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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-15
(45)【発行日】2023-08-23
(54)【発明の名称】生分解処理方法
(51)【国際特許分類】
   C02F 3/34 20230101AFI20230816BHJP
   B09C 1/10 20060101ALI20230816BHJP
   A62D 3/02 20070101ALI20230816BHJP
   C12N 1/20 20060101ALN20230816BHJP
   A62D 101/22 20070101ALN20230816BHJP
【FI】
C02F3/34 Z
B09C1/10 ZAB
A62D3/02
C12N1/20 D
C12N1/20 F
A62D101:22
【請求項の数】 4
(21)【出願番号】P 2019193727
(22)【出願日】2019-10-24
(65)【公開番号】P2021013922
(43)【公開日】2021-02-12
【審査請求日】2022-06-07
(31)【優先権主張番号】P 2019130561
(32)【優先日】2019-07-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第2項適用 第30条第2項適用、平成30年10月30日 とうほう・みんなの文化センター(福島県文化センター)(福島県福島市春日町5-54)において開催された第24回 地下水・土壌汚染とその防止対策に関する研究集会で発表
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第2項適用 第30条第2項適用、平成31年 1月23日 牛込箪笥区民ホール(東京都新宿区箪笥町15番地)において開催された土壌汚染対策法での「未規制物質への対応」 1,4-ジオキサン最近の調査・対策技術に関する動向で発表
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第2項適用 第30条第2項適用、令和 1年 6月28日 ウェブサイト(https://confit.atlas.jp/guide/event/jsce2019/subject/VII-17/advanced、http://committees.jsce.or.jp/zenkoku/taxonomy/term/5)に掲載
【微生物の受託番号】NITE  NITE BP-02032
(73)【特許権者】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100162396
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 泰之
(74)【代理人】
【識別番号】100122954
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷部 善太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100194803
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 理弘
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 亮哉
(72)【発明者】
【氏名】山本 哲史
【審査官】松本 要
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第97/33836(WO,A1)
【文献】特開2012-200155(JP,A)
【文献】特開2019-000831(JP,A)
【文献】特開2019-084498(JP,A)
【文献】特表2001-506182(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C02F 3/28- 3/34
C02F 11/00-11/20
B09C 1/00- 1/10
B09B 1/00- 5/00
C12N 1/00- 7/08
A62D 3/02、101:22
JSTPlus/JST7580(JDreamIII)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
受託番号NITE BP-02032として寄託されたN23株をプロパンと接触させる工程、
