JP2006247546A - 重油汚染土壌の浄化促進方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 環境に優しいことはもとより、低コストで、後片付けの手間がかからないうえ、該汚染土壌のスティグマを払うことができる重油汚染土壌の浄化促進方法を提供する。
【解決手段】 重油汚染土壌にミミズと餌料とを混合し、該汚染土壌中の重油分解菌を活性化・増殖し、該分解菌により重油汚染土壌中の重油を分解する。
このとき、餌料が茶殻であることが好ましく、１〜１４０００ｐｐｍの重油汚染土壌１０〜２００ｇに対し、ミミズ１〜１０５ｇと茶殻０．５〜１０（乾燥重量）ｇとを混合する。

Description

本発明は、バイオレメディエーション（bioremediation：微生物を利用した環境修復技術）を用いることで、重油で汚染された土壌を浄化する方法であって、重油汚染土壌にミミズと餌料（有機性廃棄物など）とを混合し、重油分解菌を活性化・増殖させ、該汚染土壌の浄化を促進する方法に関する。

近年、土地の転売・再開発に伴い、石油製品を扱う工場跡地などにおける油汚染土壌の事例が増加しており、その浄化対策の確立が急務となっている。
（石）油は、多種多様な化合物の混合物であり、中でも、分子量や比重が大きく粘性が高い重油（炭素数２２以上の化合物を多く含む）は、分解されにくく、土壌粒子に付着しやすいため地下水面まで到達することは稀であり、地表（表層）近辺に蓄積する傾向がある。

このような油汚染土壌の修復には、物理化学的手法と、生物学的手法との２種類の修復技術が存在する。

物理化学的手法は、焼却処理や埋設法、土壌置換法などを示し、従来より国内でも一般的に行われてきた手法である。
しかしながら、高価な焼却設備が必要であったり、重機の利用による膨大な費用、後片付けの手間が必要である、などの問題が生じている。

これに対し、生物学的手法は、バイオレメディエーションと呼ばれ、二次汚染の可能性が低く、省エネルギーかつ低コストであるなど数多くの利点を有するため、欧米では研究が盛んに行われている技術であるが、国内で油汚染土壌の浄化について実証した報告例は乏しい。
バイオレメディエーションの効果を高めるためには、汚染源に、酸素供給や栄養塩の添加などを行い、（該汚染源に元々生育している、あるいは外部で培養し該汚染源に接種した）浄化に関与する微生物を活性化させることが一般的である。
Microbial-degradation of hydrocarbons in the environment Leahy et al. １９９０

本発明は、このような現状に鑑み、バイオレメディエーションにより重油で汚染された土壌を浄化促進する方法であって、環境に優しいことはもとより、低コストで、後片付けの手間がかからないうえ、該汚染土壌のスティグマ（stigma：土壌汚染の存在（あるいは過去に存在した）に起因する心理的な嫌悪感から生ずる減価）を払うことができる重油汚染土壌の浄化促進方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記の課題を解決するために、まず、（α）油は本来天然の物質であるため、この油を分解する微生物は環境中に普遍的に存在している説（「Microbial-degradation of hydrocarbons in the environment」Leahy et al. １９９０）に着目し、重油汚染土壌に元々生育している重油分解菌を活性化する方法について検討を行った。

検討の結果、（β）地表の植物残さ（枯れ草・落ち葉など）を摂食して下層の土壌粒子を含む排出物（糞土）を地上に押し出すことによって、土壌を撹拌・耕耘する（この撹拌・耕耘は分解菌にはない働きである）「ミミズ」に着目し、重油汚染土壌に「ミミズ」と「その餌」とを添加することで、重油分解菌を活性化し増殖させ、汚染土壌の浄化が促進されるとの知見を得た。

次に、このような知見の下で、低コストや環境問題（ゴミの削減）を考慮して、家庭や工場、養畜場などから出る有機性廃棄物の再利用により得られるミミズの餌について検討を重ねた結果、（γ）供試した有機性廃棄物の中で、重油分解を促進するために添加するミミズの餌として最も適しているのは、「茶殻」であることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、重油汚染土壌にミミズと餌料とを混合し、該汚染土壌中の重油分解菌を活性化・増殖し、該分解菌により重油汚染土壌中の重油を分解することを特徴とする重油汚染土壌の浄化促進方法を要旨とするものである。
このとき、（１）餌料が茶殻であることが好ましく、また（２）炭素数が１０〜４４である重油を分解することが好ましく、しかも（３）１〜１４０００ｐｐｍの重油汚染土壌１０〜２００ｇに対し、ミミズ１〜１０５ｇと茶殻０．５〜１０（乾燥重量）ｇとを混合することが好ましい。
さらに、（４）重油汚染土壌を地表から０．２〜１．０ｍの深さまで掘り起こした後、ミミズと餌料とを投入し、掘り起こした汚染土壌を被せてもよく、（５）板状体をその上端縁を残して地表から０．２〜１．０ｍの深さまで埋没させ、該板状体で処理浄化対象の重油汚染土壌を囲ってもよい。

