JP3565688B2

JP3565688B2 - Microbial purification of soil contaminated with organohalogen compounds

Info

Publication number: JP3565688B2
Application number: JP24814997A
Authority: JP
Inventors: 泰織田; 雅美宮田; 美香中山; 健郎徳弘; 修浅見
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2017-09-12
Also published as: JPH1177019A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ハロゲン系化合物、例えばトリクロロエチレンにより汚染された土壌の生物学的浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有機ハロゲン化物、例えばトリクロロエチレン等による土壌汚染が問題になっており、微生物を利用した汚染土壌の浄化処理方法が提案されている。汚染土壌を微生物処理する方法としては、土壌に外部から酸素や栄養源を加えて土着の微生物を活性化させる方法（バイオスティミュレーション）や汚染土壌に汚染物質を効率よく分解する微生物を条件良く加えて浄化させる方法（バイオオーギュメンテーション）等がある。
【０００３】
例えば、有機塩素系化合物（トリクロロエチレン）汚染土壌の浄化に際しては、上記のバイオスティミュレーション、バイオオーギュメンテーションとも微生物の有機塩素系化合物（トリクロロエチレン）分解能力を誘導するためには、誘導剤としてフェノール等の化学物質が必須である。しかし、誘導剤として用いるフェノール等は、それ自体有毒で問題となっている。その対策技術としては、バイオオーギュメンテーションの実施において、分解微生物を予め培養タンク等で増殖させ且つ誘導剤を加えて分解酵素を誘導して、その後、集菌等の操作でフェノール等を除去して土壌に接種すること（休止菌体法）があり、よって、フェノール等による２次汚染のリスクは回避できる。
【０００４】
しかしながら、バイオオーギュメンテーションにおいて、使用する微生物が同一でも、土壌により浄化効果が大きく異なることが知られている。例えば、Ｍｉｇａｅｌら、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙＶｏｌ．１２，ｐ．３９７〜３９５（１９９３）には、微生物による土壌の浄化に影響を及ぼす要因として、土壌のｐＨ、温度、水活性、通気、酸化還元電位等が挙げられている。また、特開平８−７０８５５号公報には、アルカリ条件下で有機塩素系化合物を微生物により浄化することが記載されている。
【０００５】
〔関連技術〕
本発明者らは、土壌中の有機ハロゲン化合物、特に有機塩素化合物、例えばトリクロロエチレンを効率的に分解する能力を有する微生物として、ＭＯ７株（ＦＥＲＭＢＰ−５６２４）（特願平８−２１７４５６）、Ｎ１６−１株（ＦＥＲＭＢＰ−５５０４）（特願平８−１００４６６）等を単離している。これらの微生物株は極めて高いトリクロロエチレン分解能を有するが、その効果は土壌の種類により大きく異なることが判明した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明は、微生物による土壌の浄化における土壌の種類による浄化効率のバラツキを排し、土壌の種類に影響されず常に効率的に土壌の浄化を行うことができる方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は有機ハロゲン化合物で汚染された土壌に微生物を添加することにより該土壌を浄化する方法において、該土壌のｐＨを５〜９に調整することを特徴とする方法を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
