WO2005100268A1 - ヒ素の無害化方法 - Google Patents

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Koji Fujita
Akihiro Hishinuma
Takakiyo Tada
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Nippon Sheet Glass Company, Limited
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    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/103—Arsenic compounds

Definitions

  • the present invention relates to a method for detoxifying arsenic, in which microorganisms are brought into contact with a substance containing arsenic to detoxify the substance.
  • the present inventors have repeated research and experiments on detoxification of arsenic by microorganisms. As a result, the existence of microorganisms capable of synthesizing arsenic in the object to be converted into arsenic compounds having relatively low harm was confirmed.
  • the present invention is based on this new finding, and its object is to detoxify arsenic, which can detoxify arsenic-containing substances to be treated by microorganisms and also detoxify microorganisms themselves. It is to provide a method.
  • a first characteristic configuration of the present invention includes a step of bringing a microorganism that is active in synthesizing an organic arsenic compound into contact with an object containing arsenic, and a step of placing the microorganism in a growth environment for the microorganism. And the step of synthesizing arsenic in the object to be treated into a harmless organic arsenic compound by the microorganism to detoxify the arsenic.
  • an object to be treated containing arsenic can be rendered harmless.
  • the microorganism itself can be rendered harmless, as will be described in detail later.
  • the post-treatment of the microorganism used for the detoxification of the non-treated material is not required.
  • the above steps can be performed simultaneously, if not necessarily in the order described. For example, if the arsenic in the object is incorporated into the microorganism by mixing the object and the microorganism in an environment suitable for the growth of the microorganism after mixing, the harmless organic arsenic compound is synthesized. Steps (b) and (c) are performed almost simultaneously after (a), or step (c) occurs after step (b). Alternatively, steps (a) to (c) are performed simultaneously if the untreated material is brought into contact with the microorganism in the growth environment.
  • a second characteristic configuration of the present invention resides in that the harmless organic arsenic compound is arsenobetaine.
  • arsenovetaine having a particularly small harm is preferable, as will be described in detail later. In extreme cases, it is possible to leave it as it is. Therefore, the subsequent treatment of the microorganisms becomes easier.
  • a third characteristic configuration of the present invention resides in that the microorganism is zooplankton.
  • the microorganism for detoxifying arsenic is an animal plankton, for example, an animal plankton such as a bryozoan, copoda, amphipod, krillina. Its practicality is relatively high, as it is relatively easily available in the waters near Japan.
  • a fourth characteristic configuration of the present invention resides in that the zooplankton is a co-poder.
  • zooplankton is a co-poder, and therefore relatively easy to obtain as described above.
  • the organic arsenic compound synthesized by the co-poder is particularly harmless arsenobetaine, it can be left as it is in extreme cases. Therefore, the subsequent processing of the copier is further facilitated.
  • the method of the present invention is, for example, a method of contacting various microorganisms to be treated, such as arsenic-containing soil and wastewater, to make them harmless.
  • animal plantaton for example, marine animal blankton such as bryozoan, copoda, amphipod, krillida, is used as a microorganism.
  • marine zooplankton were found to have an activity to synthesize organic arsenic compounds. These marine plankton are relatively easy to obtain, and can be collected, for example, in the waters near Japan.
  • the experimental sample was prepared by dispensing 5 OmL of the seawater to be treated having an arsenic concentration of lmgZUl. Oppm) and adding 0.1 to 0.2 g of a co-poder thereto.
  • the comparative sample was prepared by only collecting 50 mL of the seawater to be treated and without adding a copoder. Next, these experimental samples and comparative samples were placed in a co-op breeding environment.
  • the experimental sample and the comparative sample were placed at a culture temperature of 25 ° C. After that, the arsenic concentration in seawater was measured in the experimental sample and the comparative sample. As for the experimental sample, the arsenic compound in the co-poder was analyzed. The arsenic concentration was measured using ICP (inductively coupled plasma) emission spectroscopy. An arsenic analysis system (ASA-2P manufactured by Shimadzu Corporation) was used for arsenic compound analysis.
  • ICP inductively coupled plasma
  • the arsenic concentration in seawater in the comparative sample was 0.8 ppm.
  • the arsenic concentration in seawater in the experimental sample was reduced to 0.7 ppm. Therefore, it was found that about 0.1 ppm of arsenic was incorporated into the coda per day.
  • arsenobetaine ((CH) AsCHCOO_), a harmless organic arsenic compound, was synthesized.
  • Arsenobetaine is an organic arsenic compound that is practically universally contained in various fish and shellfish, and has extremely low toxicity.
  • FIG. 2 shows the half-lethal dose (LD) of arsenic species in rats or mice in experimental examples.
  • the figure shows the dose per 1 kg of body weight, which is estimated to be 50% fatal.
  • Inorganic arsenic is about 4.5 mgZkg and inorganic arsenic (pentavalent) is about 14-18 mgZkg, while arsenovetaine (AB) is about 10, OOOmgZkg, and its toxicity is extremely low.
  • the present invention can be used for detoxification of various kinds of treatment objects such as soil and drainage containing arsenic.
  • FIG. 1 is a chart showing the results of an arsenic uptake experiment using a copoder

