JP3372614B2 - 土壌浄化法 - Google Patents

土壌浄化法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、汚染物質を分解する機
能を有する微生物(以下、分解微生物と略記)を利用し
た土壌浄化法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、各種の有害で難分解性の化学物質
による土壌、河川、海、空気中等の汚染が問題となって
おり、健康や生態系に与える影響が懸念されている。そ
のため、汚染の拡大を防止していくとともに、汚染され
た環境を再生していく技術の確立が強く望まれている。
【0003】汚染物質により汚染された土壌から汚染物
質を取り除くことにより土壌を元の状態に復帰させる土
壌浄化法としては種々の方法が知られ、また試みられて
いる。例えば、真空抽出法、天日乾燥法、曝気処理法等
の物理化学的方法が行なわれているが、コスト、操作
性、汚染物質濃度・種類の制約などの点から適応できな
い場合もあり、新たな方法が求められている。
【0004】そこで、物理化学的方法の抱えている課題
を解決する方法として、微生物による生物学的な処理に
よる土壌浄化が検討されてきている。
【0005】生物学的な浄化方法としては、生態系の自
浄能力を強化して、例えば土壌中に自然に存在する微生
物の機能を高めて汚染物質を分解させて無害化する方法
として土着微生物活性化法がある。さらにこの方法を一
歩進めて、分解微生物を外部から積極的に投与し、汚染
土壌の浄化を促進する方法として分解微生物投与法が試
みられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】分解微生物投与法は、
一般的には、あらかじめ汚染物質に対する分解微生物を
培養・増殖させ、それを汚染土壌に投与する方法であ
り、投与された分解微生物の分解能を利用し汚染物質を
分解・除去する方法である。
【0007】しかしながら、投与された分解微生物は、
既に土中に存在する種々雑多な微生物と競合関係にある
ため、汚染物質の完全な分解除去が一度の投与で達成さ
れることは稀であり、適宜、追加投与などにより分解能
を向上・補強することにより目的を達成するのが一般的
であった。
【0008】そのためには、どの時期に、どの程度の量
の分解微生物を追加投与するなどして、分解能を向上さ
せるかが、適切な浄化を進める上で重要な問題であっ
た。従来、追加投与などによる分解能の向上は汚染土壌
中の汚染物質の濃度を計測することにより、又は追加投
与を予め設定した投与間隔、時期に行なうために、既に
分解能を失った汚染土壌を徒らに放置したり、不要な時
期に分解微生物を投与するなど、土壌浄化までの所要時
間が必要以上に伸びたり、貴重な分解微生物を無駄に使
用するなど、適切な浄化処理を行なう上で大きな問題と
なっていた。
【0009】本発明の目的は上記問題を解決し、大幅に
浄化の効率を向上した汚染土壌の浄化法を提供すること
にある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上述の課題
に対し検討を加えた結果、分解微生物の汚染物質の分解
能を十分に発揮する、汚染土壌中での分解微生物の濃度
は、分解微生物の種類、汚染物質の濃度、土壌環境など
によって異なり、その上土壌中の分解微生物濃度が各々
一定の濃度以下になると浄化能が大幅に低下することを
見出した。
【0011】又分解微生物濃度が一定の範囲内にあって
も汚染土壌中の土着微生物の状態、気候条件などによっ
ては分解能が発揮されないこともしばしばあることを見
出した。
【0012】さらに、この場合のように一度、分解能が
停止された状態でも、分解微生物濃度が一定の範囲内で
あれば例えば寒冷な条件から温暖な条件に変化すること
により再び分解能を発揮することが、あることも見出し
た。
【0013】すなわち、従来のように、汚染物質の濃度
を測定し、その結果から分解微生物を追加投与したり、
あるいは一定間隔、一定時期の追加投与では、適切な土
壌浄化が不可能であること、さらには同じ汚染物質、分
解微生物でも浄化対象である汚染土壌により浄化挙動が
