JP2010005570A - 土壌又は地下水のうち何れか一方又は両方の浄化組成物及び浄化方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】汚染土壌・地下水中に含有される有機ハロゲン化合物の微生物分解を促進する組成物において、澱粉分解物、オリゴ糖、糖アルコールのうち少なくとも何れか一からなる三糖以上の糖類と、水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質と、好適には脂肪族カルボン酸(塩を含む)とを含み、好適には前記三糖以上の糖類の含量が、全糖類の固体重量に対して固体重量にして60%以上とする。
【選択図】なし
Description
汚染地域が広範囲に亘る場合にはオンサイトでの処理が望まれており、近年は汚染物質で汚染された土壌の浄化方法として、安価でかつ簡単に浄化処理が可能である生物処理が提案、実用化されている。
さらに、特許文献3(特開平2005−66425号公報)には、炭素源と陰イオン性界面活性剤および/または非イオン性海面活性剤とを有し、前記炭素源は、炭素数が14以上の脂肪酸、炭素数が14以上のアルコール、炭素数が12以上の脂肪族アミン、または炭素数が12以上の脂肪酸アマイドのうち少なくとも1種類から選択される土壌と地下水の浄化組成物について開示されている。このような炭素数の炭素源を用いることにより長期間炭素を供給でき、さらには炭素源の溶解度を向上させ、少ない添加ポイントで広範囲の浄化ができる。また界面活性剤により炭素源を効果的に乳化することができる。
栄養剤の注入による土壌、地下水の汚染物質の分解工程は、汚染物質が有機塩素化合物である場合を例に採ると、(1)栄養剤の供給により通性嫌気性微生物又は好気性微生物が活性化し、土壌、地下水中の酸素が消費され、対象土壌・地下水が嫌気状態になる、(2)嫌気状態によって嫌気性微生物が活性化する、(3)嫌気性微生物である脱塩素化細菌等有機ハロゲン化合物の分解に関わる細菌が栄養剤により活性化して還元脱塩素化反応が促進される、という3つのステップが達成される必要がある。還元脱塩素化反応における汚染物質の分解は、例えばテトラクロロエチレン、トリクロロエチレン等の塩素化脂肪族炭化水素(CAHs)の場合、テトラクロロエチレン(PCE)→トリクロロエチレン(TCE)→ジクロロエチレン(cis−DCE)→塩化ビニル(VC)→エチレンの順に分解されていく。
しかしながら、従来の栄養剤ではPCE、TCEの分解速度が速く、cis−DCEのような中間生成物が蓄積されてしまい、環境基準を超過してしまうという問題があった。またこの中間生成物が蓄積すると微生物環境に悪影響を及ぼし、微生物の活性に阻害を与える恐れもある。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、広範囲の処理対象に対して短期間で嫌気性雰囲気を形成することができ、且つ中間生成物が残留して蓄積することなく効率的な汚染物質の分解を促進することができる土壌・地下水浄化組成物及び土壌・地下水の浄化方法を提供することを目的とする。
第1の発明として、汚染土壌・地下水中に含有される有機ハロゲン化合物の微生物分解を促進する組成物において、
澱粉分解物、オリゴ糖、糖アルコールのうち少なくとも何れか一からなる三糖以上の糖類と、水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質とを含むことを特徴とする。
また、第2の発明として、汚染土壌・地下水中に含有される有機ハロゲン化合物の微生物分解を促進する組成物において、
澱粉分解物、オリゴ糖、糖アルコールのうち少なくとも何れか一からなる三糖以上の糖類と、水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質と、脂肪族カルボン酸またはその塩とを含むことを特徴とする。
また、本発明の組成物では三糖以上の糖類を用いることにより、少なくとも3ヶ月以上の長期間に渡る持続性を持たせることが可能となる。これにより、地下の汚染域を長期間安定して嫌気的雰囲気にすることが可能になったため、従来の栄養剤では蓄積しやすかった中間生成物を確実に分解できる。
