JPWO2011148512A1 - 六価クロムの還元方法、成形体の製造方法及び地盤改良方法 - Google Patents
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Abstract
六価クロムの還元方法は、六価クロムを含有するとともに水溶液がアルカリ性である水硬性物質に好アルカリ性セルロモナス属微生物を接触させることを特徴とする。水硬性物質中に還元糖、還元剤、及び高炉スラグが更に配合されてもよい。
Description
本発明は、水溶液がアルカリ性である水硬性物質中の六価クロムを還元するための六価クロムの還元方法、及びその六価クロムの還元方法を利用した成形体の製造方法及び地盤改良方法に関する。
一般的に、建築材料又は建築資材として、水硬性物質、例えばセメントを用いたコンクリートが広く利用されている。しかしながら、セメントは天然資源を原料とするため、自然界由来の微量の六価クロムを含有する。そのため、従来より、有毒な六価クロムを無毒な三価クロムに還元したり、コンクリートから六価クロムの溶出を抑える技術が検討されている。
特許文献１には、六価クロムのコンクリートからの溶出による環境汚染を抑制するための方法が記載されている。具体的には、特許文献１には、コンクリート部材の表面に木質炭化物を層状・膜状に付着させることにより、コンクリート部材の表面からの六価クロムの溶出を防止する方法について開示されている。しかしながら、六価クロムの溶出を完全に防止するためには、コンクリートの表面全面を木質炭化物で被覆する必要があり、地中に埋まるもの又は対象が大きい場合、容易に実施できないという問題があった。
特許文献２，３には、六価クロムを還元する微生物を用いたバイオレメディエーションの技術について記載されている。特許文献２は、六価クロムを還元する能力を有するバチルス・ピュミルス（Bacillus pumilus）について開示する。特許文献３は、六価クロムを還元する能力を有する放線菌（Actinomycetales）について開示する。しかしながら、水硬性物質の中でも特にセメントは、水溶液が強アルカリ、例えばｐＨ１２〜１３であるため、特許文献２，３に開示される微生物を含め、多くの微生物は生育できないという問題があった。また、微生物由来の酸によりコンクリートが中性化し、コンクリートの劣化を招くおそれもある。このため、微生物を用いてコンクリートから六価クロムの溶出を抑える方法は、従来ほとんど検討されていなかった。
本発明の目的は、六価クロムの還元方法、及びその六価クロムの還元方法を利用した成形体の製造方法及び地盤改良方法を提供することにある。
本発明者らは、水溶液がアルカリ性である水硬性物質中の六価クロムを還元するには、特定のセルロモナス属微生物が有用であることを見出した。
上記の課題を解決するために、本発明の第一の態様によれば、六価クロムを含有するとともに水溶液がアルカリ性である水硬性物質に好アルカリ性セルロモナス属微生物を接触させる六価クロムの還元方法が提供される。
上記の課題を解決するために、本発明の第一の態様によれば、六価クロムを含有するとともに水溶液がアルカリ性である水硬性物質に好アルカリ性セルロモナス属微生物を接触させる六価クロムの還元方法が提供される。
上記の六価クロムの還元方法において、さらに還元糖を添加することが好ましい。
上記の六価クロムの還元方法において、還元糖は、キシロース、ラクトース、及びマルトースから選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
上記の六価クロムの還元方法において、還元糖は、キシロース、ラクトース、及びマルトースから選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
上記の六価クロムの還元方法において、さらに還元剤を添加することが好ましい。
上記の六価クロムの還元方法において、還元剤は、アスコルビン酸、チオグリコール酸、システイン、メルカプト化合物、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、及びチオ硫酸塩から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
上記の六価クロムの還元方法において、還元剤は、アスコルビン酸、チオグリコール酸、システイン、メルカプト化合物、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、及びチオ硫酸塩から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
上記の六価クロムの還元方法において、さらに高炉スラグを添加することが好ましい。
上記の六価クロムの還元方法において、水硬性物質はセメントであることが好ましい。
上記の六価クロムの還元方法において、セメントは、ポルトランドセメント、混合セメント、及び地盤改良用セメント系固化材から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
上記の六価クロムの還元方法において、水硬性物質はセメントであることが好ましい。