異なることなどを見出し、本発明に至った。
【0014】本発明は、分解微生物を汚染土壌に投与す
ることにより、該汚染土壌中の汚染物質を分解除去する
土壌浄化法において、分解微生物を投与した汚染土壌
で、該汚染土壌中の分解微生物濃度値Mnが予め設定し
た下限濃度値Mmin以下になった時点で分解微生物の
分解能を向上させる策を施すことを特徴とするものであ
る。
【0015】分解微生物の分解能を向上させる策として
は、汚染土壌に分解微生物を追加投与したり、栄養物質
を投与するなどが行なわれる。また、追加投与する分解
微生物の量は、追加投与により、土壌中の分解微生物の
濃度値が下限濃度値Mminの102 〜103 倍となる
量がよい。分解微生物としては通常細菌が用いられる
が、これに限定されるものではない。
【0016】以下、本発明を具体的に説明する。
【0017】本発明に用いられる分解微生物としては、
汚染物質を分解する能力を有するものであればよく、例
えば塩素化された芳香族、脂肪族化合物、トルエン等の
有機溶剤等を分解するPseudomonas 属に属する細菌の他
に、各種有害物質の分解能を有することが知られている
MethylosinusMethylomonasMethylobacteriumAlca
ligenesMycobacteriumNitrosomonasXanthomona
sSpirillumVibrioBacteriumAchromobacter
AcinetobacterFlavobacteriumChromobacterium
DesulfovibrioDesulfotomaculumMicrococcus
SarcinaBacillusStreptomycesNocardiaCoryn
ebacteriumPseudobacteriumArthrobacterBrevi
bacteriumSaccharomycesLactobacillus の各属に
属する微生物等を用いることができる。
【0018】なお、投与分解微生物としては、既に単離
されているもの、土壌等から目的に応じて新たにスクリ
ーニングしたものが利用でき、複数の株の混合系でもよ
い。なお、スクリーニングにより分離したものの場合そ
れが未同定のものでも良い。
【0019】次に、汚染土壌における分離微生物の下限
濃度Mminは例えば次のような予備実験により算出さ
れる。
【0020】まず、汚染土壌をサンプリングし、汚染土
壌中の汚染物質の濃度を測定する。ついで、別途培養し
た分解微生物を所定濃度投与分散させる。なお、この濃
度は一般的には106 〜108 個/g土壌投与するが、
適正濃度は汚染土壌の汚染物質種、濃度、土壌の土着微
生物の状況等により異なるため、この時点では複数の異
なる濃度の分解微生物を投与し、以下の実験に進めるの
が一般的である。これを、通常は10〜30日程度の間
放置し、適宜分解微生物の濃度および汚染物質の濃度を
測定する。汚染物質の時間的な変化の認められなくなっ
たときの分解微生物濃度が下限濃度Mminとなる。
【0021】実質上、上述のような予備実験が行なえな
い場合には、直接106 〜108 個/g土壌程度の濃度
の分解微生物を浄化対象となる汚染土壌に直接投与分散
させ、経時での、汚染土壌中の分散微生物および汚染物
質の濃度を経時的に測定し、予備実験と同様な手順で下
限濃度Mminを定める。
【0022】汚染土壌中の分解微生物の濃度(数)測定
は、通常実施されている方法が利用できる。例えば、汚
染土壌中から常法により微生物を分離し、測定対象とな
る分解微生物の表面抗原を利用した、蛍光標識抗体法に
より標識化された分解微生物を蛍光顕微鏡により観察計
数する方法、標識化された分解微生物をフローサイトメ
ータにより計数する方法など適宜用いることができる。
【0023】なお、分解微生物を汚染土壌中に投与する
方法は、例えば培養した分解微生物を水などに分散して
散布したり、分解微生物を担体に固定した後これを散
布、分散するなどして所定量の分解微生物を汚染土壌に
投与する。
【0024】又、分解微生物の分解能を向上させる策と
しては、分解微生物を追加投与することが好ましく、通
常は土壌中の分解微生物濃度値が下限濃度Mminに対