さらに、本発明では糖類や水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質、脂肪族カルボン酸のような安価で安全な物質を原料としているため、低コストで安全な組成物を製造することができる。
澱粉分解物、オリゴ糖、糖アルコールのうち少なくとも何れか一からなる三糖以上の糖類と、脂肪族カルボン酸またはその塩とを含むことを特徴とする。
また、脂肪族カルボン酸を共存させることで、PCE、TCEの分解が始まる時期が早くなり、処理速度の短縮化が達成できるものである。
本発明のごとく、三糖以上の糖類を60%以上含有する糖類を含む組成物とすることにより、浄化対象の嫌気化後、有機ハロゲン化合物の分解促進に十分な栄養剤を長期にわたって浄化対象に供給することができる。
このとき、好ましくは四糖から二十糖の糖類の含量が、糖類の重量に対して固体重量にして50%以上とする。
このように、分子量の大きい糖類を多く含有させることにより、組成物の分解が緩慢となり、土壌・地下水中に長期間残存するため嫌気性雰囲気を長期間持続することが可能となる。
水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質と、澱粉分解物、オリゴ糖、糖アルコールのうち少なくとも何れか一からなる三糖以上の糖類とを含む水溶液を前記土壌・地下水に注入することを特徴とする。
また、汚染土壌・地下水中に含有される有機ハロゲン化合物を微生物により分解して浄化する土壌・地下水の浄化方法において、
水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質と、澱粉分解物、オリゴ糖、糖アルコールのうち少なくとも何れか一からなる三糖以上の糖類と、脂肪族カルボン酸またはその塩とを含む水溶液を前記土壌・地下水に注入することを特徴とする。
これにより、土壌・地下水を嫌気性雰囲気に維持しつつ有機ハロゲン化合物の分解を促進することができ、処理時間を効率的に短縮化することが可能となる。また、栄養剤の注入が一度で行えるため手間が省けて作業が簡易化する。
水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質を含む水溶液を前記汚染土壌・地下水中に注入して該土壌・地下水を嫌気性雰囲気にした後、時間差を有して、澱粉分解物、オリゴ糖、糖アルコールのうち少なくとも何れか一からなる三糖以上の糖類を含む水溶液を前記土壌・地下水に注入して有機ハロゲン化合物の分解を促進することを特徴とする。
さらにまた、汚染土壌・地下水中に含有される有機ハロゲン化合物を微生物により分解して浄化する土壌・地下水の浄化方法において、
水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質を含む水溶液、を前記汚染土壌・地下水中に注入して該土壌・地下水を嫌気性雰囲気にした後、時間差を有して、澱粉分解物、オリゴ糖、糖アルコールのうち少なくとも何れか一からなる三糖以上の糖類および脂肪族カルボン酸またはその塩を含む水溶液を前記土壌・地下水に注入して有機ハロゲン化合物の分解を促進することを特徴とする。
このように、時間差を有して栄養剤を注入することにより、嫌気性雰囲気にする工程と、汚染物質を分解する工程とを確実に行うことができる。さらに、必要なタイミングで必要な物質を注入することができるため、土壌・地下水中に注入する量を必要最小限に抑えることができる。
また、本発明の組成物では三糖以上の糖類を用いることにより、長期間に渡る持続性を持たせることが可能となる。これにより、地下の汚染域を長期間安定して嫌気的雰囲気にすることが可能になったため、従来の栄養剤では蓄積しやすかった中間生成物を確実に分解できる。
本発明の組成物の注入方法として、上記した成分を含有する水溶液を一度に土壌・地下水に注入することにより、土壌・地下水を嫌気性雰囲気に維持しつつ有機ハロゲン化合物の分解を促進することができ、処理時間を効率的に短縮化することが可能となるとともに、栄養剤の注入が一度で行えるため手間が省けて作業が簡易化する。
また、別の注入方法として、時間差を有して栄養剤を注入することにより、嫌気性雰囲気にする工程と、汚染物質を分解する工程とを確実に行うことができる。
