JP3332618B2 - 土壌修復方法 - Google Patents

土壌修復方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な微生物菌株を利
用した土壌修復法に関する。さらに詳しくはハロゲン置
換有機酸で汚染されている土壌の修復方法に関する。
【0002】
【従来の技術】1970年代の米国EPA(環境保護
庁)による報告以来、下水、上水を問わず、殺菌消毒副
生成物が大きな問題となってきている。日本では塩素に
よる消毒が義務づけられているが、その副生成物として
トリハロメタン類、ハロ酸類、ハロアセトニトリル類、
ハロケトン類等の物質が確認されており、その肝毒性、
変異原性の点により非常に大きな問題となっている。そ
の中でも、平成5年になって環境監視項目として取り上
げられたクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、
ブロモ酢酸といったハロゲン置換有機酸(以降ハロ酸と
記す)は新たな問題としてクローズアップされてきてい
る。これらのことは第23回日本水環境学会セミナー/
水質環境基準改訂に伴う分析法((社)日本水環境学
会)講演資料集p55−p64(平成5年11月)に詳
細に記載されている。
【0003】このようなハロ酸は水溶性が高いため、水
が溶媒となる環境においてこれを介して土壌中に残留・
拡散し、非常な問題となり始めている。
【0004】このようにして土壌中に残留したハロ酸の
処理は従来技術では非常に困難であり、テトラクロロエ
チレンやトリクロロエチレンのような揮発性有機塩素化
合物により汚染された土壌の処理に非常に有効な手段で
ある真空抽出法等は用いることができない。有効な処理
方法としては分解処理が考えられるが、その中でも微生
物を用いた生物分解処理ならば非常に温和な条件で行う
ことができ、コストも比較的低く、有害な化学物質を導
入することがないことから、非常に有効な手段であると
期待される。
【0005】例えば、ハロ酸を分解する微生物として
は、Trichoderma, Acrostalagmus, Penicillium, Clono
stachys といったカビ類、Pseudomonas, Arthrobacter,
Rhizobium, Agrobacterium, Bacillus, Alcaligenes,
Nocardia, Micrococcus, Achromobacter, Moraxella
(以上蛋白質核酸酵素、29,101−110(198
4))といった細菌類が研究されている。また、足立
は、未同定の菌OS−2株が、クロロ酢酸、ブロモ酢
酸、ヨード酢酸をほぼ同程度分解する酵素を有し、ジク
ロロ酢酸も半分程度の活性ではあるが分解することを示
した(大阪府立公衛研所報公衆衛生編、第30号、89
(1992))。また、Pseudomonas putida NCIMB 120
18より抽出したデハロゲナーゼをカルボキシメチルセル
ロース或いはチオグリコール酸に固定化して炭素数2か
ら6のハロ酸を分解させる研究もなされている(欧州特
許第179603号)。それ以外にハロ酸脱ハロゲン酵
素と遺伝子の関係についてPseudomonas putida AJ1
株(J. Gen. Microbiol., 138,675(1992)), Pseudomona
s cepacia MBA4株(J. Biochem., 284,87 (1992)),
Pseudomonas sp.CBS3株(Biol. Chem. Hoppe-Seyl
er., 374,489 (1993))といった菌で研究がされている。
【0006】しかしこれらは全て酵素レベルでの活性を
評価したものであり、実際にこれらの微生物が汚染廃水
中でどのような挙動を示すかは何の知見もないのが現状
である。微生物そのものでのハロ酸分解に関してはXant
hobacter autotrophicusGJ10株(Appl. Biochem. B
iotechnol., 40,158 (1993)), 同40,165 (1993))が研究
されているに過ぎない。
