JP5236222B2 - 嫌気性微生物による地下水および/または土壌の浄化判定方法 - Google Patents
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Description
(i)有機物供給等によって酸素、硝酸イオンが微生物により消費され、脱塩素化に必要である嫌気環境が形成される。
(ii)形成された嫌気環境により、脱塩素化に関与する微生物が活性化し、テトラクロロエチレン(PCE)→トリクロロエチレン(TCE)→cis−1,2−ジクロロエチレン(cis−1,2−DCE)の脱塩素化が進行する。
(iii)還元環境が一定期間継続されると、嫌気環境下で増殖・活性化した脱塩素化微生物によりcis−1,2−DCE→塩化ビニル(VC)→エチレン、エタンの脱塩素化が進行する。
(1)培養操作が煩雑であり、熟練を要する。
(2)汚染地盤における人為的な活性化方法を室内培養条件に忠実に再現ができないと、意図する結果を得られない。または、間違った診断をする可能性がある。
(3)培養には長期の試験期間を要する。
(4)培養本数が多く必要である。
(5)培養が予定より長期化し、培養結果が得られない場合がある。
(6)栄養源が不足した場合に栄養源が供給できない。
(7)酸化還元電位が安定しない。
〔1〕揮発性有機塩素化合物で汚染された地下水および/または土壌に対して、該地下水および/または土壌中の嫌気性微生物による浄化が可能かどうかを判定する方法であって、以下の工程(A)〜(D)を含む判定方法。
(A)揮発性有機塩素化合物で汚染された地下水、または地下水と土壌を採取する工程、
(B)採取した地下水を嫌気性条件下で培養するか、または採取した土壌を添加した地下水を嫌気性条件下で培養する工程、
(C)工程(B)で用いる地下水と同じ地下水を工程(B)の培養物に供給して、供給した地下水と同量の培養物を回収する工程、および
(D)工程(C)で回収した培養物を分析して地下水および/または土壌中の嫌気性微生物が揮発性有機塩素化合物を分解しているか否かを判断する工程。
〔3〕工程(B)において、採取した地下水の現場温度の±5℃の温度条件下で、地下水を培養することをさらに含む、〔1〕または〔2〕に記載の判定方法。
〔4〕工程(B)において、地下水に、揮発性有機塩素化合物、有機資材および栄養塩の少なくとも1つを添加して、地下水を培養することをさらに含む、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の判定方法。
〔6〕揮発性有機塩素化合物で汚染された地下水および/または土壌に対して、該地下水および/または土壌中の嫌気性微生物による浄化が可能かどうかを判定する方法であって、以下の工程(E)〜(I)を含む判定方法。
(E)揮発性有機塩素化合物で汚染された地下水と土壌を採取する工程、
(F)採取した土壌を添加した地下水を嫌気性条件下で培養する工程、
(G)工程(F)とは別に、採取した地下水を嫌気性条件下で培養する工程、
(H)工程(F)の培養物を工程(G)の 培養物に供給して、供給した培養物と同量の工程(G)の培養物を回収する工程、および
(I)工程(H)で回収した培養物を分析して、地下水および/または土壌中の嫌気性微生物が揮発性有機塩素化合物を分解しているか否かを判断する工程。
〔8〕工程(F)および(G)において、採取した地下水の現場温度の±5℃の温度条件下で、地下水を培養することをさらに含む、〔6〕または〔7〕に記載の判定方法。
〔9〕工程(F)および(G)において、地下水に、揮発性有機塩素化合物、有機資材および栄養塩の少なくとも1つを添加して、地下水を培養することをさらに含む、〔6〕〜〔8〕のいずれかに記載の判定方法。
〔10〕嫌気性微生物がデハロコッコイデス属細菌である、〔6〕〜〔9〕のいずれかに記載の判定方法。
(A)VOCで汚染された地下水、または地下水と土壌を採取する工程、
(B)採取した地下水を嫌気性条件下で培養するか、または採取した土壌を添加した地下水を嫌気性条件下で培養する工程、
(C)工程(B)で用いる地下水と同じ地下水を工程(B)の培養物に供給して、供給した地下水と同量の培養物を回収する工程、および
(D)工程(C)で回収した培養物を分析して、地下水および/または土壌中の嫌気性微生物がVOCを分解しているか否かを判断する工程
を含む。
VOCが経時的に分解され、あるいはVOCを分解する嫌気性微生物が増殖していれば、地下水および/または土壌中の嫌気性微生物がVOCを分解していると判断し、該地下水および/または土壌中の嫌気性微生物による浄化が可能であると判定する。
(I)培養装置の構造が簡単である。
(II)水質分析、微生物解析に必要な量だけの培養した地下水を回収でき、培養中の地下水を空気に触れずに採取できる(嫌気環境を壊さない)。