前記のごとく、微生物による土壌の浄化の効率が土壌の種類により異なる原因としては土壌の粒径、含水率、有機物含量、温度、土壌微生物等の要因が挙げられているものの、真の要因がなにかは必ずしも明確ではなかった。本発明者は、ＭＯ７株（ＦＥＲＭＢＰ−５６２４）及びＮ１６−１株（ＦＥＲＭＢＰ−５５０４）を用いて、土壌粒径、特に粘土含量、土壌粒子密度、全炭素含量（ＴＣ）、土壌微生物、土壌ｐＨなどの要因のそれぞれについて、それらがトリクロロエチレンの分解に与える影響を試験した結果、主として土壌ｐＨの影響が大きいことを見出した。
【０００９】
次に、ｐＨの低い土壌を用い、これを種々のｐＨに中和した後、ｐＨとトリクロロエチレンの分解との関係を試験し、ｐＨが５〜９の範囲においてトリクロロエチレンの分解が効率よく行われることを見出した。従って、本発明においては、処理すべき土壌のｐＨを５〜９に調整する。例えばＭＯ７株ではｐＨ６〜９が好ましく、Ｎ１６−１株ではｐＨ５〜７が好ましい。酸性土壌のｐＨの調整は、任意の塩基性剤、例えばＫ_２ＨＰＯ_４，ＣａＣＯ_３等を用いて行うことができる。これらは粉末の状態で使用するのが好ましい。他方、塩基性土壌の中和は、任意の酸性剤、例えばＦｅＳＯ_４，ＣａＳＯ_４，ＮａＨ_２ＰＯ_４等を用いて行うことができる。
【００１０】
本発明の方法は種々の土壌に対して応用することができ、特に限定されない。添加すべき中和剤の量は、処理すべき土壌のｐＨ値、土壌の緩衝力などにより異なり、土壌のｐＨが上記の範囲に入るように適宜選択すればよい。ここで、土壌のｐＨは例えば、以下に示す方法で測定する。未風乾新鮮土の乾土１０ｇ相当量あるいは風乾細土１０ｇに水２５ｍｌを加え（新鮮土の場合は、水分相当量を差し引く）、かき混ぜるか振り混ぜるかして１時間以上放置する。測定前に軽くかき混ぜて、懸濁状態とし、ガラス電極の薄膜球部を静かに液中に浸し、３０秒以上経過してｐＨ計の表示値が安定するのを待って、ｐＨを読みとることにより行われる。（土壌標準分析、測定法、日本土壌肥料学会監修、博支社）
【００１１】
土壌の中和操作は、汚染土壌を耕起し、それに中和剤を添加して混合すればよい。土壌のｐＨを調整した後、浄化用微生物菌体を添加すればよい。
本発明において使用する微生物としては、特に限定されず、トリクロロエチレン等、有機ハロゲン化物を分解し得る任意の微生物を用いることができるが、特に好ましい微生物はＭＯ７株（ＦＥＲＭＢＰ−５６２４）及びＮ１６−１株（ＦＥＲＭＢＰ−５５０４）であり、ＭＯ７株については特願平８−２１７４５６明細書に詳細に記載されており、またＮ１６−１株については特願平８−１００４６６明細書に詳細に記載されている。
【００１２】
【実施例】
次に、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１．
ＭＯ７株を０．０５％のイーストエキストラクト及び５００ｐｐｍのフェノールを含むＮＭＳ培地（表１）で培養し、その後集菌操作により菌体を回収、ＮＭＳ培地（フェノールは含まない）に再懸濁後、土壌に接種した。ＴＣＥ分解試験には、１１種類の物性の異なる土壌を用いた。ＴＣＥ汚染土壌は、土壌にガス状のＴＣＥを接触させることで作成した。使用した１１種類の土壌の特性を下記表１に示す。
【００１３】
【表１】