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Abstract

　微生物によってヒ素を含む被処理物を無害化し、且つ、微生物自体も無害化するこ との可能なヒ素の無害化方法を提供する。 　前記ヒ素の無害化方法は、ヒ素を含む被処理物に対して、ヒ素を取り込んで有機ヒ 素化合物を合成する活性のある微生物を接触させる工程と、前記微生物の育成環境下 に置く工程と、前記微生物に被処理物中のヒ素を取り込ませ、無害な有機ヒ素化合物 を合成させる工程とを有する。

Description

明 細 書
ヒ素の無害化方法
技術分野
[0001] 本発明は、ヒ素を含む被処理物に対して微生物を接触させて無害化するヒ素の無害 化方法に関する。
背景技術
[0002] このようなヒ素の無害化方法では、従来、微生物としてバチルス ·シルクランスを用 いて無害化する方法が提案されている (例えば、特許文献 1参照)。
この特許文献によれば、ヒ素で汚染された乾燥土壌を用意し、その乾燥土壌とバチ ルス ·シルクランスを担持させた鉱石の粉末とを混合し、これとは別に、純水に前記鉱 石の粉末を添加して放置した後の上澄み液を用意した。この上澄み液中に上述した 混合物と、更に前記鉱石の粉末とを添加して無害化した。その結果、上澄み液中お よび土壌中のヒ素の濃度が減少したとされた。その結果が表 1として記載されている。 特許文献 1 :特開 2000— 106870号公報（8頁右欄〜 9頁左欄）
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] この特許文献に記載の表 1を見る限り、上澄み液中および土壌中のヒ素の濃度は 確かに減少している。しかし、ヒ素を無害化した後のバチルス 'シルクランス、つまり、 微生物に取り込まれたヒ素につ 、ての言及がな 、。
すなわち、たとえ、微生物を用いてヒ素を含む被処理物を無害化しても、微生物自 体が有害なヒ素化合物を保持していたのでは、つぎに、その微生物の処理が問題と なる。従って、ヒ素無害化の最終的な目的を達成したとは言いがたい。
[0004] 本発明者らは、微生物によるヒ素の無害化につき研究および実験を繰り返した。そ の結果、被処理物中のヒ素を比較的害の少ないヒ素化合物に合成させる微生物の 存在を確認するに至った。
本発明は、この新たな知見に基づくもので、その目的は、微生物によってヒ素を含 む被処理物を無害化し、且つ、微生物自体も無害化することの可能なヒ素の無害化 方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0005] 本発明の第 1の特徴構成は、ヒ素を含む被処理物に対して有機ヒ素化合物への合 成に活性のある微生物を接触させる工程と、前記微生物の育成環境下に置く工程と 、前記微生物により被処理物中のヒ素を無害な有機ヒ素化合物に合成させて無害化 する工程とを有する点にある。
[0006] 本発明の第 1の特徴構成によれば、以下の 3工程を有する。即ち、
(a)ヒ素を含む被処理物に対して、ヒ素を取り込んで有機ヒ素化合物を合成する活 性のある微生物を接触させる工程
(b)前記微生物の育成環境下に置く工程
(c)前記微生物に被処理物中のヒ素を取り込ませ、無害な有機ヒ素化合物を合成さ せる工程
