微生物を利用した土壌浄化技術
国立研究開発法人国立環境研究所
地域環境研究センター岩崎

1．はじめに企画部次長

土壌環境研究室長

一弘 Kazuhiro Iwasakiの後、2016年11月から12月にかけて実施された第9回モニタリング結果では汚染が依然近年、トリクロロエチレンやベンゼン、あ検出されており、例えばベンゼンでは最も高

るいはダイオキシン、PCB や油、さらにはい地点で0.23mg/L（土壌環境基準値0.01mg/ヒ素や水銀などの有害な有機化合物や重金属L）、ヒ素では0.021mg/L（土壌環境基準値による土壌・地下水汚染が日本各地で検出さ0.01mg/L）であった。一方、2008年8月のれ大きな社会問題となっている。本稿を準備

第1回豊洲新市場予定地の土壌汚染対策工事しているタイミングでちょうど東京都議会議に関する技術会議では表層土壌の当初汚染濃員選挙（投開票2017年7月2日）が実施され度はベンゼンで430mg/L と報告されており、たが、今回の選挙の争点の一つが土壌汚染をもともと非常に高濃度汚染現場ではあった発端とした築地市場の豊洲移転問題でが、土壌浄化工事に一定の効果があったことあった。

がわかる。この現場での土壌浄化技術として
1）にまとめたが、当は、洗浄処理、中温加熱処理に加えて、特に初からその土地利用状況などによりベンゼンベンゼンの浄化に効果的な微生物処理も採用やヒ素などによる土壌汚染の存在が知られてされていた。

築地移転の経緯を表1

おり、2007年には土壌汚染対策などに関する専門委員会が設置されている。浄化対策中

2．改正土壌汚染対策法の2012年には移設計画が市場業界と合意されていたが、2016年に安全性への懸念などところで、わが国の市街地での土壌・地下を理由に小池知事が移転延期を発表した。そ

水汚染問題に対して2002年に土壌汚染対策

表1

東京都中央卸売市場移転の経緯

2001年12月

豊洲への移転を決定

2005年4月

東京都卸売市場審議会で「2012年度開場を目途」を明記

2007年4月

豊洲新市場予定地における土壌汚染対策等に関する専門家会議設置

2011年3月

東京ガスと土地売買契約を締結

2011年3月

国が、新設市場として位置づけ

2012年11月

施設計画を市場業界と合意

2013年1月

汚染対策の最大1年間延伸の公表

2014年2月

市場建設工事の起工式

2014年11月

汚染対策が全街区において完了

2014年12月

2016年11月上旬開場を市場業界と合意

2016年8月

小池知事が開場延期を発表

2016年11〜12月 第9回モニタリング
2017年7月

東京都議会議員選挙
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法が成立し、さらに法制定時の課題や施行後実際には前述の基準超過事例件数よりも莫大の問題点に対応するためにその改正法「土壌な汚染事例が潜在しているものと考えら汚染対策法の一部を改正する法律」が2010れる。

年4月に施行された。現在はこの改正法に準一般社団法人土壌環境センターが報告してじて土壌汚染対策が進められている。なお、

い る 会 員 企 業 に お け る 調 査 結 果 4） で は、さらに本法の改正法が第193回国会で可決さ2015年度の土壌汚染状況調査・対策の受注れ、2017年5月19日に交付されている（2017

件数は7,106件で、受注高は773億円となっ年9月現在では未施行）。ている。また、対策技術（のべ647件）とし環境省が公表

2）

している土壌汚染調査・ては「土壌汚染の除去」が44％を占めており、対策事例などに関する調査結果によると、改このうち80％は掘削除去であるが、20％が正土壌汚染対策法施行以降2014年度までの

原 位 置 浄 化 で あ っ た。 原 位 置 浄 化 の う ち

累計で、土壌の汚染状態が指定基準を超過し63％（のべ47件）が生物処理となっており、た事例は2,203件となっている。なお、2002対策技術全体の7％であった。

年の法施行から2009年度末までの累計では1,487件となっている。これらの件数は都道

3．生物処理技術

府県が把握した事例数であり、同様に環境省が公表 3） している土壌汚染の可能性のある微生物機能を活用して汚染した環境を修復

土地面積は、27.2万 ha とも試算されており、する技術は、バイオレメディエーション 5）

図1

バイオレメディエーション技術など

10と呼ばれており、微生物の活用法により二つ然に起こりうる分解メカニズムの効果を高めに分類される（図1）。一つはバイオスティるための工学的システムで、以下に示す点なミュレーション（Biostimulation）で、汚染どを考慮してデザインされる。