(III)分析に必要量の培地を採取してもORPの上昇は殆どない。例えば2Lの培養容器から水質分析等の為に20ml採取した場合、培養容器は約1%程度の地下水が交換採取されるが、ORPの変動は僅かであり、すぐに同等値に戻ることを確認している。
(IV)期間に左右されず、エタン、エチレンまでに至る長期培養期間を最適な条件で培養可能である。
(V)地下水交換、栄養源等の供給が容易なため、集積培養にも適している。
(VI)汚染地盤の土壌を入れた試験にも対応しやすい培養装置である。
(VII)担体を入れた培養にも対応しやすい培養装置である。
(VIII) 汚染源であるVOCを再添加し、長期的な脱塩素化効果を確認する試験法としても用いることができる。
・培養地下水中のVOCの土壌粒子への収着
・VOC収着土粒子の不均一な混入によるVOC測定結果のバラツキ
・その他土壌粒子による分析操作の阻害(顕微鏡観察など)
そこで、本発明において、以下の工程(E)〜(I):
(E)VOCで汚染された地下水と土壌を採取する工程、
(F)採取した土壌を添加した地下水を嫌気性条件下で培養する工程、
(G)工程(F)とは別に、採取した地下水を嫌気性条件下で培養する工程、
(H)工程(F)の培養物を工程(G)の 培養物に供給して、供給した培養物と同量の工程(G)の培養物を回収する工程、および
(I)工程(H)で回収した培養物を分析して、地下水および/または土壌中の嫌気性微生物がVOCを分解しているか否かを判断する工程
を含む、揮発性有機塩素化合物で汚染された地下水および/または土壌に対して、該地下水および/または土壌中の嫌気性微生物による浄化が可能かどうかを判定する方法を開発した。
地下水および/または土壌中の嫌気性微生物による浄化が可能であるかどうかの判定は、上述のとおりである。
回分式培養法(従来培養法)の評価
100mlバイアル瓶(15本)にVOCの汚染サイトの地下水と有機資材A(廃蜜糖)を適量(濃度0.02重量%、参照文献:特開2006−320848号公報)入れ、テフロンコーティング加工したブチルゴム栓で密閉し、20℃で培養した。20℃は汚染サイトの地下水の温度である。培養経過ごとにバイアル瓶を回収して分析試料とし、VOC、TOC、ORPを測定した。なお、VOCの測定は、ヘッドスペースGC−MS法(アジレント テクノロジー)、TOCの測定は全有機炭素計(島津製作所)、ORPの測定は酸化還元電位計(堀場製作所)で行った。
回分試験では、1条件1回のサンプリングに1〜3本のバイアル瓶を回収し、分析試料とした。VOCの経時変化については(図4)、3ヶ月を経過してもcis−1,2−DCEの脱塩素化を確認することができなかった。またTOCの経時変化については(図5)、培養初期の有機物消費量が大きく、添加量の85%以上が培養1ヶ月で消費され、脱塩素化が進まなかった。ORPの経時変化については(図6)、数値が安定しておらず、テフロン加工したブチルゴム栓を用いても長期の培養により空気が混入するものと考えられる。回分試験では、ブチルゴム栓部に注射針を刺して採取したり、源栄養源を注入していたりする事例があるが、この場合ブチルゴム栓に穴が開くため、VOC成分が揮発や空気の混入を誘発して、正しい試験結果が得られないと考えられる。
半連続培養法による浄化適合性の評価
培養装置1を用いて、地下水培養瓶1に汚染サイト地下水と上記有機資材Aを入れ、交換地下水貯留瓶8に汚染サイト地下水を入れ、交換地下水貯留瓶8の空気を窒素ガスで置換した。培養は、回転子とスターラーで攪拌しながら20℃で行った。
培養装置1と2の比較
〔培養装置1による培養〕
図2の地下水培養瓶1に、有機資材Aの代わりに有機資材B(ポリ乳酸(HRC))を適量(乳酸ナトリウムとして0.05重量%、参照文献:2006−320848号公報)入れた以外は、実施例1と同様にして培養し、サンプリングし、VOCを測定した。また培養300日目に、デハロコッコイデス属細菌の定量をMPN法で行った。
図3の地下水培養瓶1に、培養装置1と同じ汚染サイト地下水と有機資材Bを入れた。土壌培養瓶12に、同じく汚染サイト地下水と有機資材B、さらに汚染サイト土壌を地下水に対して10重量%入れ、混合した。培養条件は培養装置1と同様にし、20℃で地下水培養瓶1、土壌培養瓶12ともに攪拌下で培養した。サンプリングは、土壌培養瓶12の土壌上澄み液(攪拌停止10分後の培養した地下水)を用いて地下水培養瓶1へポンプで流入し、地下水培養瓶1中の培養した地下水を押出すようにして約10〜25ml採取し、VOCを測定した。また培養300日目にデハロコッコイデス属細菌の定量をMPN法で行った。
以上から、本発明の判定方法において、特に培養装置2が有用であることがわかる。
VOCの供給による長期的脱塩素化能
