ダイオキシン類分解微生物の活性保持方法
【課題】 ダイオキシン類で汚染された土壌をダイオキシン類分解微生物によるバイオレメディエーションで浄化する際に、環境負荷を増大させずにダイオキシン類分解微生物の活性を効果的に保持する方法を提供する。
【解決手段】 ダイオキシン類で汚染された土壌をダイオキシン類分解微生物で浄化する際に土壌中でのダイオキシン類分解微生物の活性を保持する方法において、イタリアンライグラス又はアロエの生産物を前記土壌に添加することを特徴とする方法。
【解決手段】 ダイオキシン類で汚染された土壌をダイオキシン類分解微生物で浄化する際に土壌中でのダイオキシン類分解微生物の活性を保持する方法において、イタリアンライグラス又はアロエの生産物を前記土壌に添加することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイオキシン類で汚染された土壌をダイオキシン類分解微生物で浄化する際に、特定の植物の生産物を使用することによってダイオキシン類分解微生物の活性を効果的に保持する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイオキシン類は、ポリ塩化ジベンゾパラジオキシン（ＰＣＤＤ）及びポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦ）の総称であり、強い発癌性や催奇性を有することが知られている。ダイオキシン類は一般的に、塩素を含む廃棄物の焼却の際に発生し、飛散灰や排ガスの形で大気中に放出される。大気中に放出された飛散灰は、廃棄物焼却施設の近隣の土壌に落下する。また、排ガスは、気流に乗って放散され、大気中の粒子などに付着して、やがて廃棄物焼却施設の周辺の土壌に落下する。このようにして土壌中に蓄積されたダイオキシン類は、雨水に溶出して河川や海へ流出する。そして、プランクトンから魚介類へと食物連鎖を通して濃縮され、最終的に、この魚介類を摂取した人間の体内に蓄積される。従って、ダイオキシン類の人体への蓄積を未然に防止するため、ダイオキシン類で汚染された土壌を浄化することが強く求められている。
【０００３】
ダイオキシン類で汚染された土壌の浄化方法としては、例えば、土壌を加熱して土壌中のダイオキシン類を分解する方法が知られている。しかし、この方法は、加熱の際に土壌中の生物まで死滅させてしまうので、環境に与える負荷が大きい。また、処理すべきダイオキシン類が広範囲の土壌にわたって低濃度で存在している場合は、加熱設備が大がかりになり、処理コストが高くなるという欠点を有する。
【０００４】
一方、近年、微生物のダイオキシン類分解能力を利用したバイオレメディエーション法が提案されている（非特許文献１〜４）。例えば、非特許文献１には、スフィンゴモナス・ヤノイクヤエ（Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ ｙａｎｏｉｋｕｙａｅ）を土壌に添加して培養することによって土壌中のダイオキシン類をこの微生物に吸収分解させる方法が提案されており、非特許文献２〜４にも、微生物として、スフィンゴモナス・ウィッティッチィ（Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ ｗｉｔｔｉｃｈｉｉ）ＲＷ１株、ロドコッカス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ）ＳＡ０１０１株、ファネロカエテ・クリソスポリウム（Ｐｈａｎｅｒｏｃｈａｅｔｅ ｃｈｒｙｓｏｓｐｏｒｉｕｍ）をそれぞれ利用した同様のバイオレメディエーション法が提案されている。この方法は、環境負荷が小さく、また、ダイオキシン類が広範囲の土壌にわたって、低濃度で存在している場合でも、処理コストが低いという利点を有する。
【０００５】
しかし、これらの微生物を利用したバイオレメディエーション法は、実験室レベルの研究では一定のダイオキシン分解効果を示すものの、実際の汚染土壌に適用すると、ダイオキシン分解効果が実験室レベルを大きく下回ることが多い。これは、実際の汚染土壌がダイオキシン類分解微生物の増殖にとって必ずしも良好な環境でなく、微生物の活性が実験室より低下しているためであると考えられている。
【０００６】
この問題に対処するため、化学物質や鉱物などの栄養源を土壌に添加したり、微生物の増殖に好適な特殊なガスを土壌に注入したりすることによって土壌中でのダイオキシン類分解微生物の活性を保持する方法が提案されている。しかし、これらの方法では、化学物質や鉱物、ガスといった、本来その土壌環境には存在しないものを土壌環境に負荷することになるため、環境負荷が増大し、バイオレメディエーション法の利点の一つである「環境負荷の低減」を相殺してしまうのみならず、これらの化学物質や鉱物、ガスによる新たな環境汚染が発生する可能性もある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｚｙｌｓｔｒａ，Ｇ．Ｊ．ａｎｄ Ｋｉｍ，Ｅ．，“Ａｒｏｍａｔｉｃ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｂｙ Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ ｙａｎｏｉｋｕｙａｅ，Ｂ１．”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ．１９，ｐｐ．４０−４１４（１９９７）
