有機汚染物質で汚染された汚染土壌及び／又は汚染底泥からの有機汚染物質移動促進剤および該促進剤を用いた汚染土壌及び／又は汚染底泥の浄化法
【課題】ナフタレン、フェナントレン、ピレンなどの多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）や、ダイオキシン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、ＤＤＴといった残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）など、種々の疎水性の有機汚染物質で汚染された汚染土壌や汚染底泥の浄化過程で、汚染物質の移動性を高めることによって浄化効率を高めることが可能になる。そこで、本発明では汚染物質の移動性を高めることを可能にする、汚染物質移動促進剤を提供するとともに、この汚染物質移動促進剤を使用し、有機溶媒を使用することなしに疎水性の有機汚染物質で汚染された汚染土壌や汚染底泥を水で洗浄浄化する浄化方法を提供する。
【解決手段】デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）またはその誘導体を必須成分とする、汚染土壌や汚染底泥中に存在する疎水性の有機汚染物質の移動を促進する汚染物質移動促進剤。更にリン酸イオン発生剤を含有する上記汚染物質移動促進剤。並びにこれらを含む洗浄水で洗浄する汚染土壌や汚染底泥の浄化方法。
【解決手段】デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）またはその誘導体を必須成分とする、汚染土壌や汚染底泥中に存在する疎水性の有機汚染物質の移動を促進する汚染物質移動促進剤。更にリン酸イオン発生剤を含有する上記汚染物質移動促進剤。並びにこれらを含む洗浄水で洗浄する汚染土壌や汚染底泥の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機汚染物質で汚染された汚染土壌や汚染底泥（以下、単に、汚染土壌等ともいう）中の有機汚染物質の移動性を高めることを可能にする有機汚染物質移動促進剤、および該促進剤を用いた汚染土壌等の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベンゼン、トルエン、キシレンなどの揮発性有機化合物、ナフタレン、フェナントレン、ピレンなどの多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）、ダイオキシン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、ＤＤＴといった通称ＰＯＰｓ（ポップス）と呼ばれる残留性有機汚染物質などの有機汚染物質による土壌や底質の汚染が数多く報告され、その対策が世界的に重要な関心事になっている。
このような有機汚染物質によって汚染土壌等の浄化方法は、一般に、（１）加熱処理法（揮発・脱離、熱分解法、溶融固化）、（２）化学分解法、（３）洗浄法、（４）吸着法、（５）バイオレメディエーション、（６）ファイトレメディエーションなどに大別される。
【０００３】
（１）の加熱法には、土壌や底質を加熱し、有機汚染物質を脱離・揮発させるか、もしくは分解させる方法と、土壌や底質を溶融して固める方法などがある。加熱により土壌から揮発させた有機汚染物質は、そのまま大気に放出できず、最終的にはトラップして分解し、無害化する必要がある。また、直接熱分解させる方法や溶融固化する方法も併せて、加熱法は、処理コストが高いこと、装置が大掛かりになること、土壌性状が加熱により大幅に変化すること、などの理由からあまり採用されていない。
【０００４】
（２）の過酸化水素や過マンガン酸カリウムなどの薬剤を用いる有機汚染物質の分解法は、残留薬品による２次汚染の可能性があるし、過剰の薬品添加量を必要とするなどの問題があり、広く採用されているわけではない。
【０００５】
（３）の洗浄法には水溶液を中心に行う場合と有機溶媒で洗浄する方法がある。水溶液で洗浄する場合は、洗浄効果を高めるため、錯形成剤や界面活性剤などの助剤を併用することが多い。水溶液による洗浄法は、土壌や底質中の重金属を溶解させて浄化する方法として広く用いられている方法である。
しかし、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの揮発性有機化合物、ナフタレン、フェナントレン、ピレンなどの多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）、ダイオキシン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、ＤＤＴといった通称ＰＯＰｓ（ポップス）と呼ばれる残留性有機汚染物質などのような疎水性の有機汚染物質の浄化には有効な方法とは言えない。
このため、疎水性の有機物の移動性を高め、洗浄効率を高めるための薬剤である、ある種の有機汚染物質移動促進剤が提案されている。例えば、特許文献１には、有機汚染物質移動促進剤としてシクロデキストリン含んだ水溶液を用いた洗浄方法が、特許文献２には、有機汚染物質移動促進剤として界面活性剤とシクロデキストリン含んだ水溶液を用いた洗浄方法が公開されている（特許文献１〜２）。
【０００６】
（４）の吸着法は、土壌等から遊離した汚染物質を、活性炭を始めとする吸着剤に吸着させて除去する方法であり、必ず（１）の加熱処理や（３）の洗浄など汚染物質を遊離させる前処理を必要とする。
【０００７】