次いで、前記N23株により、好気環境下で有機塩素化合物またはベンゼンを生分解する工程、を含むことを特徴とする生分解処理方法。
【請求項2】
前記有機塩素化合物の炭素原子数が1~3であり、かつ、塩素原子数が1~3であることを特徴とする請求項1に記載の生分解処理方法。
【請求項3】
前記有機塩素化合物が、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、クロロエチレン、1,1-ジクロロエチレン、シス-1,2-ジクロロエチレン、トランス-1,2-ジクロロエチレン、1,2-ジクロロプロパン、1,3-ジクロロプロペン、1,1,2-トリクロロエタン、トリクロロエチレンの1種以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の生分解処理方法。
【請求項4】
受託番号NITE BP-02032として寄託されたN23株を、好気環境下でトランス-1,2-ジクロロエチレンを含む有機塩素化合物と接触させる工程を含むことを特徴とする、有機塩素化合物の生分解処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、構成型1,4-ジオキサン分解菌N23株を用いた、特に有機塩素化合物の生分解処理に関する。
【背景技術】
【0002】
1,1,1-トリクロロエタン(1,1,1-TCA)は、様々な有機化合物を溶解することができるため、溶剤、洗浄剤等として広く利用されていた。1,1,1-TCAは、オゾン層破壊物質の一つとされ、1995年に製造が禁止されたが、それ以前に製造された1,1,1-TCAによる汚染が問題となっている。また、主に、1,1,1-TCAが使用される前と1,1,1-TCAが禁止された後においては、トリクロロエチレン(TCE)が、溶剤、洗浄剤として使われているが、TCEによる汚染も1,1,1-TCAと同様に問題視されている。1,1,1-TCA及びTCEは、嫌気性環境下で微生物により、1,1-ジクロロエチレン(1,1-DCE)やクロロエチレン(塩化ビニルモノマー、VC)等に脱塩素される場合がある。1,1-DCE、VCの水への溶解度は、1,1,1-TCA(300mg/L水)やTCE(1,200mg/L水)より大きい(1,1-DCE:2,500mg/L水、VC:8,800mg/L水)。すなわち、1,1,1-TCA及びTCEは、脱塩素されるに従って、地下水に溶解して拡散しやすくなるため、汚染範囲が拡大してしまう。
【0003】
また、1,1,1-TCAやTCEには、安定剤として、1,4-ジオキサン(以下、ジオキサンともいう)が2~4%程度添加されていた。ジオキサンは、急性毒性及び慢性毒性を有する上、発がん性も指摘されていることから、日本国では、水道水質基準(0.05mg/L以下)、環境基準(0.05mg/L以下)、排水基準(0.5mg/L以下)が設けられている。ジオキサンは、水溶性であるため、水環境中へ放出されると広域に拡散してしまう。
そのため、1,1,1-TCA、TCEの汚染サイトは、1,1,1-TCA、TCE、1,1-DCE、VC等の有機塩素化合物、ジオキサンによる深刻な複合汚染が発生している場合がある。
【0004】
また、1,1,2-トリクロロエタン(1,1,2-TCA)は、主に、1,1-DCEの原料として用いられており、その他の用途として塩素化ゴムの溶剤、油脂、ワックス、天然樹脂などの溶剤、アルカロイドの抽出剤がある。1,1,2-TCAは、急性毒性及び慢性毒性を持っており、水質汚濁に係る環境基準(0.006mg/L)、地下水の水質汚濁に係る環境基準(0.006mg/L)、土壌汚染に係る環境基準(0.006mg/L)、土壌汚染対策法(土壌溶出量基準0.006mg/L)が設けられている。1,1,2-TCAは、好気条件での生分解性はないとされている。一方で、嫌気条件では1,1,2-TCAは分解されるが、より毒性の強いVCをはじめ、1,2-ジクロロエタン(1,2-DCA)、1,1-DCE、シス-1,2-ジクロロエチレン(cis-DCE)等に変換されてしまう。
【0005】
1,1,1-TCA、TCE等の有機塩素化合物で汚染された汚染土壌を掘削しないで浄化する方法(原位置浄化)としては、(1)コンプレッサー等で空気を送り揮発させることで除去するスパージング処理、(2)過酸化水素と鉄分を添加してヒドロキシラジカルにより酸化分解させるフェントン法、(3)酸素や栄養剤を送り込んで土壌中の微生物を活性化させて浄化する生物処理(バイオレメディエーション)、等が挙げられる。これらの中では、スパージング処理が一般的であるが、有機塩素化合物は高濃度では揮発するが、低濃度となると揮発性が低下してしまう。