【非特許文献２】Ｙａｂｕｕｃｈｉ，Ｅ．，“Ｐｒｏｐｏｓａｌ ｏｆ Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ ｗｉｔｔｉｃｈｉｉ ｓｐ．ｎｏｖ． ｆｏｒ ｓｔｒａｉｎ ＲＷ１（Ｔ）， ｋｎｏｗｎ ａｓ ａ ｄｉｂｅｎｚｏ−ｐ−ｄｉｏｘｉｎ ｍｅｔａｂｏｌｉｚｅｒ”，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ａｎｄ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ ５１，２８１−２９２（２００１）
【非特許文献３】Ｋｉｍｕｒａ，Ｎ．，“Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ ｄｉｂｅｎｚｏ−ｐ−ｄｉｏｘｉｎ ｂｙ ａ ｇｒａｍ−ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｂａｃｔｅｒｉｕｍ， Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ ｏｐａｃｕｓ ＳＡＯ１０１”，Ｏｒｇａｎｏｈａｌｏｇｅｎ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ｖｏｌ．５８，ｐｐ．１５３−１５６（２００２）
【非特許文献４】Ｂｕｍｐｕｓ，Ｊ．Ａ．，“Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｂｙ ａ ｗｈｉｔｅ ｒｏｔ ｆｕｎｇｕｓ”，Ｓｃｉｅｎｃｅ ｖｏｌ．２２８．ｎｏ．４７０６，ｐｐ．１４３４−１４３６（１９８５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は、ダイオキシン類で汚染された土壌をダイオキシン類分解微生物によるバイオレメディエーション法で浄化する際に、環境負荷を増大させずにダイオキシン類分解微生物の活性を効果的に保持する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討した結果、ダイオキシン類分解微生物の活性を保持するために土壌に添加するものとして、化学物質や鉱物、ガスの代わりに特定の植物の生産物を使用することによって、環境負荷を増大させずにダイオキシン類分解微生物の活性を効果的に保持することができることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
即ち、本発明によれば、ダイオキシン類で汚染された土壌をダイオキシン類分解微生物で浄化する際に土壌中でのダイオキシン類分解微生物の活性を保持する方法において、イタリアンライグラス又はアロエの生産物を前記土壌に添加することを特徴とする方法が提供される。
【００１１】
本発明の好ましい態様によれば、ダイオキシン類分解微生物は、スフィンゴモナス・ヤノイクヤエ（Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ ｙａｎｏｉｋｕｙａｅ）である。
【００１２】
本発明のさらに好ましい態様によれば、イタリアンライグラス又はアロエの生産物を前記土壌に添加することは、イタリアンライグラスもしくはアロエの抽出液を前記土壌に添加すること、又はイタリアンライグラスもしくはアロエを前記土壌で栽培すること、又はイタリアンライグラスもしくはアロエの植物体を前記土壌に鋤き込むことによって行われる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の方法では、ダイオキシン類で汚染された土壌をダイオキシン類分解微生物によるバイオレメディエーション法で浄化する際に、ダイオキシン類分解微生物の活性を保持するために土壌に添加するものとして、植物の生産物という自然由来の物質を使用するため、環境負荷を増大させず、新たな環境汚染を発生させる可能性もない。従って、本発明の方法によれば、バイオレメディエーション法の利点を十分に活かしながら、ダイオキシン類で汚染された土壌を効果的に浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実験１の結果を示す。
【図２】図２は、実験２の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の方法について説明する。本発明は、ダイオキシン類で汚染された土壌をダイオキシン類分解微生物で浄化する際に、土壌中でのダイオキシン類分解微生物の活性を保持するために、特定の植物の生産物を前記土壌に添加することを特徴とする方法である。
【００１６】
本発明の方法において、ダイオキシン類で汚染された土壌としては、人材にとって有害なダイオキシン類を含む土壌である限り特に限定されないが、例えば廃棄物焼却施設の周辺の土壌や、ダイオキシン類が副生する可能性のある工場の周辺の土壌を挙げることができる。これらの土壌は、ダイオキシン類の発生源に近く、ダイオキシン類が高濃度で蓄積されている可能性が高いからである。
【００１７】
また、汚染土壌の浄化に使用するダイオキシン類分解微生物としては、ダイオキシン類を分解する能力を有する微生物であれば、いかなるものも使用できるが、例えばグラム陰性細菌の一種であるスフィンゴモナス・ヤノイクヤエ及びスフィンゴモナス・ウィッティッチィＲＷ１株、グラム陽性細菌の一種であるロドコッカスＳＡ０１０１株、白色腐朽菌の一種であるファネロカエテ・クリソスポリウムが挙げられる。これらの中でも、スフィンゴモナス・ヤノイクヤエが、ダイオキシン類分解能力の高さや取扱いの容易性の点で好ましい。
