JPH10337179A - バクフォルデリア・エスピーpyr−1株及びピレンで汚染された水又は土壌の浄化方法 - Google Patents

バクフォルデリア・エスピーpyr−1株及びピレンで汚染された水又は土壌の浄化方法

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JPH10337179A
JPH10337179A JP9147533A JP14753397A JPH10337179A JP H10337179 A JPH10337179 A JP H10337179A JP 9147533 A JP9147533 A JP 9147533A JP 14753397 A JP14753397 A JP 14753397A JP H10337179 A JPH10337179 A JP H10337179A
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pyrene
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burkhorderia
pyr
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピレンに対して高い分解活性を有する微生物
及びこれを用いたピレンで汚染された水又は土壌の浄化
方法を提供する。 【解決手段】 バクフォルデリア(Burkhorderia)属に
属し、ピレン分解能を有することを特徴とするバクフォ
ルデリア・エスピー(Burkhorderia) PYR−1株(F
ERM P−16230)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピレンを効率よく
分解・除去することができるバクフォリデリア・エスピ
ー(Burkhorderia sp.)PYR−1株(FERM P−
16230)及びピレン汚染水又は土壌の浄化方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】大型タンカーの船舶事故、石油コンビナ
ートの破損、地下貯蔵タンクの老朽化、石炭ガス化プラ
ントや石油精製工場からの石炭、石油廃棄物の不法投棄
等の原因による石油類の土壌、海洋汚染は近年特に増大
している。この結果として、地下水、海浜、海洋、河川
等で広域的な石油類〔特に発ガン性、変異原性を有する
多環縮合炭化水素類(以下、PAHと略記する)〕によ
る汚染が深刻化し、生物的濃縮による人類への影響が心
配されはじめている。土壌あるいは海洋に流出した石油
は蒸発、希散を受け、低沸点の脂肪族炭化水素類や単環
芳香族類を中心とした軽質分、つまり易分解性成分は比
較的速やかに環境中から消失する。しかし、高沸点なタ
ール成分である重質の脂肪族炭化水素類、PAH等は物
理的にも安定であり、生物的にも難分解性であるため、
長期間環境中に残存し、食物連鎖により生物体内に蓄積
し、ある一定濃度以上に蓄積すると発ガン性、変異原性
を発揮すると言われている。なかでもピレンは4つのベ
ンゼン環が縮合した構造を有する化合物であり、生物分
解性が低い化合物である。このピレンは様々な化学薬品
の原料として多方面の分野で現在もなお広く使用されて
おり、工業廃水中にも排出されている。工業廃水中のピ
レンについては、従来化学的、物理的処理方法あるいは
通常の活性汚泥法により分解除去されていた。しかしな
がら、化学的、物理的分解方法は非効率的で、コストが
高くつく等の問題点があった。また、活性汚泥法のよう
な一般的な易分解成分を除去する生物的分解方法におい
ては、ピレンが難分解性化合物であるため、従来の方法
で完全に分解、除去されていたかどうかは大いに疑問の
残るところであり、簡便で効率のよいピレンの分解除去
方法の開発が期待されていた。
【0003】近年、このような発ガン性の高いピレンに
対して分解活性を有する微生物を用いた石油汚染海域や
汚染土壌、地下水の浄化に関する研究、開発が行われて
おり、マイコバクテリウム・エスピー〔アプライド・ア
ンド・エンバイロメンタル・ミクロバイオロジー(Appl
ied and Environmental Microbiology、Vol.54、2549-2
555 1988)〕及びロドコッカス・エスピーUW1株〔ア
プライド・ミクロバイオロジー・アンド・バイオテクノ
ロジー(Applied Microbiology and Biotechnology, Vo
l.34, 671-676 1991)〕がそれぞれピレンを分解できる
ことが報告されている。しかしながら、これらの微生物
はピレンを唯一の炭素源として生育できないものであっ
たり、さまざまな微生物が存在する水又は土壌中におい
て十分な分解活性が発揮できるかどうか確認されたもの
ではなかった。また、バクフォルデリア・エスピーPH
N−5株がPAH汚染水中のピレンを分解除去すること
が報告されている(特開平9−75073号公報)が、
この菌株だけでピレン汚染土壌や汚染水を浄化するに
は、その活性は不十分であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ピレンに対
