JP5608869B2 - 有機物汚染土壌における微生物分解容量の評価方法、及び汚染土壌修復速度の予測方法 - Google Patents
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Description
上記課題を解決するための第1発明の構成は、以下(1)〜(4)のプロセスにより、有機物汚染サイトの微生物分解容量Zm(mg/kg DS)を評価する、微生物分解容量の評価方法である。
(2)上記汚染土壌サンプルと未汚染土壌サンプルとのキノンプロファイル測定値を対比して有意の濃度差を示すキノン種を検出し、これらのキノン種の土壌中濃度の合計値を求め、
(3)前記複数の汚染土壌サンプル中から上記(2)の合計値がピーク値を示すものを選び、このピーク値を当該汚染サイトで観測された最大キノン量XQ,m(μmol/kg DS)とし、
(4)前記最大キノン量XQ,mに対して、キノン濃度とバイオマス量の変換係数f(μmol/mg)を用いた演算により、当該汚染サイトでの微生物分解容量Zmを求める。
(第1発明の作用・効果)
以上の第1発明によれば、以下の(a)〜(d)の作用・効果を期待することができる。
上記課題を解決するための第2発明の構成は、以下(1)〜(4)のプロセスにより、有機物汚染土壌における微生物分解に伴う汚染有機物の分解速度を予測する、汚染土壌修復速度の予測方法である。
(3)当該有機物汚染土壌における微生物分解に伴う汚染有機物の分解速度〔−(dC)/(dt)〕を下記の「数4」の式によって予測する。
(4)上記の微生物バイオマスの経時的な動態と、微生物分解に伴う汚染有機物の分解速度は、次の(A)〜(C)の手順によって計算する。
以上の第2発明によれば、第1発明に記載したような汚染サイトでの観測結果に基づき、(1)のプロセスによってサイト分解容量定数(ksl)を推定することのみを前提として、微生物バイオマスの経時的な動態(dX/dt)と、汚染有機物の分解速度〔−(dC)/(dt)〕を計算できるので、汚染土壌の微生物修復速度を簡易にかつ正確に予測することができる。
図1に示すフローチャートに基づき、本発明に係る評価方法(図1で「本予測方法」と表記)と従来の評価方法(図1で「従来調査」と表記)とを対比して説明する。
汚染源での微生物分解容量Zmの評価に関し、有機物汚染サイトの状況と、この汚染サイトでの土壌サンプルの採取について、図2に基づいて説明する。
土壌サンプルについてのキノンプロファイル測定は、特に汚染土壌サンプルについては、なるべく多数のサンプルについて実施する。より好ましくは採取した全てのサンプルについて行う。それによって後述の最大キノン量XQ,mやバイオマス濃度の初期値X0の信頼性が向上するからである。
前記したように、土壌微生物の呼吸系(呼吸鎖)に由来するキノン化合物の種類が、有機物汚染土壌における有機物分解性の微生物の優れたバイオマーカーとなり、従ってまた、土壌中のキノン化合物の分析によって得られるキノンプロファイルが土壌微生物バイオマスの指標になるが、具体的な幾つかの例を以下の表1に述べる。
前記第2発明の(4)のプロセスにおける手順(A)においては「初期値X0から「数3」式を時間差分によって離散化」するとし、又、手順(B)においては「バイオマスXの経時的増大X (t)の計算結果と、時間差分によって離散化された前記「数4」式を用いて」としている。
実施形態の項で述べた要領で、特定の有機物汚染サイト(Site 1)から複数の土壌サンプルを採取し、それらの土壌サンプルについて呼吸系キノン化合物の土壌中濃度を測定して、各汚染土壌サンプルごとに、図3に示すような形態の多くのキノンプロファイル測定値グラフを得た。
具体的には、微生物分解容量Zm=34.74mg/kg DSであった。
Site 1とは別の第2の汚染サイト(Site 2)から複数の土壌サンプルを採取し、上記実施例1と同様のプロセスを経てSite 2における最大キノン量XQ,mを求めたところ、図4中に「Site 2」として示したグラフ(▲のプロット)から分かるように約0.21μmol/kgDSという値が得られた。又、Site 2においては、微生物分解容量Zmは、Zm=11.05mg/kg DSであった。Site 2においても、その重度汚染土における汚染物質濃度は1000mg/kg DS以上であった。
Site 1及びSite 2に関し、微生物分解容量Zmと有効最大比増殖係数μe(過去の推定結果の平均値「0.2」とした)から前記「数1」及び「数2」の式によりサイト分解容量定数ksl(day-1)を求めた。次いで前記「数3」の式によって、Site 1及びSite 2における微生物バイオマスの経時的な動態(dX/dt)を予測したところ、図5の結果が得られた。
2 地下タンク
3 重度汚染土壌ゾーン
4 地下水面
6 プリューム状の汚染地下水ゾーン
7 人家
8 井戸
Claims (2)
- 石油系有機物である炭化水素で汚染され、汚染物質濃度が1000mg/kgDS以上である有機物汚染サイトの微生物分解容量Zm(mg/kgDS)を求める方法であって、
キノン濃度とバイオマス量の変換係数f=0.019(μmol/mg)、及び予め得た有機物汚染サイトの最大キノン量XQ,m(μmol/kgDS)を用い、式「Z m =X Q,m /f」より微生物分解容量Zmを求める方法。
(但し、上記有機物汚染サイトの最大キノン量X Q,m (μmol/kgDS)は下記(1)〜(3)より求めたものである。
(1)上記有機物汚染サイトから採取した複数の汚染土壌サンプルと、上記有機物汚染サイト近傍から採取した未汚染土壌サンプルについて、Q−8,Q−9,Q−10,Q−10(H2),MK−6,MK−7,MK−7(H2),MK−7(H4),MK−8,MK−8(H2),MK−8(H4),MK−9,MK−8(H6),MK−9(H2),MK−9(H4),MK−10,MK−9(H6),MK−10(H2),MK−9(H8),MK−10(H4),MK−10(H6),MK−10(H8)から選ばれる1種以上のキノン種の土壌中濃度を測定してキノンプロファイルを作成し、
(2)上記汚染土壌サンプルと未汚染土壌サンプルとのキノンプロファイル測定値を対比して統計的に有意の濃度差があるとされたキノン種について、これらのキノン種の土壌中濃度の合計値を求め、
(3)前記複数の汚染土壌サンプル中から上記(2)の合計値がピーク値を示すものを選び、このピーク値が上記有機物汚染サイトで観測された最大キノン量XQ,m(μmol/kgDS)である。) - 以下(1)〜(4)のプロセスにより、石油系有機物である炭化水素で汚染され、汚染物質濃度が1000mg/kgDS以上である有機物汚染土壌における微生物分解に伴う汚染有機物の分解速度を予測することを特徴とする汚染土壌修復速度の予測方法。
(1)キノン濃度とバイオマス量の変換係数f=0.019(μmol/mg)、並びに、予め得た請求項1に規定した最大キノン量X Q,m (μmol/kgDS)及び0.1〜0.25の範囲内である有効最大比増殖係数μe(day−1)とから、下記の「数8」の式よってサイト分解容量定数ksl(day−1)を求める。
上記バイオマス濃度の初期値X0は、請求項1の(2)に規定した複数の汚染土壌サンプルについてのキノン種の土壌中濃度の合計値の内、最低値を示すものである。)
(3)更に、上記の微生物バイオマスXの経時的増大X(t)の計算結果と、増殖収率Y=0.5(mg/mg)と、時間差分によって離散化された下記「数10」式を用いて、汚染有機物の分解速度〔−(dC)/(dt)〕を予測する。
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