【0006】
一方、1,4-ジオキサンは、上記した浄化方法で水中から除去することが困難であり、過酸化水素を添加してのオゾン処理(O/H)、紫外線照射下でのオゾン処理(O/UV)、放射線や超音波照射下でのオゾン処理等、複数の物理化学的な酸化方法を併用する促進酸化法においてのみ、処理の有効性が確認されている。しかし、非特許文献1には、1,4-ジオキサン以外の有機物が存在すると、促進酸化法による1,4-ジオキサンの処理効率が低下することが報告されている。
【0007】
有機塩素化合物とジオキサンの複合汚染において、有機塩素化合物とジオキサンとを同時に処理することは難しく、有機塩素化合物の処理後に、1,4-ジオキサンを処理する方法が用いられている。しかし、処理化合物ごとに異なる処理方法を採用することは、処理装置、オペレータ、薬品の種類等が増加するため高コストであり、また、処理工程の上流または下流でトラブルが起こると、全ての工程がストップしてしまう。そのため、有機塩素化合物とジオキサンを単一工程で除去可能な技術が求められている。
【0008】
ここで、近年、ジオキサン分解菌を使ったジオキサンの生物処理の検討がされている。有機塩素化合物存在下でのジオキサン分解菌の働きについては、非特許文献2、3に、ジオキサン分解菌であるCB1190株が、1,1-DCE等の塩素化エチレンを分解できないこと、CB1190株によるジオキサンの分解が、1,1-DCE、cis-DCE、TCE等の塩素化エチレンにより阻害されることが記載されている。そのため、CB1190株は、ジオキサンと塩素化エチレンの複合汚染に対して、塩素化エチレンを処理できないのはもちろんであるが、塩素化エチレンにより阻害されるためジオキサンを処理することもできない。
【0009】
また、非特許文献4に、有機塩素化合物の分解菌が記載されているが、有機塩素化合物の分解菌は好気条件下では共代謝菌が多く、資化菌、特に、複数の有機塩素化合物を分解できる資化菌は、ほとんど報告されていない。有機塩素化合物による汚染浄化分野で研究されてきた菌は、ほぼ共代謝菌である。しかし、有機塩素化合物が低濃度だと、分解が思うように進まなかったり、トルエンやフェノールといった誘導物質自体が汚染の原因になるという問題がある。他にも有機塩素化合物(TCEやDCE)が誘導物質として作用する共代謝菌もいるが、この場合、有機塩素化合物濃度が低くなると、分解速度が低下し、基準値まで下がらない事がある。そのため、有機塩素化合物による汚染浄化は、好気ではなく、嫌気での処理に注目が集まっている。
【0010】
本発明者らは、特許文献1において、構成型1,4-ジオキサン分解菌であるN23株を報告している。N23株は、これまでに報告されている構成型1,4-ジオキサン分解菌の中で、最も高い1,4-ジオキサン最大比分解速度を示し、1,4-ジオキサンを始めとする環状エーテルの生分解に非常に有望である。
また、本発明者らは、N23株が好気で塩素化エチレン類を分解可能であること、塩素化エチレン類の存在下で環状エーテル類の分解が阻害されないことを見出し、本件出願時には未公開であるが、特許文献2において、N23株による塩素化エチレン類の生分解処理方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【文献】特許第6117450号公報
【文献】特願2019-002393号
【非特許文献】
【0012】
【文献】K. KOSAKA, H. YAMADA, S. MATSUI, and K. SHISHIDA: The effects of the co-existing compounds on the decomposition of micropollutants using the ozone/hydrogen peroxide process. Water Sci. Technol., 42, pp.353-361, 2000.
【文献】Mahendra S., Grostern A., & Alvarez-Cohen L.:The impact of chlorinated solvent co-contaminants on the biodegradation kinetics of 1, 4-dioxane. Chemosphere, 91(1), pp 88-92, 2013.