【００１８】
これらのダイオキシン類分解微生物をダイオキシン類で汚染された土壌に添加すると、土壌中でダイオキシン類分解微生物が増殖し、その際にダイオキシン類を吸収分解し、土壌が浄化されるのであるが、実際の汚染土壌は実験室と異なり、ダイオキシン類分解微生物の増殖にとって必ずしも良好な環境ではないので、ダイオキシン類分解微生物を汚染土壌に単に添加しただけでは、時間が経つにつれてダイオキシン類分解微生物の活性が低下する場合が多い。そこで、本発明では、土壌中でのダイオキシン類分解微生物の活性低下を防止するため、イタリアンライグラス又はアロエの生産物を土壌に添加する。イタリアンライグラス又はアロエの生産物とは、これらの植物が植物体内で生合成する物質を指す。かかる生産物は、植物が生産するものであり、自然由来の物質であるため、環境に与える負荷がほとんどない。
【００１９】
イタリアンライグラス（Ｌｏｌｉｕｍ ｍｕｌｔｉｆｌｏｒｕｍ）は、イネ科の一、二年草であり、主に牧草として利用されている。また、アロエ（Ａｌｏｅ）は、アロエ科アロエ属の多肉植物の総称であり、観賞用のキダチアロエ（Ａｌｏｅ ａｒｂｏｒｅｓｃｅｓ）や食用のアロエベラ（Ａｌｏｅ ｖｅｒａ）がこれに含まれる。本発明者らは、実施例で後述するように、ダイオキシン類分解微生物の活性に対する様々な植物の影響を調査したところ、イタリアンライグラス及びアロエが他の植物と比較して特に顕著な活性保持効果を示すことを見出している。
【００２０】
これらの植物の生産物を土壌に添加する態様としては、具体的には、まず、イタリアンライグラス又はアロエの植物体から、これらの植物の生産物を含む抽出液を調製し、この抽出液を、ダイオキシン類で汚染された土壌に添加する方法を挙げることができる。抽出液の土壌への添加は、ダイオキシン類分解微生物を土壌に添加する前に、ダイオキシン類分解微生物を土壌に添加するのと同時に、及び／又はダイオキシン類分解微生物を土壌に添加した後に行うことができる。土壌に添加された抽出液は、土壌中のダイオキシン類分解微生物に吸収され、抽出液中の生産物によってダイオキシン類分解微生物の活性が高められる。
【００２１】
抽出液としては、イタリアンライグラス又はアロエの植物体のいずれの部分からの抽出液も使用することができ、例えば根抽出液、茎抽出液、葉抽出液、又は全草抽出液を使用することができる。抽出液の調製方法は、特に限定されず、例えば、新鮮な植物体の所定の部分をすりつぶし、遠心分離して上澄みを回収するなどの一般的な方法で行えばよい。抽出液の土壌への添加濃度や添加頻度は、ダイオキシン類分解微生物の種類や濃度に応じて適宜決定すればよい。
【００２２】
イタリアンライグラス又はアロエの生産物を土壌に添加する態様としては、上述の方法以外にも、これらの植物をダイオキシン類で汚染された土壌で栽培する方法や、別の土壌で栽培しておいたこれらの植物の植物体を切り刻んでダイオキシン類で汚染された土壌に鋤き込む方法を挙げることができる。前者の方法では、栽培中にこれらの植物の生産物が土壌へと分泌され、土壌中のダイオキシン類分解微生物によって吸収され、ダイオキシン類分解微生物の活性が高められる。後者の方法では、土壌に鋤き込まれた植物体が分解されると、栽培中に植物体中に蓄積された生産物が土壌中に放出され、ダイオキシン類分解微生物の活性が高められる。
【００２３】
以上、本発明の方法によれば、植物の抽出液や植物体自体を使用して土壌中でのダイオキシン類分解微生物の活性を保持することができるので、環境負荷を増大させずにダイオキシン類汚染土壌を効果的に浄化することができる。
【実施例】
【００２４】
以下、イタリアンライグラス又はアロエがダイオキシン類分解微生物の活性保持効果を有することを実施例によって証明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００２５】
実験１．ダイオキシン類分解微生物の活性に対する様々な植物の根抽出液の効果の調査
材料
ダイオキシン類分解微生物としては、ＤＳＭＺから購入したスフィンゴモナス・ヤノイクヤエ（Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ ｙａｎｏｉｋｕｙａｅ）Ｂ１株（ＤＳＭＺ６４００）を使用した。
評価対象植物としては、サルビア、ポーチュラカ、ドクダミ、キダチアロエ、セルフヒール、ミニバラ、ズッキーニ、ダイズ、イタリアンライグラスを使用した。
【００２６】
方法
各植物の根を蒸留水で洗浄後、数ｃｍ幅に切断し、乳鉢で粉砕し、得られた粉砕物を遠心分離し、上澄みをフィルター滅菌して根抽出液を得た。一方、以下の表１に示す組成の無機塩培地（なお、表１中の微量元素 ＳＬ８及びビタミン混合物の詳しい組成はそれぞれ、表２及び３に示される）に、少量のヘプタメチルノナンに溶解したジベンゾフラン（ＤＦ）を、１．５重量％の濃度となるように添加し、ＤＦ培地を作成した。なお、ジベンゾフランは、ダイオキシン類の塩化ジベンゾフランに対応する非毒性の無塩素体であり、ダイオキシン類の分解のモデルとして一般的に使用される化合物である。次に、このＤＦ培地に、各植物の根抽出液を、ＴＯＣ（全有機炭素）濃度が２０ｍｇ／ｌになるように添加した。
【００２７】
【表１】
【表２】
【表３】
【００２８】