して高い分解能を有する微生物を提供することを目的と
するものである。また、本発明は、この有用な微生物に
よってピレンで汚染された土壌、河川、地下水、海浜、
海洋等を浄化する方法、あるいは工業廃水中に含有され
るピレンを分解除去する方法を提供することを目的とす
るものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、このような
状況に鑑み、既知及び未知の微生物を京都府下の土壌か
らスクリーニングした結果、好気性のバクフォルデリア
(Burkhorderia)属に属する高いピレン分解能を有する
細菌を見い出し、本発明を完成するに至った。すなわ
ち、第一の発明は、バクフォルデリア(Burkhorderia)
属に属し、ピレン分解能を有することを特徴とするバク
フォルデリア・エスピー(Burkhorderiasp.)PYR−
1株(FERM P−16230)を要旨とするもので
ある。また、第二の発明は、ピレンで汚染された水又は
土壌をバクフォルデリア・エスピー(Burkhorderia s
p.)PYR−1株(FERM P−16230)で処理
することを特徴とするピレンで汚染された水又は土壌の
浄化方法を要旨とするものである。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明のバクフォルデリア・エスピー(Burkhord
eria sp.)PYR−1株(以下PYR−1株と略記す
る)は、京都府下の土壌からスクリーニングして単離し
たものであり、非常に高いピレン分解活性を有し、適当
な条件で培養した場合、90%以上のピレンを分解する
ことができる。なお、この菌株は、ピレンを分解する際
に、ピレンの部分的酸化化合物であるジヒドロキシピレ
ンを一部細胞外に産生するが、その後速やかにこのジヒ
ドロキシピレンを分解することができる。以下に、この
菌株の菌学的性質を示す。
【0007】1.形態学的性質 桿菌で胞子形成能はなく、極多毛性の鞭毛と運動性を有
する。 2.生理学的性質 グラム染色性 − 色素の生成 −(寒天培地中でも) オキシダーゼ + カタラーゼ + 酸素に対する態度 好気性 O−Fテスト 酸化型 グルコースの資化性 − 3.その他の性質 PHBの蓄積活性 + プロトキン酸の開裂 オルト型 キノン系 Q−8 40℃での生育 −
【0008】以上の結果に従って、この菌株をバージー
ズ・マニュアル・オブ・システマチック・バクテリオロ
ジー(Bergey's Mannual of Systematic Bacteriology)
の記載の基準に従って検討した結果、完全に一致する種
はなかった。この菌株に類似の性質を有する属種はバク
フォルデリア・セパシア(Burkhorderia cepacia)、バ
クフォルデリア・グラジオリ(Burkhorderia gladiol
i)、バクフォルデリア・ピケッティー(Burkhorderia p
ickettii)であるが、バクフォルデリア・セパシア(Bu
rkhorderia cepacia)はグルコースの資化性がある点、
寒天培地中に水溶性色素を生成する点でこの菌株と異な
る。また、バクフォルデリア・グラジオリ(Burkhorder
ia gladioli)、バクフォルデリア・ピケッティー(Burk
horderia pickettii)とは、グルコースの資化性がある
点で異なる。なお、これら3種のバクフォルデリア属の
細菌は従来シュードモナス属に分類されていた。微生物
の基本的性質である形態、グラム染色性、運動性、オキ
シダーゼ活性、カタラーゼ活性、O−Fテスト、キノン
系が、これら3種とPYR−1株で一致することから、
この菌株はバクフォルデリア(Burkhorderia)属の新種
であると結論し、バクフォルデリア・エスピー(Burkho
rderia sp.)PYR−1株と命名した。この菌株は工業
技術院生命工学工業研究所において寄託されている。そ
の受託番号はFERM P−16230である。
【0009】次に、本発明のピレンで汚染された土壌又
は水の浄化方法について説明する。本発明の処理対象と
なるピレンで汚染された水又は土壌としては、特に限定
されるものではなく、ピレンで汚染された土壌、河川、
海浜、海洋及びピレンを含有する工場廃水等が挙げられ
る。また、本発明においては、ピレンの部分的酸化化合
物であるジヒドロキシピレンで汚染された土壌又は水も
処理対象とするものである。
【0010】本発明においては、このようなピレンで汚
染された土壌又は水にPYR−1株の培養液、生菌体又
は凍結乾燥したもの等を直接散布することにより、ピレ
ンを分解、浄化することができる。この場合、PYR−
1株単独で使用してもピレンを浄化することが可能であ
るが、所望によってはPYR−1株に加えて公知のピレ
ン分解菌又は石油分解菌と併用して使用することも可能
である。
【0011】PYR−1株を培養するための培地として
は、PYR−1株が良好に生育し、かつピレン分解能が
発現できるような培地であればいかなる組成の培地でも
よく、炭素源としては、ピレンの分解処理に用いるため
にはピレンを唯一の炭素源として培養することが好まし