した土壌・地下水に栄養塩類、酸素などを注入し、現場に生息している微生物の浄化活性を高める方法であり、もう一つはバイオオー（1）微生物の添加（バイオオーグメンテーション）

グメンテーション（Bioaugmentation）と呼対象とする汚染化学物質の分解菌が少ないばれ、汚染現場の微生物による生分解活性が場合に実施される。現場に生息する分解菌を低い場合に、外来の浄化微生物を導入して汚分離してリアクターなどで増殖させて添加す染環境を浄化する方法である。さらに、バイるケースと、すでに別の環境から分離されてオレメディエーションの実施プロセスによその分解活性などが明らかとなっている分解り、バイオリアクター、個体処理、スラリー菌を導入するケースとがある。このバイオ処理、原位置バイオレメディエーション（図オーグメンテーション技術では、非常に多く2）などに大別される。の微生物が生息している汚染現場環境中におこのうち、特に現場での浄化を目的としたいて、特定の微生物すなわち目的の分解菌の原位置バイオレメディエーション技術は、自みの増殖を制御することが必要である。従っ

図2

原位置バイオレメディエーション事例の模式図

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て、この技術による浄化の成否は、現場の微る。この自然浄化力を定量化する技術は、ナ

生物生態系および地下環境の物理的条件に強チ ュ ラ ル ア テ ニ ュ エ ー シ ョ ン（natural at-く依存している。なお、現在の日本では後述

tenuation）と呼ばれており、これに関するする利用指針が公示されている。

研究は現在米国をはじめとして日本でも注目されている。

（2）エネルギー源、栄養塩類の添加

バイオレメディエーション技術には、その窒素、リン、その他の生育因子などの微生技術の現場への適用にあたり、考慮すべき利物の増殖に必要であり、汚染現場において生点と欠点 がある（表3）。特にわが国におい物学的に鍵となる栄養を添加する。一般にこて実施例がまだ少なく、他の技術と比べて十うした栄養源が現場における生分解の制限因分に確立された技術とはいえない点、浄化期子にならないように他の技術と共に用いら間の予測が難しい点が大きな欠点であるといれる。

える。

（3）電子供与体の添加

4．微生物によるバイオレメ
ディエーション利用指針

汚染源である化学物質を分解する微生物がエネルギーを得るための酸化還元反応において、電子供与体として働く基質を添加する。

バイオレメディエーション技術のうち前述

汚染物質が酸化される場合は、トルエン、プしたバイオオーグメンテーションに関してロパン、メタンのような共代謝酸化剤（co-は、2005年3月に経済産業省および環境省metabolic oxidant）を添加する。汚染物質がが公示 6）した「微生物によるバイオレメディ還元される場合は、水素を遊離する化合物なエーション利用指針」にてガイドラインが示

どの還元剤を添加する。

された。なお、本指針においてバイオスティミュレーションは対象とされていない。事業（4）電子受容体の添加

者は浄化事業計画および影響評価書を作成

汚染現場で働かせる分解菌の性質に応じし、ついで浄化事業計画が指針に適合していて、好気的分解では直接酸素を注入する、あるかを判断する。この中で特に浄化微生物がるいは過酸化水素などの酸素を供給する化合現場微生物生態系に及ぼす影響の評価に関し物を添加する。また嫌気的分解では硝酸などては、この分野が発展途上でもあり方法論がの電子受容体を添加する。

十分に確立していないことから、多くの時間と費用が費やされる傾向にあり、規模の小さ（5）水分、pH、温度の管理

12い事業者などにとってはハードルが高いもの

浄化を実施する土壌環境、地域の状況によとなっている。本指針が公示されてから現在

り分解微生物の活性を阻害しないよう、また（2017年7月）まで既に12年以上が経過して十分に能力を発揮させるようにこれらの条件いるが、これまでに10件の事業についてのを調整する。

適合確認がなされているにすぎない。今後、以上に述べた原位置バイオレメディエー

バイオレメディエーション市場の発展に向けションの技術は表2に示す工法などにより実ては、これまでに得られてきた知見を整理し、施される。また、汚染現場の状況によっては評価内容の見直しなど事業者への負担が軽減

原位置において自然浄化が生じる場合もあされるような運用が期待されている。

表2

原位置バイオレメディエーションの工法

工法

目的

短所（限界）
添加物質の拡散の制御が難しい
土壌および地下水中で 地上部分の施設が小規
直接注入
化学物質を地下水に注入するのでの生分解の活性化
模環境基準等の規制に配慮する
地下水中の汚染の封じ地上部分の施設が小規 バリアを通過する地下水だけしか微生物バリア
込めバリアを通過する
模処理されない地下水の浄化
地上部分の施設が小規 バイオベンティングでは地下水をバイオベンティング 酸素の供給による生分
模 土 壌 の 浄 化 が 可 能 浄化する他の工法との併用が必須
バイオスパージング 解の活性化（バイオベンティング）である
規制の関係で汚染地下水の再注入
地下水中の汚染の封じ 汚染の封じ込めが可能
が難しい場合がある
地下水循環
込め地下水循環エリア 地下水中への物質添加
注入あるいは揚水井戸中に粘土層での生分解の活性化 の制御が易しいが存在すると浄化効果が減少する

