JP4255390B2 - アオコの分解処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ミクロキスチン産生のアオコの分解処理方法に関する。
湖沼やダム湖などの閉鎖性淡水域では、富栄養化に起因してアオコの異常発生などの環境悪化が累進的に加速している。アオコの異常増殖は水面を緑色に覆って、景観を著しく損なうのみならず、水生生物の生息に悪影響を及ぼす。特に、アオコの中には、ミクロキスチン（Ｍｉｃｒｏｃｙｓｔｉｎ）という毒素を産生する有毒アオコもいる。このミクロキスチンは、浄水処理後の飲料水を通して人の健康をも損なう恐れがある。
閉鎖系淡水域に発生したアオコを除去する方法としては、従来より、水とアオコとを物理的に分離してアオコを回収廃棄する方法や生物学的処理法や紫外線照射法によりアオコを分解する方法が知られている。また、生物学的処理法や紫外線照射法と、アオコの栄養源として特に問題となるリンをリン酸マグネシウムとして水中で固定する方法とを併用するアオコの除去方法も知られている。
特許文献１には、アオコが発生した水域中の水をマグネシウムイオン供給剤と接触させる処理法と生物学的処理法とを組み合わせる方法が開示されている。マグネシウムイオン供給剤としては、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、及び炭酸マグネシウムが例示されている。
特許文献２には、アオコが発生した水域中の水をマグネシウムイオン供給剤と接触させる処理法と生物学的処理法と紫外線照射法とを組み合わせる方法が開示されている。この特許文献２にも、マグネシウムイオン供給剤として、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、及び炭酸マグネシウムが例示されている。
上述の紫外線放射法や生物学的処理法により閉鎖系淡水域内で有毒アオコを分解することができるが、一方では、有毒アオコから放出されたミクロキスチンがその周囲に拡散して、悪影響を及ぼす恐れがある。
従って、本発明は、ミクロキスチン産生の有毒アオコをミクロキスチンの拡散を抑えながら分解処理できる方法を提供することを目的する。
従って、本発明は、ミクロキスチン産生の有毒アオコをミクロキスチンの拡散を抑えながら分解処理できる方法を提供することを目的する。
本発明者は、有毒アオコを、水酸化マグネシウムなどのアルカリ性マグネシウム化合物の存在下にて、アオコ分解細菌及びミクロキスチン分解細菌に接触させると、有毒アオコの分解により放出されたミクロキスチンを好アルカリ性ミクロキスチン分解細菌により速やかに分解することができることを見出し、本発明に到達した。
従って、本発明は、ミクロキスチン産生のアオコが発生している閉鎖系淡水域に、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム及びドロマイト仮焼物からなる群より選ばれるマグネシウム化合物を添加して、アオコとマグネシウム化合物とを閉鎖系淡水域の底質部に沈降させ、次いで沈降したアオコをマグネシウム化合物の存在下に、底質部に生息しているアオコ分解細菌により分解すると共に、アオコから放出されるミクロキスチンをマグネシウム化合物の存在下に、底質部に生息しているミクロキスチン分解細菌（特に、好アルカリ性ミクロキスチン分解細菌）により分解することを特徴とするアオコの分解処理方法にある。
上記本発明のアオコの分解処理方法において、マグネシウム化合物は、底質部のｐＨが８．０〜９．５の範囲になる量にて添加することが好ましい。
また、本発明は、ミクロキスチン産生のアオコを、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム及びドロマイト仮焼物からなる群より選ばれるマグネシウム化合物の存在下にて、アオコ分解細菌とミクロキスチン分解細菌（特に、好アルカリ性ミクロキスチン分解細菌）とに接触させ、アオコを分解すると共に、アオコから放出されるミクロキスチンを分解することを特徴とするアオコの分解処理方法にもある。
本発明の方法によれば、有毒アオコが速やかに行われ、さらに有毒アオコの分解により放出されるミクロキスチンが速やかに分解される。従って、本発明の方法を利用することによって、ミクロキスチンによる環境の悪化を引き起こさずにアオコを分解処理することができる。
本発明のアオコの分解処理方法を、有毒アオコを閉鎖系淡水域内で処理する場合を例にとり説明する。
本発明の方法の対象となる閉鎖系淡水域には、底質部にアオコ分解細菌とミクロキスチン分解細菌とが生息している必要がある。
