JP2016019960A - 浄化処理剤及び浄化処理方法 - Google Patents
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Description
このような有機ハロゲン化合物により汚染された土壌、地下水等の修復技術として、汚染地下水を汲み上げた後、その汲み上げた地下水に鉄粉等を投入することによる汚染物の吸着や、汚染された土壌に鉄粉を混ぜ、汚染物の吸除去を図る浄化処理方法がある。一方、先行技術文献1、2のように、微生物を活用して土壌、地下等に含まれる難分解性の有害物質を分解して汚染を除去するバイオレメディエーション(生物修復法)処理による浄化処理方法も提案されている。
しかしながら本発明者らの検討によれば、従来の技術に係る嫌気性バイオレメディエーション処理では、汚染物質の浄化に長時間を要するという問題点がある。例えば、従来の技術に係る嫌気性バイオレメディエーション処理によって、シス−1,2−ジクロロエチレンが分解されるまでには2〜6ヶ月間の時間を要する。
第1の発明は、
ビフィズス菌培養物及び乳酸菌培養物からなる群から選択されるいずれかの培養物を含むことを特徴とする土壌及び/又は地下水の浄化処理剤である。
第2の発明は、
前記培養物が培養菌体を除去したものである第1の発明に記載の浄化処理剤である。
第3の発明は、
前記培養物が固形分量で5〜40質量%含有されている第1または第2の発明に記載の浄化処理剤である。
第4の発明は、
さらに、リン及びカリウムを含む第1から第3のいずれかの発明に記載の浄化処理剤である。
第5の発明は、
前記リンが50〜400ppm、及び前記カリウムが10〜100ppmをそれぞれ含有する第4の発明に記載の浄化処理剤である。
第1〜第5のいずれかの発明に記載の浄化処理剤を用いて土壌及び/又は地下水の汚染物質を浄化処理する方法である。
第7の発明は、
前記浄化処理が嫌気性バイオレメディエーションにより処理されるものである第6の発明に記載の方法である。
第8の発明は、
前記汚染物質が有機塩素化合物である、第6又は第7の発明に記載の方法である。
本発明に係る浄化処理剤は、土壌及び/又は地下水の浄化に用いられるものであって、ビフィズス菌培養物及び乳酸菌培養物からなる群から選択されるいずれかの培養物を含むものである。
本発明の浄化処理剤の形態は特に限定されるものではなく、土壌及び/又は地下水に存在できる状態であれば、液体又は固体のいずれの形態も含まれるものである。
また、本発明の浄化処理剤は、ビフィズス菌培養物及び乳酸菌培養物からなる群から選択されるいずれかの培養物に加えて、リン、及びカリウムを含有しても良く、さらに所望により、乳糖やホエイ(乳清)蛋白質、ホエイ蛋白質濃縮物、チーズホエイ、又はこれらを粉状化したホエイパウダー等も含有させることができるものである。
なお、本発明の浄化処理剤は、一定の濃度に濃縮又は乾燥化されたものとして調製することができ、浄化処理の際に、所定の濃度となるように希釈して使用することが可能である。
以下、本発明に係る浄化処理剤について、成分ごとに説明する。
本発明の浄化処理剤に含まれる培養物に使用されるビフィズス菌や乳酸菌に特に制限はなく、通常、食品業界等で使用されるビフィズス菌や乳酸菌のいずれのものも好適に使用することができる。特に安全性に優れるとの理由から、ビフィズス菌として、ビフィドバクテリウム属細菌に属するビフィドバクテリウム・ロンガム、ビフィドバクテリウム・ブレーベ、ビフィドバクテリウム・インファンティス、ビフィドバクテリウム・ビフィダム、ビフィドバクテリウム・アドレセンティス、ビフィドバクテリウム・アニマリス等が好ましい。また、乳酸菌として、ラクトバチルス・アシドフィルス、ラクトバチルス・ガッセリ、ラクトバチルス・カゼイ、ラクトバチルス・ラムノーサス、ラクトバチルス・ブルガリクス、ラクトバチルス・ヘルベティカス、エンテロコッカス・フェカリス、エンテロコッカス・フェシウム等が好ましい。これらのビフィズス菌及び乳酸菌からなる群から選択されるいずれか1種を用いてもよいし、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
当該培地中で、ビフィズス菌や乳酸菌は25〜45℃、2〜120時間の条件にて培養した後、必要に応じて固形物を除去し、デキストリン等の賦形剤を加えて乾燥することによって、本発明に係るビフィズス菌培養物粉末及び乳酸菌培養物粉末を得ることができる。