本発明の土壌・地下水浄化組成物は、
・三糖以上の糖類と、アミノ酸、ペプチドのうち少なくとも何れか一からなる蛋白分解物と、水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質からなる組成物
・三糖以上の糖類と、水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質とからなる組成物
・三糖以上の糖類と、アミノ酸、ペプチドのうち少なくとも何れか一からなる蛋白分解物と、水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質と、脂肪族カルボン酸若しくはその塩とからなる組成物
・三糖以上の糖類と、水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質と、脂肪族カルボン酸又はその塩とからなる組成物
の何れかである。
前記土壌・地下水浄化組成物は、浄化対象である土壌若しくは地下水に注入される。この栄養剤のうち主として蛋白分解物、水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質、脂肪族カルボン酸又はその塩の何れか1以上により通性嫌気性微生物又は好気性微生物が活性化し、土壌、地下水中の酸素が消費され、浄化対象を嫌気性雰囲気とする。そして、嫌気性雰囲気により活性化した嫌気性微生物は、栄養剤のうち主として糖類を用いて増殖し、有機ハロゲン化合物を分解する。
(1)澱粉分解物
(2)三糖以上のオリゴ糖
(3)三糖以上の糖アルコール
本発明の栄養剤は、上記した(1)〜(3)から選択される少なくとも一種類を含む。また、(1)の澱粉分解物としては、澱粉酵素分解物、澱粉酸分解物があり、例えば、デキストリン、水飴等が挙げられる。(2)の三糖以上のオリゴ糖としては、例えばオリゴ糖シラップ、シクロデキストリン、糖蜜(廃糖蜜)等が挙げられる。(3)の三糖以上の糖アルコールとしては、例えば還元糖等が挙げられる。
本発明の組成物に含まれる糖類中、三糖以上の含量が60%以上が好ましい。さらに、四糖以上、好ましくは四糖から二十糖の糖類の含量が50%以上であることが好ましい。
蛋白分解物中の有効成分は、アミノ酸、ペプチドである。本発明の組成物に含まれる蛋白分解物含有量は、10〜80%が好ましい。
前記脂肪族カルボン酸(塩を含む)としては、酢酸、酪酸のような飽和脂肪族カルボン酸またはその塩、マレイン酸、フマル酸のような不飽和脂肪族カルボン酸またはその塩、乳酸、リンゴ酸、クエン酸のようなヒドロキシカルボン酸またはその塩等が挙げられる。
例えば、有機塩素化合物を含有する土壌の場合、本発明の組成物を土壌中に注入することで、PCE、TCEの分解が2〜3週間で殆ど時間差なく進行する。そして、従来の栄養剤で分解しにくいcis−DCEが1〜3ヶ月で分解できる。
本発明の組成物では、三糖以上の糖類を用いることにより、少なくとも3ヶ月以上の長期間に渡る持続性を持たせることに成功した。
これにより、地下の汚染域を長期間(2〜3ヶ月以上)、安定して嫌気的雰囲気にすることが可能になったため、従来の栄養剤では分解中間体として蓄積しやすかったcis−DCEを、確実に分解できるようになった。
三糖以上の糖類と水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質を含む混合水溶液、若しくは三糖以上の糖類と蛋白分解物と水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質を含む混合水溶液を生成し、この混合水溶液を地下の汚染箇所に注入する。このとき、汚染土壌に注入井を複数掘削し、この注入井に混合水溶液を注入するとよい。このように、これらの成分を含む混合物を生成し同時に土壌中に注入することにより手間が省けて作業が簡易化する。
また、別の注入方法として、水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質を含む水溶液または蛋白分解物と水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質を生成し、この水溶液を汚染土壌中に注入するようにしてもよい。この方法では、地下水の電位が下がって嫌気性雰囲気になった後に、三糖以上の糖類を含む水溶液を注入する。このように、時間差を有して栄養剤を注入することにより、嫌気性雰囲気にする工程と、汚染物質を分解する工程とを確実に行うことができる。