アオコ分解細菌の例としては、ミクソバクターＣＰ−１（ＭｙｘｏｂａｃｔｏｒＣＰ−１）が挙げられる。好アルカリ性ミクロキスチン分解細菌の例としては、スフィンゴモナス属（Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ ｓｐ．）が挙げられる。
これらの分解細菌は、通常、湖沼やダム湖などの閉鎖系淡水域及び河川の底質部には生息している細菌である。なお、対象となる閉鎖系淡水域の底質部にアオコ分解細菌とミクロキスチン分解細菌とが生息していない場合は、それらが生息する閉鎖系淡水域の底泥を採取して、対象淡水域に添加すればよい。
本発明の方法の対象となる閉鎖系淡水域には、底質部にアオコ分解細菌とミクロキスチン分解細菌とが生息している必要がある。
アオコ分解細菌の例としては、ミクソバクターＣＰ−１（ＭｙｘｏｂａｃｔｏｒＣＰ−１）が挙げられる。好アルカリ性ミクロキスチン分解細菌の例としては、スフィンゴモナス属（Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ ｓｐ．）が挙げられる。
これらの分解細菌は、通常、湖沼やダム湖などの閉鎖系淡水域及び河川の底質部には生息している細菌である。なお、対象となる閉鎖系淡水域の底質部にアオコ分解細菌とミクロキスチン分解細菌とが生息していない場合は、それらが生息する閉鎖系淡水域の底泥を採取して、対象淡水域に添加すればよい。
本発明では、閉鎖系淡水域に、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム及びドロマイト仮焼物からなる群より選ばれるマグネシウム化合物を添加して、有毒アオコをマグネシウム化合物と共に底質部に沈降させる。マグネシウム化合物の添加量は、底質部のｐＨが８．０〜９．５の範囲になる量であることが好ましい。通常は、マグネシウム化合物の添加量は、閉鎖系淡水域の水面１ｍ2に対して、５０〜５００ｇの範囲である。
酸化マグネシウムとしては、マグネサイト（菱苦土鉱）、ブルーサイト（水滑石）、あるいは海水から得た水酸化マグネシウムを焼成することによって得た酸化マグネシウムの塊状物を、適宜粉砕して、粉末状としたものを用いることができる。水酸化マグネシウムとしては、上記の酸化マグネシウムを水和させて得たもの、またはブルーサイト（水滑石）もしくは海水から得た水酸化マグネシウムの塊状物を、適宜粉砕して、粉末状としたものを用いることができる。ドロマイト仮焼物としては、天然ドロマイトの塊状物を７００〜１２００℃の温度で焼成（仮焼）して得た仮焼物を適宜粉砕して、粉末状にしたものを用いることができる。
マグネシウム化合物は、一種を単独で使用しても、二種以上を組み合わせて使用してもよい。マグネシウム化合物の中でも水酸化マグネシウムが特に好ましい。
マグネシウム化合物の粒子径は、添加する閉鎖系淡水域の水深やｐＨにより、その最適値は異なるが、レーザ回折法による平均粒子径として、１〜３０μｍの範囲にあることが好ましく、１〜１５μｍの範囲にあることがより好ましい。
マグネシウム化合物の添加方法としては、粉末の状態のまま閉鎖系淡水域の水面へ散布してもよいし、粉末をあらかじめ水に分散させた懸濁液とし、懸濁液を閉鎖系淡水域の水面もしくはその近傍に注入することにより行なってもよい。マグネシウム化合物の添加と同時もしくはその添加の直後に、マグネシウム化合物を均一に分散させるために、閉鎖系淡水域の水面を撹拌羽根などを用いて撹拌してもよい。
マグネシウム化合物は、底質部を弱アルカリ性（特に、ｐＨが８．０〜９．５）に調整する。アオコが発生するような富栄養化した閉鎖系淡水域の底質部は、一般に弱酸性（ｐＨが５〜６）である。このため、底質部に生息する嫌気性細菌は活性であるが、アオコの分解細菌である好気性細菌は不活性である場合が多い。マグネシウム化合物により、底質部が弱アルカリ性に調整されると、嫌気性細菌は不活性となるが、アオコ分解細菌や好アルカリ性ミクロキスチン分解細菌は活性化する。アオコ分解細菌やミクロキスチン分解細菌をさらに活性化させるためにマグネシウム化合物の添加と共に、底質部を曝気してもよい。
閉鎖系淡水域の底質部にマグネシウム化合物と共に沈降した有毒アオコは、マグネシウム化合物の存在によるｐＨ調整（ｐＨ上昇）により活性化したアオコ分解細菌によって速やかに分解される。その有毒アオコの分解により放出されるミクロキスチンは、同じくマグネシウム化合物の存在により活性化した好アルカリ性ミクロキスチン分解細菌によって速やかに分解される。