（５）のバイオレメディエーションは、微生物の働きで有機汚染物質を分解する方法で、微生物を直接土壌に添加する方法と、微生物を直接加えるのではなく栄養塩や酸素を添加して土着微生物の活性を高めて浄化する方法がある。このほか、土壌や底質を洗浄した水を微生物により浄化する方法がある。バイオレメディエーションは、二次汚染の可能性が小さいこと、省エネルギーであること、低コストであること、広範囲の土壌に適用でき土壌そのものの性質を変えないなどの利点があることから、欧米を中心に一般的となってきている。
【０００８】
しかし、バイオレメディエーションには、土壌浄化に要する期間が長いという欠点もある。その理由の一つとして、特定の汚染物質に対して分解機能を有している微生物の育成が進んでおらず、その濃度が極めて低いことがあげられる。また、微生物の濃度ばかりでなく、これらの微生物が十分に機能を発揮できる環境条件が整っていなければならない。バイオレメディエーションでは、多環芳香属化合物はベンゼンなどの単環芳香族化合物と比較すると、分解率が一般的に低い。これは、微生物の分解性だけでなく、多環芳香属化合物の土壌や底質への吸着性がベンゼンなどより高いため、微生物との接触が制限されることによる。すなわち、疎水性の汚染物質は、土壌に強く吸着しているため、微生物に取り込まれ難く、生物的分解が進みにくいことが原因として挙げられる。
そこで、前記した界面活性剤やシクロデキストリンを含んだ水溶液を散布して、疎水性有機汚染物質の移動性を向上させ、それによって生物分解性を高める特許が公開されている（特許文献３）。
【０００９】
（６）のファイトレメディエーションとは、植物が根から水分や養分を吸収する能力を利用して有害物質を取り除く方法と、根圏を形成する根粒菌や微生物などとの共同作業により浄化する方法で、費用対効果に優れ環境にやさしい浄化法といえる。しかし、ＰＡＨｓやＰＯＰｓなど土壌に強く吸着している疎水性化合物に対しては、根から植物への吸収はほとんど認められないし、生物分解も進みにくいため、その効果はあまり期待できない。
【００１０】
【特許文献１】特開平０７−９４６号公報
【特許文献２】特開２００３−１２６８３８号公報
【特許文献３】特開２００５−２６２１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、ＰＡＨｓやＰＯＰｓなどの疎水性の有機汚染物質は、水に溶けにくく、しかも土壌に強く吸着しているため、水で洗浄してもほとんど移動し溶出してくることはなく、浄化することはできない。このため、有機溶媒による洗浄が行われるが、有機溶媒による洗浄では、使用した有機溶媒による環境汚染や、洗浄後、土壌の性質が変化してしまうなどの問題がある。
水洗浄においても、疎水性汚染物質の移動性を高めることができれば、有機溶媒を使わずに土壌洗浄することも夢ではないし、バイオレメディエーションやファイトレメディエーションによる浄化効率を向上させることも可能になる。 このような疎水性の有機汚染物質の移動性を高める有機汚染物質移動促進剤として、前述したように、界面活性剤やシクロデキストリンなどを加えた水溶液を用いて洗浄したり、これらが存在する系で生物分解したりする方法が提案されている。
【００１２】
しかし、土壌や底質中の有機汚染物質の洗浄に、界面活性剤を含む水溶液を用いた場合、界面活性剤は微生物の阻害剤となる場合がある。このため、微生物分解性の良好な界面活性剤の利用に限定される。また、添加した界面活性剤が微生物および汚染物を吸着した土壌粒子の表面を覆うため、微生物と汚染物との接触を妨げるといった状態が発生し、結果として微生物分解性を低下させることもある。
【００１３】
一方、シクロデキストリンは、Ｄ−グルコースが結合した環状構造をとり、種々の有機汚染物質と包接化合物を作ることができるが、シクロデキストリンの種類により包接できる汚染物質が限定されるなどの欠点があるし、洗浄効果が十分とはいえない。
【００１４】
本発明は、たとえば、ナフタレン、フェナントレン、ピレンなどの多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）や、ダイオキシン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、ＤＤＴといった残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）など、種々の疎水性の有機汚染物質の汚染土壌や汚染底泥中での移動性を高める薬剤、すなわち汚染物質移動促進剤を提供するとともに、該促進剤を用いた土壌や底質の洗浄方法を提供することを目的としている。これによって、汚染土壌等を有機溶媒を使用することなしに水で洗浄し浄化することが可能になり、さらに、汚染物質の移動が主要な役割を果たす浄化技術、例えば、バイオレメディエーションや、エレクトロカイネティックレメディエーション、ファイトレメディエーションなどにおいても浄化の促進効果が期待できる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、種々の疎水性の有機汚染物質を含む汚染土壌等にDNAまたはその誘導体の水溶液を混合すると、疎水性有機汚染物質の汚染土壌等中での移動性を高めることが可能になり、これによって、汚染土壌等を洗浄浄化することが可能になることを知見し、本発明を完成するに至った。
【００１６】
すなわち、この出願によれば、以下の発明が提供される。
［１］デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）もしくはその誘導体を必須成分とすることを特徴とする有機汚染物質で汚染された汚染土壌及び／又は汚染底泥からの有機汚染物質移動促進剤。
［２］更にリン酸イオン発生剤を含有することを特徴とする上記［１］に記載の有機汚染物質移動促進剤。