表3

長所

バイオレメディエーションの利点と欠点

利点

欠点

現場での実行が可能

高濃度汚染には対応が難しい

汚染物質の分解による恒久的除去

浄化期間が長く予測が難しい

比較的安価なシステムの構築が可能 広範なモニタリングが必要
浄化現場の撹乱が少ない

現場生物への十分な影響評価が必要

他の技術との組合せが可能

新しい技術への不信感

5．バ イオレメディエーション
実施における安全性評価

衆のプロファイル変化を解析するために、環境試料中の全微生物 DNA を回収し、リボゾーム遺伝子をターゲットとした手法が広く実施されてきている。そこで土壌中の全微生物群

ところで、バイオレメディエーション技術

集および培養可能な微生物群集のプロファイの実施においては、その有効性ばかりでなく、ル変化を解析したところ、全微生物群集の解環境への影響などの安全性についても十分に析ではトリクロロエチレンによる影響はほと7）評価する必要がある 。環境影響評価においんど認められなかったが、培養可能な微生物て、重要な評価項目である現場の微生物群集群集では影響が観察され、非汚染の対照系との構成変化（プロファイル変化）の解析は、比較して汚染濃度10mg/L と100mg/L でと現在各種の手法が開発されつつある分野で、もに50日目のプロファイルが大きく変化し今後の発展が期待されている。ていることが示された。培養微生物の遺伝子8）を網羅的に解析する本方法では、サンプル内として、土壌・地下水汚染の原因物質の一つの全ての微生物は培養可能である。現在、筆であるトリクロロエチレンを密閉したバイア者らは環境影響評価手法を開発する一助にす

ルビンに0、10、100mg/L になるように添べく、汚染物質に応答する微生物の分離を試加し、土壌中の微生物群集に及ぼすトリクロみている。

筆者らは評価手法の開発を目指した研究

ロエチレンの影響について解析を試みた。いずれの濃度においても微生物生菌数の変化は認められなかった。近年、こうした微生物群
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6．おわりにわが国でのバイオレメディエーションの実施例はまだ少ない状況であるが、産官学の多くの研究者が環境浄化微生物および浄化工法の開発を試みており、2009年の「第15回地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会」においても、全体の3割弱の発表が生物関連技術であり、関心の高さがうかがわれる。従って、今後経済状況が上向き、再開発などによる土地取引が活性化してくれば、環境浄化事業も必ず活性化してくるものと考えられる。本稿で述べたように比較的安価で原位置での処理が可能であり、さらに汚染物質の恒久的な除去が期待できるバイオレメディエーション技術は、近い将来重要な環境浄化技術の一つの選択肢となるであろうと信じている。

参考文献1） 東京都：中央卸売市場，http://www.shijou.metro.tokyo.jp/
2） 環境省：土壌汚染対策法の施行状況及び土壌調査・対策事
例 等 に 関 す る 調 査 結 果，http://www.env.go.jp/water/dojo/chosa.html
3） 環境省「土壌汚染をめぐるブラウンフィールド対策手法検討調査」中間とりまとめの公表について，http://www.
env.go.jp/press/8300.html
4） 一般社団法人土壌環境センター土壌汚染状況調査・対策に関する実態調査，https://www.gepc.or.jp/04result/info1.htm
5） 岩崎一弘：バイオレメディエーション技術を活用した土壌・地下水の浄化，ケミカルエンジニアリング，49, 53-57,
2004.
6） 環境省：微生物によるバイオレメディエーション，http://
www.env.go.jp/air/tech/bio/7） 岩崎一弘：“バイオレメディエーション技術の有効性（Efficacy）と安全性（Safety）”，電気評論，92, 62-63, 2007.
8） Mera, N. and K. Iwasaki：Use of plate-wash samples tomonitor the fates of culturable bacteria in mercury- andtrichloroethylene- contaminated soils, Appl. Microbiol.
Biotechnol., 77, 437-445, 2007.

いわさき

かずひろ

東京理科大学大学院修士課程修了。環境庁国立公害研究所に入所。微生物による環境浄化、微生物多様性の解析、遺伝子組換え微生物の環境影響評価など環境バイオテクノロジー研究に従事。2012年〜2014年内閣府参事官。

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