いが、所望により、PYR−1株が利用でき、ピレン分
解活性の発現を抑制しないような任意の炭素源を追加の
炭素源として添加してもよい。このような炭素源として
は、グリセロールのようなアルコールや、クエン酸、レ
ブリン酸、酒石酸のような有機酸が挙げられるが、好ま
しくはグリセロールである。ピレンを培地中に添加する
場合には、ピレンは難水溶性であるため、ツイン80や
トリトンX100のような公知の界面活性剤を培地に添
加してもよい。
【0012】窒素源としては、特に限定されるものでは
なく、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、塩化アン
モニウム、尿素等の無機窒素源を利用することができ
る。また、無機塩類としては、各種のリン酸塩、硫酸マ
グネシウム等が利用できる。さらに、微量の無機重金属
塩(鉄塩、マンガン塩等)を添加してもよく、イースト
エキスのような有機物を微量金属源として添加してもよ
い。また、必要に応じて、ビタミン類、アミノ酸や消泡
剤を培養時に添加してもよい。
【0013】培養方法としては、振盪培養、通気撹拌培
養等の公知の一般的な微生物の培養方法を適用すること
ができる。培養温度は15〜35℃が好ましく、特に好
ましくは25〜30℃である。培養時のpHは3〜8が
好ましく、特に好ましくは5〜7である。培養日数は菌
体の増殖に応じて適宜設定すればよいが、5〜10日間
が好ましい。
【0014】本発明の浄化方法においては、PYR−1
株と共に公知の土壌改良剤や界面活性剤、生石灰、微生
物栄養剤、pH緩衝剤、酸素供給剤等を汚染地域に散布
してもよい。また、PYR−1株を凍結乾燥した状態、
あるいは生菌体の状態で、微生物栄養剤、界面活性剤等
と混合し、粉末状、顆粒状、ペレット状に製剤化して汚
染地域に散布することも可能である。
【0015】また、ピレンで汚染された海水、地下水、
河川水、工場排水、生活排水等を浄化する場合には、P
YR−1株を繊維状担体、プラスチック製担体、FRP
担体、シリコン製担体等の公知の微生物担体に固定化し
て用いることもできる。また、PVA、ポリアクリルア
ミド、寒天、コラーゲン、アルギン酸塩等の高分子ゲル
に菌体を包括した菌体固定化物も利用できる。
【0016】処理に用いられるPYR−1株の初期添加
量としては、対象となるピレンの濃度等によって異なる
が、例えばピレンの濃度が0.01〜10,000kg
/土壌1kgである場合、0.01〜10,000mg
/土壌1mgが好ましく、特に好ましくは1〜1,00
0mg/土壌1kgである。
【0017】
【実施例】次に、本発明を実施例によって具体的に説明
する。 実施例1 無機液体培地(硫酸アンモニウム 2.5g/l、硫酸
マグネシウム7水和物250mg/l、リン酸2水素カ
リウム 500mg/l、塩化カルシウム2水和物 1
0mg/l、塩化ナトリウム 500mg/l、pH
6.5)40mlに、予めジメチルスルホキシド(DM
SO)に10mg/mlとなるように溶解しておいたピ
レンを1ml加え、オートクレーブ滅菌(121℃で2
0分間)した。この培地にPYR−1株を1白金耳添加
し、25℃で12日間振盪培養した。
【0018】培養液中のピレンの定量は、同条件の培養
液を数本用意しておき、サンプリング時毎にその内の一
本の培養液の全量を酸性下で同量のジエチルエーテルに
より数回抽出し、溶媒相を回収した。次いで、溶媒をエ
バポレーターで留去し、残留物を再度一定量の酢酸エチ
ルに溶解してガスクロマトグラフィーにより定量を行っ
た。ガスクロマトグラフィーはカラムをTC−1(GL
サイエンス社製 0.25mm ×60m )とし、150℃で試料
を注入して2分間保持させた後、10℃/分で昇温し、
300℃で5分間保持させ、FIDで検出した。試薬類
は全てナカライテスク社のものを使用した。その結果を
図1に示す。図1は培地中のピレンの残存量の経時変化
を示す図であり、縦軸にピレンの残存量を、横軸に培養
日数を示している。この図から12日後には99.5%
のピレンが培養液中から分解除去されていることがわか
る。
【0019】実施例2、比較例1〜15 本発明のPYR−1株(FERM P−16230)と
バクフォルデリア属に属する他の細菌について、ピレン
の分解活性を比較した。PYR−1株(実施例2)、バ
クフォルデリア・エスピーPHN−5株(FERM P
−15024、比較例1)、バクフォルデリア・エスピ
ーN372B(FERM P−15025、比較例
2)、バクフォルデリア・ピケッティー(Burkhorderia
pikettii)ATCC-27511 株(比較例3)、バクフォルデリ
ア・グラジオリ(Burkhorderia gladioli)ATCC-19302株
(比較例4)、25417 株(比較例5)、バクフォルデリ
ア・アンドロポゴニス(Burkhorderia andropogonis)AT
CC-12636株(比較例6)、23060 株(比較例7)、バク
フォルデリア・キャリオフィリ(Burkhorderia caryoph
ylli)ATCC-11441株(比較例8)、バクフォルデリア・