以上、本発明のアオコの分解処理方法を、有毒アオコを閉鎖系淡水域内で処理する場合を例にとり説明したが、本発明のアオコ分解処理方法は、閉鎖系淡水域の外においても実施することができる。閉鎖系淡水域の外で有毒アオコを分解処理する方法としては、例えば、下記の方法が挙げられる。
（１）閉鎖系淡水域から採取した有毒アオコを含む水と底泥（アオコ分解細菌とミクロキスチン分解細菌とを含む）とをタンクに導入し、次いでマグネシウム化合物をタンクに添加する方法。
（２）アオコ分解細菌とミクロキスチン分解細菌とが生息する底泥をタンクに入れておき、そこに閉鎖系淡水域から採取した有毒アオコを含む水を導入し、最後にマグネシウム化合物をタンクに添加する方法。
（１）閉鎖系淡水域から採取した有毒アオコを含む水と底泥（アオコ分解細菌とミクロキスチン分解細菌とを含む）とをタンクに導入し、次いでマグネシウム化合物をタンクに添加する方法。
（２）アオコ分解細菌とミクロキスチン分解細菌とが生息する底泥をタンクに入れておき、そこに閉鎖系淡水域から採取した有毒アオコを含む水を導入し、最後にマグネシウム化合物をタンクに添加する方法。
［実施例１］
屋外実験池（長さ：約８ｍ、幅：約５ｍ、高さ：約２ｍ）に、天然の河川より採取したアオコ分解細菌とミクロキスチン分解細菌とが生息する底泥を、約８ｃｍの高さに敷き詰め、充分に混合し均一化した後、天然湖の湖水を８０ｍ3注入した。
底泥が安定した後、アオコを含む水８０Ｌ、アオコの窒素栄養源として硝酸ナトリウム１．５ｋｇ、アオコのリン栄養源としてリン酸二水素ナトリウム０．６ｋｇを投入して２０日間静置した。なお、アオコの繁殖を促進するために、静置開始７日後に、さらに硝酸ナトリウム１．５ｋｇとリン酸二水素ナトリウム０．６ｋｇとを投入した。
屋外実験池（長さ：約８ｍ、幅：約５ｍ、高さ：約２ｍ）に、天然の河川より採取したアオコ分解細菌とミクロキスチン分解細菌とが生息する底泥を、約８ｃｍの高さに敷き詰め、充分に混合し均一化した後、天然湖の湖水を８０ｍ3注入した。
底泥が安定した後、アオコを含む水８０Ｌ、アオコの窒素栄養源として硝酸ナトリウム１．５ｋｇ、アオコのリン栄養源としてリン酸二水素ナトリウム０．６ｋｇを投入して２０日間静置した。なお、アオコの繁殖を促進するために、静置開始７日後に、さらに硝酸ナトリウム１．５ｋｇとリン酸二水素ナトリウム０．６ｋｇとを投入した。
２０日間静置後の屋外実験池の水には、アオコが繁茂していた。
屋外実験池の水の一部を採取して、水中のミクロキスチン(ミクロキスチンＲＲとミクロキスチンＬＲ)を定量した。ミクロキスチンの定量は、ガラスフィルターで濾過処理した水（アオコを含まない水）と、濾過処理していない水（アオコを含んだ水）とについてそれぞれ後述の方法により行なった。その結果を表１に示す。
屋外実験池の水の一部を採取して、水中のミクロキスチン(ミクロキスチンＲＲとミクロキスチンＬＲ)を定量した。ミクロキスチンの定量は、ガラスフィルターで濾過処理した水（アオコを含まない水）と、濾過処理していない水（アオコを含んだ水）とについてそれぞれ後述の方法により行なった。その結果を表１に示す。
次に、屋外実験池の水面に粉末状の水酸化マグネシウム（平均粒子径：２μｍ、純度：９７質量％）を、３００ｇ／ｍ2の割合で散布して、水酸化マグネシウムと共にアオコを沈降させた。水酸化マグネシウムを散布して２４時間後、水の一部を採取して、水中のミクロキスチンを前記と同様に定量した。その結果を表１に示す。
表１
────────────────────────────────────────
水酸化マグネシウム 水酸化マグネシウム
の散布前 の散布２４時間後
────────────────────────────────────────
濾過処理した水
ミクロキスチンＲＲ量（μｇ／Ｌ） 検出限界以下 検出限界以下
ミクロキスチンＬＲ量（μｇ／Ｌ） 検出限界以下 検出限界以下
────────────────────────────────────────
濾過処理しない水
ミクロキスチンＲＲ量（μｇ／Ｌ） １３．７ ２．２
ミクロキスチンＬＲ量（μｇ／Ｌ） ３．９ １．２
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水酸化マグネシウム 水酸化マグネシウム
の散布前 の散布２４時間後
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濾過処理した水
ミクロキスチンＲＲ量（μｇ／Ｌ） 検出限界以下 検出限界以下