上記の六価クロムの還元方法において、セメントは、ポルトランドセメント、混合セメント、及び地盤改良用セメント系固化材から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
前記好アルカリ性セルロモナス属微生物は、セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株（国際寄託機関である独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター（旧通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所）に１９９９年６月２５日に国際寄託されており、その菌受託番号はＦＥＲＭ ＢＰ−６７６６）であることが好ましい。
上記の課題を解決するために、本発明の第二の態様によれば、六価クロムを含有するとともに水溶液がアルカリ性である水硬性物質、骨材、混和材料、好アルカリ性セルロモナス属微生物、及び水を混合する成形体の製造方法が提供される。
上記の課題を解決するために、本発明の第三の態様によれば、六価クロムを含有するとともに水溶液がアルカリ性である地盤改良用セメント系固化材及び好アルカリ性セルロモナス属微生物を、土壌に添加・混合する地盤改良方法が提供される。
以下、本発明の一実施形態を説明する。
本実施形態の六価クロムの還元方法は、六価クロムを含有するとともに水溶液がアルカリ性である水硬性物質（以下、単に「水硬性物質」という）に好アルカリ性セルロモナス属微生物を接触させることにより実施される。上記の還元方法は、好ましくは、さらに還元糖、還元剤、及び高炉スラグの添加を含む。
本実施形態の六価クロムの還元方法は、六価クロムを含有するとともに水溶液がアルカリ性である水硬性物質（以下、単に「水硬性物質」という）に好アルカリ性セルロモナス属微生物を接触させることにより実施される。上記の還元方法は、好ましくは、さらに還元糖、還元剤、及び高炉スラグの添加を含む。
水硬性物質は、本実施形態の六価クロムの還元方法により処理される処理対象物である。水硬性物質として、例えば、セメント、石灰、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、及び三ケイ酸マグネシウムが挙げられる。セメントとして、例えば、ポルトランドセメント、混合セメント、特殊セメント、及び地盤改良用セメント系固化材が挙げられる。ポルトランドセメントとして、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、及び低熱ポルトランドセメントが挙げられる。混合セメントとして、例えば、高炉セメント、フライアッシュセメント、及びシリカセメントが挙げられる。高炉セメントとして、ポルトランドセメントに改質材料、例えば、ケイ石、ケイ藻土、及び高炉スラグを混合したものが挙げられる。特殊セメントとして、例えば、アルミナセメントが挙げられる。地盤改良用セメント系固化材として、例えば、防塵セメントが挙げられる。防塵セメントとして、微細繊維化したフッ素樹脂、例えば、テトラフルオロエチレンをセメントに均一に分散させたフッ素樹脂処理防塵セメントが挙げられる。
水硬性物質の形状として、特に限定されないが、好アルカリ性セルロモナス属微生物との接触性を向上させるために、水硬性物質粉体、水硬性物質粒体、及び水硬性物質粉粒体が好ましい。
好アルカリ性セルロモナス属微生物は、水硬性物質の存在下で生育し、水硬性物質中の六価クロムを毒性のない三価クロムに還元する。好アルカリ性セルロモナス属微生物は、アルカリ性の環境下で生育できる微生物であれば特に限定されないが、好ましくはｐＨ１０．５〜１３．５、より好ましくはｐＨ１２〜１３の環境下で生育できる微生物が選択される。好アルカリ性セルロモナス属微生物は、生育過程において酸、例えば、有機酸を生成しないことが好ましい。これは、酸が、水硬性物質を硬化した後の成形体、例えば、コンクリートの中性化を招き、成形体を劣化させるためである。好アルカリ性セルロモナス属微生物は、耐熱性を有することが好ましい。具体的には、好ましくは３０〜５５℃、より好ましくは３５〜５０℃の環境下で生育可能な微生物が選択される。これは、水硬性物質、例えば、セメントが水と混合して硬化する際に発熱するためである。
好アルカリ性セルロモナス微生物として、β−１，３グルカンを生成できる微生物を用いることが好ましい。β−１，３グルカンとして、例えば、カードラン、及びパラミロンが挙げられる。カードランは、水分の存在下で加熱することによって、凝固して、ゲルを形成する。好アルカリ性セルロモナス微生物により生成されたβ−１，３グルカンにより、水硬性物質が固化した後の成形体、例えば、コンクリートのクラック（ひび割れ）を防止することができる。