しその102 〜103 倍濃度値になるように分解微生物
を添加・混合される。又、その他分解微生物に対する栄
養物質、インデューサなどの添加、空気の吹き込みや過
酸化物質の添加などによる酸素の供給などにより分解微
生物が活性化され、分解能を向上させることが可能であ
る。
【0025】
【実施例】以下、参考例、実施例および比較例を用いて
本発明をより詳細に説明する。
【0026】なお、以下において用いたM9培地の組成
は次のとおりである。 M9培地組成(1リットル中): NaHPO4 6.2g KH2 PO4 3.0g NaCl 0.5g NH4 Cl 1.0g 水 残部 (pH7.0) 参考例1 (フェノールによるスクリーニング)タカサゴシロアリ
のハタラキシロアリを10匹シャーレにとり、エチルア
ルコール(95%)をこれに注ぎシロアリ表面を殺菌し
た。次に、0.05%のフェノールを含有するM9培地
でシロアリを2回洗い、その表面からエチルアルコール
を除去しあ。洗浄後、シロアリの腸をピンセットで摘み
出し、それを0.05%のフェノールを含有するM9培
地中ですり潰し、腸破砕物を含む液状混合物を得た。こ
の混合物の一部を、0.05%フェノール及び0.05
%酵母エキストラクトを含有するM9培地に接種し、3
0℃の好気条件下で15日間培養した。培養前後の培地
中のフェノール量を測定して、培地中でのフェノール分
解性微生物の存在を確認した。なお、フェノール量の変
化の測定は、培地を0.22μmのフィルターで濾過し
て菌体等を除去し、その吸光度(270nm付近)を分
光光度計によって測定することにより行なった。
【0027】参考例2 (フェノールを用いた単離株の取得)参考例1の培養に
より得られた培地(増殖菌体を含む)を、フェノール含
有M9寒天培地(0.05%フェノール及び1.2%寒
天を含む)の表面に塗布し、30℃で培養した。寒天培
地上に良好に生育してきたコロニーを単離株として得
た。単離株の1つについてその菌学的性質を調べたとこ
ろ下記の結果が得られ、この単離株はシュードモナス・
セパシアに属するものであることがわかった。このフェ
ノールの分解能を有する菌株をKK01株と命名し、通
商産業省工業技術院微生物工業技術研究所に寄託(寄託
日:平成4年3月11日、寄託番号FERM P−12
869)した。 A.形態的性状 (1)グラム染色:陰性 (2)菌の大きさ及び形:長さ1.0〜2.0μm、幅
0.5μm前後の桿菌 (3)運動性:あり B.各種培地における生育状況
【0028】
【表1】 C.生理的性質 (1)好気性、嫌気性の区別:偏性好気性 (2)糖の分散様式: 酸化型 (3)オキシダーゼの生成: + (4)硝酸銀の還元: + (5)硫化水素の生成: − (6)インドールの生成: − (7)ウレアーゼの生成: − (8)ゼラチンの液化: − (9)アルギニンの加水分解:− (10)リジンの脱炭酸: + (11)オルニチンの脱炭酸:− (12)クエン酸の利用: + (13)メチルカルビノールアセチル反応(VP反
応):− (14)トリプトファンデアミナーゼの検出:− (15)ONPG: − (16)炭水化物類の利用性: ブドウ糖: + 果糖: + 麦芽糖: + ガラクトース:+ キシロース: + マンニット: ± 白糖: − 乳糖: + エスクリン: − インシット: − ソルビット: − ラムノース: − メリビオース:− アミグダリン:− L−(+)−アラビノース:+実施例 (分解微生物の下限濃度Mminの算出)参考例2で得
られたP.Cepacia KK01を0.05%酵母エキスを
添加したM9培地に接種し、30℃で培養を行なった。
【0029】一方、0.02%となるようにフェノール
を加えた未滅菌褐色森林土2000gに上記の培養を行
なったKK01株を添加・混合し108 個・KK01/
g土壌含むフェノール汚染土壌Iを得た。同様に2×1
6 個・KK01/g土壌含むフェノール汚染土壌II、
3×104 個・KK01/g土壌含むフェノール汚染土
壌III を得た。
【0030】次にフェノール汚染土壌I,II,III をそ
れぞれ30℃で培養し、フェノール濃度とKK01数を
2週間に亘り経日的に測定した。結果を図1,図2に示