有機塩素化合物により汚染された地下水を用い、本実施例及び従来の栄養剤を注入した場合、注入しない場合において以下の実験を行った。浄化対象としては、有機塩素化合物により汚染された地域から採取された地下水を使用した。
実施例1−1の栄養剤の組成は、三糖以上の糖類を60%以上含み四糖以上の糖類を50%以上含むように調製した糖類を25gと、蛋白分解物と水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質である乳清との混合物を25g用い、これを水に溶解して100mLとした。実施例1−1の糖類原料として、澱粉分解物、オリゴ糖シロップ、還元糖を用いた。また蛋白分解物と乳清の混合物として、蛋白分解物と乳清とを重量比で60:40で混合したものを用いた。
従来例1−1は、同様の地下水に、酵母を含む従来の栄養剤(A社栄養剤)を0.5g/Lの濃度になるように添加した。
従来例1−2は、同様の地下水に、何れの栄養剤も添加しない場合である。
20℃遮光下に静置した後、PCE、TCE、cis−DCEの推移をガスクロマトグラフィーを用いて調べた。尚、現在の地下水環境基準では、PCE 0.01mg/L、TCE0.03mg/L、cis−DCE 0.04mg/Lである。
実施例1−1では、従来の土壌浄化用栄養剤に比べて早くも14日目でPCE、TCEの大きな減少が見られ、環境基準濃度よりも低い値を示した。さらに、従来例1−1では、cis−DCEが7日目、14日目でほとんど減少せずに、28日目で減少しはじめ70日目でも地下水環境基準以下まで到達しなかったのに対して、本実施例では、14日目からcis−DCEが減少し続けて、cis−DCEは70日目で地下水環境基準より低い値を示した。また、従来例1−2においてはcis−DCEがほとんど減少せず、70日目においても地下水環境基準以下まで到達しなかった。
比較例1−2の栄養剤の組成は、組成物中、蛋白分解物と乳清との混合物を100%とし、糖類は含有しないものとした。蛋白分解物と乳清の混合物を50g用い、これを水に溶解して100mLとした。蛋白分解物と乳清の混合物として、蛋白分解物と乳清とを重量比で60:40で混合したものを用いた。
比較例1−1は、同様の地下水に、本比較例の組成物を0.5g/Lの濃度になるように添加した。
比較例1−2は、同様の地下水に、本比較例の組成物を0.5g/Lの濃度になるように添加した。
20℃遮光下に静置した後、PCE、TCE、cis−DCEの推移をガスクロマトグラフィーを用いて調べた。
本実験において、蛋白分解物と乳清(又は蛋白分解物と、乳清及びコーンスティープリカーの混合物)との重量比は、実施例1−1は40:60、実施例1−2は0:100、比較例1−1は100:0であり、蛋白分解物、乳清及びコーンスティープリカーの混合物、又は蛋白分解物と乳清との混合物と、糖類との重量比は50:50である。
実施例1−1、実施例1−2、比較例1−1では、何れも70日目にはPCE、TCE、cis−DCEともに地下水環境基準以下の濃度まで分解が進んでいることがわかる。
これより、蛋白分解物、乳清及びコーンスティープリカーの混合物、又は蛋白分解物と乳清との混合物の何れを使用しても栄養剤としての作用効果を十分有している結果となった。
しかし、蛋白分解物は乳清やコーンスティープリカーなどの水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも一を含む物質と比較すると入手が困難であるとともに価格も高い。そのため、実施例1−1、1−2で用いた、蛋白分解物と同等の栄養剤としての作用効果を有する乳清、コーンスティープリカーなどの水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも一を含む物質を使用する栄養剤は、栄養剤としての作用効果を十分に有し、しかも経済的にも優れているといえる。
20℃遮光下に静置した後、PCE、TCE、cis−DCEの推移をガスクロマトグラフィーを用いて調べた。
