトラ社製）1gを飼育した。アルテミアの飼育期間は1日間とし、ガラス容器内で、25℃の人工海水（ハイペット社製）2 L中で飼育した。飼育後、アルテミアを遠心分離して回収した。
(3)ヨシエビの砒素取り込み試験
このアルテミアを餌として、水槽（30cm×30cm×30cm）内で人工海水（ハイペット社製）20Lを用い、ヨシエビ（Metapenaeus ensis）を飼育した。飼育時にヨシエビを三群に分けた。一群は人工海水のみの環境下で、一群は人工海水に1 mMグルタチオン（ナカライテスク社製）を添加した環境下で、一群は人工海水に10 mMグルタチオンを添加した環境下で飼育した。アルテミア（給餌1回あたり1g）は3日に一回給餌した。飼育期間は28日間とした。
(4)砒素含有量の測定
試験終了後、クロレラ、アルテミア、ヨシエビについて生物体内の無機砒素及び有機砒素を測定した。無機砒素、有機砒素の測定には形態別砒素分析システム（島津製作所製  原子吸光分光光度計AA-6800、前処理装置ASA-2sp）を用い実施した。なお本実験においては砒素含有量を湿重量で測定したが、別途以下の実験を行い乾燥重量に換算した。【００４８】
すなわち、各生物試料を110℃で6時間加熱して加熱前後の重量を測定し、含水率を求めて湿重量濃度を乾燥重量濃度に換算した。ここで測定された含水率の値はヨシエビの殻で76％、ヨシエビの身（肉）で75％であった。なおアルテミアとクロレラについても含水率を計算したところ、アルテミアで94％、クロレラで84％であった。ここで求められたエビの肉と殻の含水率を用いて、以下の式により乾燥重量濃度の換算を行なった。
乾燥重量濃度(μg As/g  dry)＝湿重量濃度(μg As/g  wet)/(1-含水率/100)【００４９】
クロレラ-アルテミア-ヨシエビの食物連鎖系で、全砒素中におけるメチル化砒素(トリメチル＋ジメチル)の割合［メチル化砒素(トリメチル＋ジメチル)/全砒素（％）］を測定した。そして比較例であるクロレラ-ミジンコ-グッピーの食物連鎖系（比較例）における結果と比較した。なお肉における無毒化のデータを図３に、殻における無毒化のデータを図４にそれぞれ示す。図３と図４において、菱形の点はGSH添加なし、四角の点はGSH 1mM、三角の点はGSH 10mMをそれぞれ示す。なお図３(Ｂ)は図３(Ａ)を拡大した図であり、図４(Ｂ)は図４(Ａ)を拡大した図である。【００５０】
図３と図４より、クロレラ-アルテミア-ヨシエビの系では、肉と殻の両者で経時的な砒素のメチル化が認められた。そしてメチル化砒素の割合は比較例（ジメチル砒素1.2％、トリメチル砒素81.2％で合計82.4％：非特許文献１参照）よりも高かった。またGSH添加により、さらにメチル化砒素の割合を迅速に増加させることができた。【００５１】
更にヨシエビの肉と殻におけるトリメチル砒素の濃度を測定することにより、トリメチル砒素の濃縮効果を確認した。なお肉における無毒化のデータを図５に、殻における無毒化のデータを図６にそれぞれ示す。図５と図６において、菱形の点はGSH添加なし、四角の点はGSH 1mM、三角の点はGSH 10mMをそれぞれ示す。図５と図６より、クロレラ-アルテミア-ヨシエビの系において経時的な砒素の濃縮が認められた。またグルタチオン添加により、トリメチル砒素の濃縮は促進された。なお比較例（非特許文献１）におけるトリメチル砒素濃度は6.9（μg As/g  dry）であり、特に殻において比較例以上の砒素の濃縮効果を得ることができた。
実施例２【００５２】
次に、実施例1におけるクロレラによる無機砒素の代謝の様子を調べた。
クロレラの砒素取り込み条件については、実施例1と同様であった。取り込み期間は3日間であった。亜ヒ酸ナトリウムの投与前と投与後における無機砒素、ジメチル砒素(DMA)、トリメチル砒素（TMA）の割合についてまとめたものを図7に示す。図７の結果から分かるように、クロレラのみによって有害な無機砒素を、より無害な有機砒素(ジメチル砒素)にまで、メチル化できることが分かる。【００５３】
さらに、動物プランクトンによる有害化合物の無害化について検討を行った。動物プランクトンとして、アルテミアを用いた場合の効果についても調べた。【００５４】
