JP2010214274A - バイオレメディエーションのための浄化シミュレーション方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】汚染土壌に含まれる油および該油の濃度を特定する第1ステップ(S1)と、
前記汚染土壌に投与する微生物および栄養塩を指定する第2ステップ(S2)と、
特定された前記油、指定された前記微生物および栄養塩の組に対応する前記微生物の増殖定数、増殖速度および収率係数を決定する第3ステップ(S3)と、
投与する前記微生物の量、前記油の濃度、および予測時刻を指定する第4ステップ(S5)と、
投与する前記微生物の量、前記油の濃度、前記増殖定数、前記増殖速度および前記収率係数を、前記微生物の増殖に関する第1方程式および前記油の減少に関する第2方程式に適用し、前記第1方程式および第2第2方程式を数値計算によって解き、前記予測時刻における前記微生物の量を計算する第5ステップ(S6、S7)とを含む。
【選択図】図1
Description
汚染土壌に含まれる油および該油の濃度を特定する第1ステップ(S1)と、
前記汚染土壌に投与する微生物および栄養塩を指定する第2ステップ(S2)と、
特定された前記油、指定された前記微生物および栄養塩の組に対応する前記微生物の増殖定数、増殖速度および収率係数を決定する第3ステップ(S3)と、
投与する前記微生物の量、前記油の濃度、および予測時刻を指定する第4ステップ(S5)と、
投与する前記微生物の量、前記油の濃度、前記増殖定数、前記増殖速度および前記収率係数を、前記微生物の増殖に関する第1方程式および前記油の減少に関する第2方程式に適用し、前記第1方程式および第2第2方程式を数値計算によって解き、前記予測時刻における前記微生物の量を計算する第5ステップ(S6、S7)とを含むことを特徴としている。
前記第5ステップが、
前記第1方程式および前記第2方程式に加えて土壌バクテリアの増殖に関する第3方程式を用い、
前記微生物を投与する前の土壌バクテリアの量、投与する前記微生物の量、前記油の濃度、前記増殖定数、前記増殖速度および前記収率係数を、前記第1〜第3方程式に適用し、前記第1〜第3方程式を数値計算によって解き、前記予測時刻における前記微生物の量および前記土壌バクテリアの量を計算するステップであることを特徴としている。
前記第1および第3方程式が、
μi jが、iで特定される石油分解菌または土壌バクテリアの、jで特定される油に対する増殖速度であり、
Miが、石油分解菌の数または土壌バクテリアの数であり、
Cs jが、各油の濃度であり、
λiが、石油分解菌の死滅定数または土壌バクテリアの死滅定数であり、
Yi jが、iで特定される石油分解菌または土壌バクテリアの、jで特定される油に対する収率定数であることを特徴としている。
iで特定される石油分解菌または土壌バクテリアの、jで特定される油に対する前記増殖速度μi jを、
κi jが、iで特定される石油分解菌または土壌バクテリアの、jで特定される油に対する増殖定数であることを特徴としている。
M1:土壌バクテリアの数
M2:石油分解菌の数
Cs 1:第1の油の濃度
Cs 2:第2の油の濃度
Cs 3:第3の油の濃度
λ1:土壌バクテリアの死滅定数
λ2:石油分解菌の死滅定数
κ1 1:土壌バクテリアの第1の油に対する増殖定数
κ1 2:土壌バクテリアの第2の油に対する増殖定数
κ1 3:土壌バクテリアの第3の油に対する増殖定数
κ2 1:石油分解菌の第1の油に対する増殖定数
κ2 2:石油分解菌の第2の油に対する増殖定数
κ2 3:石油分解菌の第3の油に対する増殖定数
Y1 1:土壌バクテリアの第1の油に対する収率定数
Y1 2:土壌バクテリアの第2の油に対する収率定数
Y1 3:土壌バクテリアの第3の油に対する収率定数
Y2 1:石油分解菌の第1の油に対する収率定数
Y2 2:石油分解菌の第2の油に対する収率定数
Y2 3:石油分解菌の第3の油に対する収率定数
石油分解菌は、例えばGordoniaであり、第1〜第3の油は、例えばn-Decane、n-Hexylcyclohexane、n-Hexylbenzeneである。
(1)実験スケール
500ml容量のガラス製サンプル瓶に土壌100gを投入
(2)摸擬汚染土壌の作製
真砂土とシルトとを、真砂土:シルト=3:1の比率で混合した土壌を使用
(3)処理条件
投与菌株:Rhodococcus sp. NDKK6株(以下、Rhod.とも記す)
菌体投与量:105〜109cells/g-soil
栄養成分(栄養塩):4倍濃縮改変SW(以下、4×MSWとも記す)培地