これらの工程を有することによって、ヒ素を含む被処理物を無害化できる。加えて、 後に詳しく説明するように、微生物自体も無害化できる。その結果、ヒ素の無害化処 理に関して、前記非処理物の無害化に利用した微生物の後処理が必要なくなった。 尚、上記各工程は、その記載順に実施する必然性はなぐ同時に実施することも可 能である。例えば、前記被処理物と前記微生物とを混合した後に微生物の生育に適 した環境に置いて被処理物中のヒ素を微生物に取り込ませ、無害な有機ヒ素化合物 を合成させた場合には、工程 (a)の後に工程 (b)、 （c)がほぼ同時に行われか、工程 (b)の後に工程 (c)が起こる。或いは、前記微生物がその育成環境に置かれている 状態で非処理物を接触させれば、工程 (a)〜 (c)が同時に実施される。
[0007] 本発明の第 2の特徴構成は、前記無害な有機ヒ素化合物がアルセノベタインである ところにある。
[0008] 本発明の第 2の特徴構成によれば、前記微生物により合成される有機ヒ素化合物 力 後に詳しく説明するように、無害なヒ素化合物のなかでも、特に害の少ないアル セノベタインであると、極端な場合には、そのまま放置することも可能である。従って、 その後の微生物の処理が一層容易となる。
[0009] 本発明の第 3の特徴構成は、前記微生物が動物性プランクトンであるところにある。 [0010] 本発明の第 3の特徴構成によれば、ヒ素無害化のための微生物が動物性プランクト ン、例えば、ャムシ、コぺポーダ、端脚目、ォキアミ目などの動物性プランクトンである 力 、 日本近海等において比較的入手し易ぐ実用性はきわめて高い。
[0011] 本発明の第 4の特徴構成は、前記動物性プランクトンがコぺポーダであるところにあ る。
[0012] 本発明の第 4の特徴構成によれば、動物性プランクトンがコぺポーダであるから、上 述したように比較的入手し易い。カロえて、そのコぺポーダにより合成される有機ヒ素化 合物が、特に害の少ないアルセノベタインであるから、極端な場合には、そのまま放 置することも可能である。従って、その後のコぺポーダの処理が一層容易となる。 発明を実施するための最良の形態
[0013] 本発明によるヒ素の無害化方法につき、その実施の形態を説明する。
本発明の方法は、例えば、ヒ素を含む土壌や排水などの各種の被処理物に対して 微生物を接触させて無害化する方法である。そのために、微生物として動物性プラン タトン、例えば、ャムシ、コぺポーダ、端脚目、ォキアミ目などの海洋性の動物性ブラ ンクトンが使用される。
これら海洋性の動物性プランクトンは、種々の実験を通して、有機ヒ素化合物の合 成活性のあることが判明した。そして、これらの海洋性プランクトンは、比較的容易に 入手することができ、例えば、 日本近海においても採取できる。
[0014] その実験の一例について言及すると、人工の海水を用意し、それに亜ヒ酸を添加し て、ヒ素濃度が日本国の環境基準の 10倍に相当する lmgZUl. Oppm)の被処理 用海水を作製した。これらの被処理用海水を、実験用サンプル及び比較用サンプル の作製に使用した。
前記実験用サンプルは、ヒ素濃度が lmgZUl. Oppm)の前記被処理用海水を 5 OmL分取し、ここに 0. 1〜0. 2gのコぺポーダを添カ卩して作製した。前記比較用サン プルは、前記被処理用海水を 50mL分取したのみで、コぺポーダを添加せずに作製 した。ついで、これら実験用サンプルと比較用サンプルをコぺポーダの育成環境下 に置いた。
[0015] 具体的には、以下のとおりである。 前記実験用サンプルと前記比較用サンプルを 25°Cの培養温度下に置!、た。その 後、実験用サンプルと比較用サンプルにおける海水中のヒ素濃度を測定した。また、 実験用サンプルについては、そのコぺポーダ中のヒ素化合物の分析を行った。なお 、ヒ素濃度は、 ICP (inductively coupled plasma)発光分光法を用いて測定した。ヒ素 化合物の分析には、ヒ素分析システム（島津製作所製の ASA— 2P)を使用した。