次に、根抽出液を添加したＤＦ培地８ｍｌを、１５ｍｌ容積のチューブに入れ、そこに、６００ｎｍでの吸光度を１．０程度に調整したダイオキシン類分解微生物の菌液を１００μｌ添加し、３０℃で振とう培養を行った。コントロールとして、根抽出液を添加していないＤＦ培地についても同様に培養を行った。培養開始から１，２，３及び４時間後にサンプリングを行い、ＤＦの分解を評価した。ＤＦの分解の評価は、Ｈｉｒａｉｓｈｉ，Ａ．，“Ｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｄｉｏｘｉｎ−ｄｅｇｒａｄｉｎｇ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ ａｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ”，Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ｅｎｖｉｒｏｎ．，ｐｐ．１８１０５−１２５、（２００３）に記載の方法に従って、ＤＦが好気的に分解されて生じる黄色の発色を分光光度計で４６０ｎｍの波長で測定し、そこから菌液を添加していないブランク培地の測定値を差し引いて吸光度を求めることによって行った。吸光度が高いほど、ＤＦが多く分解されたことを示す。なお、実験は四連で行い、四連の平均値及び標準偏差を求めた。
【００２９】
その結果を図１に示す。図１から明らかなように、イタリアンライグラスの根抽出液を添加した試験区及びキダチアロエの根抽出液を添加した試験区は、他の植物の根抽出液を添加した試験区と比較して吸光度が有意に高く、より多くのＤＦが分解されていた。このことから、イタリアンライグラス及びキダチアロエの根抽出液は、ダイオキシン類分解微生物の活性を保持する効果が極めて高いと言える。
【００３０】
実験２．イタリアンライグラスの根抽出液とグルコースとの効果比較
実験１からイタリアンライグラス及びキダチアロエの根抽出液が高いダイオキシン類分解微生物の活性保持効果を有することが判明したため、このうちイタリアンライグラスの根抽出液について、ダイオキシン類分解微生物の活性保持効果を有することが知られている化学物質であるグルコースとの効果比較を行った。
【００３１】
方法
実験１と同様にして、イタリアンライグラスの根抽出液を得た。一方、表１〜３に示す組成の無機塩培地に、少量のヘプタメチルノナンに溶解したジベンゾフラン（ＤＦ）を、０．２重量％の濃度となるように添加し、ＤＦ培地を作成した。次に、このＤＦ培地に、イタリアンライグラスの根抽出液を、ＴＯＣ（全有機炭素）濃度が２０，４０又は２００ｍｇ／ｌになるように添加した。また、コントロールとして、ＤＦ培地にグルコースを、ＴＯＣが２００ｍｇ／ｌとなるように添加したものも準備した。
【００３２】
次に、これらの培地を使用して実験１と同様にして振とう培養を行い、培養開始から４．５時間後にサンプリングを行い、実験１と同様にしてＤＦの分解を評価した。なお、実験は四連で行い、四連の平均値及び標準偏差を求めた。
【００３３】
その結果を図２に示す。図２から明らかなように、イタリアンライグラスの根抽出液を添加した試験区は、グルコースを添加した試験区と比較して、全有機炭素濃度が同レベル（２００ｍｇ／ｌ）でも吸光度が有意に高く、より多くのＤＦが分解されていた。また、イタリアンライグラスの根抽出液を添加した試験区は、グルコースを添加した試験区と比較して、炭素濃度が１／１０のレベル（２０ｍｇ／ｌ）で同等の効果があった。これらのことから、イタリアンライグラスの根抽出液は、化学物質と比較して極く低濃度でダイオキシン類分解微生物の活性を保持する効果を有すると言える。
【００３４】
考察
実験１，２から、イタリアンライグラス及びアロエは、ダイオキシン類分解微生物の活性を保持する効果が極めて高いことがわかる。従って、これらの植物を利用すれば、土壌中でもダイオキシン類分解微生物の活性を有効に保持することができ、ダイオキシン類で汚染された土壌を効果的に浄化することができると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の方法は、環境負荷を増大させずに土壌中のダイオキシン類分解微生物の活性を保持できるので、広範囲にわたってダイオキシン類で汚染された土壌を浄化するのに有効に利用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイオキシン類で汚染された土壌をダイオキシン類分解微生物で浄化する際に、特定の植物の生産物を使用することによってダイオキシン類分解微生物の活性を効果的に保持する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイオキシン類は、ポリ塩化ジベンゾパラジオキシン（ＰＣＤＤ）及びポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦ）の総称であり、強い発癌性や催奇性を有することが知られている。ダイオキシン類は一般的に、塩素を含む廃棄物の焼却の際に発生し、飛散灰や排ガスの形で大気中に放出される。大気中に放出された飛散灰は、廃棄物焼却施設の近隣の土壌に落下する。また、排ガスは、気流に乗って放散され、大気中の粒子などに付着して、やがて廃棄物焼却施設の周辺の土壌に落下する。このようにして土壌中に蓄積されたダイオキシン類は、雨水に溶出して河川や海へ流出する。そして、プランクトンから魚介類へと食物連鎖を通して濃縮され、最終的に、この魚介類を摂取した人間の体内に蓄積される。従って、ダイオキシン類の人体への蓄積を未然に防止するため、ダイオキシン類で汚染された土壌を浄化することが強く求められている。