好アルカリ性セルロモナス属微生物として、好ましくはセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株（Cellulomonas sp. K32A）（国際寄託機関である独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター（旧通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所）に１９９９年６月２５日に国際寄託されており、その菌受託番号はＦＥＲＭ ＢＰ−６７６６）が挙げられる。セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株は、強アルカリの環境下においても生育でき、生育過程において酸を生成しない。また、セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株は、３０〜５５℃の環境下で生育可能な微生物である。
六価クロムの還元処理時における水硬性物質の含有量に対する好アルカリ性セルロモナス微生物の含有量の混合比は、例えば、水硬性物質の種類、微生物の種類、及び処理環境に応じて適宜に設定される。
還元糖は、好アルカリ性セルロモナス属微生物による六価クロムの還元作用を促進する。還元糖として、例えば、遊離の単糖類、還元性二糖類、還元性オリゴ糖が挙げられる。遊離の単糖類として、例えば、トリオース、テトロース、ペントース、ヘキソース、及びヘプトースが挙げられる。ペントースとして、例えば、リボース、キシロース、及びアラビノースが挙げられる。ヘキソースとして、例えば、グルコース、ガラクトース、マンノース、及びフルクトースが挙げられる。還元性二糖類として、ホモビオース及びヘテロビオースが挙げられる。ホモビオースとして、例えば、マルトース、セロビオース、イソマルトース、及びゲンチオビオースが挙げられる。ヘテロビオースとして、例えば、メリビオース、ラクトース、マルツロース、及びラクツロースが挙げられる。還元性オリゴ糖として、例えば、デンプンやグリコーゲンのα−アミラーゼ分解物であるマルトトリオースが挙げられる。これらの還元糖の中で、好アルカリ性セルロモナス属微生物による六価クロムの還元作用を促進する働きの高いキシロース、マルトース、及びラクトースが好ましい。
還元剤は、好アルカリ性セルロモナス属微生物による六価クロムの還元作用を促進する。還元剤として、例えば、アスコルビン酸、チオグリコール酸、システイン、メルカプト化合物、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩及びチオ硫酸塩が挙げられる。アスコルビン酸として、例えば、アスコルビン酸、エリソルビン酸、アスコルビン酸塩、例えば、アスコルビン酸ナトリウム及びアスコルビン酸カリウム、エリソルビン酸塩、例えば、エリソルビン酸ナトリウム及びエリソルビン酸カリウム、並びにそれらの誘導体、例えば、アスコルビン酸硫酸エステル塩が挙げられる。チオグリコール酸として、例えば、チオグリコール酸、チオグリコール酸塩、例えばチオグリコール酸アンモニウム及びチオグリコール酸ナトリウム、並びにチオグリコール酸のエステル、例えば、グリセリンチオグリコレートが挙げられる。システインとして、例えば、システイン、システイン塩酸塩、及びＮ−アセチル−Ｌ−システインが挙げられる。メルカプト化合物として、例えば、チオグリセロール、チオ乳酸、チオリンゴ酸、及びシステアミンが挙げられる。亜硫酸塩として、例えば、亜硫酸、亜硫酸アンモニウム、及び亜硫酸ナトリウムが挙げられる。亜硫酸水素塩として、例えば、亜硫酸水素アンモニウム及び亜硫酸水素ナトリウムが挙げられる。チオ硫酸塩として、例えば、チオ硫酸及びチオ硫酸ナトリウムが挙げられる。
高炉スラグは、好アルカリ性セルロモナス属微生物による六価クロムの還元作用を促進する。高炉スラグとして、例えば、塩化鉄、及び硫酸第一鉄が挙げられる。
六価クロムの還元処理時における水硬性物質の含有量に対する還元糖、還元剤、又は高炉スラグの含有量の混合比は、例えば、それらの化合物の種類及び処理環境に応じて適宜設定される。
六価クロムの還元処理時における水硬性物質の含有量に対する還元糖、還元剤、又は高炉スラグの含有量の混合比は、例えば、それらの化合物の種類及び処理環境に応じて適宜設定される。
次に、本実施形態の六価クロムの還元方法は、好ましくは、水硬性物質、及び水又は水分を含む材料を混合し、硬化する際に用いられる。上記の還元方法は、例えば、水硬性物質、骨材、混和材料、及び水を混合して成形体を製造する際に用いられる。好アルカリ性セルロモナス属微生物の添加方法は、特に限定されず、水硬性物質と水とを混合して硬化するまでの間に添加することができる。好アルカリ性セルロモナス属微生物による六価クロムの還元時間を確保するため、好アルカリ性セルロモナス属微生物は、好ましくは水硬性物質と水とを混合する際に添加される。成形体として、例えば、コンクリート、モルタル、及びセメントペーストが挙げられる。成形体がコンクリート又はモルタルの場合、水硬性物質として、好ましくはポルトランドセメント及び混合セメントが用いられる。骨材として、例えば、粗骨材及び細骨材が挙げられる。粗骨材及び細骨材として、公知のものを使用することができる。骨材として細骨材を使用することによってモルタル用組成物を調製することができる。骨材として細骨材及び粗骨材を使用することによって、コンクリート用組成物を調製することができる。