【0007】またハロプロピオン酸の分解に関してはD
型及びL型のクロロプロピオン酸をPseudomonas 属の細
菌より抽出したデハロゲナーゼが乳酸にまで分解するこ
とが報告されている(特開平4−64544)が、この
事例も酵素レベルの研究でしかない。
【0008】その上、微生物を用いたハロ酸汚染土壌の
処理方法に用いる場合の実用上の諸条件を満たし、なお
かつ十分な分解能を持つという観点で眺めてみると、現
在既知の菌種の範囲では必ずしも十分であるとは言えな
い。そこで、実用上要求される特性を満足する菌種の取
得が強く要望されているのが現状である。
【0009】このような菌種の性質としては、十分なハ
ロ酸分解能を有することは勿論であるが、既知菌種と生
育条件が異なり、その応用範囲が拡大できるもの、或い
はその利用形態が豊富になるものが一層好ましい。
【0010】例えば、ジクロロ酢酸を含む廃液の処理を
想定した場合、適用する微生物はジクロロ酢酸の分解能
もさることながら、土壌という劣悪な環境下でも生育
し、かつ分解活性を維持できることが要求される。
【0011】このように、十分なハロ酸分解能を有し、
かつ従来既知の菌種よりも実用上有利な特性を有する菌
種が強く求められている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような、殺菌・消毒副生成物として問題となっているハ
ロ酸の分解のための強力な新規微生物を利用するハロ酸
の分解、特に土壌中に含有されるハロ酸を分解処理する
方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的は以下の本発
明によって達成される。
【0014】即ち、本発明者らは上記のような観点か
ら、ハロ酸を分解する菌種を探索した結果、日本の関東
ローム層の土壌中から、高濃度のハロ酸分解能を有する
新たな菌種を取得し、この菌種株を土壌に導入して、土
壌中のハロ酸を分解する方法を見いだした。
【0015】まず、本発明で新たに取得された菌株の菌
学的性質を以下に示す。
【0016】A.形態的性状 グラム染色: 陰性 細胞の大きさ及び形: 長さ1.0〜2.0μm、幅
0.2〜0.5μmのC字及び/或いはS字型を示す桿
菌 運動性: なし コロニーの色: 白色からクリーム色 B.各種培地における成育状況 BHIA: 発育良好 MacConkey : 発育不良 C.成育至適温度: 25℃〜35℃ D.生理的性質 好気性・嫌気性の区別: 好気性 TSI(slant/butt) : アルカリ/アルカリ、H2
(−) オキシダーゼ: 陽性 カタラーゼ: 陽性 (同定基準:Bergey's Manual(1984) による) 以上の諸性質から本菌株は、レノバクター・スピーシズ
(Renobacter sp.)に属せしめるのが適当であると認めら
れた。
【0017】また、後述する実施例からも明らかなよう
に、本菌株は卓越したハロ酸分解能を有している。レノ
バクターに属する菌株においてハロ酸を分解する菌はこ
れまでに知られていないことから、本菌を新菌株と認定
し、レノバクター・スピーシズAC株(Renobacter sp.
Strain AC) と命名し、工業技術院生命工学工業技術研
究所に寄託した(受託番号:FERM P−1464
1)。
【0018】AC株は細胞そのものの形態(S字型)も
さることながら、増殖形態が非常に特異的であり、菌自
体が何らかの高分子物質を分泌して菌塊となって増殖す
る。このような性質は、微視的に見てAC株独自の棲み
家(ハビタット)を速やかに形成し、優先種として増殖
するために、他の様々な土着菌が存在している土壌中で
増殖させ、ハロ酸を分解処理する場合、非常に有利に働
く。
【0019】本菌の培養は、通常の2YT培地やLB培
地といった天然完全培地で行うことができるが、無機塩
培地、例えばM9培地に若干の栄養素として酵母エキス
を添加したもので培養することも可能である。
【0020】以下にM9培地の組成を示す。
【0021】 Na2 HPO4 : 6.2g KH2 PO4 : 3.0g NaCl: 0.5g NH4 Cl: 1.0g (培地11中;p