【０００３】
ダイオキシン類で汚染された土壌の浄化方法としては、例えば、土壌を加熱して土壌中のダイオキシン類を分解する方法が知られている。しかし、この方法は、加熱の際に土壌中の生物まで死滅させてしまうので、環境に与える負荷が大きい。また、処理すべきダイオキシン類が広範囲の土壌にわたって低濃度で存在している場合は、加熱設備が大がかりになり、処理コストが高くなるという欠点を有する。
【０００４】
一方、近年、微生物のダイオキシン類分解能力を利用したバイオレメディエーション法が提案されている（非特許文献１〜４）。例えば、非特許文献１には、スフィンゴモナス・ヤノイクヤエ（Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ ｙａｎｏｉｋｕｙａｅ）を土壌に添加して培養することによって土壌中のダイオキシン類をこの微生物に吸収分解させる方法が提案されており、非特許文献２〜４にも、微生物として、スフィンゴモナス・ウィッティッチィ（Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ ｗｉｔｔｉｃｈｉｉ）ＲＷ１株、ロドコッカス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ）ＳＡ０１０１株、ファネロカエテ・クリソスポリウム（Ｐｈａｎｅｒｏｃｈａｅｔｅ ｃｈｒｙｓｏｓｐｏｒｉｕｍ）をそれぞれ利用した同様のバイオレメディエーション法が提案されている。この方法は、環境負荷が小さく、また、ダイオキシン類が広範囲の土壌にわたって、低濃度で存在している場合でも、処理コストが低いという利点を有する。
【０００５】
しかし、これらの微生物を利用したバイオレメディエーション法は、実験室レベルの研究では一定のダイオキシン分解効果を示すものの、実際の汚染土壌に適用すると、ダイオキシン分解効果が実験室レベルを大きく下回ることが多い。これは、実際の汚染土壌がダイオキシン類分解微生物の増殖にとって必ずしも良好な環境でなく、微生物の活性が実験室より低下しているためであると考えられている。
【０００６】
この問題に対処するため、化学物質や鉱物などの栄養源を土壌に添加したり、微生物の増殖に好適な特殊なガスを土壌に注入したりすることによって土壌中でのダイオキシン類分解微生物の活性を保持する方法が提案されている。しかし、これらの方法では、化学物質や鉱物、ガスといった、本来その土壌環境には存在しないものを土壌環境に負荷することになるため、環境負荷が増大し、バイオレメディエーション法の利点の一つである「環境負荷の低減」を相殺してしまうのみならず、これらの化学物質や鉱物、ガスによる新たな環境汚染が発生する可能性もある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｚｙｌｓｔｒａ，Ｇ．Ｊ．ａｎｄ Ｋｉｍ，Ｅ．，“Ａｒｏｍａｔｉｃ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｂｙ Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ ｙａｎｏｉｋｕｙａｅ，Ｂ１．”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ．１９，ｐｐ．４０−４１４（１９９７）
【非特許文献２】Ｙａｂｕｕｃｈｉ，Ｅ．，“Ｐｒｏｐｏｓａｌ ｏｆ Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ ｗｉｔｔｉｃｈｉｉ ｓｐ．ｎｏｖ． ｆｏｒ ｓｔｒａｉｎ ＲＷ１（Ｔ）， ｋｎｏｗｎ ａｓ ａ ｄｉｂｅｎｚｏ−ｐ−ｄｉｏｘｉｎ ｍｅｔａｂｏｌｉｚｅｒ”，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ａｎｄ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ ５１，２８１−２９２（２００１）
【非特許文献３】Ｋｉｍｕｒａ，Ｎ．，“Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ ｄｉｂｅｎｚｏ−ｐ−ｄｉｏｘｉｎ ｂｙ ａ ｇｒａｍ−ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｂａｃｔｅｒｉｕｍ， Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ ｏｐａｃｕｓ ＳＡＯ１０１”，Ｏｒｇａｎｏｈａｌｏｇｅｎ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，ｖｏｌ．５８，ｐｐ．１５３−１５６（２００２）
【非特許文献４】Ｂｕｍｐｕｓ，Ｊ．Ａ．，“Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｂｙ ａ ｗｈｉｔｅ ｒｏｔ ｆｕｎｇｕｓ”，Ｓｃｉｅｎｃｅ ｖｏｌ．２２８．ｎｏ．４７０６，ｐｐ．１４３４−１４３６（１９８５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は、ダイオキシン類で汚染された土壌をダイオキシン類分解微生物によるバイオレメディエーション法で浄化する際に、環境負荷を増大させずにダイオキシン類分解微生物の活性を効果的に保持する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討した結果、ダイオキシン類分解微生物の活性を保持するために土壌に添加するものとして、化学物質や鉱物、ガスの代わりに特定の植物の生産物を使用することによって、環境負荷を増大させずにダイオキシン類分解微生物の活性を効果的に保持することができることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