【文献】Zhang S., Gedalanga P. B.& Mahendra S.: Biodegradation kinetics of 1, 4-dioxane in chlorinated solvent mixtures. Environmental science & technology, 50(17), pp 9599-9607, 2016
【文献】Dolinova I., Strojsova M., Cernik M., Nemecek J., Machackova J., Sevcu A.:Microbial degradation of chloroethenes: a review. Environmental Science and Pollution Research, 24(15), pp 13262-13283,2017.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
有機塩素化合物またはベンゼンの好気での生分解処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の課題を解決するための手段は以下の通りである。
1.受託番号NITE BP-02032として寄託されたN23株をプロパンと接触させる工程、
次いで、前記N23株により、好気環境下で有機塩素化合物またはベンゼンを生分解する工程、を含むことを特徴とする生分解処理方法。
2.前記有機塩素化合物の炭素原子数が1~3であり、かつ、塩素原子数が1~3であることを特徴とする1.に記載の生分解処理方法。
3.前記有機塩素化合物が、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、クロロエチレン、1,1-ジクロロエチレン、シス-1,2-ジクロロエチレン、トランス-1,2-ジクロロエチレン、1,2-ジクロロプロパン、1,3-ジクロロプロペン、1,1,2-トリクロロエタン、トリクロロエチレンの1種以上であることを特徴とする1.または2.に記載の生分解処理方法。
4.受託番号NITE BP-02032として寄託されたN23株を、好気環境下でトランス-1,2-ジクロロエチレンを含む有機塩素化合物と接触させる工程を含むことを特徴とする、有機塩素化合物の生分解処理方法。
【発明の効果】
【0015】
プロパンにより、N23株の有機塩素化合物またはベンゼンの分解能力を向上させることができる。プロパンと接触させたN23株を用いることにより、生分解処理にかかる期間を短くすることができる。また、プロパンと接触させたN23株を用いることにより、少ない菌体量で生分解処理を行うことができる。
N23株により、トランス-1,2-ジクロロエチレンの生分解処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】N23株のSEM画像。
図2】実験1におけるcis-DCE濃度の経時変化を示すグラフ。
図3】実験2におけるcis-DCE濃度の経時変化を示すグラフ。
図4】実験3における1,1-DCE濃度の経時変化を示すグラフ。
図5】実験4におけるTCE濃度の経時変化を示すグラフ。
図6】実験5におけるVC濃度の経時変化を示すグラフ。
図7】実験5における1,1-DCE濃度の経時変化を示すグラフ。
図8】実験5におけるcis-DCE濃度の経時変化を示すグラフ。
図9】実験5におけるTCE濃度の経時変化を示すグラフ。
図10】実験7におけるtrans-DCE濃度の経時変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0017】
「N23株」
N23株は、受託番号NITE BP-02032として、独立行政法人 製品評価技術基盤機構 特許微生物寄託センター(NPMD)(日本国千葉県木更津市かずさ鎌足2-5-8(郵便番号292-0818))に、2015年4月10日付で国際寄託されている。N23株のSEM画像を図1に示す。N23株は、グラム染色性が陽性、カタラーゼ反応が陽性である。
【0018】
「生分解処理」
本発明の生分解処理方法は、N23株を、プロパンと接触させる工程を含むことを特徴とする。N23株は、誘導せずとも有機塩素化合物またはベンゼンを生分解することができる構成型の分解菌であるが、プロパンと接触させることで分解能力を向上させることができる。プロパンは、常温で気体であり、水への溶解度は62.4ppm(20℃水)である。N23株をプロパンと接触させる場合、水溶液として接触させることが効率的であり、その濃度は5ppm以上60ppm以下が好ましく、10ppm以上50ppm以下がより好ましい。
【0019】
・処理有機化合物