クロレラ、アルテミアの組み合わせによる無機砒素代謝の様子を図8に示す。
これによれば、アルテミアによって、無機砒素、及びジメチル砒素の殆どをより安定な有機砒素(トリメチル砒素)にまでメチル化することが分かる。すなわち、この図8から明らかなように、アルテミアのような動物プランクトンは、無機砒素、ジメチル砒素をともに更にメチル化したトリメチル砒素にまで、代謝可能であることが分かる。すなわち、アルテミアのような動物プランクトンのみによって、無機砒素、ジメチル砒素を、より安定なトリメチル砒素まで代謝可能であることが分かる。したがって、動物プランクトンの無害化への重要な役割が示唆された。【００５５】
実施例３
次に、実施例１における食物連鎖系による無機砒素代謝について、メチル化促進因子を用いた場合の効果について調べた。条件等については実施例1と同様である。メチル化促進因子として、還元型グルタチオン(GSH)を用いた。結果を、図９に示す。
図９は、培養１４日目における無機砒素代謝の様子を示す。これによれば、１ｍM-GSHを用いた場合、10ｍM-GSHを用いた場合ともに、良好な結果、即ち、より多くの無機砒素をジメチル砒素またはトリメチル砒素に変換することが可能であるという良好な結果を示した。反対に、無機砒素は殆ど観察されず、無機砒素を低減させつつ、有機砒素を増大させて、有害化合物をより無害な物質とし得ることが分かる。
また、無機砒素のエビ中の残留率についても調べた。結果を図１０、及び図１１に示す。図１０は、クロレラ―アルテミア―ヨシエビの食物連鎖系での無機砒素残留率（エビの肉の部分）を示す。図１０（B）は、図１０（A）を拡大した図である。
図１１は、クロレラ―アルテミア―ヨシエビの食物連鎖系での無機砒素残留率（エビの殻の部分）を示す。図１１（B）は、図１１（A）を拡大した図である。この結果、無機砒素の残留率が、エビの肉及び殻の部分の両方について飼育日数とともに良好に減少しているのが分かる。すなわち、一般に有害とされる無機砒素の残留率を限りなく低減させることに成功した。【００５６】
実施例４
クロレラ、アルテミアおよびクルマエビの砒素取り込み試験および砒素含有量の測定は以下のように行なった。
(1)クロレラの砒素取り込み試験
培養装置（5L培養槽）を用いて、クロレラ（Chlorella regularis、日本クロレラ社製）の培養し、砒素の取り込みをおこなった。培養液に亜ヒ酸ナトリウム（三価の無機砒素）を1ppmとなるように添加し、光照射下、25℃、1 L/分で通気しながら培養し、3日間砒素の取り込みを行った。培養後クロレラ菌体を遠心分離で分離し、湿重量で約５０ｇのクロレラを得た。
(2)アルテミアの砒素取り込み試験
亜ヒ酸ナトリウムを取り込ませたクロレラ1gを餌として海洋性プランクトン・アルテミア（Artemia salina、テトラ社製）1g毎飼育した。これを二群に分け、一群には0.1mMの濃度のグルタチオン(シグマ社製)を添加した。アルテミアの飼育期間は1日間とし、ガラス容器内で、25℃の人工海水（ハイペット社製）2 L中で飼育した。飼育後、アルテミアを遠心分離して回収した。
(3)クルマエビの砒素取り込み試験
このアルテミアを餌として、水槽（30cm×30cm×30cm）内で人工海水（ハイペット社製）20Lを用い、クルマエビを飼育した。飼育時にクルマエビを二群に分けた。一群は、人工海水及びグルタチオン共存の環境下クロレラを給餌したアルテミア（給餌1回あたり1g）を、もう一群は、人工海水のみの環境下でクロレラを給餌させたアルテミア(（給餌1回あたり1g）を、それぞれ3日に一回給餌した。飼育期間は7日間及び14日間クルマエビを飼育した。
(4)砒素含有量の測定
試験終了後、クロレラ、アルテミア、クルマエビについて生物体内の無機砒素及び有機砒素を測定した。無機砒素、有機砒素の測定には形態別砒素分析システム（島津製作所製  原子吸光分光光度計AA-6800、前処理装置ASA-2sp）を用い実施した。なお本実験においては砒素含有量を湿重量で測定したが、別途以下の実験を行い乾燥重量に換算した。【００５７】