H7.0) 培養は好気条件下で行うことができ、液体培養でも固体
培養でもよい。培養温度は30℃前後が望ましい。
【0022】本菌を自然に、もしくは人工的手段によっ
て変異させて得られる変異株であっても、良好なハロ酸
分解活性を有する限り全て本発明に用いることができる
ので、これらを用いる方法であっても本発明に包含され
るものとする。
【0023】本発明におけるハロ酸の分解処理は、土壌
中のハロ酸と上記レノバクター・スピーシズAC株を接
触させることによって行うことができる。微生物とハロ
酸の接触は、ハロ酸を含有する土壌中で該微生物を培養
する、或いは該汚染土壌を該微生物の培養系に混入する
等の方法によって行うことができる。
【0024】本発明の方法は閉鎖系、開放系いずれの土
壌修復にも適用可能であり、バッチ法、半連続法、連続
法等種々の方法を用いて実施できる。該微生物は半固定
状態で或いは適当な担体に固定化して用いることもでき
る。上記のように本菌株は菌自体が高分子を分泌して塊
状となるため、固定化は非常に簡便かつ有用である。
【0025】
【実施例】以下、実施例を述べる。
【0026】なお、全てのハロ酸の定量は、イオン交換
樹脂充填カラムを設置した高速液体クロマトグラフィー
(HPLC)法(展開溶媒:0.01N硫酸水溶液/ア
セトニトリル=95/5、210nmで検出)で行っ
た。 (実施例1) レノバクター・スピーシズAC株によるジクロロ酢酸汚
染土壌の修復 寒天培地上のAC株のコロニーを、200ml容の坂口
フラスコ中の酵母エキス0.1%を含むM9培地100
mlに接種し、30℃で48時間振盪培養を行った。3
0時間程度までAC株は塊状になって増殖し、その後脱
離していく様子が観察された。
【0027】次に神奈川県厚木市で採取した褐色森林土
の風乾土50gにジクロロ酢酸の濃度が50mg/g w
et soil となるようにジクロロ酢酸水溶液を10ml加
え、さきの培養液10mlを接種して良く攪拌し、10
0ml容三角フラスコ内で30℃で静置培養した。その
後24時間毎に土壌1gを採取し、5mlの0.01N
硫酸水溶液を加えて1時間攪拌し、遠心分離及び濾過に
よって土壌を除いた後、希硫酸によってpHを2以下と
してHPLCに導入し、経日的にジクロロ酢酸の減少を
測定した。この結果を図1に示す。なお、対照実験とし
て菌液の代わりに無菌培地を加えて系で実験を行い、残
存率は対照との比較で表した。
【0028】分解は2日過ぎから始まり、4日後には土
壌中の50ppmのジクロロ酢酸が完全に分解された。 (実施例2) レノバクター・スピーシズAC株による他のハロ酸汚染
土壌の修復 実施例1と同様の方法で分解対象物質としてクロロ酢酸
(50ppm)、トリクロロ酢酸(10ppm)、ブロ
モ酢酸(10ppm)を用い、AC株による分解を試み
た。培養日数と各化合物の残存率をそれぞれ図2に示
す。
【0029】クロロ酢酸は3日目で、トリクロロ酢酸、
ブロモ酢酸も5日目までには完全に分解された。 (実施例3) レノバクター・スピーシズAC株によるクロロプロピオ
ン酸の分解 実施例1と同様の方法で分解対象物質として2−クロロ
プロピオン酸及び3−クロロプロピオン酸を用い、AC
株による分解を試みた。濃度は200ppmとした。培
養日数と各化合物の残存率を図3に示す。
【0030】いずれの化合物も3日目までには完全に分
解された。 (実施例4) レノバクター・スピーシズAC株による2,2−ジクロ
ロプロピオン酸の分解 実施例1と同様の方法で分解対象物質として2,2−ジ
クロロプロピオン酸を用い、AC株による分解を試み
た。濃度は50ppmとした。培養日数と各化合物の残
存率を図4に示す。
【0031】いずれの化合物も3日目までには完全に分
解された。 (実施例5) レノバクター・スピーシズAC株による各ハロ酸の分解
様式 実施例1で用いた培養液をジクロロ酢酸、クロロ酢酸、
トリクロロ酢酸、ブロモ酢酸、2−クロロプロピオン
酸、3−クロロプロピオン酸及び2,2−ジクロロプロ
ピオン酸をそれぞれ別々に含む(濃度は各実施例と同
様)同培地50mlに1ml接種して30℃で振盪培養