本発明は、プロパンと接触させて分解能力が向上したN23株により、好気環境下で有機塩素化合物またはベンゼンを生分解する工程を有する。本発明において、生分解処理する有機化合物は、有機塩素化合物とベンゼンの混合物であってもよく、有機塩素化合物も2種以上の混合物であってもよい。
N23株により生分解する有機塩素化合物としては、N23株が生分解できる化合物であれば特に限定されない。例えば、炭素原子数が1~3であり、かつ、塩素原子数が1~3である有機塩素化合物が挙げられ、炭素原子数が1~3であり、かつ、塩素原子数が1~2である有機塩素化合物が好ましい。具体的には、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、クロロエチレン、1,1-ジクロロエチレン、シス-1,2-ジクロロエチレン、トランス-1,2-ジクロロエチレン、1,2-ジクロロプロパン、1,3-ジクロロプロペン、1,1,2-トリクロロエタン、トリクロロエチレン等が挙げられる。これらの中で、特に、1,2-ジクロロプロパン、1,1,2-トリクロロエタンは、本発明者らが調査したところ、これまでに嫌気性微生物による生分解しか報告されておらず、1,2-ジクロロプロパン、1,1,2-トリクロロエタンの好気性微生物による生分解は、N23株が世界初の事例である。また、トランス-1,2-ジクロロエチレンは、メタンやプロパン等の誘導物質を添加することにより共代謝することは知られているが、本発明者らが調査したところ、誘導物質なしでの生分解は、N23株が世界初の事例である。なお、N23株は、当然にプロパンと接触させることなく、これらの有機塩素化合物、ベンゼンを生分解することができる。
【0020】
N23株は、1,4-ジオキサンを始めとする環状エーテルを生分解することができるが、環状エーテル化合物の有無に関わらず、有機塩素化合物またはベンゼンを生分解することができる。そのため、N23株は、有機塩素化合物またはベンゼンのみならず、これらと環状エーテル化合物を同時に生分解することができる。本発明において有機塩素化合物またはベンゼンと同時に生分解する環状エーテル化合物としては、N23株が生分解できるものであれば特に限定されない。また、有機塩素化合物またはベンゼンと、環状エーテル化合物の両方を同時に生分解する場合、有機塩素化合物、環状エーテル化合物のいずれか、または両方が、2種以上であってもよい。N23株が生分解できる環状エーテル化合物としては、例えば、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、2-メチル-1,3-ジオキソラン、2-クロロメチル-1,3-ジオキソラン、テトラヒドロフラン等を挙げることができる。なお、複数の有機化合物を生分解する場合、N23株は、炭素源として利用しやすいものから順に生分解するため、存在する有機化合物の種類や量により、各有機化合物の生分解終了までの時間は異なる。
【0021】
本発明により生分解処理を行う処理対象は、有機塩素化合物またはベンゼンを含むものであれば特に制限されないが、具体的には、不法廃棄現場等の汚染サイト、工場跡地、産業廃棄物処理場等の汚染土壌や、工場排水、一般下水、汚染サイト近辺の地下水等の汚染水等が挙げられる。また、処理対象は、有機塩素化合物またはベンゼンと、環状エーテル化合物の両方を含むものでもよい。
N23株は、培養液からろ別した菌体、凍結保存した菌体、乾燥保存した菌体、凍結乾燥した菌体、N23株を樹脂等に固定化した固定化担体、あるいは培養液やその濃縮液等のN23株を含む懸濁液等の任意の形態で生分解処理に用いることができる。
【0022】
N23株による生分解処理時のpHは、N23株が活動可能なpHであれば特に制限されないが、pH3.0以上5.5以下であることが好ましい。N23株は、酸性環境下であっても、ほとんど活動性が低下しない。それに対し、一般的な雑菌は、中性環境下が至適pHであるため、pH3.0以上5.5以下の酸性環境下では、活動が抑制される。そのため、pH3.0以上5.5以下の酸性環境下では、雑菌の繁殖(コンタミネーション)を抑制することができ、N23株による生分解処理を効率的に行うことができる。
【0023】