即ち、本発明によれば、ダイオキシン類で汚染された土壌をダイオキシン類分解微生物で浄化する際に土壌中でのダイオキシン類分解微生物の活性を保持する方法において、イタリアンライグラス又はアロエの生産物を前記土壌に添加することを特徴とする方法が提供される。
【００１１】
本発明の好ましい態様によれば、ダイオキシン類分解微生物は、スフィンゴモナス・ヤノイクヤエ（Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ ｙａｎｏｉｋｕｙａｅ）である。
【００１２】
本発明のさらに好ましい態様によれば、イタリアンライグラス又はアロエの生産物を前記土壌に添加することは、イタリアンライグラスもしくはアロエの抽出液を前記土壌に添加すること、又はイタリアンライグラスもしくはアロエを前記土壌で栽培すること、又はイタリアンライグラスもしくはアロエの植物体を前記土壌に鋤き込むことによって行われる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の方法では、ダイオキシン類で汚染された土壌をダイオキシン類分解微生物によるバイオレメディエーション法で浄化する際に、ダイオキシン類分解微生物の活性を保持するために土壌に添加するものとして、植物の生産物という自然由来の物質を使用するため、環境負荷を増大させず、新たな環境汚染を発生させる可能性もない。従って、本発明の方法によれば、バイオレメディエーション法の利点を十分に活かしながら、ダイオキシン類で汚染された土壌を効果的に浄化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実験１の結果を示す。
【図２】図２は、実験２の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の方法について説明する。本発明は、ダイオキシン類で汚染された土壌をダイオキシン類分解微生物で浄化する際に、土壌中でのダイオキシン類分解微生物の活性を保持するために、特定の植物の生産物を前記土壌に添加することを特徴とする方法である。
【００１６】
本発明の方法において、ダイオキシン類で汚染された土壌としては、人材にとって有害なダイオキシン類を含む土壌である限り特に限定されないが、例えば廃棄物焼却施設の周辺の土壌や、ダイオキシン類が副生する可能性のある工場の周辺の土壌を挙げることができる。これらの土壌は、ダイオキシン類の発生源に近く、ダイオキシン類が高濃度で蓄積されている可能性が高いからである。
【００１７】
また、汚染土壌の浄化に使用するダイオキシン類分解微生物としては、ダイオキシン類を分解する能力を有する微生物であれば、いかなるものも使用できるが、例えばグラム陰性細菌の一種であるスフィンゴモナス・ヤノイクヤエ及びスフィンゴモナス・ウィッティッチィＲＷ１株、グラム陽性細菌の一種であるロドコッカスＳＡ０１０１株、白色腐朽菌の一種であるファネロカエテ・クリソスポリウムが挙げられる。これらの中でも、スフィンゴモナス・ヤノイクヤエが、ダイオキシン類分解能力の高さや取扱いの容易性の点で好ましい。
【００１８】
これらのダイオキシン類分解微生物をダイオキシン類で汚染された土壌に添加すると、土壌中でダイオキシン類分解微生物が増殖し、その際にダイオキシン類を吸収分解し、土壌が浄化されるのであるが、実際の汚染土壌は実験室と異なり、ダイオキシン類分解微生物の増殖にとって必ずしも良好な環境ではないので、ダイオキシン類分解微生物を汚染土壌に単に添加しただけでは、時間が経つにつれてダイオキシン類分解微生物の活性が低下する場合が多い。そこで、本発明では、土壌中でのダイオキシン類分解微生物の活性低下を防止するため、イタリアンライグラス又はアロエの生産物を土壌に添加する。イタリアンライグラス又はアロエの生産物とは、これらの植物が植物体内で生合成する物質を指す。かかる生産物は、植物が生産するものであり、自然由来の物質であるため、環境に与える負荷がほとんどない。
【００１９】
イタリアンライグラス（Ｌｏｌｉｕｍ ｍｕｌｔｉｆｌｏｒｕｍ）は、イネ科の一、二年草であり、主に牧草として利用されている。また、アロエ（Ａｌｏｅ）は、アロエ科アロエ属の多肉植物の総称であり、観賞用のキダチアロエ（Ａｌｏｅ ａｒｂｏｒｅｓｃｅｓ）や食用のアロエベラ（Ａｌｏｅ ｖｅｒａ）がこれに含まれる。本発明者らは、実施例で後述するように、ダイオキシン類分解微生物の活性に対する様々な植物の影響を調査したところ、イタリアンライグラス及びアロエが他の植物と比較して特に顕著な活性保持効果を示すことを見出している。
【００２０】
これらの植物の生産物を土壌に添加する態様としては、具体的には、まず、イタリアンライグラス又はアロエの植物体から、これらの植物の生産物を含む抽出液を調製し、この抽出液を、ダイオキシン類で汚染された土壌に添加する方法を挙げることができる。抽出液の土壌への添加は、ダイオキシン類分解微生物を土壌に添加する前に、ダイオキシン類分解微生物を土壌に添加するのと同時に、及び／又はダイオキシン類分解微生物を土壌に添加した後に行うことができる。土壌に添加された抽出液は、土壌中のダイオキシン類分解微生物に吸収され、抽出液中の生産物によってダイオキシン類分解微生物の活性が高められる。