す。
【0031】なお、フェノール濃度は土壌10gから抽
出したサンプルをHPLC法により、又KK01数は抽
出サンプルを、FITC標識抗KK01ポリクローナル
抗体(ウサギ)により染色しフローサイトメータにより
計数・測定した。
【0032】図1,図2に示されるように、フェノール
濃度の減少は、KK01の初期値に拘らず104 個/g
土壌以下になると殆ど進行しないことがわかる。
【0033】すなわち、下限濃度Mminを104 個/
g土壌として、以下の汚染土壌の浄化を行なった。 (汚染土壌の浄化)上記Mminの算出実験と同様に
0.02%のフェノール汚染土壌に1×10 7 個・KK
01/g土壌になるよう分解菌を添加・混合し、分解菌
含有フェノール汚染土壌サンプル2000g×3本調整
した。
【0034】
【化1】 化1に示す3つの条件A,B,Cで上述の分解含有フェ
ノール汚染土壌サンプルを各1本ずつ設置。土壌中の分
解微生物およびフェノールの濃度を経日で測定し分解微
生物濃度が下限濃度Mmin(=1×104 個/g土
壌)を下廻った時点で107 個・KK01/g土壌とな
るようKK01株を追加投与した。フェノール濃度が
0.002%以下になるまでの日数およびKK01株追
加投与回数を表2に示す。
【0035】比較例 実施例と同様のフェノール汚染土壌サンプル2000g
×3本調整した。
【0036】実施例と同様化1に示す3つの条件A,
B,Cでフェノール汚染土壌サンプルを各1本ずつ設
置。土壌中のフェノールの濃度を経日で測定し、KK0
1株を6日毎に1×107 個・KK01/g土壌添加・
混合した。フェノール濃度が0.002%以下になるま
での日数およびKK01株追加投与回数を表2に示す。
【0037】
【表2】
【0038】
【発明の効果】以上説明したように本発明の土壌浄化法
は、分解微生物を汚染土壌に投与したあと、汚染土壌中
の分解微生物濃度が予め設定した下限濃度以下になった
時点で、分解微生物の追加投与、栄養物質の投与などの
方策を実施することにより、汚染土壌の環境の変化につ
れ状態の変化する分解微生物に対し、適切な対応がとれ
るため、汚染物質の分解除去に要する日数を短縮するこ
とができ、さらに使用する分解微生物の量を減らせるこ
とも可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】経日によるKK01数の変化を示す図である。
【図2】経日によるフェノール濃度の変化を示す図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−210997(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B09C 1/00 - 1/10 C12Q 1/00 - 3/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 汚染物質を分解する機能を有する微生物
    である分解微生物を汚染土壌に投与することにより、該
    汚染土壌中の汚染物質を分解除去する土壌浄化法におい
    て、前記分解微生物を投与した汚染土壌で、該汚染土壌
    中の前記分解微生物濃度値Mnが予め設定した下限濃度
    値Mmin以下になった時点で、前記分解微生物の分解
    能を向上させる策を施すことを特徴とする土壌浄化法。
  2. 【請求項2】 前記分解微生物の分解能を向上させる策
    が汚染土壌に分解微生物を追加投与する請求項1に記載
    の土壌浄化法。
  3. 【請求項3】 前記分解微生物の分解能を向上させる策
    が汚染土壌に分解微生物の栄養物質を投与する請求項1
    に記載の土壌浄化法。
  4. 【請求項4】 前記追加投与する分解微生物の量は投与
    により土壌中の分解微生物の濃度値が下限濃度値Mmi
    nの102 〜103 倍となる量である請求項2に記載の
    土壌浄化法。
  5. 【請求項5】 前記分解微生物が細菌である請求項1に
    記載の土壌浄化法。
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