汚染源であるVOCを定期的に供給し、VOCの脱塩素化能が長期的に可能であるか、培養装置1を用いて試験した。地下水培養瓶1に、以下の(a)〜(c)の地下水を定期的に交換地下水貯留瓶8から供給し、攪拌下、20℃で培養し、VOCを測定した。
(a)TCE添加
(b)有機物添加、TCE添加
(c)有機物+栄養塩添加、TCE添加
(栄養塩は、有機物(C):りん酸塩(P):硝酸塩(N)=100:5:1の比とした。また、リンは、KH2PO4 21.9g/L、K2HPO4 28.1g/Lの濃度で作製したりん酸緩衝液を有機物の炭素量(C)に対して、P量が1%となるように配合した。有機物は乳酸ナトリウムであり、有機物量は0.02重量%とした。参照文献:2006−320848号公報)
リンの添加による効果
リンを定期的に供給し、その効果を培養装置1を用いて試験した。地下水培養瓶1に、以下の(d)、(e)の地下水を交換地下水貯留瓶8から定期的に供給し、攪拌下、20℃で培養し、VOCを測定した。
(d)乳酸ナトリウム添加
(e)乳酸ナトリウム添加、リン添加
(リンは、KH2PO4 21.9g/L、K2HPO4 28.1g/Lの濃度で作製したりん酸緩衝液を有機物の炭素量(C)に対して、P量が1%となるように配合した。乳酸ナトリウム添加量は0.02重量%とした。参照文献:特開2006−320848号公報)
2 ステンレスチューブ
3 ステンレスチューブ
4 ブチルゴム栓
5 プラスチックキャップ
6 バルブ
7 テフロンフィルムパック
8 交換地下水貯留瓶
9 スターラー
10 回転子
11 液送ポンプ
12 土壌培養瓶
13 ステンレスチューブ
14 ステンレスチューブ
Claims (10)
- 揮発性有機塩素化合物で汚染された地下水及び/又は土壌に対して、該地下水及び/又は土壌中の嫌気性微生物による浄化が可能かどうかを判定する方法であって、以下の工程(A)〜(D)を含む判定方法。
(A)揮発性有機塩素化合物で汚染された地下水、又は地下水と土壌を採取する工程、
(B)採取した地下水を嫌気性条件下で培養するか、又は採取した土壌と地下水を嫌気性条件下で培養する工程、
(C)工程(B)で用いる地下水と同じ地下水を工程(B)の培養物に供給して、供給した地下水と同量の培養物を回収する工程、及び
(D)工程(C)で回収した培養物を分析して、地下水及び/又は土壌中の嫌気性微生物が揮発性有機塩素化合物を分解しているか否かを判断する工程。 - 工程(B)〜(D)を繰り返すことをさらに含む、請求項1に記載の判定方法。
- 工程(B)において、採取した地下水の現場温度の±5℃の温度条件下で、地下水、又は土壌と地下水を培養することをさらに含む、請求項1又は2に記載の判定方法。
- 工程(B)において、地下水、又は土壌と地下水に、揮発性有機塩素化合物、有機資材及び栄養塩の少なくとも1つを添加して、地下水、又は土壌と地下水を培養することをさらに含み、該有機資材は廃蜜糖又はポリ乳酸である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の判定方法。
- 嫌気性微生物がデハロコッコイデス属細菌である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の判定方法。
- 揮発性有機塩素化合物で汚染された地下水及び/又は土壌に対して、該地下水及び/又は土壌中の嫌気性微生物による浄化が可能かどうかを判定する方法であって、以下の工程(E)〜(I)を含む判定方法。
(E)揮発性有機塩素化合物で汚染された地下水、又は地下水と土壌を採取する工程、
(F)採取した土壌と地下水を嫌気性条件下で培養する工程、
(G)工程(F)とは別に、採取した地下水を嫌気性条件下で培養する工程、
(H)工程(F)の培養物を工程(G)の培養物に供給して、供給した培養物と同量の工程(G)の培養物を回収する工程、及び
(I)工程(H)で回収した培養物を分析して、地下水及び/又は土壌中の嫌気性微生物が揮発性有機塩素化合物を分解しているか否かを判断する工程。 - 工程(F)〜(I)を繰り返すことをさらに含む、請求項6に記載の判定方法。
- 採取した地下水の現場温度の±5℃の温度条件下で、工程(F)において土壌と地下水を培養し、且つ工程(G)において地下水を培養することをさらに含む、請求項6又は7に記載の判定方法。
- 工程(F)において、土壌と地下水に、揮発性有機塩素化合物、有機資材及び栄養塩の少なくとも1つを添加して、土壌と地下水を培養し、且つ工程(G)において、地下水に、揮発性有機塩素化合物、有機資材及び栄養塩の少なくとも1つを添加して、地下水を培養することをさらに含み、該有機資材は廃蜜糖又はポリ乳酸である、請求項6〜8のいずれか1項に記載の判定方法。
- 嫌気性微生物がデハロコッコイデス属細菌である、請求項6〜9のいずれか1項に記載の判定方法。
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