【００２１】
抽出液としては、イタリアンライグラス又はアロエの植物体のいずれの部分からの抽出液も使用することができ、例えば根抽出液、茎抽出液、葉抽出液、又は全草抽出液を使用することができる。抽出液の調製方法は、特に限定されず、例えば、新鮮な植物体の所定の部分をすりつぶし、遠心分離して上澄みを回収するなどの一般的な方法で行えばよい。抽出液の土壌への添加濃度や添加頻度は、ダイオキシン類分解微生物の種類や濃度に応じて適宜決定すればよい。
【００２２】
イタリアンライグラス又はアロエの生産物を土壌に添加する態様としては、上述の方法以外にも、これらの植物をダイオキシン類で汚染された土壌で栽培する方法や、別の土壌で栽培しておいたこれらの植物の植物体を切り刻んでダイオキシン類で汚染された土壌に鋤き込む方法を挙げることができる。前者の方法では、栽培中にこれらの植物の生産物が土壌へと分泌され、土壌中のダイオキシン類分解微生物によって吸収され、ダイオキシン類分解微生物の活性が高められる。後者の方法では、土壌に鋤き込まれた植物体が分解されると、栽培中に植物体中に蓄積された生産物が土壌中に放出され、ダイオキシン類分解微生物の活性が高められる。
【００２３】
以上、本発明の方法によれば、植物の抽出液や植物体自体を使用して土壌中でのダイオキシン類分解微生物の活性を保持することができるので、環境負荷を増大させずにダイオキシン類汚染土壌を効果的に浄化することができる。
【実施例】
【００２４】
以下、イタリアンライグラス又はアロエがダイオキシン類分解微生物の活性保持効果を有することを実施例によって証明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００２５】
実験１．ダイオキシン類分解微生物の活性に対する様々な植物の根抽出液の効果の調査
材料
ダイオキシン類分解微生物としては、ＤＳＭＺから購入したスフィンゴモナス・ヤノイクヤエ（Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ ｙａｎｏｉｋｕｙａｅ）Ｂ１株（ＤＳＭＺ６４００）を使用した。
評価対象植物としては、サルビア、ポーチュラカ、ドクダミ、キダチアロエ、セルフヒール、ミニバラ、ズッキーニ、ダイズ、イタリアンライグラスを使用した。
【００２６】
方法
各植物の根を蒸留水で洗浄後、数ｃｍ幅に切断し、乳鉢で粉砕し、得られた粉砕物を遠心分離し、上澄みをフィルター滅菌して根抽出液を得た。一方、以下の表１に示す組成の無機塩培地（なお、表１中の微量元素 ＳＬ８及びビタミン混合物の詳しい組成はそれぞれ、表２及び３に示される）に、少量のヘプタメチルノナンに溶解したジベンゾフラン（ＤＦ）を、１．５重量％の濃度となるように添加し、ＤＦ培地を作成した。なお、ジベンゾフランは、ダイオキシン類の塩化ジベンゾフランに対応する非毒性の無塩素体であり、ダイオキシン類の分解のモデルとして一般的に使用される化合物である。次に、このＤＦ培地に、各植物の根抽出液を、ＴＯＣ（全有機炭素）濃度が２０ｍｇ／ｌになるように添加した。
【００２７】
【表１】
【表２】
【表３】
【００２８】
次に、根抽出液を添加したＤＦ培地８ｍｌを、１５ｍｌ容積のチューブに入れ、そこに、６００ｎｍでの吸光度を１．０程度に調整したダイオキシン類分解微生物の菌液を１００μｌ添加し、３０℃で振とう培養を行った。コントロールとして、根抽出液を添加していないＤＦ培地についても同様に培養を行った。培養開始から１，２，３及び４時間後にサンプリングを行い、ＤＦの分解を評価した。ＤＦの分解の評価は、Ｈｉｒａｉｓｈｉ，Ａ．，“Ｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｄｉｏｘｉｎ−ｄｅｇｒａｄｉｎｇ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ ａｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｎ ｂｉｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ”，Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ｅｎｖｉｒｏｎ．，ｐｐ．１８１０５−１２５、（２００３）に記載の方法に従って、ＤＦが好気的に分解されて生じる黄色の発色を分光光度計で４６０ｎｍの波長で測定し、そこから菌液を添加していないブランク培地の測定値を差し引いて吸光度を求めることによって行った。吸光度が高いほど、ＤＦが多く分解されたことを示す。なお、実験は四連で行い、四連の平均値及び標準偏差を求めた。
【００２９】
その結果を図１に示す。図１から明らかなように、イタリアンライグラスの根抽出液を添加した試験区及びキダチアロエの根抽出液を添加した試験区は、他の植物の根抽出液を添加した試験区と比較して吸光度が有意に高く、より多くのＤＦが分解されていた。このことから、イタリアンライグラス及びキダチアロエの根抽出液は、ダイオキシン類分解微生物の活性を保持する効果が極めて高いと言える。
【００３０】
実験２．イタリアンライグラスの根抽出液とグルコースとの効果比較
実験１からイタリアンライグラス及びキダチアロエの根抽出液が高いダイオキシン類分解微生物の活性保持効果を有することが判明したため、このうちイタリアンライグラスの根抽出液について、ダイオキシン類分解微生物の活性保持効果を有することが知られている化学物質であるグルコースとの効果比較を行った。