なお、本発明の浄化処理剤に用いられるビフィズス菌培養物及び乳酸菌培養物からなる群から選択されるいずれかの培養物としては、一般に市販された培養品(市販品)をそのまま利用することも可能であり、例えば、森永乳業株式会社製の培養品であるCBW−30が挙げられる。CBW−30は、黄白色粉末で、その水溶液はpH5程度の黄色を帯びた透明物で、わずかに不溶物を含むものであり、特開平6−046811号公報の段落0005、又は特開2006−262713号公報の段落0020の表2・実施例6にそれぞれ記載されたものとして、すでに利用可能となっているものである。
そして、本発明者らの検討によれば、本発明に係る浄化処理剤において、ビフィズス菌培養物及び乳酸菌培養物からなる群から選択されるいずれかの培養物が、固形分量で5〜40質量%含有されていることが好ましいことを判明した。
本発明に係る浄化処理剤へは、ビフィズス菌培養物及び乳酸菌培養物からなる群から選択されるいずれかの培養物を主たる成分とするとともに、これらに加えてリン及びカリウムを添加させることが可能である。
本発明の浄化処理剤にリン及びカリウムを添加する場合、浄化処理剤に対して外添比率で50〜400ppmのリン、10〜100ppmのカリウムを含有させることにより、土壌、及び/又は地下水中に含まれる塩素系汚染物質に対する嫌気性バイオレメディエーション処理による浄化期間をさらに短縮することが出来る。
本発明において添加されるリン源、カリウム源の好ましい例としては、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム等が例示される。なお、リン源、カリウム源として、市販の植物用液体肥料を使用することも可能である。
本発明に係る浄化処理剤へは、ビフィズス菌培養物及び乳酸菌培養物からなる群から選択されるいずれかの培養物を主たる成分とするとともに、これらに加えてリン及びカリウムを添加させるほか、さらに乳糖を添加させることが可能である。
乳糖は、乳に含まれる糖質であり、チーズ製造時に分離されるホエイから蛋白質を除去し、濃縮・結晶化等を行って製造されるものである。構造的には、D−ガラクトースとD−グルコースがβ−1,4ガラクシド結合したものである。
本発明に係る浄化処理剤へは、必要に応じて、ホエイ(乳清)蛋白質及び/又は乳からカゼイン等を除去したホエイ画分を添加させることが可能である。ホエイ(乳清)蛋白質とは、牛乳から乳蛋白の主成分であるカゼイン、脂肪、糖質、脂溶性ビタミンなどを取り除いた画分であり、一般的には、チーズ製造やカゼイン製造の過程で分離した後に残る黄緑色の水溶液中の蛋白質成分である。例えば、チーズ製造の際に得られるチーズホエイには、ホエイ蛋白質が固形分で6〜7質量%含まれており、乳糖が全固形中の70質量%以上を占める。
したがって、本発明に添加されるホエイ蛋白質は、チーズ製造やカゼイン製造の段階で生じたホエイ画分(ホエイ蛋白質の他に乳糖等が含まれるもの)として添加しても良く、当該ホエイ画分を膜処理法等により濃縮したホエイ蛋白質濃縮物(WPC)として添加することも可能である。なお、ホエイ画分には、β−ラクトグロブリン、α−ラクトアルブミン、免疫グロブリン、血清アルブミン、ラクトフェリンといった水溶性の蛋白質が13%程度含まれ、ナトリウム、カルシウム、カリウム、リンなどの灰分が10%程度、脂肪や水溶性ビタミンも微量含まれている。これら成分は、原料乳の組成、カードの種類、製造条件などにより若干異なる。
当該ホエイ画分を乾燥させて粉状化したものとして、ホエイパウダーが例示される。
以下、図面を参照しながら本発明に係る浄化処理剤を用いた、土壌又は地下水の汚染物質を嫌気性バイオレメディエーションにより浄化処理する方法の一例について説明する。
本発明におけるバイオレメディエーション(bioremediation)とは、微生物や菌類や植物、あるいはそれらの酵素を用いて、有害物質で汚染された自然環境(土壌や水質の汚染の状態)を、有害物質を含まない元の状態に戻す処理のことである。本発明においては、特に嫌気性下において処理される、バイオレメディエーションによる浄化処理方法が例示される。
当該実サイトへ嫌気性バイオレメディエーションによる浄化処理を行う際は、例えば1.5〜10mといった適宜な間隔をもって、注入井戸を設ける。例えば図1では、10m×10m=100m2の領域に3.4m間隔で9本の注入井戸を設けた例である。