本発明における重油汚染土壌は、重油を含む土壌であって、例えば、石油製品などを扱っていた工場跡地やガソリンスタンド跡地、産業廃棄物のゴミ捨て場（廃棄場）跡地、タンカーが座礁した海岸、などミミズ（と重油分解菌）が生息できる環境であれば、特に限定されないが、本発明の浄化促進方法は、炭素数が１０〜４４、好ましくは炭素数が１４〜３２の化合物を多く含む重油による汚染土壌に好適に適用される。
ガソリンなど比重が小さく粘性の低い油（炭素数が１〜２２を多く含む）は、土壌中で地下水面まで到達する傾向があるため、地表性（垂直ではなく水平方向への移動性）をもつミミズを用いた本方法では、浄化の効率が低くなる。

本発明では、このような重油汚染土壌に、ミミズと餌料とを混合し、該汚染土壌中の重油分解菌を活性化し、増殖させることが重要である。
本発明を導く様々な試験過程で、重油汚染土壌にミミズだけを混合した際にミミズが衰弱したことから、重油汚染土壌は、自然界において粗大有機物（植物残さ）を摂食しているミミズにとって貧栄養な環境であると考えられる。
このため、家庭や工場などから排出される茶殻などの有機性廃棄物を、ミミズの餌として一緒に混合することで、ミミズの生育を安定させ、このミミズによる摂食活動によりもたらされる該汚染土壌の撹拌・耕耘によって、該汚染土壌中に存在している重油分解菌を活性化し増殖し、環境にやさしく、低コストで、しかも（重機や化学物質を用いる手法よりも）スティグマを小さくできる浄化促進方法を提供することが可能となる。

混合されるミミズとしては、重油に対して耐性を持ち、浄化促進に有用なミミズであれば、特に限定されず、シマミミズ、フトミミズなどが挙げられ、中でも、シマミミズが好ましい。
シマミミズとしては、（株）マルニチ製 “スーパー太虫熊太郎”、ＨＡＮＡＭＡＲＵ社製 “ミミズキング”など一般に市販されているものをそのまま用いることができ、いずれかを単独であるいは適宜の組み合わせによる２種以上を混合して使用してもよい。

混合されるミミズの餌料としては、低コストや環境問題（ゴミの削減）を考慮して、家庭や工場、養畜場などから出る有機性廃棄物を再利用することが好ましく、例えば、家庭や食品加工場から出る野菜残さ、養畜場から出る糞、公園などの清掃後に出る枯れ草・落ち葉、などを単独で使用してもよいし、適宜の組み合わせによる２種以上を混合して使用することができる。

このような有機性廃棄物の中でも、茶殻が好ましい。
茶殻としては、不発酵茶（緑茶、番茶（ほうじ茶等）など）、発酵茶（紅茶など）、半発酵茶（烏龍茶など）等の茶葉を熱湯や冷水などで抽出した茶殻が挙げられ、これら茶殻は、単独で使用してもよいし、適宜の組み合わせによる２種以上を混合して使用してもよい。

抽出の程度は、特に限定されず、家庭、レストラン、喫茶店、オフィスビル、学校、病院などで一般的なお茶として抽出された茶殻や、飲料水としてのお茶を製造する飲料メーカーの工場などで抽出された茶殻を使用することができる。
このように、本発明では、飲料として使用後の茶殻を再利用することができるため、生ゴミを減らす（有機性廃棄物を再利用する）という大きな効果をもたらす。

このような生ゴミとしての茶殻を集荷して、重油汚染土壌の浄化促進に用いるには、ある一定量を腐敗させることなく貯める必要がある。
本発明では、茶殻の鮮度を保つために、冷凍保存したものを用いてもよい。
また、茶殻は、湿った状態でも、乾燥状態でもよいが、ミミズが生育できるよう土壌に一定量の水分が存在するほうがより好ましい。

本発明による浄化促進方法では、１〜１４０００ｐｐｍの重油汚染土壌１０〜２００ｇに対し、前述のようなミミズ１〜１０５ｇと茶殻０．５〜１０（乾燥重量）ｇとを混合することが好ましい。
ミミズの投入量は、少なすぎると汚染土壌の浄化促進に時間がかかるうえ、捕食されたり逃避する場合などを考慮する必要があり、また、多すぎると生育密度が高くなりすぎ、ミミズ本来の生育活動が不活発となるため、本発明では、上記範囲内が好ましく、より好ましくは３５〜１０５ｇである。
茶殻の投入量は、少なすぎると上記ミミズの餌量として不充分であり、また、多すぎるとミミズの餌とならない過剰分が腐敗し、腐敗したものがミミズや分解菌の生育を妨げる虞があるため、本発明では、上記範囲内が好ましく、より好ましくは２〜５（乾燥重量）ｇであるが、茶殻が想定以上にミミズに摂食されたり、風雨などで飛散した場合など、浄化処理対象土壌からなくなってしまった際には、適宜茶殻を追加する必要がある。
ちなみに、例えばシマミミズにおいて捕食と逃避が無い場合、通常ミミズ１０匹が約７ｇに相当する。
ミミズと茶殻とは、上記重油汚染土壌に対し、このような所定量であれば、一度に混合してもよく、数回に分けて徐々に混合してもよい。