混和材料とは、水硬性物質、水、及び骨材以外の材料であって、例えば、ワーカビリティー（打設作業のしやすさ）の改善、強度・耐久性の向上、及び凝結速度の調整を目的として水硬性物質に混合される材料である。混和材料として、硬化した成形体の容量として算入する必要のない混和剤、及び硬化した成形体の容量として算入する必要のある混和材に分けられる。打設の際、水硬性物質の粘性を変化させる混和剤として、例えば、界面活性剤が挙げられる。ワーカビリティーを改善するための混和剤として、例えば、ＡＥ剤、減水剤、流動化剤、ＡＥ減水剤、分離低減剤、及び高性能ＡＥ減水剤が挙げられる。凝結速度を調整するための混和剤として、例えば、促進剤、遅延剤、早強剤、及び急結剤が挙げられる。強度、耐熱性、及び断熱性を改善するための混和剤として、例えば、減水剤、発泡剤、及び膨張剤を挙げられる。耐久性を改善するための混和剤として、例えば、ＡＥ剤、防錆剤、及び防水剤が挙げられる。水硬性物質と水の混合方法は、公知の方法を適宜採用することができる。
また、本実施形態の六価クロムの還元方法は、地盤改良用セメント系固化材を土壌に添加・混合して地盤を改良する際に用いることができる。好アルカリ性セルロモナス属微生物は、地盤改良用セメント系固化材と土壌とを混合する際に添加される。
好アルカリ性セルロモナス属微生物、水硬性物質、及び水又は水分を含む材料を混合し、硬化する過程において、好アルカリ性セルロモナス属微生物の生育活動により、水硬性物質中の六価クロムが無毒の三価クロムに還元される。本実施形態の六価クロムの還元方法により得られる成形体及び改良土壌中において、水硬性物質由来の六価クロムは大幅に低減されている。
本実施形態によれば以下の利点が得られる。
本実施形態では、水硬性物質中の六価クロムを還元するに際して、好アルカリ性セルロモナス属微生物が使用される。このことは、水溶液がアルカリ性である水硬性物質であっても、好アルカリ性セルロモナス属微生物により六価クロムを還元することができる点で有利である。
本実施形態では、水硬性物質中の六価クロムを還元するに際して、好アルカリ性セルロモナス属微生物が使用される。このことは、水溶液がアルカリ性である水硬性物質であっても、好アルカリ性セルロモナス属微生物により六価クロムを還元することができる点で有利である。
好アルカリ性セルロモナス属微生物による六価クロムの還元処理に際して、更に還元糖を併用する場合、好アルカリ性セルロモナス属微生物による六価クロムの還元作用を促進する。
好アルカリ性セルロモナス属微生物による六価クロムの還元処理に際して、更に還元剤を併用する場合、好アルカリ性セルロモナス属微生物による六価クロムの還元作用を促進する。
好アルカリ性セルロモナス属微生物による六価クロムの還元処理に際して、更に高炉スラグを併用する場合、好アルカリ性セルロモナス属微生物による六価クロムの還元作用を促進する。
好アルカリ性セルロモナス属微生物としてセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株が用いられる場合、生育過程において酸を生成しない。このことは、水硬性物質が硬化した後の成形体、例えばコンクリートが劣化しない点で有利である。
好アルカリ性セルロモナス属微生物としてセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株が用いられる場合、耐熱性を有する。このことは、水硬性物質、例えば、セメントが硬化する際の高温環境下においても効率的に六価クロムを還元できる点で有利である。
好アルカリ性セルロモナス属微生物としてセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株が用いられる場合、β−１，３グルカンとしてカードランを生成する。このことは、水硬性物質が硬化した後の成形体、例えばコンクリートのクラック発生を抑制できる点で有利である。
水硬性物質、骨材、混和材料、好アルカリ性セルロモナス属微生物、及び水を混合して得られた成形体、例えばコンクリートの場合、成形体中の六価クロムは大幅に低減されている。したがって、成形体からの六価クロムの溶出を防止できる。
地盤改良用セメント系固化材及び好アルカリ性セルロモナス属微生物を、土壌に添加・混合して土壌を改良した場合、改良された土壌中の六価クロムは大幅に低減されている。したがって、改良された土壌からの六価クロムの溶出を防止できる。
上記実施形態は以下のように変更してもよい。
本実施形態の六価クロムの還元方法の工程において、β−１，３グルカンを生成できる微生物から抽出又は精製されたβ−１，３グルカンを配合してもよい。
本実施形態の六価クロムの還元方法の工程において、β−１，３グルカンを生成できる微生物から抽出又は精製されたβ−１，３グルカンを配合してもよい。
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
（試験例１：セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株についてｐＨ依存性試験）
好アルカリ性セルロモナス属微生物としてのセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株のｐＨ依存性を試験した。比較例として中性菌であるセルロモナス・フラビゲナ（Cellulomonas flavigena）を用い、ｐＨ依存性を試験した。