［３］有機汚染物質が多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）であることを特徴とする上記［１］または［２］に記載の有機汚染物質移動促進剤。
［４］有機汚染物質が残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）であることを特徴とする上記［１］〜［３］の何れかに記載の有機汚染物質移動促進剤。
［５］有機汚染物質で汚染された汚染土壌及び／又は汚染底泥に、上記［１］〜［４］の何れかに記載の有機汚染物質移動促進剤を混合することを特徴とする汚染土壌及び／又は汚染底泥から該汚染物質の移動を促進する方法。
［６］有機汚染物質で汚染された汚染土壌及び／又は汚染底泥を、上記［１］〜［４］の何れかに記載の有機汚染物質移動促進剤の存在下で、洗浄することを特徴とする汚染土壌または汚染底泥の浄化方法。
［７］有機汚染物質移動促進剤を含む洗浄水で洗浄することを特徴とする上記［６］に記載の浄化方法。
［８］超音波照射下で洗浄することを特徴とする上記［６］または［７］に記載の浄化方法。
［９］洗浄処理後、洗浄水に含まれる有機汚染物質を疎水性有機溶媒で抽出除去することにより、洗浄水を再生し、該再生洗浄水を有機汚染物質で汚染された汚染土壌及び／又は汚染底泥の洗浄処理に再利用することを特徴とする上記［７］または［８］に記載の浄化方法。
［１０］有機汚染物質を含む疎水性有機溶媒から、疎水性有機溶媒を回収し、この疎水性有機溶媒を前記洗浄水に含まれる有機汚染物質の抽出溶媒として再利用することを特徴とする上記［９］に記載の浄化方法。
【発明の効果】
【００１７】
ナフタレン、フェナントレン、ピレンなどの多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）や、ダイオキシン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、ＤＤＴといった残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）などの有機汚染物質は、疎水性のため土壌等に強く吸着している。このため、水によりこれらの汚染物質を土壌等から離脱・移動させることが困難とされていたが、本願発明では、これらの有機汚染物質の土壌中や底質中での離脱・移動性を高めることができる。
【００１８】
すなわち、本発明で用いるDNAまたはその誘導体の水溶液は、土壌中や底質中での前記有機汚染物質の離脱や移動性を高めることができるので、ナフタレン、フェナントレン、ピレンなどの多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）や、ダイオキシン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、ＤＤＴといった残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）などの疎水性の有機汚染物質で汚染された汚染土壌や汚染底泥を、有機溶媒を使用することなしに水で洗浄することが可能となる。
また、本願発明の浄化剤は、汚染物質の移動が主要な役割果たす浄化技術、例えば、バイオレメディエーションや、エレクトロカイネティックレメディエーション、ファイトレメディエーションなどに適用しても浄化の促進効果が期待される。
【００１９】
そして、本発明の浄化方法によれば、有機汚染物質で汚染された土壌や底質から有機汚染物質を効果的に洗浄浄化することができる。
更に、洗浄浄化後、該汚染物質を含有する洗浄水から、有機溶媒による抽出操作で該有機汚染物質を抽出除去し、有機汚染物質を含まない洗浄水を再生して再利用することが可能である。さらに、該抽出操作で使用した、有機汚染物質を含む有機溶媒は、蒸留等の操作で再生して再利用することができる。すなわち、本願発明の浄化方法では、土壌洗浄に用いられる洗浄水も、その洗浄水の再生に利用される有機溶媒も、繰り返し使用が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
まず、本発明の有機汚染物質で汚染された汚染土壌や汚染底泥中の汚染物質の移動性を高める汚染物質移動促進剤について説明する。
本発明の汚染物質移動促進剤はデオキシリボ核酸（DNA）またはその誘導体の水溶液を必須成分とすることを特徴としている。
【００２１】
本発明の汚染物質移動促進剤とは、汚染土壌や汚染底泥に強く吸着し、水層に移動し難い疎水性有機汚染物質の溶解性を高め、移動しやすくする薬剤のことを言う。
【００２２】
ＤＮＡは生物の遺伝情報を子孫に伝える重要な役割を担っている水溶性の生体高分子で、主鎖がポリリン酸からなる分子量が数億から数十億にもおよぶ巨大分子である。すなわち、デオキシリボースとリン酸が交互に結合した構造の主鎖を持ち、糖の部分に核酸塩基がついた高分子であり、二重らせん構造をとり、この二重らせん構造の核酸塩基層に芳香族化合物などが挿入され、層間化合物を作ることができるものである。
ＤＮＡは地球上に存在するあらゆる生物の細胞に存在し、遺伝情報が書き込まれている。ＤＮＡは、生体試料から酵素や試薬などを使って細胞の膜を壊し、さらに付着している脂質やタンパク質を取り除くことによって取り出すことができる。一方で、生命科学の研究の進展に伴い、ＤＮＡの合成が可能になり、現在では合成装置を用いて簡単に合成されるようになっている。
【００２３】
ＤＮＡの核酸塩基層が汚染土壌や汚染底泥中の有機汚染物質を取り込むことにより、有機汚染物質が水層に移動し、移動しやすくなる。
【００２４】