ソラナセアラム(Burkhorderia solanavearum)ATCC-106
92株(比較例9)、25237 株(比較例10)、バクフォ
ルデリア・マレイ(Burkhorderia mallei)ATCC-23344株
(比較例11)、10399 株(比較例12)、バクフォル
デリア・シュードマレイ(Burkhorderia pseudomallei)
ATCC-11668株(比較例13)、バクフォルデリア・セパ
シア(Burkhorderia cepacia)ATCC-10856株(比較例1
4)、25416 株(比較例15)を予めピレンを唯一の炭
素源とする無機寒天培地(実施例1の液体培地に2重量
%寒天を添加したもの)で10日間培養し、寒天培地表
面の生育菌体を掻き取って菌体を回収した。
【0020】次いで、無機液体培地40mlに、予めD
MSOに20mg/mlとなるように溶解しておいたピ
レンを1mlづつ加え、オートクレーブ滅菌(121℃
で20分間)した後、これらの菌体を10mg添加し、
25℃で10日間振盪培養した。培養10日後、各培養
液中のピレンの量を、実施例1と同様にして定量した。
その結果を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】表1から、本発明のPYR−1株(実施例
2)は非常に優れたピレン分解活性を示すことがわか
る。
【0023】実施例3、比較例16 宇治市周辺の非ピレン汚染土壌数種類を採取、混合し、
その25gをビーカーに入れ、炭酸カルシウム25mg
と混合した。そこに、粉末状ピレン12.5mgを添
加、撹拌し、予めピレンを唯一の炭素源とする無機液体
培地で培養し、回収しておいたPYR−1株20mgを
混合し、25℃で20日間放置した。この間、土壌の水
分含量は12%程度に保たれるよう水分補給と通気のた
めの土壌撹拌を5日に1回行った(実施例3)。また、
比較のため、PYR−1株を混合しない以外は実施例3
と同様にして20日間放置した(比較例16)。土壌中
のピレンの定量は、土壌1gを乾燥させ、酢酸エチルと
懸濁して5時間放置した後、グラスフィルターでろ過し
て土壌を除去し、実施例1と同様の方法でガスクロマト
グラフィーにより分析した。その結果を図2に示す。図
2は 土壌中のピレンの残存量の経時変化を示す図であ
り、縦軸にピレンの残存量を、横軸に放置日数を示して
いる。この図からPYR−1株を添加した実験群(実施
例3)では20日間で92.8%のピレンが分解・除去
されるが、無添加群(比較例8)では3.7%しか分解
されないことがわかる。
【0024】実施例4 福井県の非ピレン汚染海水を採取し、ろ過滅菌した後、
その40mlにDMSOに溶解したピレン10mg/m
lを1ml添加し、PYR−1株を1白金耳添加した。
培養温度18℃で振盪培養し、実施例1と同様の方法で
ピレンを定量した。その結果、20日間で、92.7%
のピレンが海水中から分解、除去された。
【0025】
【発明の効果】本発明の菌株は、ピレンに対して高い分
解能を有している。このため、ピレンで汚染された土
壌、地下水、河川、海浜、海洋等の地域、海域あるいは
ピレンを含有する工業廃水の浄化に有用である。また、
本発明の浄化方法によれば、ピレンで汚染された水又は
土壌を容易に浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の菌株PYR−1株を用いて培地中のピ
レンを分解させたときのピレン残存量の経時変化を示す
図である。
【図2】本発明の菌株PYR−1株を用いて土壌中のピ
レンを分解させたときのピレン残存量の経時変化を示す
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C12R 1:01)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バクフォルデリア(Burkhorderia)属に
    属し、ピレン分解能を有することを特徴とするバクフォ
    ルデリア・エスピー(Burkhorderia sp.)PYR−1株
    (FERM P−16230)。
  2. 【請求項2】 ピレンで汚染された水又は土壌をバクフ
    ォルデリア・エスピー(Burkhorderia sp.)PYR−1
    株(FERM P−16230)で処理することを特徴
    とするピレンで汚染された水又は土壌の浄化方法。
JP9147533A 1997-06-05 1997-06-05 バクフォルデリア・エスピーpyr−1株及びピレンで汚染された水又は土壌の浄化方法 Pending JPH10337179A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011212669A (ja) * 2010-12-17 2011-10-27 Eco Renaissance Entec:Kk 土壌汚染浄化方法
WO2014155902A1 (ja) * 2013-03-29 2014-10-02 パナソニック株式会社 微生物用組成物

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