ミクロキスチンＬＲ量（μｇ／Ｌ） 検出限界以下 検出限界以下
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濾過処理しない水
ミクロキスチンＲＲ量（μｇ／Ｌ） １３．７ ２．２
ミクロキスチンＬＲ量（μｇ／Ｌ） ３．９ １．２
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表１の水酸化マグネシウム散布前の濾過処理した水と濾過処理しない水とのミクロキスチン量の比較から、ミクロキスチンは、アオコの細胞内に存在していることがわかる。また、水酸化マグネシウム散布２４時間後の濾過処理した水のミクロキスチン量が検出限界以下であることから、アオコの分解とミクロキスチンの分解とが同時に起きていることがわかる。なお、水酸化マグネシウム散布２４時間後の濾過処理しない水にミクロキスチンが検出されたのは、沈降していない有害アオコが存在したためである。
［ミクロキスチンの定量方法］
Ａ．濾過処理した水
（１）採取した水２００ｍＬをガラスフィルターで濾過して、アオコを濾別する。
（２）濾液を、ミクロキスチン吸着用カラム（ＯＤＳ−Ｃ１８カートリッジ）に流す。
（３）ミクロキスチン吸着用カラムに３０ｍＬの蒸留水を流して、洗浄する。
（４）ミクロキスチン吸着用カラムに４ｍＬのメタノールを流して、ミクロキスチン吸着用カラムの吸着物を１０ｍＬのガラス製スピリッツ管に移し入れる。
（５）ガラス製スピリッツ管を４０℃の温水に入れ、メタノールを蒸発させる。
（６）残留物を１ｍＬのメタノールとリン酸緩衝水溶液（ｐＨ：３）との混合液（質量比＝６：４）に溶解する。
（７）溶解液をポアサイズ０．２μｍのメンブランフィルターで濾過する。
（８）濾液中のミクロキスチン量を高速液体クロマトグラフィーを用いて定量する。
Ａ．濾過処理した水
（１）採取した水２００ｍＬをガラスフィルターで濾過して、アオコを濾別する。
（２）濾液を、ミクロキスチン吸着用カラム（ＯＤＳ−Ｃ１８カートリッジ）に流す。
（３）ミクロキスチン吸着用カラムに３０ｍＬの蒸留水を流して、洗浄する。
（４）ミクロキスチン吸着用カラムに４ｍＬのメタノールを流して、ミクロキスチン吸着用カラムの吸着物を１０ｍＬのガラス製スピリッツ管に移し入れる。
（５）ガラス製スピリッツ管を４０℃の温水に入れ、メタノールを蒸発させる。
（６）残留物を１ｍＬのメタノールとリン酸緩衝水溶液（ｐＨ：３）との混合液（質量比＝６：４）に溶解する。
（７）溶解液をポアサイズ０．２μｍのメンブランフィルターで濾過する。
（８）濾液中のミクロキスチン量を高速液体クロマトグラフィーを用いて定量する。
Ｂ．濾過処理しない水
（１）採取した水２００ｍＬと、濃度５質量％の酢酸水溶液１０ｍＬとを混合して、アオコの細胞内容物（ミクロキスチン）を溶出させた後、ガラスフィルターで濾過する。
以下、上記Ａ．濾過処理した水の（２）〜（８）と同じ操作を行う。
（１）採取した水２００ｍＬと、濃度５質量％の酢酸水溶液１０ｍＬとを混合して、アオコの細胞内容物（ミクロキスチン）を溶出させた後、ガラスフィルターで濾過する。
以下、上記Ａ．濾過処理した水の（２）〜（８）と同じ操作を行う。
Claims (3)
- ミクロキスチン産生のアオコが発生している閉鎖系淡水域に、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム及びドロマイト仮焼物からなる群より選ばれるマグネシウム化合物を添加して、アオコとマグネシウム化合物とを閉鎖系淡水域の底質部に沈降させ、次いで沈降したアオコをマグネシウム化合物の存在下に、底質部に生息しているアオコ分解細菌により分解すると共に、アオコから放出されるミクロキスチンをマグネシウム化合物の存在下に、底質部に生息しているミクロキスチン分解細菌により分解することを特徴とするアオコの分解処理方法。
- マグネシウム化合物を、底質部のｐＨが８．０〜９．５の範囲になる量にて添加する請求項１に記載のアオコの分解処理方法。
- ミクロキスチン産生のアオコを、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム及びドロマイト仮焼物からなる群より選ばれるマグネシウム化合物の存在下にて、アオコ分解細菌とミクロキスチン分解細菌とに接触させ、アオコを分解すると共に、アオコから放出されるミクロキスチンを分解することを特徴とするアオコの分解処理方法。
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