【００３１】
方法
実験１と同様にして、イタリアンライグラスの根抽出液を得た。一方、表１〜３に示す組成の無機塩培地に、少量のヘプタメチルノナンに溶解したジベンゾフラン（ＤＦ）を、０．２重量％の濃度となるように添加し、ＤＦ培地を作成した。次に、このＤＦ培地に、イタリアンライグラスの根抽出液を、ＴＯＣ（全有機炭素）濃度が２０，４０又は２００ｍｇ／ｌになるように添加した。また、コントロールとして、ＤＦ培地にグルコースを、ＴＯＣが２００ｍｇ／ｌとなるように添加したものも準備した。
【００３２】
次に、これらの培地を使用して実験１と同様にして振とう培養を行い、培養開始から４．５時間後にサンプリングを行い、実験１と同様にしてＤＦの分解を評価した。なお、実験は四連で行い、四連の平均値及び標準偏差を求めた。
【００３３】
その結果を図２に示す。図２から明らかなように、イタリアンライグラスの根抽出液を添加した試験区は、グルコースを添加した試験区と比較して、全有機炭素濃度が同レベル（２００ｍｇ／ｌ）でも吸光度が有意に高く、より多くのＤＦが分解されていた。また、イタリアンライグラスの根抽出液を添加した試験区は、グルコースを添加した試験区と比較して、炭素濃度が１／１０のレベル（２０ｍｇ／ｌ）で同等の効果があった。これらのことから、イタリアンライグラスの根抽出液は、化学物質と比較して極く低濃度でダイオキシン類分解微生物の活性を保持する効果を有すると言える。
【００３４】
考察
実験１，２から、イタリアンライグラス及びアロエは、ダイオキシン類分解微生物の活性を保持する効果が極めて高いことがわかる。従って、これらの植物を利用すれば、土壌中でもダイオキシン類分解微生物の活性を有効に保持することができ、ダイオキシン類で汚染された土壌を効果的に浄化することができると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の方法は、環境負荷を増大させずに土壌中のダイオキシン類分解微生物の活性を保持できるので、広範囲にわたってダイオキシン類で汚染された土壌を浄化するのに有効に利用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオキシン類で汚染された土壌をダイオキシン類分解微生物で浄化する際に土壌中でのダイオキシン類分解微生物の活性を保持する方法において、イタリアンライグラス又はアロエの生産物を前記土壌に添加することを特徴とする方法。
【請求項２】
ダイオキシン類分解微生物が、スフィンゴモナス・ヤノイクヤエ（Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ ｙａｎｏｉｋｕｙａｅ）であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
イタリアンライグラス又はアロエの生産物を前記土壌に添加することが、イタリアンライグラス又はアロエの抽出液を前記土壌に添加することによって行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
イタリアンライグラス又はアロエの生産物を前記土壌に添加することが、イタリアンライグラス又はアロエを前記土壌で栽培することによって行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
イタリアンライグラス又はアロエの生産物を前記土壌に添加することが、イタリアンライグラス又はアロエの植物体を前記土壌に鋤き込むことによって行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項１】
ダイオキシン類で汚染された土壌をダイオキシン類分解微生物で浄化する際に土壌中でのダイオキシン類分解微生物の活性を保持する方法において、イタリアンライグラス又はアロエの生産物を前記土壌に添加することを特徴とする方法。
【請求項２】
ダイオキシン類分解微生物が、スフィンゴモナス・ヤノイクヤエ（Ｓｐｈｉｎｇｏｍｏｎａｓ ｙａｎｏｉｋｕｙａｅ）であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
イタリアンライグラス又はアロエの生産物を前記土壌に添加することが、イタリアンライグラス又はアロエの抽出液を前記土壌に添加することによって行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
イタリアンライグラス又はアロエの生産物を前記土壌に添加することが、イタリアンライグラス又はアロエを前記土壌で栽培することによって行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
イタリアンライグラス又はアロエの生産物を前記土壌に添加することが、イタリアンライグラス又はアロエの植物体を前記土壌に鋤き込むことによって行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−５６４５７（Ｐ２０１１−５６４５７Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１１３２６（Ｐ２００９−２１１３２６）
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【Ｆターム（参考）】
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