（試験例１：セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株についてｐＨ依存性試験）
好アルカリ性セルロモナス属微生物としてのセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株のｐＨ依存性を試験した。比較例として中性菌であるセルロモナス・フラビゲナ（Cellulomonas flavigena）を用い、ｐＨ依存性を試験した。
培養培地は、１／５ＰＴＹＧ培地にさらにリン酸を添加して調製した。具体的には、ペプトン１ｇ、トリプトン１ｇ、酵母エキス１ｇ、グルコース１ｇ、Ｎａ２ＨＰＯ４１０ｇを水に溶解し、さらに水を加えて最終的に１Ｌ容量に調製した。ｐＨ調整剤として１ＮのＮａＯＨを用いて、ｐＨ７．５、８．５、９．５、１０．５、１１．５、１２．５の各培地を調整した後、濾過滅菌した。各培地にセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を１．２×１０６ｃｆｕ／ｍＬ、セルロモナス・フラビゲナを１．１×１０６ｃｆｕ／ｍＬとなるように接種し、３０℃で４８時間培養した。培養開始から２４時間及び４８時間について、平板塗抹法により培地１ｍＬ中の微生物数（ｃｆｕ）を求めた。セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を用いた結果を表１に、セルロモナス・フラビゲナ（ＮＢＲＣ３７７５）を用いた結果を表２にそれぞれ示す。
（試験例２：セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株について温度依存性試験）
好アルカリ性セルロモナス属微生物としてのセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の温度依存性を試験した。
好アルカリ性セルロモナス属微生物としてのセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の温度依存性を試験した。
培養培地は、酵母エキス５ｇ、カゼイン製ペプトン１７ｇ、大豆製ペプトン３ｇ、Ｋ２ＨＰＯ４２．５ｇ、ブドウ糖２．５ｇ、ＮａＣｌ５ｇを水に溶解し、さらに水を加えて最終的に１Ｌ容量に調製した。ｐＨ調整剤として１ＮのＮａＯＨを用いて、ｐＨ７．１〜７．５に調整した後、濾過滅菌した。培地にセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を下記表３に示される菌数となるように接種し、４０、４５、５０、５５℃の各温度条件で１６時間培養した。培養開始から１、２、４、８、１６時間後について、平板塗抹法により培地１ｍＬ中の微生物数（ｃｆｕ）を求めた。結果を表３に示す。
（試験例３：セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の六価クロムの還元能に関するｐＨ依存性試験）
セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の六価クロムの還元能に関するｐＨ依存性を試験した。
セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の六価クロムの還元能に関するｐＨ依存性を試験した。
培養培地は、ペプトン食塩緩衝液を使用した。具体的には、ＫＨ２ＰＯ４３．５６ｇ、無水Ｎａ２ＨＰＯ４７．２２６ｇ、ＮａＣｌ４．３ｇ、及びペプトン１ｇを水に溶解し、さらに水を加えて最終的に１Ｌ容量に調製した。その培地中に六価クロムを０．２ｐｐｍの濃度になるように添加した。ｐＨ調整剤として１ＮのＮａＯＨを用いて、ｐＨ８．５、１０．５、１２．５に調整した後、濾過滅菌した。培地にセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を１．３６×１０６ｃｆｕ／ｍＬとなるように接種し、３０℃の各温度条件で７２時間培養した。培養開始から２、４、８、１６、２４、４８、７２時間後について、ＪＩＳＫ０１０２の６５．２．１（ジフェニルカルバジド吸光光度法）を用いて培地中の六価クロムの濃度を測定した。その結果を表４に示す。表４中における「−」は、測定限界値以下を示す。また、セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を添加しない培地をコントロールとして用い、同様に試験した。その結果を表５に示す。
（試験例４：セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の六価クロムの還元能に関する還元糖の影響）
セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の六価クロムの還元能に関し、還元糖が与える影響を試験した。
セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の六価クロムの還元能に関し、還元糖が与える影響を試験した。