すなわち、各生物試料を110℃で6時間加熱して加熱前後の重量を測定し、含水率を求めて、湿重量濃度を乾燥重量濃度に換算した。ここで測定された含水率の値はクルマエビの肉で75％であった。なおアルテミアとクロレラについても含水率を計算したところ、アルテミアで94％、クロレラで84％であった。ここで求められたクルマエビの肉と殻の含水率を用いて、以下の式により乾燥重量濃度の換算を行なった。
乾燥重量濃度(μg As/g  dry)＝湿重量濃度(μg As/g  wet)/(1-含水率/100)【００５８】
クロレラ-アルテミア-クルマエビの食物連鎖系で、全砒素中におけるメチル化砒素(トリメチル＋ジメチル)の割合［メチル化砒素(トリメチル＋ジメチル)/全砒素（％）］を測定し、図１２に示した。そして比較例であるクロレラ-ミジンコ-グッピーの食物連鎖系（比較例）における結果と比較した。図１２において、菱形の点はGSH添加なし、四角の点はGSH 0.1mMをそれぞれ示す。
また、クルマエビの肉中の無機砒素の残留率についても調べた。図１３には、クロレラ−アルテミア−クルマエビの食物連鎖系での無機砒素残留率を示した。図１３において、菱形の点はGSH添加なし、四角の点はGSH 0.1mMをそれぞれ示す。
更にクルマエビの肉におけるトリメチル砒素の濃度を測定することにより、トリメチル砒素の濃縮効果を確認した。なおその結果を図１４に、示した。図１４において、菱形の点はGSH添加なし、四角の点はGSH 0.1mMをそれぞれ示す。【００５９】
これらの結果、クルマエビの食物連鎖系では、無機砒素残留率を非常に低い値に維持しつつ、トリメチル砒素濃度の増大が見られた。すなわち、一般に有害とされる無機砒素の残留率を、比較例（17.6％：非特許文献１参照）よりも非常に低い値(２％以下)に維持し、かつ、GSH添加により、特に無害なトリメチル砒素を、比較例（非特許文献１）におけるトリメチル砒素濃度6.9（μg As/g乾燥重量）以上に濃縮することに成功した。【００６０】
参照例
（アルテミア単独）
海洋性プランクトン・アルテミア（Artemia salina、テトラ社製）1gを下記表２上段の条件下で砒素取り込み実験を行った。アルテミアの取り込み期間は1日間とし、ガラス容器内、25℃の人工海水（ハイペット社製）2 L中で、亜ヒ酸20ppm添加し飼育した。その後、アルテミアを遠心分離して回収した。
試験終了後、アルテミアについて生物体内の無機砒素及び有機砒素を測定した。無機砒素、有機砒素の測定には形態別砒素分析システム（島津製作所製原子吸光分光光度計AA-6800、前処理装置ASA-2sp）を用い実施した。実施例１と同様の方法で、乾燥重量濃度に換算した。
その結果を下記表２下段に示した。
【表２】
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表より、アルテミアに直接砒素を取り込ませた場合には、無機砒素をトリメチル砒素（ＴＭＡ）に変換することはできなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明により、植物プランクトン-動物プランクトン-甲殻類からなる食物連鎖系を用いた新たな砒素の処理方法が与えられた。上記の食物連鎖系を用いた本発明の方法によって砒素の無毒化・メチル化を行なうことにより、従来よりも高い効率で砒素の処理を行なうことが可能となり、更には残留する無機砒素をより少なくすることが可能となった。またメチル化促進因子の存在下で甲殻類を飼育することにより、砒素の処理効率を更に向上させることができた。本発明の好適な態様においては食物連鎖系の最後でエビを使用することができるが、エビを用いることには肉と殻を分離できるという利点がある。またエビは乾燥させやすい材料であるために、工業的により高効率な砒素の完全閉鎖処理系を作るこ
とができる。
【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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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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