本発明では、重油汚染土壌に、このようなミミズと餌料とを混合することで、該汚染土壌中の重油分解菌を活性化・増殖する。
混合する際には、重油汚染土壌を地表から０．２〜１．０ｍの深さまで掘り起こした後、ミミズと餌料とを投入し、掘り起こした汚染土壌を被せることが好ましい。
掘り起こす深さが浅すぎると、ミミズが鳥などに捕食されたり乾燥する虞があるうえ、餌料が風などにより飛散する可能性があり、また、深すぎると、ミミズの生育には不適切な環境となることがあるうえ、地表付近の重油が分解されにくいため、上記深さが好ましく、より好ましくは０．２〜０．３ｍである。

掘り起こす方法としては、鍬やスコップなどを用いればよく、汚染土壌の面積があまりにも広大である場合は重機を用いてもよい。
また、混合する前に、予めミミズと茶殻などの有機性廃棄物とを一緒に（空気穴を開けた）ケース等に半〜１日置いて馴染ませたものを、汚染土壌に混合することもできる。

混合後は、そのまま一定期間（例えば、２〜６ヶ月間）放置すればよいが、ミミズは暗所を好むうえ、浄化条件（例えば温度など）をなるべく一定に保つ（かつ浄化中の土壌の飛散を防ぐ）ためにも、混合後の汚染土壌をビニールシートなどで覆ってもよい。

本発明の浄化促進方法において、土壌が浄化された後は、ミミズは越冬できないので、自然淘汰され、また、茶殻などの有機性廃棄物はミミズに摂食され（一部は土壌微生物に分解され）るため、いずれも浄化処理対象土壌に残らず、後片付けの手間がかからない。

さらに、本発明では、板状体をその上端縁を残して地表から０．２〜１．０ｍの深さまで埋没させ、該板状体で処理浄化対象の重油汚染土壌を囲ってもよい。
このような板状体で囲うことにより、該重油汚染土壌からのミミズの逃避を防止することができると同時に、汚染部位を明確に区分けすることができる。

この板状体としては、屋外でしかも汚染土壌中での使用において耐性があって、ミミズの逃避を防ぐことができるものであれば、材質や大きさ、厚みについて特に限定されず、例えば、合板、アルミ板、鉄板などが挙げられる。

板状体の上端縁は、ミミズが汚染土壌から該上端縁上を通過して逃避するのを防ぎ、また浄化処理後に板状体を片付ける際の目安になるように、適宜突出させればよく、残りを、地表から０．２〜１．０ｍの深さまで埋没させればよい。なお、これより深く埋没させても、地表性であるミミズが逃避する可能性が低く無駄である。

また、本発明では、ミミズの餌として、茶殻のほかに、必要に応じて、本発明の特性を損なわない範囲において、有機性廃棄物（例えば、公園などの清掃後に出る枯れ草・落ち葉、家庭や食品加工場から出る野菜残さ、養畜場から出る糞など）はもとより、市販の石油炭化水素系汚染土壌浄化用バイオ資材（例えば、（株）三菱商事製 “エンレテック”（エンレテックの主成分は綿花であり、これが分解菌の餌と同時に住み場所となり、分解菌が安定して増殖できる）など）を適宜添加することができる。

また、本発明における重油分解菌は、汚染土壌中に元々生育している分解菌であって、本発明の浄化促進方法（すなわち、ミミズと茶殻とを混合すること）により、その分解能が活性化・促進される分解菌である。このような分解菌としては、例えば、Pseudomonas属、Ochrobactrum属、Citrobacter属、Stenotrophomonas属などが挙げられるが、これに限定されるものではない。

このような本発明の浄化促進方法により、重油汚染土壌中の重油分解菌が活性化・増殖し、該汚染土壌中の重油が分解される。
なお、具体的な汚染指数として、土壌中に残存する重油量が、２．５ｍｇ（２５００ｐｐｍ）以下となることが好ましいとされており、本発明では、これを十分達成することができるものである。