本発明で用いられるＤＮＡは、核酸塩基層に有機汚染物質などが挿入された層間化合物を作ることができるものであればどのようなものでもよく、生物由来のＤＮＡでも良いし、合成して得られたＤＮＡであってもよい。また、生物由来のＤＮＡの場合は、由来する生物によって限定されず、いかなる生物のものであってもよい。また、分子量や大きさによって限定されず、いかなる分子量や大きさのものであってもよいし、分子量や大きさの異なるものが共存しているようなものであってもよい。
【００２５】
本発明におけるＤＮＡは、安価で大量に提供されるものの使用が好ましい。この様なものの例として、これまで廃棄物として廃棄されていた、鮭の精巣やホタテのうろからとられるＤＮＡがある。これらの海洋生物由来のＤＮＡを取り出す方法においても、特に限定されず、コストパフォーマンスを考慮して最良の方法を選択すればよい。
【００２６】
本発明におけるＤＮＡ誘導体とは、ＤＮＡの親水性を高めたり低めたりする目的や、安定性を増す目的、あるいは核酸塩基層への取り込みを高める目的などでＤＮＡの化学的性質を変更するためにＤＮＡを化学修飾したもののことを言い、基本的に二重らせん構造の核酸塩基層に有機汚染物質などが挿入された層間化合物を作ることができる、ＤＮＡの基本構造を備えるものであればどのような化学修飾物をも含むものであってもよい。
【００２７】
本発明の有機汚染物質移動促進剤は、デオキシリボ核酸（DNA）またはその誘導体の水溶液を必須成分とするが、更にリン酸イオン発生剤を共存させることが好ましい。これにより、汚染土壌や汚染底泥中の汚染物質の移動性をさらに高めることができ、より効率的に洗浄浄化することが可能となる。
【００２８】
リン酸イオン発生剤としては、水溶性のリン酸化合物であればよく、特に限定されないが、例えば、リン酸（Ｈ3ＰＯ4）の他、水中で加水分解してリン酸を生成する化合物、リン酸ナトリウム、リン酸水素２ナトリウム、リン酸２水素ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸水素２カリウム、リン酸２水素カリウム、ヘキサンメタリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム等が挙げられる。これらのリン酸化合物は、単独又は混合物の形態で用いることができる。
【００２９】
ＤＮＡとリン酸イオンの割合は特に制約されず、ＤＮＡ濃度にも特に限定されず、リン酸イオンとして０．００１〜１０Ｍ、好ましくは０．００５〜５Ｍ、より好ましくは０．０１〜３Ｍ、さらに好ましくは０.０５〜１Ｍである。
【００３０】
なお、本発明でいう汚染土壌とは、後記する有機汚染物質で汚染された土壌を意味し、有機汚染物質が単独で存在するものであっても良いし、複数の有機汚染物質で汚染されているものであっても良い。さらに、重金属などの他の汚染物質でも汚染されている、複合汚染された土壌も含まれる。また汚染底泥とは、後記する有機汚染物質で汚染された河川、湖沼、海洋等水環境の水底の表層土を言い、有機汚染物質が単独で存在するものであっても良いし、複数の有機汚染物質で汚染されているものであっても良い。さらに、重金属などの他の汚染物質でも汚染されている、複合汚染された底質も含まれる。
【００３１】
また、有機汚染物質とは、ナフタレン、フェナントレン、ピレンなどの多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）や、ダイオキシン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、ＤＤＴといった残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）などの他、これらに属さない農薬等の疎水性有機汚染物質も含み、疎水性の有機汚染物質全般を意味する。
【００３２】
つぎに、本発明の有機汚染物質で汚染された汚染土壌や汚染底泥中の有機汚染物質の移動促進方法について説明する。
本発明の有機汚染物質の移動促進方法は、上記汚染土壌や汚染底泥を、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）またはその誘導体を必須成分とする汚染物質移動促進剤を混合することを特徴としている。
また、本発明の浄化方法は、上記汚染土壌や汚染底泥を、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）またはその誘導体を必須成分とする汚染物質移動促進剤を含む洗浄水で洗浄処理することを特徴としている。
【００３３】
具体的には、デオキシリボ核酸（DNA）またはその誘導体の水溶液を、有機汚染物質で汚染された汚染土壌や汚染底泥と混合する。
このとき、あらかじめ水溶液にＤＮＡまたはその誘導体を溶解させたものを用いても良いし、始めにＤＮＡまたはその誘導体を汚染土壌や汚染底泥に固体で散布し、その後で水を加えるなど、いかなる方法で土壌や底質に誘導してもよい。
【００３４】
ＤＮＡと土壌や底質を混合する行程としては、カラム等に汚染土壌や汚染底泥を詰めたものに洗浄水を通水しても良いし、汚染土壌を移動させることなく原位置で洗浄水を通水するなどいずれの方法でも良く、洗浄水をＤＮＡまたはその誘導体を含む水溶液に換えるだけで、通常の土壌浄化で行われている土壌洗浄法のいずれの方法を採用しても良い。
【００３５】
また、汚染土壌や汚染底泥を洗浄容器にとり、そこにデオキシリボ核酸（DNA）またはその誘導体の水溶液を加えて洗浄することができる。この際、回転または振動を与えるなどして固液接触を高める方法とることが好ましい。この場合の洗浄においても、やはり洗浄水をＤＮＡまたはその誘導体を含むものに換えるだけで、通常の土壌浄化で行われている土壌洗浄法のいずれの方法を採用しても良い。
【００３６】