【００１４】
【表２】

【００１５】
【表３】

【００１６】
結果は図１に示すように、土壌ｐＨとＴＣＥ分解率には相関があった。土壌ｐＨが６〜９程度の場合は良好な分解が見られたが、６以下では分解はほとんど見られなかった。
【００１７】
実施例２．
Ｎ１６−１株を０．０５％のイーストエキストラクト、５００ｐｐｍのフェノールを含むＮＭＳ培地で培養し、その後集菌操作により菌体を回収、ＮＭＳ培地（フェノールは含まない）に再懸濁後、土壌に接種した。ＴＣＥ分解試験には、前記１１種類の物性の異なる土壌を用いた。ＴＣＥ汚染土壌は、土壌にガス状のＴＣＥを接触させることで作成した。
結果は図２に示すように、土壌ｐＨが５〜７程度の場合に良好な分解が見られた。
【００１８】
実施例３．
ＭＯ７株を０．０５％のイーストエキストラクト、５００ｐｐｍのフェノールを含むＮＭＳ培地で培養し、その後集菌操作により菌体を回収、ＮＭＳ培地（フェノールは含まない）に再懸濁後、土壌に接種した。用いた土壌は、ｐＨが４．５程度のＭＭＴ土壌で、ＴＣＥによる汚染は実施例１及び２と同様に実施した。ＭＭＴ土壌のｐＨは、適量のＣａＣＯ_３あるいはＫ_２ＨＰＯ_４を粉末状で混合することで調整した。
分解試験の結果は図３に示したように、元のｐＨ（４．５）に比べてｐＨを調整（７．１，８．０）してやることのみで大幅にＴＣＥ分解が促進された。
【００１９】
実施例４．
Ｎ１６−１株を０．０５％のイーストエキストラクト、５００ｐｐｍのフェノールを含むＮＭＳ培地で培養し、その後集菌操作により菌体を回収、ＮＭＳ培地（フェノールは含まない）に再懸濁後、土壌に接種した。用いた土壌は、ｐＨが４．５程度のＭＭＴ土壌で、ＴＣＥによる汚染は実施例１及び２と同様に実施した。ＭＭＴ土壌のｐＨは、適量のＣａＣＯ_３を粉末状で混合することで調整した。
分解試験の結果は図４に示したように、元のｐＨ（４．５）に比べてｐＨを調整（７．１）してやることのみで大幅にＴＣＥ分解が促進された。
【００２０】
【発明の効果】
上記のごとく、本発明によれば、処理しようとする土壌のｐＨのみを測定し、ｐＨ値が本発明の範囲外であれば中和剤により本発明で定義するｐＨ範囲内にすればトリクロロエチレン等を効率よく分解することができ、土壌粘土、土着微生物等、他の要因についてあらかじめ試験する必要がないから、事前調査のために時間や費用をかけることなく土壌の浄化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、種々のｐＨを示す１１種類の土壌（未中和）中でのＭＯ７株によるトリクロロエチレン（ＴＣＥ）の分解率を示すグラフである。
【図２】図２は、種々のｐＨを示す１１種類の土壌（未中和）中でのＮ１６−１株によるトリクロロエチレン（ＴＣＥ）の分解率を示すグラフである。
【図３】図３は、酸性土壌（ｐＨ約４．５）を種々のｐＨに中和した後の、ＭＯ７株によるトリクロロエチレン（ＴＣＥ）の分解率を示すグラフである。
【図４】図４は、酸性土壌（ｐＨ約４．５）のｐＨを中和した後の、Ｎ１６−１株によるトリクロロエチレン（ＴＣＥ）の分解率を示すグラフである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for biologically remediating soil contaminated with an organic halogen compound, for example, trichloroethylene.
[0002]
[Prior art]
In recent years, soil contamination by organic halides, such as trichloroethylene, has become a problem, and methods of purifying contaminated soil using microorganisms have been proposed. Methods for treating contaminated soil with microorganisms include a method of activating indigenous microorganisms by adding oxygen and nutrients to the soil from outside (biostimulation), and a method of efficiently removing microorganisms that efficiently decompose pollutants into contaminated soil. In addition, there is a purification method (bioaugmentation).
[0003]
For example, in the purification of soil contaminated with an organochlorine compound (trichloroethylene), in order to induce the above-mentioned biostimulation and bioaugmentation, the ability of the microorganism to decompose the organochlorine compound (trichloroethylene), phenol is used as an inducing agent. And other chemicals are essential. However, phenol or the like used as an inducer is itself toxic and problematic. As a countermeasure technique, in bioaugmentation, decomposed microorganisms are grown in advance in a culture tank and the like, and an inducing agent is added to induce degradative enzymes. And inoculate the soil (resting cell method), thereby avoiding the risk of secondary contamination by phenol or the like.
[0004]
However, in bioaugmentation, it is known that even if the microorganism used is the same, the purification effect varies greatly depending on the soil. See, for example, Migael et al., Journal of Industrial Microbiology Vol. 12, p. 397 to 395 (1993) list factors such as soil pH, temperature, water activity, aeration, and oxidation-reduction potential as factors affecting the purification of soil by microorganisms. Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-70855 describes that an organic chlorine compound is purified by microorganisms under alkaline conditions.
[0005]
[Related technology]
The present inventors have proposed MO7 strain (FERM BP-5624) (Japanese Patent Application No. 8-217456), N16 as a microorganism capable of efficiently decomposing organic halogen compounds in soil, especially organic chlorine compounds, for example, trichloroethylene. -1 strain (FERM BP-5504) (Japanese Patent Application No. 8-100466). These microbial strains have very high trichloroethylene degradability, but their effects have been found to vary greatly depending on the type of soil.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention provides a method that eliminates the variation in purification efficiency depending on the type of soil in the purification of soil by microorganisms, and can always efficiently purify the soil without being affected by the type of soil.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a method for purifying soil contaminated with an organic halogen compound by adding microorganisms, wherein the pH of the soil is adjusted to 5 to 9. Provide a method.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