[0016] サンプル作製の 1日後に測定したところ、比較用サンプルにおける海水中のヒ素濃 度は 0. 8ppmであった。これに対し、実験用サンプルにおける海水中のヒ素濃度は 0 . 7ppmにまで減少していた。従って、 1日でおよそ 0. lppmのヒ素がコぺポーダに 取り込まれていることが判明した。
さらに、コぺポーダに取り込まれたヒ素を分析した。この結果、無害な有機ヒ素化合 物であるアルセノベタイン（（CH ) AsCH COO_)が合成されていることが判明した
3 3 2
。このアルセノベタインは、現実に種々の魚介類に普遍的に含まれている有機ヒ素化 合物で、毒性はきわめて低い。
[0017] さらに、コぺポーダによるヒ素の取り込み状態を経時的に調べる実験も行った。その 結果を図 1に示す。
この実験結果から、 35ppbであった無機ヒ素濃度が、 6時間後におよそ 1Z10程度 にまで減少していること、及び、それに対して、およそ 4ppbのアルセノベタインカ、コ ぺポーダにより合成されて 、ることが理解できる。
その後、無機ヒ素濃度が徐々に減少するのに対し、アルセノベタインは、 12時間程 度で最高濃度を示し、その後は若干減少する傾向にある。
[0018] 図 2は、ラットあるいはマウスでの実験例によるヒ素化学種の半致死量 (LD )、つま
50 り、半数が死亡すると推定される体重 lkg当たりの投与量を示している。
無機態ヒ素（三価）が 4. 5mgZkg、無機態ヒ素（五価）が 14〜18mgZkg程度であ るのに対し、アルセノベタイン (AB)は 10, OOOmgZkg程度であり、毒性はきわめて 低い。
例えば、食塩の半致死量が 3, OOOmgZkg程度であることを考えれば、アルセノべ タインの毒性が如何に低 、かを容易に理解することができる。
[0019] 〔別実施形態〕 先の実施形態では、有機ヒ素化合物への合成に活性のある微生物としては、コぺ ポーダをはじめとして、ャムシ、端脚目、ォキアミ目などの海洋性の動物性プランクト ンが使用可能であることを示した。カロえて、植物性プランクトン等のその他の微生物 であって、ヒ素を取り込んで有機ヒ素化合物を合成する活性のあるものも使用可能で ある。
産業上の利用可能性
[0020] ヒ素を含む土壌や排水などの各種の被処理物の無害化に利用できる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]コぺポーダによるヒ素取り込み実験の結果を示す図表
[図 2]ヒ素化学種の毒性を示す図表

Claims

請求の範囲
[1] ヒ素を含む被処理物に対して、ヒ素を取り込んで有機ヒ素化合物を合成する活性の ある微生物を接触させる工程と、
前記微生物の育成環境下に置く工程と、
前記微生物に被処理物中のヒ素を取り込ませ、無害な有機ヒ素化合物を合成させ る工程とを有するヒ素の無害化方法。
[2] 前記無害な有機ヒ素化合物がアルセノベタインである請求項 1に記載のヒ素の無害 化方法。
[3] 前記微生物が動物性プランクトンである請求項 1または 2に記載のヒ素の無害化方 法。
[4] 前記動物性プランクトンがコぺポーダである請求項 3に記載のヒ素の無害化方法。
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