ＤＮＡまたはその誘導体を含む水溶液で土壌洗浄する際のＤＮＡ濃度は特に限定されない。土壌の種類、汚染物の種類及びレベル等、さらには使用するＤＮＡの分子量に応じて適宜決められればよいが、一般的には、０．０１〜６０％、好ましくは０．０５〜２０％、より好ましくは０．１〜１０％の範囲内である。ＤＮＡの濃度が低すぎれば、洗浄効果はあまり期待できないし、濃すぎると、洗浄後、洗浄水から有機溶媒で有機汚染物質を抽出する際、有機溶媒と水の分離に障害が生ずることがある。
【００３７】
また、本発明の浄化方法は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）またはその誘導体を有機汚染物質移動促進剤として用いることを要件とするが、さらにリン酸イオンの共存下で行うことで洗浄効果を高めることができる。
リン酸イオンを存在させるためにリン酸イオン発生剤を添加すればよい。リン酸イオン発生剤としては、前記リン酸イオン発生剤の項で説明したものと同様な水溶性のリン酸化合物が用いられる。これらのリン酸化合物は、単独又は混合物の形態で用いることができる。
【００３８】
ＤＮＡとリン酸イオンの割合は特に制約されず、ＤＮＡ濃度にも特に限定されず、リン酸イオンとして０．００１〜１０Ｍ、好ましくは０．００５〜５Ｍ、より好ましくは０．０１〜３Ｍ、さらに好ましくは０.０５〜１Ｍである。
【００３９】
汚染土壌や汚染底泥にＤＮＡまたはその誘導体とリン酸イオン発生剤を添加する順序は、先に前者を添加して後者を後に添加してもよいし、その逆でもよい。また、両者を同時に添加してもよいし、両者の混合物を添加してもよい。
【００４０】
本願発明において、汚染土壌や汚染底泥を洗浄する際、超音波照射下で行うことができる。
本発明に使用する超音波の周波数としては、一般的には、１ＫＨｚ〜１，０００ＫＨｚの範囲であるのがよいが、好ましくは、１０ＫＨｚ〜６００ＫＨｚの範囲、より好ましくは、２０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚの範囲、さらに好ましくは、１０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの範囲がよい。超音波の照射時間は、汚染土壌や汚染底泥によっても変わり、特に限定されないが、一般的には、約３０秒間〜５時間、好ましくは、約１分間〜３時間、より好ましくは、約１０分間〜１時間の範囲であるのがよい。
【００４１】
洗浄液の温度は、通常、常温であるが、必要に応じて加温（例えば４０〜５０℃）又は冷却（例えば０〜１０℃）することもできる。
【００４２】
汚染土壌や汚染底泥の洗浄処理後に生じる洗浄水には、多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）や、残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）など、疎水性の有機汚染物質がＤＮＡの核酸塩基層にインタカレートされた状態で含まれている。
これらの有機汚染物質は疎水性の有機溶媒で抽出することができ、抽出後、有機層を分離することにより、該有機汚染物質を含まない洗浄水が再生される。この再生洗浄水は、汚染土壌や汚染底泥の洗浄に再利用することでき、洗浄水の繰り返し使用が可能となる。
【００４３】
洗浄処理後の洗浄水から疎水性有機溶媒により有機汚染物質を抽出する装置としては、特に制約されず、一般にこれらの操作に用いられている装置を使って行うことができる。
【００４４】
また、有機汚染物質を含む有機溶媒層からは、蒸留等の操作を行うことで疎水性の有機溶媒を回収することができる。回収された疎水性の有機溶媒は、前記有機汚染物質を含む洗浄水からの有機汚染物質の抽出溶媒として再利用される。
【００４５】
有機溶媒の回収操作を行う装置としては、特に制約されず、蒸留操作で有機溶媒を回収する場合は、一般に蒸留操作に用いられている装置を使って行えばよい。
【００４６】
本発明で使用される疎水性有機溶媒としては、水に溶けず、ナフタレン、フェナントレン、ピレンなどの多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）や、ダイオキシン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、ＤＤＴといった残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）などの有機汚染物質を抽出できるものであれば特に限定されない。
このような疎水性の有機溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、ドデセン、セタン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、フェニルシクロヘキサン、ビシクロヘキシル、ベンゼン、トルエン、キシレン、アミルベンゼン、アミルトルエン、ジフェニルエタン、テトラリン、デカリン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリエチルベンゼン、クメン、第２−ブチルベンゼン、ベンジン、ミネラルスピリット、石油エーテル等の炭化水素系溶剤、クロロホルム、四塩化炭素、ブロモホルム、塩化メチレン、塩化エチレン、塩化エチリデン、トリクロルエタン、トリクロルエチレン、テトラクロルエタン、パークロルエチレン、ペンタクロルエタン、ヘキサクロルエタン、塩化プロピレン、トリクロルプロパン、塩化ブチル、ジクロルブタン、ヘキサクロルプロピレン、ヘキサクロルブタジエン、塩化アミル、ジクロルペンタン、塩化２−エチルヘキシル、クロルベンゼン、ジクロルベンゼン、トリクロルベンゼン、クロルトルエン、ジクロルトルエン、トリクロルモノフルオルメタン、1,1,2−トリフルオル−1,2,2−トリクロルエタン、テトラクロルジフルオルエタン、ジブロモジフルオルエタン、パーフルオロトリブチルアミン、クロルニトロエタン、クロルニトロプロパン、ジクロルイソプロピルエーテル等のハロゲン化炭化水素、イソブタノール、ｎ−ブタノール、ｎ−ヘキシルアルコール、エチルブチルアルコール、ヘプチルアルコール、メチルアミルカルビノール、３−ヘプタノール、ジメチルペンタノール、オクチルアルコール、エチルヘキシルアルコール、イソオクチルアルコール、ジイソブチルカルビノール、ｎ−デシルアルコールなどのアルコール類、イソプロピルエーテル、エチルブチルエーテル、ブチルエーテル、アミルエーテル、ヘキシルエーテル、ブチルフェニルエーテル、アニソール、ジフェニルエーテルなどのエーテル類、ブチロン、メチルアミルケトン、メチルヘキシルケトン、バレロン、アセトフェノンなどのケトン類、酢酸ブチル、酢酸アミル、酢酸メチルアミル、酢酸２−エチルブチル、酢酸２−エチルヘキシル、酢酸シクロヘキシル、酢酸フェニル、酢酸ベンジル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸アミル、酪酸ブチル、シュウ酸ブチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸ベンジルなどのエステル類や二硫化炭素、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、アジピン酸ジイソブチル、セバシン酸ジオクチル、リン酸トルクレジル塩素化パラフィン、ヒマシ油などが挙げられ、これらを単独で、又は２種以上を併用して用いられる。
なかでも、クロロホルム、エーテル、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、ジクロロメタン、石油エーテル、酢酸エチルおよびベンゼン等の一般的有機溶媒のいずれか、もしくはこれらの２種以上からなる混合物から適宜選択して用いるとよい。
【実施例】
【００４７】
次に本発明の実施例に基づきさらに詳細に説明する。なお、以下の例においては、％は重量％を意味する。
ＤＮＡは、鮭の精巣由来のＤＮＡ−Ｎａで、分子量５万〜２０万のものを用いた。
【００４８】
（実施例１）
ピレン汚染土壌（５００ｐｐｍ）を調整し、土壌洗浄実験をおこなった。すなわち、ピレン汚染土壌０．２ｇを５０ｍｌの三角フラスコに取り、それに純水、５００ｐｐｍのＤＮＡ溶液、１０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液を、それぞれ１０ｍｌ加え２時間の振とう抽出をおこなった。抽出後、抽出液を遠心分離（３０００ｒｐｍ）し、その５ｍｌを同体積のヘキサンで抽出した。このヘキサン層をＧＣＭＳで分析し、ピレンの濃度を求め、洗浄による土壌からピレンの除去率を求めた。その結果、純水による洗浄で除去できたピレンは１％程度に留まったが、５００ｐｐｍのＤＮＡ溶液では、土壌中の１１％のピレンが除去され、１０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液では、１４％のピレンが一回の洗浄で除去された。
【００４９】
（実施例２）
実勢例１において、純水、５００ｐｐｍのＤＮＡ溶液、１０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液の各洗浄液（１０ｍｌ）に０．３ＭのＫＨ２ＰＯ４を加えた以外は実施例１と同じ操作を行った。その結果、純水による洗浄で除去できた値は１％程度で違いが認められなかったが、５００ｐｐｍのＤＮＡ溶液では土壌中の１９％のピレンが除去され、１０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液では、３６％のピレンが一回の洗浄で除去された。
【００５０】
（実施例３）
実勢例１において、０．１％、０．５％、１％、２．５％、５％のＤＮＡ溶液を、それぞれ１０ｍｌ加えた以外は実施例１と同じ操作を行った。その結果、各洗浄で除去できたピレンの量は、それぞれ、１４％、５８％、７２％、９２％、１００％であった。すなわち、一回の洗浄でほぼ１００％のピレンを洗浄除去することも可能であることが明らかになった。
【００５１】
（実施例４）
ピレン、アントラセン、フェナントレン各１００ｍｇで汚染された土壌を調整し、土壌洗浄実験を行った。汚染土壌０．２ｇを５０ｍｌの三角フラスコに取り、それに純水、１０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液、５０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液を、それぞれ１０ｍｌ加え２時間振とう抽出をおこなった。抽出後、抽出液を遠心分離（３０００ｒｐｍ）し、その５ｍｌを同体積のヘキサンで抽出した。このヘキサン層をＧＣＭＳで分析し、ピレン、アントラセン、フェナントレンの濃度を求め、洗浄による土壌からこれらの除去率を求めた。その結果、１０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液による洗浄で除去できたのは、ピレン、アントラセン、フェナントレン、それぞれ、１９％、６％、２０％であった。５０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液では、ピレン、アントラセン、フェナントレンの除去率は、それぞれ５３％、１４％、３９％であった。
【００５２】
（比較例１）