As described above, as factors causing the efficiency of purification of soil by microorganisms depending on the type of soil, there are factors such as soil particle size, water content, organic matter content, temperature, soil microorganisms, etc., but there are some real factors. Was not always clear. Using the MO7 strain (FERM BP-5624) and the N16-1 strain (FERM BP-5504), the present inventors have studied soil particle size, especially clay content, soil particle density, total carbon content (TC), soil microorganisms, As a result of examining the influence of each of the factors such as soil pH on the decomposition of trichlorethylene, it was found that the influence of soil pH was large.
[0009]
Next, after using a soil with a low pH and neutralizing it to various pHs, the relationship between the pH and the decomposition of trichlorethylene was tested, and that the decomposition of trichlorethylene was performed efficiently in the pH range of 5 to 9. Was found. Therefore, in the present invention, the pH of the soil to be treated is adjusted to 5 to 9. For example, pH 6 to 9 is preferable for strain MO7, and pH 5 to 7 is preferable for strain N16-1. Adjustment of the pH of the acidic soil can be performed using an arbitrary basic agent, for example, K ₂ HPO ₄ , CaCO ₃ or the like. These are preferably used in the form of a powder. On the other hand, the neutralization of the basic soil can be carried out using an arbitrary acid agent, for example, FeSO ₄ , CaSO ₄ , NaH ₂ PO ₄ or the like.
[0010]
The method of the present invention can be applied to various soils, and is not particularly limited. The amount of the neutralizing agent to be added varies depending on the pH value of the soil to be treated, the buffering capacity of the soil, and the like, and may be appropriately selected so that the pH of the soil falls within the above range. Here, the pH of the soil is measured, for example, by the following method. 25 ml of water is added to 10 g of dry soil of unair-dried fresh soil or 10 g of air-dried fine soil (in the case of fresh soil, the water equivalent is subtracted), and the mixture is stirred or shaken and left for 1 hour or more. Stir gently before measurement to make it in a suspended state, gently immerse the thin film sphere of the glass electrode in the solution, wait for at least 30 seconds and the indicated value of the pH meter stabilizes, and read the pH. Done. (Soil standard analysis, measurement method, supervised by Japan Society of Soil Fertilizer, Hiroshi Branch)
[0011]
The neutralization operation of the soil may be performed by cultivating the contaminated soil, adding a neutralizing agent thereto, and mixing. After adjusting the pH of the soil, the microorganism cells for purification may be added.
The microorganism used in the present invention is not particularly limited, and any microorganism capable of decomposing an organic halide such as trichloroethylene can be used. Particularly preferred microorganisms are MO7 strain (FERM BP-5624) and N16-1. Strain (FERM BP-5504), the MO7 strain is described in detail in Japanese Patent Application No. 8-217456, and the N16-1 strain is described in detail in Japanese Patent Application No. 8-100466. ing.
[0012]
【Example】
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Embodiment 1 FIG .
The MO7 strain was cultured in an NMS medium (Table 1) containing 0.05% yeast extract and 500 ppm of phenol, and then the cells were collected by a cell collection operation and resuspended in an NMS medium (containing no phenol). , Inoculated into the soil. For the TCE decomposition test, 11 kinds of soils having different physical properties were used. TCE-contaminated soil was created by contacting gaseous TCE with the soil. The properties of the 11 soils used are shown in Table 1 below.
[0013]
[Table 1]