貯水槽には水が貯水され、薬剤溶解槽と薬液調製槽とへ水を供給する。薬剤溶解槽には濃縮された浄化処理剤を投入し、貯水槽からの水に溶解、希釈させて薬液調製槽へ送る。当該薬剤溶解槽から送られた浄化処理剤は、貯水槽からの水によって所定濃度に希釈され、ポンプで加圧されて注入井戸に設けられたパイプ内へ圧送される。そして、上述したようにパイプ内へ圧送された薬液は、透水層に注入される。
なお、浄化処理剤は水等で50〜300倍程度に希釈して使用することが好ましい。
本実施例においては、実験室での確認試験および実地による本試験について説明する。
[実験室での確認試験]
(1)土壌又は地下水試料
正確な評価を行うために、土壌、又は地下水の試料は、Aサイト(帯水層深度5〜11mの土壌および地下水)、Bサイト(帯水層深度15〜28mの土壌および地下水)、Cサイト(帯水層深度2〜9mの土壌および地下水)から採取したものを用いた。
25質量%ビフィズス菌培養物、5質量%乳糖、65質量%ホエイパウダー、及び5質量%ホエイ蛋白質濃縮物を含む浄化処理剤試料1〜4を準備した。なお、ビフィズス菌培養物は、森永乳業株式会社製CBW−30を用いた。CBW−30は、ヒト由来のビフィドバクテリウム属に属する微生物である、ビフィドバクテリウム・ロンガム(Bifidobacterium Longum ATCC BAA−999)を用いて、常法にて培養し、培養菌体を除去して製造されたものである。なお、Bifidobacterium Longum ATCC BAA−999は、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(住所:12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland 20852, USA)から一般に入手することも可能である。
ここで、試料3〜5及び比較例試料には、リン及びカリウムが含まれている。試料3については、14質量%リン酸水素二カリウム及び6質量%リン酸三カリウムをそれぞれ含んでおり、試料4については、5質量%リン酸水素二カリウムを含んでいる。さらに、試料5については、5質量%リン酸水素二カリウムを含んでおり、比較例試料については、5質量%リン酸水素二カリウムを含んでいる。
また、試料2に係るホエイパウダー、ホエイタンパク質濃縮物、ビフィズス菌培養物、乳糖には、金属塩含有量の少ないものを選択して配合した(表中に*を付した。)。
なお、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウムについては、土壌、又は地下水の試料と浄化処理剤試料との混合物へ外添することを考慮し、当該混合物に対し外添する際の質量%で表記した。
また、試料1〜5、比較例試料の無機成分(ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、リン、及び塩素)の含有量を表3に示す。
また、試料1〜5、比較例試料の各10gを1L水溶液としたときのpH値と、試料1〜5、比較例試料の各1g中における全炭素量(TOC)を表4に示す。
VOCs(揮発性有機化合物)の影響が少ないテフロン(登録商標)製の蓋および採水コックと、ガスパージ用コックとが付いた1Lガラス瓶に、A〜Cサイト土壌(100cm3)と地下水試料とを合せて1L採取した。
当該A〜Cサイトの試料を冷蔵して実験室へ移動し、以後の操作は窒素雰囲気下のグローブボックス内で行った。
Aサイト試料(6個)には、試料1〜5、及び比較例試料をそれぞれ投入した。なお、比較例試料*として、0日目のAサイトの比較例試料に、cDCEを1mg/L添加した。また、Bサイト試料(4個)に、試料1〜4をそれぞれ投入した。さらに、Cサイト試料(4個)に、試料1〜4をそれぞれ投入した。
その際、浄化処理剤試料1L中における、ホエイパウダー、ホエイ蛋白濃縮物、ビフィズス菌培養物、乳糖の量の合計が0.5gとなるように添加し、リン、カリウムは外添として添加した。
試料投入後にガラス瓶を密栓し、試料を土壌地下水試料に溶解させた。
ガスパージ用コックより嫌気性ガスパージを行った後、A,Bサイトの試料には市販試薬のTCE,PCEを添加し、Cサイトの試料には市販試薬のTCEを添加した。
また、試料5、比較例試料を投入するAサイト試料には、市販試薬のTCE,PCEを添加した。
当該VOCsの定量分析結果を表5〜表12に示す。
表6は、Aサイト試料におけるcDCE量を、試料1〜5、比較例試料において1日から43日迄、定量分析した測定結果である。但し、比較例試料において1日から43日迄、cDCEが検出されなかった。そこで、0日目のAサイト試料に市販試薬のcDCEを添加して43日迄、定量分析を行った。その分析結果を表6の比較例試料*に示した。