実施例４において、ＤＮＡ溶液の代わりに、同濃度のγ−シクロデキストリン溶液を加えた以外は実施例４と同じ操作を行った。その結果、１０００ｐｐｍのγ−シクロデキストリン溶液による洗浄で除去できたのは、ピレン、アントラセン、フェナントレン、それぞれ、４％、３％、１４％であった。５０００ｐｐｍのγ−シクロデキストリン溶液では、ピレン、アントラセン、フェナントレンの除去率は、それぞれ１０％、５％、１７％であった。
【００５３】
（実施例５）
ポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦｓ）、ポリ塩化ジベンゾパラダイオキシン（ＰＣＤＤｓ）、コプラナポリ塩化ビフェニル（コプラナＰＣＢｓ）で汚染された実汚染底泥１０ｇをジクロロメタン１００ｍｌで抽出し、遠心分離後、ＧＣ/ＭＳで分析し毒性等量（ＴＥＱ）を求めた。その結果、該底質の毒性等量は１３．７６４７ｐｇ−ＴＥＱ／ｍｌであった。次にこの汚染底泥１０ｇを１％ＤＮＡ溶液５０ｍｌで１時間振とう抽出し、遠心分離後、上澄み４０ｍｌを同体積のヘキサンで抽出し、抽出液を、ＧＣ/ＭＳで分析し毒性等量（ＴＥＱ）を求めた。その結果、０．２ｐｇ−ＴＥＱ／ｍｌが１％ＤＮＡ溶液の１回の抽出で抽出された。
【００５４】
（実施例６）
ＰＣＢで汚染された実汚染土壌５ｇをアセトン５０ｍｌで抽出し、遠心分離後、ＧＣ/ＭＳで分析しものと、該汚染土壌５ｇを５０ｍｌの１％ＤＮＡ溶液で抽出後その２５ｍｌを同体積のヘキサンで抽出したもののＧＣ/ＭＳ分析のピーク面積の比較から、アセトン抽出に対する抽出割合を求めた。その結果１％ＤＮＡ溶液単独ではほとんど抽出されなかったが、１％ＤＮＡ溶液の抽出を超音波照射下でおこなったところ、アセトン抽出量の約６％のＰＣＢが一回の抽出で抽出された。
【００５５】
（実施例７）
実施例４の５０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液を使用した洗浄実験を２度行い、ヘキサン抽出後の水層を一緒にして、再び汚染土壌の洗浄に供し、実施例４と同じ操作をおこなったところ、ＤＮＡ溶液によるピレン、アントラセン、フェナントレン抽出量は１回目の抽出量とほとんど差はなかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機汚染物質で汚染された汚染土壌や汚染底泥（以下、単に、汚染土壌等ともいう）中の有機汚染物質の移動性を高めることを可能にする有機汚染物質移動促進剤、および該促進剤を用いた汚染土壌等の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベンゼン、トルエン、キシレンなどの揮発性有機化合物、ナフタレン、フェナントレン、ピレンなどの多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）、ダイオキシン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、ＤＤＴといった通称ＰＯＰｓ（ポップス）と呼ばれる残留性有機汚染物質などの有機汚染物質による土壌や底質の汚染が数多く報告され、その対策が世界的に重要な関心事になっている。
このような有機汚染物質によって汚染土壌等の浄化方法は、一般に、（１）加熱処理法（揮発・脱離、熱分解法、溶融固化）、（２）化学分解法、（３）洗浄法、（４）吸着法、（５）バイオレメディエーション、（６）ファイトレメディエーションなどに大別される。
【０００３】
（１）の加熱法には、土壌や底質を加熱し、有機汚染物質を脱離・揮発させるか、もしくは分解させる方法と、土壌や底質を溶融して固める方法などがある。加熱により土壌から揮発させた有機汚染物質は、そのまま大気に放出できず、最終的にはトラップして分解し、無害化する必要がある。また、直接熱分解させる方法や溶融固化する方法も併せて、加熱法は、処理コストが高いこと、装置が大掛かりになること、土壌性状が加熱により大幅に変化すること、などの理由からあまり採用されていない。
【０００４】
（２）の過酸化水素や過マンガン酸カリウムなどの薬剤を用いる有機汚染物質の分解法は、残留薬品による２次汚染の可能性があるし、過剰の薬品添加量を必要とするなどの問題があり、広く採用されているわけではない。
【０００５】
（３）の洗浄法には水溶液を中心に行う場合と有機溶媒で洗浄する方法がある。水溶液で洗浄する場合は、洗浄効果を高めるため、錯形成剤や界面活性剤などの助剤を併用することが多い。水溶液による洗浄法は、土壌や底質中の重金属を溶解させて浄化する方法として広く用いられている方法である。
しかし、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの揮発性有機化合物、ナフタレン、フェナントレン、ピレンなどの多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）、ダイオキシン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、ＤＤＴといった通称ＰＯＰｓ（ポップス）と呼ばれる残留性有機汚染物質などのような疎水性の有機汚染物質の浄化には有効な方法とは言えない。
このため、疎水性の有機物の移動性を高め、洗浄効率を高めるための薬剤である、ある種の有機汚染物質移動促進剤が提案されている。例えば、特許文献１には、有機汚染物質移動促進剤としてシクロデキストリン含んだ水溶液を用いた洗浄方法が、特許文献２には、有機汚染物質移動促進剤として界面活性剤とシクロデキストリン含んだ水溶液を用いた洗浄方法が公開されている（特許文献１〜２）。
【０００６】
（４）の吸着法は、土壌等から遊離した汚染物質を、活性炭を始めとする吸着剤に吸着させて除去する方法であり、必ず（１）の加熱処理や（３）の洗浄など汚染物質を遊離させる前処理を必要とする。