[0014]
[Table 2]

[0015]
[Table 3]

[0016]
As shown in FIG. 1, the results showed a correlation between soil pH and TCE decomposition rate. When the soil pH was about 6 to 9, good decomposition was observed, but when the soil pH was 6 or less, almost no decomposition was observed.
[0017]
Embodiment 2 FIG .
The N16-1 strain was cultured in an NMS medium containing 0.05% yeast extract and 500 ppm of phenol, and then the cells were collected by a cell collection operation, resuspended in an NMS medium (containing no phenol), and then re-suspended in soil. Was inoculated. For the TCE decomposition test, the above 11 kinds of soils having different physical properties were used. TCE-contaminated soil was created by contacting gaseous TCE with the soil.
As shown in FIG. 2, when the soil pH was about 5 to 7, good decomposition was observed.
[0018]
Embodiment 3 FIG .
The MO7 strain is cultured in an NMS medium containing 0.05% yeast extract and 500 ppm phenol, and then the cells are collected by a cell collection operation, resuspended in an NMS medium (containing no phenol), and inoculated into soil. did. The soil used was an MMT soil having a pH of about 4.5, and contamination with TCE was carried out in the same manner as in Examples 1 and 2. The pH of the MMT soil was adjusted by mixing an appropriate amount of CaCO ₃ or K ₂ HPO ₄ in powder form.
As shown in FIG. 3, as a result of the decomposition test, TCE decomposition was greatly promoted only by adjusting the pH (7.1, 8.0) compared to the original pH (4.5).
[0019]
Embodiment 4 FIG .
The N16-1 strain was cultured in an NMS medium containing 0.05% yeast extract and 500 ppm of phenol, and then the cells were collected by a cell collection operation, resuspended in an NMS medium (containing no phenol), and then re-suspended in soil. Was inoculated. The soil used was an MMT soil having a pH of about 4.5, and contamination with TCE was carried out in the same manner as in Examples 1 and 2. The pH of the MMT soil was adjusted by mixing an appropriate amount of CaCO ₃ in powder form.
As shown in FIG. 4, as a result of the decomposition test, TCE decomposition was greatly promoted only by adjusting the pH (7.1) compared to the original pH (4.5).
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, only the pH of the soil to be treated is measured, and if the pH value is out of the range of the present invention, if the pH value falls within the pH range defined by the present invention with a neutralizing agent, trichloroethylene or the like is used. Can be efficiently decomposed and there is no need to test in advance for other factors such as soil clay and indigenous microorganisms, so that the soil can be purified without spending time and money for a preliminary investigation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the degradation rate of trichloroethylene (TCE) by strain MO7 in 11 types of soils (unneutralized) showing various pHs.
FIG. 2 is a graph showing the degradation rate of trichloroethylene (TCE) by strain N16-1 in 11 types of soils (unneutralized) having various pH values.
FIG. 3 is a graph showing the degradation rate of trichlorethylene (TCE) by strain MO7 after neutralizing acidic soil (pH about 4.5) to various pHs.
FIG. 4 is a graph showing the degradation rate of trichlorethylene (TCE) by strain N16-1 after neutralizing the pH of acidic soil (pH about 4.5).

Claims

In a method of purifying soil by adding microorganisms to soil contaminated with an organohalogen compound, the pH of the soil is adjusted to 5 to 9 and the microorganisms are strain MO7 ( FERM BP-5624 ) or N16. ( 1) using FERM BP-5504 .

The method according to claim 1, wherein the organic halogen compound is trichloroethylene.

The method according to claim 1 or 2 , wherein the pH is adjusted by adding CaCO ₃ or K ₂ HPO ₄ or both to soil.