プロパンと接触させたN23株により、汚染土壌中の有機塩素化合物またはベンゼンを効率的に生分解処理することができる。汚染土壌中の有機塩素化合物またはベンゼンの生分解処理方法は特に制限されず、公知の方法を採用することができる。例えば、汚染土壌にN23株を加えて混合撹拌する、汚染土壌中に懸濁液等の形態でN23株を注入する等の方法を挙げることができる。N23株は、予めプロパンと接触させた後に処理に用いることもできるが、土壌中にN23株を加えた後に、スパージングにより酸素(空気)とともにプロパンを供給し、土壌中で接触させることもできる。スパージングを行うことにより、土壌中の有機塩素化合物またはベンゼンを揮発させて低濃度とすることができる。そして、スパージングでは取り除けない低濃度の有機塩素化合物またはベンゼンをN23株により生分解処理することができるため、浄化処理に必要な時間を短縮することができる。
【0024】
プロパンと接触させたN23株により、汚染水中の有機塩素化合物またはベンゼンを生分解処理することができる。N23株を用いた汚染水中の有機塩素化合物またはベンゼンの生分解処理方法は特に制限されず、公知の方法を採用することができる。例えば、標準活性汚泥法における処理方法を挙げることができる。標準活性汚泥法は、曝気槽に、固定化担体や懸濁液等の形態でN23株を加えることにより、従来の標準活性汚泥法で用いられる設備をほとんどそのまま活用することができる。N23株は、予めプロパンと接触させた後に曝気槽に加えることもできるが、曝気槽中にN23株を加えた後に、曝気する酸素(空気)にプロパンを混合して曝気する、または曝気槽中にプロパン水溶液を加える等により、曝気槽中で接触させることもできる。さらに、曝気により、汚染水中の有機塩素化合物またはベンゼンを揮発させて取り除くことができる。
【0025】
標準活性汚泥法における処理は、(1)汚染水のN23株による生分解処理工程、(2)N23株を含む活性汚泥や担体等を沈殿させ、処理後の上澄みを排水する排水工程、(3)新たな汚染水を投入する汚染水投入工程を、(1)→(2)→(3)→(1)→・・・と、この順で繰り返す、いわゆるフェッドバッチプロセス、上流での汚染水の投入と下流での処理水の排水とを同量で連続的に行う工程を有する連続プロセスのいずれの方法でも行うことができる。フェッドバッチプロセスは、曝気槽での初期有機化合物(汚染物)濃度が高いため、生分解処理速度を高く保つことができ、また、排水時にN23株の流出が少なく、プロセスを繰り返す毎にN23株量が増加して1回のプロセスに必要な時間を徐々に短くすることができる。
【0026】
有機塩素化合物の中で、ジクロロメタン(13,200mg/L水)、1,2-ジクロロエタン(8,600mg/L水)、クロロエチレン(8,800mg/L水)、シス-1,2-ジクロロエチレン(5,100mg/L水)、1,2-ジクロロプロパン(2,800mg/L水)、1,3-ジクロロプロペン(2,000mg/L水)は、水への溶解度が高い。また、エーテル結合による極性を有する環状エーテルは、水に易溶解性である。そのため、有機塩素化合物による汚染サイト、または、有機塩素化合物と環状エーテルによる汚染サイトでは、処理対象である有機化合物が地下水に溶解して汚染範囲が広範囲に亘る場合がある。汚染が広範囲に亘る場合は、汚染土壌へのN23株の注入と、揚水した地下水(汚染水)の標準活性汚泥法による生分解処理の両方を行うことが、汚染の拡大を防ぎ、また、処理期間を短くすることができるため好ましい。この際、スパージングを行うことが、N23株への酸素を供給するのみならず、水への溶解度が低く揮発性の高い有機塩素化合物を取り除くことができるため好ましい。
【実施例
【0027】
「N23株」
300mL容量のバッフル付の三角フラスコにMGY培地(Malt Extract:10g/L、グルコース:4g/L、Yeast Extract:4g/L、pH7.3)を100mL添加し、オートクレーブにて滅菌処理(121℃、15分)を行った。その後、N23株を一白金耳で植菌し、回転振盪培養(28℃、120rpm)を7日間行った(前々培養)。
培養後、MGY培地に植え継ぎ、同様の条件にて培養を行った(前培養)。
前培養にて得られた培養液を遠心分離によって集菌・回収し、無機塩培地(組成:1g/L KHPO、1g/L (NH)2SO、50mg/L NaCl、200mg/L MgSO・7HO、10mg/L FeCl、50mg/L CaCl、pH:7.3)を加えて、菌体の洗浄を行った。洗浄後の菌体を、無機塩培地で懸濁したものを植菌液とした。
【0028】
「分析方法」
・濃度測定
有機化合物濃度は、ヘッドスペースガスクロマトグラフィー質量分析装置(島津製作所社製、GC/MS QP-2010 plus)を用いてJIS K0125に準じて行った。
【0029】
・菌体濃度