培養培地は、ペプトン食塩緩衝液を使用した。具体的には、ＫＨ２ＰＯ４３．５６ｇ、無水Ｎａ２ＨＰＯ４７．２２６ｇ、ＮａＣｌ４．３ｇ、ペプトン１ｇ、還元糖２．５ｇを水に溶解し、さらに水を加えて最終的に１Ｌ容量に調製した。その培地中に六価クロムを０．２ｐｐｍの濃度になるように添加した。ｐＨ調整剤として１ＮのＮａＯＨを用いて、ｐＨ１２．５に調整した後、濾過滅菌した。還元糖は、ラクトース（乳糖）及びマルトース（麦芽糖）をそれぞれ使用した。還元糖を配合しない培地も比較のために調製した。培地にセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を１．３６×１０６ｃｆｕ／ｍＬとなるように接種し、３０℃の各温度条件で１６時間培養した。培養開始から２、４、８、１６時間後について、ＪＩＳＫ０１０２の６５．２．１（ジフェニルカルバジド吸光光度法）を用いて培地中の六価クロムの濃度を測定した。その結果を表６に示す。表６中における「−」は、測定限界値以下を示す。また、セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を添加しない培地をコントロールとして用い、同様に試験した。その結果を表７に示す。
（試験例５：セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の六価クロムの還元能に関する高炉スラグの影響）
セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の六価クロムの還元能に関し、高炉スラグが与える影響を試験した。
セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の六価クロムの還元能に関し、高炉スラグが与える影響を試験した。
培養培地は、ペプトン食塩緩衝液を使用した。具体的には、ＫＨ２ＰＯ４３．５６ｇ、無水Ｎａ２ＨＰＯ４７．２２６ｇ、ＮａＣｌ４．３ｇ、及びペプトン１ｇを水に溶解し、さらに水を加えて最終的に１Ｌ容量に調製した。その培地中に六価クロムを０．２ｐｐｍ及び高炉スラグとして塩化鉄（ＩＩ）を０．２ｐｐｍの濃度になるように添加した。ｐＨ調整剤として１ＮのＮａＯＨを用いて、ｐＨ１２．５に調整した後、濾過滅菌した。塩化鉄（ＩＩ）を配合しない培地も比較のために調製した。培地にセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を１．２４×１０６ｃｆｕ／ｍＬとなるように接種し、３０℃の各温度条件で１６時間培養した。培養開始から２、４、８、１６時間後について、ＪＩＳＫ０１０２の６５．２．１（ジフェニルカルバジド吸光光度法）を用いて培地中の六価クロムの濃度を測定した。その結果を表８に示す。表８中における「−」は、測定限界値以下を示す。また、セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を添加しない培地をコントロールとして用い、同様に試験した。その結果を表９に示す。
（試験例６：セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の六価クロムの還元能に関する還元剤の影響）
セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の六価クロムの還元能に関し、還元剤が与える影響を試験した。
セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の六価クロムの還元能に関し、還元剤が与える影響を試験した。
培養培地は、ペプトン食塩緩衝液を使用した。具体的には、ＫＨ２ＰＯ４３．５６ｇ、無水Ｎａ２ＨＰＯ４７．２２６ｇ、ＮａＣｌ４．３ｇ、ペプトン１ｇ、及び還元剤としてアスコルビン酸１０ｇを水に溶解し、さらに水を加えて最終的に１Ｌ容量に調製した。その培地中に六価クロムを０．２ｐｐｍの濃度になるように添加した。ｐＨ調整剤として１ＮのＮａＯＨを用いて、ｐＨ１２．５に調整した後、濾過滅菌した。アスコルビン酸を配合しない培地も比較のために調製した。培地にセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を１．２２×１０６ｃｆｕ／ｍＬとなるように接種し、３０℃の各温度条件で１６時間培養した。培養開始から２、４、８、１６時間後について、ＪＩＳＫ０１０２の６５．２．１（ジフェニルカルバジド吸光光度法）を用いて培地中の六価クロムの濃度を測定した。その結果を表１０に示す。表１０中における「−」は、測定限界値以下を示す。また、セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を添加しない培地をコントロールとして用い、同様に試験した。その結果を表１１に示す。
（試験例７：セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の六価クロムの還元能に関する菌数の影響）
セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の六価クロムの還元能に関し、接種菌数が与える影響を試験した。
セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の六価クロムの還元能に関し、接種菌数が与える影響を試験した。
培養培地は、ペプトン食塩緩衝液を使用した。具体的には、ＫＨ２ＰＯ４３．５６ｇ、無水Ｎａ２ＨＰＯ４７．２２６ｇ、ＮａＣｌ４．３ｇ、及びペプトン１ｇを水に溶解し、さらに水を加えて最終的に１Ｌ容量に調製した。その培地中に六価クロムを０．２ｐｐｍの濃度になるように添加した。ｐＨ調整剤として１ＮのＮａＯＨを用いて、ｐＨ１２．５に調整した後、濾過滅菌した。培地にセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を１．３６×１０５ｃｆｕ／ｍＬ、１．３６×１０６ｃｆｕ／ｍＬ、１．３６×１０７ｃｆｕ／ｍＬ、１．３６×１０８ｃｆｕ／ｍＬとなるようにそれぞれ接種し、３０℃の各温度条件で２４時間培養した。培養開始から２、４、８、１６、２４時間後について、ＪＩＳＫ０１０２の６５．２．１（ジフェニルカルバジド吸光光度法）を用いて培地中の六価クロムの濃度を測定した。また、セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を添加しない培地をコントロールとして用い、同様に試験した。結果を表１２に示す。表１２中における「−」は、測定限界値以下を示す。
（試験例８：セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株のモルタルの強度に与える影響）
水硬性物質から得られる成形体について、セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の成形体の強度に与える影響を試験した。水硬性物質としてポルトランドセメント（宇部三菱セメント社製）を使用した。モルタルは、ＪＩＳＲ５２０１（セメントの物理的試験方法）の試験用供試体の製造方法に従った。表１３に記載される成分を混合するとともに、セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を接種菌数１×１０３ｃｆｕ／ｍＬ、１×１０６ｃｆｕ／ｍＬ、１×１０９ｃｆｕ／ｍＬとしてそれぞれ表１３に記載される菌液量で混合した。尚、セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株は、増殖曲線が定常期にある培養液１ｍＬを水１Ｌに希釈したものを接種菌数１×１０９ｃｆｕ／ｍＬの菌液とした。その１×１０９ｃｆｕ／ｍＬの菌液をさらに１０００倍希釈したものを接種菌数１×１０６ｃｆｕ／ｍＬの菌液とした。その１×１０６ｃｆｕ／ｍＬの菌液をさらに１０００倍希釈したものを接種菌数１×１０３ｃｆｕ／ｍＬの菌液とした。供試体の作成は、ＪＩＳＡ５３０８付属書のＣのＣ．８．１．８（モルタル圧縮強度比の試験）に準じた。直径５０ｍｍ×長さ１００ｍｍのモールドに充填して、脱型後供試体を恒温水槽内にて所定材齢まで養生した。ＪＩＳＡ１１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）に従い、水中養生７日後及び２８日後のコンクリートの強度試験を行った（Ｎ＝３）。結果を表１３に示す。
水硬性物質から得られる成形体について、セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株の成形体の強度に与える影響を試験した。水硬性物質としてポルトランドセメント（宇部三菱セメント社製）を使用した。モルタルは、ＪＩＳＲ５２０１（セメントの物理的試験方法）の試験用供試体の製造方法に従った。表１３に記載される成分を混合するとともに、セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を接種菌数１×１０３ｃｆｕ／ｍＬ、１×１０６ｃｆｕ／ｍＬ、１×１０９ｃｆｕ／ｍＬとしてそれぞれ表１３に記載される菌液量で混合した。尚、セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株は、増殖曲線が定常期にある培養液１ｍＬを水１Ｌに希釈したものを接種菌数１×１０９ｃｆｕ／ｍＬの菌液とした。その１×１０９ｃｆｕ／ｍＬの菌液をさらに１０００倍希釈したものを接種菌数１×１０６ｃｆｕ／ｍＬの菌液とした。その１×１０６ｃｆｕ／ｍＬの菌液をさらに１０００倍希釈したものを接種菌数１×１０３ｃｆｕ／ｍＬの菌液とした。供試体の作成は、ＪＩＳＡ５３０８付属書のＣのＣ．８．１．８（モルタル圧縮強度比の試験）に準じた。直径５０ｍｍ×長さ１００ｍｍのモールドに充填して、脱型後供試体を恒温水槽内にて所定材齢まで養生した。ＪＩＳＡ１１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）に従い、水中養生７日後及び２８日後のコンクリートの強度試験を行った（Ｎ＝３）。結果を表１３に示す。
（試験例９：ペースト固化物又はスラリー固化物からの六価クロム溶出試験）