従って、酢酸ナトリウムを含む本実施例2−1の組成物についても、PCE、TCEだけではなく、従来分解が遅いとされていたcis−DCEの早期分解にも優れた効果があることが分かる
Claims (9)
- 汚染土壌又は地下水中のうち何れか一方又は両方に含有される有機ハロゲン化合物の微生物分解を促進する浄化組成物において、
澱粉分解物、オリゴ糖、糖アルコールのうち少なくとも何れか一からなる三糖以上の糖類と、水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質とを含むことを特徴とする浄化組成物。 - 汚染土壌又は地下水中のうち何れか一方又は両方に含有される有機ハロゲン化合物の微生物分解を促進する組成物において、
澱粉分解物、オリゴ糖、糖アルコールのうち少なくとも何れか一からなる三糖以上の糖類と、水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質と、脂肪族カルボン酸またはその塩とを含むことを特徴とする浄化組成物。 - 汚染土壌又は地下水中のうち何れか一方又は両方に含有される有機ハロゲン化合物の微生物分解を促進する組成物において、
澱粉分解物、オリゴ糖、糖アルコールのうち少なくとも何れか一からなる三糖以上の糖類と、脂肪族カルボン酸またはその塩とを含むことを特徴とする浄化組成物。 - 前記三糖以上の糖類の含量が、糖類の重量に対して固体重量にして60%以上であることを特徴とする請求項1若しくは2記載の浄化組成物。
- 前記三糖以上の糖類のうち四糖以上の糖類の含量が、糖類の重量に対して固体重量にして50%以上であることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の浄化組成物。
- 汚染土壌又は地下水中のうち何れか一方又は両方に含有される有機ハロゲン化合物を微生物により分解して浄化する浄化方法において、
水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質と、澱粉分解物、オリゴ糖、糖アルコールのうち少なくとも何れか一からなる三糖以上の糖類とを含む水溶液を前記土壌又は地下水のうち何れか一方又は両方に注入することを特徴とする浄化方法。 - 汚染土壌又は地下水中のうち何れか一方又は両方に含有される有機ハロゲン化合物を微生物により分解して浄化する浄化方法において、
水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質と、澱粉分解物、オリゴ糖、糖アルコールのうち少なくとも何れか一からなる三糖以上の糖類と、脂肪族カルボン酸またはその塩とを含む水溶液を前記土壌又は地下水のうち何れか一方又は両方に注入することを特徴とする浄化方法。 - 汚染土壌又は地下水中のうち何れか一方又は両方に含有される有機ハロゲン化合物を微生物により分解して浄化する浄化方法において、
水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質を含む水溶液を前記土壌又は地下水のうち何れか一方又は両方に注入して該土壌又は地下水のうち何れか一方又は両方を嫌気性雰囲気にした後、澱粉分解物、オリゴ糖、糖アルコールのうち少なくとも何れか一からなる三糖以上の糖類を含む水溶液を前記土壌又は地下水のうち何れか一方又は両方に注入して有機ハロゲン化合物の分解を促進することを特徴とする浄化方法。 - 汚染土壌又は地下水中のうち何れか一方又は両方に含有される有機ハロゲン化合物を微生物により分解して浄化する浄化方法において、
水溶性蛋白質、ペプチド、アミノ酸のうち少なくとも何れか一を含む物質を含む水溶液、を前記土壌又は地下水のうち何れか一方又は両方に注入して該土壌又は地下水のうち何れか一方又は両方を嫌気性雰囲気にした後、澱粉分解物、オリゴ糖、糖アルコールのうち少なくとも何れか一からなる三糖以上の糖類および脂肪族カルボン酸またはその塩を含む水溶液を前記土壌又は地下水のうち何れか一方又は両方に注入して有機ハロゲン化合物の分解を促進することを特徴とする浄化方法。
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