した。その後それぞれ半分程度分解したと思われる時点
で反応液1mlを採取し、遠心分離によって菌体を除い
た後、希硫酸によってpHを2以下としてHPLCに導
入し、分解中間産物を分析した。その結果、ジクロロ酢
酸からはグリオキシル酸が、クロロ酢酸、トリクロロ酢
酸、ブロモ酢酸からはグリコール酸が、2−クロロプロ
ピオン酸からは乳酸が、2,2−ジクロロプロピオン酸
からはピルビン酸がそれぞれ検出され(3−クロロプロ
ピオン酸からは未検出)、レノバクター・スピーシズA
C株による各ハロ酸の分解が加水分解的脱ハロゲン酵素
であるデハロゲナーゼの作用によることが明らかとなっ
た。なお、これらの中間産物はその後完全に分解される
ことを確認した。
【0032】
【発明の効果】本発明によってもたらされる新規なハロ
酸分解菌により、現在問題になり始めているハロ酸の生
物分解が可能となり、ハロ酸により汚染された土壌の効
率良い生物処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】AC株による土壌中のジクロロ酢酸の分解を示
す図
【図2】AC株による土壌中のハロ酢酸の分解を示す図
【図3】AC株による土壌中のクロロプロピオン酸の分
解を示す図
【図4】AC株による土壌中の2,2−ジクロロプロピ
オン酸の分解を示す図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B09C 1/00 - 1/10

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハロゲン置換有機酸によって汚染されて
    いる土壌の修復方法であって、 該汚染土壌に、該ハロゲン置換有機酸を加水分解するデ
    ハロゲナーゼを有するレノバクター属に属する微生物を
    接触させ、該ハロゲン置換有機酸を分解することを特徴
    とする土壌修復方法。
  2. 【請求項2】 該デハロゲナーゼを有するレノバクター
    属に属する微生物が、レノバクター・スピーシーズAC
    株(FERM P−14641)であることを特徴とす
    る請求項1に記載の土壌修復方法。
  3. 【請求項3】 該微生物の分解するハロゲン置換有機酸
    が、ハロ酢酸、ハロプロピオン酸のうちの少なくとも一
    種類であることを特徴とする請求項1に記載の土壌修復
    方法。
  4. 【請求項4】 該ハロ酢酸は、クロロ酢酸、ジクロロ酢
    酸、トリクロロ酢酸、ブロモ酢酸のうちの少なくとも一
    種であることを特徴とする請求項3に記載の土壌修復方
    法。
  5. 【請求項5】 該ハロプロピオン酸は、クロロプロピオ
    ン酸、ジクロロプロピオン酸のうちの少なくとも一種で
    あることを特徴とする請求項3に記載の土壌修復方法。
  6. 【請求項6】 微生物を、ハロゲン置換有機酸によって
    汚染されている土壌に接触させ、酵素反応により該汚染
    土壌中のハロゲン置換有機酸を分解する土壌修復方法で
    あって、 該酵素反応によるハロゲン置換有機酸の分解は、レノバ
    クター・スピーシーズAC株(FERM P−1464
    1)に由来するデハロゲナーゼによる、該ハロゲン置換
    有機酸の加水分解的脱ハロゲン化によりなされ、 土壌中で育成可能な該デハロゲナーゼを産生する微生物
    を土壌中で培養して、該ハロゲン置換有機酸と微生物と
    の接触を行うことを特徴とする土壌修復方法。
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US08/561,237 US5679568A (en) 1994-11-21 1995-11-21 Processes for decomposing a pollutant and remedying an environment using Renobacter sp. ferm BP-5353 having dehalogenase activity
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