水硬性物質から得られるペースト固化物又はスラリー固化物について、六価クロムの溶出量を測定した。水硬性物質として宇部三菱セメント社製、麻生ラファージュセメント社製（ナイダスト）、及びトクヤマ社製の各ポルトランドセメントを使用した。セメント協会標準試験方法の「セメント系固化材による改良体の強度試験方法（ＪＣＡＳ Ｌ−０１：２００６）」に準拠して供試体を調製した。より具体的には、上記各ポルトランドセメント１００ｇ、水５０ｇ、及びセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を下記表１４に示される配合量で混合し、ペースト物を作製した。それを固化させたのち六価クロムの溶出試験を行った。一方、上記各ポルトランドセメントとして麻生ラファージュセメント社製（ナイダスト）３５０ｇ、水３５０ｇ、土１８５０ｇ及びセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を下記表１５に示される配合量で混合し、スラリー物を作製した。それを固化させたのち六価クロムの溶出試験を行った。ペースト固化物及びスラリー固化物の養生日数は、それぞれ２８日とした。
水硬性物質から得られるペースト固化物又はスラリー固化物について、六価クロムの溶出量を測定した。水硬性物質として宇部三菱セメント社製、麻生ラファージュセメント社製（ナイダスト）、及びトクヤマ社製の各ポルトランドセメントを使用した。セメント協会標準試験方法の「セメント系固化材による改良体の強度試験方法（ＪＣＡＳ Ｌ−０１：２００６）」に準拠して供試体を調製した。より具体的には、上記各ポルトランドセメント１００ｇ、水５０ｇ、及びセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を下記表１４に示される配合量で混合し、ペースト物を作製した。それを固化させたのち六価クロムの溶出試験を行った。一方、上記各ポルトランドセメントとして麻生ラファージュセメント社製（ナイダスト）３５０ｇ、水３５０ｇ、土１８５０ｇ及びセルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株を下記表１５に示される配合量で混合し、スラリー物を作製した。それを固化させたのち六価クロムの溶出試験を行った。ペースト固化物及びスラリー固化物の養生日数は、それぞれ２８日とした。
ペースト固化物又はスラリー固化物からの六価クロム溶出は、環境庁告示第４６号溶出試験に従い、六価クロムの濃度はＪＩＳＫ０１０２の６５．２．１（ジフェニルカルバジド吸光光度法）に基づいて測定した。ペースト固化物からの六価クロム溶出量の結果を表１４に示す。スラリー固化物からの六価クロム溶出量の結果を表１５に示す。
Claims (11)
- 六価クロムを含有するとともに水溶液がアルカリ性である水硬性物質に好アルカリ性セルロモナス属微生物を接触させることを特徴とする六価クロムの還元方法。
- さらに還元糖を添加することを特徴とする請求項１に記載の六価クロムの還元方法。
- 前記還元糖は、キシロース、ラクトース、及びマルトースから選ばれる少なくとも一種である特徴とする請求項２に記載の六価クロムの還元方法。
- さらに還元剤を添加することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の六価クロムの還元方法。
- 前記還元剤は、アスコルビン酸、チオグリコール酸、システイン、メルカプト化合物、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、及びチオ硫酸塩から選ばれる少なくとも一種である特徴とする請求項４に記載の六価クロムの還元方法。
- さらに高炉スラグを添加することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の六価クロムの還元方法。
- 前記水硬性物質はセメントであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の六価クロムの還元方法。
- 前記セメントは、ポルトランドセメント、混合セメント、及び地盤改良用セメント系固化材から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項７に記載の六価クロムの還元方法。
- 前記好アルカリ性セルロモナス属微生物は、セルロモナス属微生物Ｋ３２Ａ株（国際寄託機関である独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター（旧通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所）に１９９９年６月２５日に国際寄託されており、その菌受託番号はＦＥＲＭ ＢＰ−６７６６）であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の六価クロムの還元方法。
- 六価クロムを含有するとともに水溶液がアルカリ性である水硬性物質、骨材、混和材料、好アルカリ性セルロモナス属微生物、及び水を混合することを特徴とする成形体の製造方法。
- 六価クロムを含有するとともに水溶液がアルカリ性である地盤改良用セメント系固化材及び好アルカリ性セルロモナス属微生物を、土壌に添加・混合することを特徴とする地盤改良方法。
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