本発明の重油汚染土壌の浄化促進方法は、バイオレメディエーションにより重油で汚染された土壌を浄化促進する方法であって、ミミズと有機性廃棄物のみを添加するだけなので環境に優しいことはもとより、低コストで、しかも有機性廃棄物は分解されミミズは越冬できず死滅するので後片付けの手間がかからないうえ、該汚染土壌のスティグマを減少することができる。

〔ミミズの餌となりうる有機性廃棄物の検討〕
５０ｍＬのＵＭサンプル瓶に、工場跡地から採取された重油汚染土壌（重油濃度：約１．４％（ｗ/ｗ） 株式会社奥村組 提供）３０ｇを入れ、
（１）コントロール≪無添加、重油汚染土壌のみ≫、
（２）各種ミミズを１瓶に１匹添加≪重油汚染土壌＋ミミズ≫、
（３）餌のみを（おから、もみがら、茶殻については１．０ｇずつ；鶏糞堆肥、牛糞堆肥、豚糞堆肥については０．３ｇずつ）添加≪重油汚染土壌＋餌≫、
（４）各種ミミズと餌（添加量は（３）と同様）を添加≪重油汚染土壌＋ミミズ＋餌≫、
（５）市販の石油炭化水素系汚染土壌浄化用バイオ資材を重油汚染土壌に対して０．８％（ｗ/ｗ）混合≪重油汚染土壌＋浄化資材≫、
の５つの処理区を設けた（各処理３反復）。空気穴を開けた蓋をして室温で１ヶ月間浄化試験を行った。

試験後、土壌に残存する重油量の測定を、ｎ-ヘキサンによるソックスレー抽出−重量法にて行った。結果を図１に示す。

なお、上記試験において用いたミミズ、餌、バイオ資材を、図１中の略号と共に以下に示す。
＜ミミズ＞
熊太郎：（株）マルニチ製 “スーパー太虫熊太郎”。
キング：ＨＡＮＡＭＡＲＵ社製 “ミミズキング”。
＜餌＞
おから：個人経営の豆腐屋から入手。
もみがら：東京農工大学農学部付属農場で栽培した稲より入手。
茶殻：喜久屋茶舗製 “宝ほうじ茶”を一度熱湯抽出したものを茶殻として、同条件で実験するために冷凍保存した後に用いた。
鶏糞堆肥：（株）東商製 商品名“発酵鶏糞”。
牛糞堆肥：名古屋大学農学部付属農場製造。
豚糞堆肥：（株）ヤマシタアグテム製 商品名“特殊肥料スーパーいきいき”。
＜バイオ資材＞
浄化資材混合：（株）三菱商事製 “エンレテック”

図１に示すように、「熊太郎＋茶殻」における重油汚染土壌では、コントロールまたは他の餌を添加した重油汚染土壌と比べて、有意に重油が減少したことが認められた。
なお、「キング＋茶殻」においては、「キング＋おから」、「キング＋牛糞堆肥」の結果より劣っているが、これは、試験期間が1ヶ月と短く、効果が不安定であったためと考えられる。試験期間を延長する場合には、このような不安定さは解消すると考えられる。

本発明の重油汚染土壌の浄化促進方法は、ミミズと有機性廃棄物のみを添加するだけなので環境に優しいことはもとより、低コストで、しかも有機性廃棄物は分解されミミズは越冬できず死滅するので後片付けの手間がかからないうえ、該汚染土壌のスティグマを減少することができる。
このため、本発明による浄化促進方法は、例えば、再開発される土地の近傍や石油製品などを扱っていた工場跡地、ガソリンスタンド跡地、産業廃棄物のゴミ捨て場（廃棄場）跡地、タンカーが座礁した海岸などに好適に使用することができる。

重油分解を促進する有機性廃棄物の検討結果を示す図である。

Claims (6)

1. 重油汚染土壌にミミズと餌料とを混合し、該汚染土壌中の重油分解菌を活性化・増殖し、該分解菌により重油汚染土壌中の重油を分解することを特徴とする重油汚染土壌の浄化促進方法。
2. 餌料が茶殻であることを特徴とする請求項１に記載の重油汚染土壌の浄化促進方法。
3. 炭素数が１０〜４４である重油を分解することを特徴とする請求項１または２に記載の重油汚染土壌の浄化促進方法。
4. １〜１４０００ｐｐｍの重油汚染土壌１０〜２００ｇに対し、ミミズ１ｇ〜１０５ｇと茶殻０．５〜１０（乾燥重量）ｇとを混合することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の重油汚染土壌の浄化促進方法。
5. 重油汚染土壌を地表から０．２〜１．０ｍの深さまで掘り起こした後、ミミズと餌料とを投入し、掘り起こした汚染土壌を被せることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の重油汚染土壌の浄化促進方法。
6. 板状体をその上端縁を残して地表から０．２〜１．０ｍの深さまで埋没させ、該板状体で処理浄化対象の重油汚染土壌を囲うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の重油汚染土壌の浄化促進方法。

Images