表7は、Aサイト試料におけるPCE量を、試料1〜5、比較例試料において1日から15日迄、定量分析した測定結果である。
表8は、Bサイト試料におけるTCE量を、試料1〜4において1日から21日迄、定量分析した測定結果である。
表10は、Bサイト試料におけるPCE量を、試料1〜4において1日から21日迄、定量分析した測定結果である。
表11は、Cサイト試料におけるTCE量を、試料1〜4において1日から21日迄、定量分析した測定結果である。
表12は、Cサイト試料におけるcDCE量を、試料1〜4において1日から60日迄、定量分析した測定結果である。
表5、7、8、10、11から明らかなように、ビフィズス菌培養物を含む試料1〜4は、いずれもTCE、PCEを短期間で分解出来ることが判明した。このことから、試料1〜4は、いずれも嫌気性バイオレメディエーションに用いる浄化処理剤として優れていることが判明した。
また、乳糖は含まれるが、実質的にホエイ蛋白質を含まない試料5は、8日以降に、TCE、PCEの分解が始まるが、嫌気性バイオレメディエーションに用いる浄化処理剤として優れていることが判明した。
一方、ビフィズス菌培養物を含まない比較例試料は、15日程度ではTCE、PCEともほとんど分解出来ないことも判明した。
さらに、ビフィズス菌培養物を含む試料1〜5の中でも、カリウムやリンの含有量が高い試料3、4はcDCEの分解速度が、さらに早いことも判明した。
これに対し、ビフィズス菌培養物を含まない比較例試料は、43日を経過してもTCEの分解が進まず、cDCEが検出されなかった。この為、上述したように、0日目のAサイト試料に市販試薬のcDCEを添加して43日迄、定量分析を行ったが、分解速度は遅かった。
[実地による本試験]
(1)試験方法
「発明を実施するための形態」欄の「2.浄化処理剤を存在させた土壌又は地下水の嫌気性バイオレメディエーションによる浄化処理方法」において説明した、図2に基づく注入井戸を2本掘削した。
当該2本の注入井戸の一方へ、前記実施例1に記載された試料1を、水にて150倍に希釈して注入した。他方の注入井戸の一方へ、実施例1の試料4を、水にて150倍に希釈して注入した。
浄化処理剤試料の注入前と、注入後は1ヶ月置きに地下水を採水し、VOCsであるTCE濃度、cDCE濃度の定量分析を、6カ月迄行った。
当該定量分析結果を、図4、5に示す。ここで、図4、5は、縦軸にTCE濃度またはcDCE濃度をとり、横軸に時間(経過日数)をとり、試料1の結果を−●−でプロットし、試料4の結果を−■−でプロットしたグラフである。
図4から明らかなように、試料1及び試料4は、いずれもTCEを短期間で分解していることが判明した。
次に、図5から明らかなように、上述したTCEの分解(脱塩素)に伴い、cDCEが生成してくることが明らかとなった。試料1及び試料4は、いずれもこれらcDCEを分解していることが判明した。そして、試料4は、試料1より速くcDCEを分解していることも判明した。
試料1よりもカリウムやリンの含有量が高い試料4は、cDCEの分解速度が3〜4倍速く、当該観点からはさらに好ましいことも判明した。
Claims (8)
- ビフィズス菌培養物及び乳酸菌培養物からなる群から選択されるいずれかの培養物を含むことを特徴とする土壌及び/又は地下水の浄化処理剤。
- 前記培養物が培養菌体を除去したものである請求項1に記載の浄化処理剤。
- 前記培養物が固形分量で5〜40質量%含有されている請求項1又は2に記載の浄化処理剤。
- さらに、リン及びカリウムを含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の浄化処理剤。
- 前記リンが50〜400ppm、及び前記カリウムが10〜100ppmをそれぞれ含有する請求項4に記載の浄化処理剤。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の浄化処理剤を用いて土壌及び/又は地下水の汚染物質を浄化処理する方法。
- 浄化処理が嫌気性バイオレメディエーションにより処理されるものである請求項6に記載の方法。
- 前記汚染物質が有機塩素化合物である、請求項6又は7に記載の方法。
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