N23株の菌体タンパク濃度は、既報(Meyers et al., Novel method for rapid measurement of growth of mycobacteria in detergent-free media, J. Clin. Microbiol.,36 (9) 2752~2754 (1998))に準じて測定した。
N23株の菌体濃度は、ガラス繊維濾紙GF/B(粒子保持能 1.0μm、Whatman)を用いて試料をろ過し、105℃にて2時間乾燥した後の重量から、ろ過前のフィルター重量を差し引いて求めた。
【0030】
「実験1」
120ml容のバイアル瓶にN23株(菌体濃度:500mg-dry cell/L)と無機塩培地、さらにアンモニア、トルエン、プロパンのいずれかを合計で49.5mLとなるように添加した。ブチルゴム栓で密栓し30℃、120rpmの条件で一晩振盪した。一度開封し、cis-DCE溶液(1000mg/L)を0.5ml添加して再度密栓した。
その後、30℃、120rpmの条件で振盪しながら試験を行った。試験は下記5つの条件を用意して行った。各条件、2連で試験を行い、cis-DCE濃度を測定した。
条件1:N23株及び誘導物質を加えない(コントロール)
条件2:誘導物質を加えない(ポジティブコントロール)
条件3:アンモニア添加 20ppm
条件4:トルエン添加 20ppm
条件5:プロパン添加 20ppm
【0031】
各条件のcis-DCE濃度の経時変化を図2に示す。なお、2連の平均値を用いている。
開始初期のcis-DCEは6mg/L前後であった。2日後の各条件のcis-DCE濃度を見ると、アンモニア、トルエンを添加した条件3、4は、誘導なしの条件2より分解能が低かった。一方で、プロパンを添加した条件5は、誘導なしの条件2より分解能が高くなった。このことから、プロパンが、N23株の有機塩素化合物の分解活性を向上させることが確認できた。
【0032】
「実験2」
添加したプロパン濃度による影響を検証した。
120ml容のバイアル瓶にN23株(菌体濃度:500mg-dry cell/L)、無機塩培地を合計で49.5mLとなるように添加した。プロパン(ガス)は、液相部(50ml)に対し、10ppm、50ppm、飽和(100ppm)となるように添加した。ブチルゴム栓で密栓し30℃、120rpmの条件で一晩振盪した。一度開封し、cis-DCE溶液(1000mg/L)を0.5ml添加して再度密栓した。
その後、30℃、120rpmの条件で振盪しながら試験を行った。試験は下記5つの条件を用意して行った。各条件、2連で試験を行い、cis-DCE濃度を測定した。
条件6:N23株なし(コントロール)
条件7:プロパンなし(ポジティブコントロール)
条件8:プロパン添加 10ppm
条件9:プロパン添加 50ppm
条件10:プロパン添加 飽和
【0033】
各条件のcis-DCE濃度の経時変化を図3に示す。なお、2連の平均値を用いている。
プロパンなしの条件7と比較すると、プロパンを飽和させた条件10は分解能が低かった。一方でプロパンを10ppm、50ppm添加した条件8、9では分解活性が向上した。
【0034】
「実験3」
1,1-ジクロロエチレン(1,1-DCE)のプロパン添加による分解促進効果の検討を行った。
120ml容のバイアル瓶にN23株(菌体濃度:500mg-dry cell/L)、無機塩培地を合計で45mlとなるように添加した。プロパン(ガス)は液相部(50ml)に対し20ppmとなるように添加した。ブチルゴム栓で密栓し30℃、120rpmの条件で一晩振盪した。一度開封し、1,1-DCE溶液(100mg/L)5mlを添加して再度密栓した。
その後、30℃、120rpmの条件で振盪しながら試験を行った。試験は下記3つの条件を用意して行った。各条件、2連で試験を行い、1,1-DCE濃度を測定した。
条件11:N23株なし(コントロール)
条件12:プロパンなし(ポジティブコントロール)
条件13:プロパン添加 20ppm
【0035】
図4に各条件の1,1-DCE濃度の経時変化を示す。なお、2連の平均値を用いている。
図4より、プロパンと接触させたN23株の1,1-DCE分解活性が向上していることが確認できた。
【0036】
「実験4」
N23株(菌体濃度:500mg-dry cell/L)と無機塩培地の合計量を49.5mlとし、1,1-DCE溶液に代えて、トリクロロエチレン(TCE)溶液(1000mg/L)0.5mlを添加した以外は、実験3と同様にして、プロパン添加によるTCEの分解促進効果の検討を行った。
試験は下記3つの条件を用意して行った。各条件、2連で試験を行い、TCE濃度を測定した。
条件14:N23株なし(コントロール)