培養条件:遮光し、室温で静置培養
(4)モニタリング
解析日:培養開始から0、3、7、および14日目
解析項目:油分濃度(抽出溶媒としてH-997を使用した赤外吸光法を使用)、土壌バクテリア数(環境DNA(eDNA)解析法を使用)、Rhodococcus属石油分解菌数(Real-time PCR法を使用)
(5)水分調節
適宜滅菌水を添加し、含水率を16〜18%の範囲で一定に調節した。
(6)実験系列
次の表1に示す通り。
(1)実験スケール
500m容量のガラス製サンプル瓶に土壌100gを投入
(2)摸擬汚染土壌の作製
5号珪砂に市販の炭化水素を0.50g添加(油分濃度=5,000mg/kg-soil)し、滅菌した土壌を使用
(3)処理条件
投与菌株:Gordonia sp. NDKY76A(以下、Gor.とも記す)
投与菌体量:9.7×107cfu/g-soil
栄養成分(栄養塩):4×MSW培地
培養条件:遮光し、室温で静置培養
(4)モニタリング
解析日:0、3、7、14、21、および28日目
解析項目:油分濃度(クロロホルム・メタノール抽出してGC(ガスクロマトグラフィー)分析した)、土壌バクテリア数(環境DNA(eDNA)解析法を使用)、Gordonia属石油分解菌数(Real-time PCR法を使用)
(5)水分調節
適宜滅菌水を添加し、含水率を一定(4%)に調節した(珪砂は保水力が非常に弱いため低い値に調節した)。
(6)実験系列
対象とした基質を、表14に示す通り。
※2 GC分析の条件はInjector:250℃、Oven:75℃、1分→6℃/分→300℃、20分、Detector:300℃(FID)、試料注入量:1μl、キャリアガス:He(40ml/分)である。石油中には多種の炭化水素成分が含まれているため、一定の温度条件で分析すると多成分をうまく分離できず、定量性が低下する。そこで、分離用カラムとの親和性に加えて、沸点によっても(カラム内での)保持時間に差が出るように、カラムが設置されているオーブンの温度を徐々に高めていく条件に設定した。上記のOvenに関する表記は、75℃で1分間保持して土壌から油分を抽出する溶媒を除去した後、6℃/分で温度を上げていき、最終的に300℃まで到達させ、300℃で20分間保持したことを意味する。これは、カラム内に高沸点成分が残留し難くするため処理であり、上記の分析条件で75〜250℃の炭化水素成分を分析・定量することができた。)
汚染土壌中に残存している炭化水素をクロロホルム・メタノール(3:1)混合溶液を用いて抽出し、GC分析した。微生物数を表15に示し、得られたクロマトグラムのピーク面積から算出した分解率を図5に示す。なお、実験初期に油分分解が顕著に進んでいることから、初期の増殖量を用いて比増殖速度を算出することにしたので、表15には、算出に使用した0〜3日目の実験値のみを示し、その後の実験値は省略している。
Claims (4)
- 汚染土壌に含まれる油および該油の濃度を特定する第1ステップと、
前記汚染土壌に投与する微生物および栄養塩を指定する第2ステップと、
特定された前記油、指定された前記微生物および栄養塩の組に対応する前記微生物の増殖定数、増殖速度および収率係数を決定する第3ステップと、
投与する前記微生物の量、前記油の濃度、および予測時刻を指定する第4ステップと、
投与する前記微生物の量、前記油の濃度、前記増殖定数、前記増殖速度および前記収率係数を、前記微生物の増殖に関する第1方程式および前記油の減少に関する第2方程式に適用し、前記第1方程式および第2第2方程式を数値計算によって解き、前記予測時刻における前記微生物の量を計算する第5ステップとを含むことを特徴とする汚染土壌の浄化シミュレーション方法。 - 前記第5ステップが、
前記第1方程式および前記第2方程式に加えて土壌バクテリアの増殖に関する第3方程式を用い、
前記微生物を投与する前の土壌バクテリアの量、投与する前記微生物の量、前記油の濃度、前記増殖定数、前記増殖速度および前記収率係数を、前記第1〜第3方程式に適用し、前記第1〜第3方程式を数値計算によって解き、前記予測時刻における前記微生物の量および前記土壌バクテリアの量を計算するステップであることを特徴とする請求項1に記載の汚染土壌の浄化シミュレーション方法。
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---|---|---|---|---|
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