条件15:プロパンなし(ポジティブコントロール)
条件16:プロパン添加 20ppm
【0037】
図5に各条件のTCE濃度の経時変化を示す。なお、2連の平均値を用いている。
図5より、プロパンと接触させたN23株のTCE分解活性が向上していることが確認できた。
【0038】
「実験5」
4種の有機塩素化合物の混合物に対するプロパン添加による分解促進効果の検証を行った。
120ml容のバイアル瓶にN23株(菌体濃度:500mg-dry cell/L)、無機塩培地を合計で49.5mLとなるように添加した。プロパン(ガス)は液相部(50ml)に対し20ppmとなるように添加した。ブチルゴム栓で密栓し30℃、120rpmの条件で一晩振盪した。一度開封し、4種の有機塩素化合物(TCE、1,1-DCE、cis-DCE、VC)を含むガスクロマトグラフィー標準溶液(計100mg/L)を0.5ml添加して再度密栓した。
その後、30℃、120rpmの条件で振盪しながら試験を行った。試験は下記3つの条件を用意して行った。各条件、2連で試験を行い、各物質濃度を測定した。
条件17:N23株なし(コントロール)
条件18:プロパンなし(ポジティブコントロール)
条件19:プロパン添加 20ppm
【0039】
図6~9に各有機塩素化合物濃度の経時変化を示す。なお、2連の平均値を用いている。
VC、1,1-DCEについては、分解が早く、プロパン添加による差異が分からなかった(図6図7)。なお、1,1-DCEについては、上記実験3で、分解活性が向上することが確かめられている。cis-DCE及びTCEに関しては、プロパンにより分解活性が向上することが確かめられた(図8図9)。このことから、プロパンに接触させたN23株が、複数種の有機塩素化合物を同時に迅速に分解できることが確認できた。
【0040】
「実験6」
7種の揮発性有機化合物を混在させた条件でのプロパン添加による分解促進効果の検証を行った。
120ml容のバイアル瓶にN23株(菌体濃度:500mg-dry cell/L)、無機塩培地を合計で49.5mLとなるように添加した。プロパン(ガス)は液相部(50ml)に対し50ppmとなるように添加した。ブチルゴム栓で密栓し30℃、120rpmの条件で一晩振盪した。一度開封し、7種の揮発性有機化合物(1,1-DCE、ジクロロメタン(DCM)、cis-DCE、1,2-DCA、TCE、1,1,2-TCA、ベンゼン)が混合しているガスクロマトグラフィー標準溶液(100mg/L)を0.05ml添加して再度密栓した。
その後、30℃、120rpmの条件で振盪しながら試験を行った。実験は下記3つの条件を用意して行った。各条件、2連で試験を行い、各物質濃度を測定した。
条件20:N23株なし(コントロール)
条件21:プロパンなし(ポジティブコントロール)
条件22:プロパン添加 50ppm
【0041】
条件20~22における各揮発性有機化合物濃度の経時変化を、それぞれ表1~表3に示す。なお、2連の平均値を用いている。
【0042】
【表1】
【0043】
【表2】
【0044】
【表3】
【0045】
1,1-DCE、1,2-DCAについては、分解速度が早く、プロパン添加による差異が分からなかった。ジクロロメタン(DCM)、cis-DCE、TCE、1,1,2-TCA、ベンゼンの5物質は、プロパンにより分解活性が向上することが確かめられた(表2、3)。このことから、プロパンに接触させたN23株が、複数種の有機塩素化合物とベンゼンを同時に迅速に分解できることが確認できた。
【0046】
「実験7」
プロパンの添加濃度を50mg/Lとし、TCE溶液に代えて、トランス-1,2-ジクロロエチレン(trans-DCE)溶液(1000mg/L)0.5mlを添加した以外は、実験4と同様にして、プロパン添加によるtrans-DCEの分解促進効果の検討を行った。
試験は下記3つの条件を用意して行った。各条件、2連で試験を行い、trans-DCE濃度を測定した。
条件23:N23株なし(コントロール)
条件24:プロパンなし(ポジティブコントロール)
条件25:プロパン添加 20ppm
【0047】
図10に各条件のtrans-DCE濃度の経時変化を示す。なお、2連の平均値を用いている。
図10より、プロパンと接触させたN23株のtrans-DCE分解活性が向上していることが確認できた。また、プロパンと接触させずとも、N23株はtrans-DCEを生分解することができた。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10