【０００７】
（５）のバイオレメディエーションは、微生物の働きで有機汚染物質を分解する方法で、微生物を直接土壌に添加する方法と、微生物を直接加えるのではなく栄養塩や酸素を添加して土着微生物の活性を高めて浄化する方法がある。このほか、土壌や底質を洗浄した水を微生物により浄化する方法がある。バイオレメディエーションは、二次汚染の可能性が小さいこと、省エネルギーであること、低コストであること、広範囲の土壌に適用でき土壌そのものの性質を変えないなどの利点があることから、欧米を中心に一般的となってきている。
【０００８】
しかし、バイオレメディエーションには、土壌浄化に要する期間が長いという欠点もある。その理由の一つとして、特定の汚染物質に対して分解機能を有している微生物の育成が進んでおらず、その濃度が極めて低いことがあげられる。また、微生物の濃度ばかりでなく、これらの微生物が十分に機能を発揮できる環境条件が整っていなければならない。バイオレメディエーションでは、多環芳香属化合物はベンゼンなどの単環芳香族化合物と比較すると、分解率が一般的に低い。これは、微生物の分解性だけでなく、多環芳香属化合物の土壌や底質への吸着性がベンゼンなどより高いため、微生物との接触が制限されることによる。すなわち、疎水性の汚染物質は、土壌に強く吸着しているため、微生物に取り込まれ難く、生物的分解が進みにくいことが原因として挙げられる。
そこで、前記した界面活性剤やシクロデキストリンを含んだ水溶液を散布して、疎水性有機汚染物質の移動性を向上させ、それによって生物分解性を高める特許が公開されている（特許文献３）。
【０００９】
（６）のファイトレメディエーションとは、植物が根から水分や養分を吸収する能力を利用して有害物質を取り除く方法と、根圏を形成する根粒菌や微生物などとの共同作業により浄化する方法で、費用対効果に優れ環境にやさしい浄化法といえる。しかし、ＰＡＨｓやＰＯＰｓなど土壌に強く吸着している疎水性化合物に対しては、根から植物への吸収はほとんど認められないし、生物分解も進みにくいため、その効果はあまり期待できない。
【００１０】
【特許文献１】特開平０７−９４６号公報
【特許文献２】特開２００３−１２６８３８号公報
【特許文献３】特開２００５−２６２１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、ＰＡＨｓやＰＯＰｓなどの疎水性の有機汚染物質は、水に溶けにくく、しかも土壌に強く吸着しているため、水で洗浄してもほとんど移動し溶出してくることはなく、浄化することはできない。このため、有機溶媒による洗浄が行われるが、有機溶媒による洗浄では、使用した有機溶媒による環境汚染や、洗浄後、土壌の性質が変化してしまうなどの問題がある。
水洗浄においても、疎水性汚染物質の移動性を高めることができれば、有機溶媒を使わずに土壌洗浄することも夢ではないし、バイオレメディエーションやファイトレメディエーションによる浄化効率を向上させることも可能になる。 このような疎水性の有機汚染物質の移動性を高める有機汚染物質移動促進剤として、前述したように、界面活性剤やシクロデキストリンなどを加えた水溶液を用いて洗浄したり、これらが存在する系で生物分解したりする方法が提案されている。
【００１２】
しかし、土壌や底質中の有機汚染物質の洗浄に、界面活性剤を含む水溶液を用いた場合、界面活性剤は微生物の阻害剤となる場合がある。このため、微生物分解性の良好な界面活性剤の利用に限定される。また、添加した界面活性剤が微生物および汚染物を吸着した土壌粒子の表面を覆うため、微生物と汚染物との接触を妨げるといった状態が発生し、結果として微生物分解性を低下させることもある。
【００１３】
一方、シクロデキストリンは、Ｄ−グルコースが結合した環状構造をとり、種々の有機汚染物質と包接化合物を作ることができるが、シクロデキストリンの種類により包接できる汚染物質が限定されるなどの欠点があるし、洗浄効果が十分とはいえない。
【００１４】
本発明は、たとえば、ナフタレン、フェナントレン、ピレンなどの多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）や、ダイオキシン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、ＤＤＴといった残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）など、種々の疎水性の有機汚染物質の汚染土壌や汚染底泥中での移動性を高める薬剤、すなわち汚染物質移動促進剤を提供するとともに、該促進剤を用いた土壌や底質の洗浄方法を提供することを目的としている。これによって、汚染土壌等を有機溶媒を使用することなしに水で洗浄し浄化することが可能になり、さらに、汚染物質の移動が主要な役割を果たす浄化技術、例えば、バイオレメディエーションや、エレクトロカイネティックレメディエーション、ファイトレメディエーションなどにおいても浄化の促進効果が期待できる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、種々の疎水性の有機汚染物質を含む汚染土壌等にDNAまたはその誘導体の水溶液を混合すると、疎水性有機汚染物質の汚染土壌等中での移動性を高めることが可能になり、これによって、汚染土壌等を洗浄浄化することが可能になることを知見し、本発明を完成するに至った。
【００１６】
すなわち、この出願によれば、以下の発明が提供される。
［１］デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）もしくはその誘導体を必須成分とすることを特徴とする有機汚染物質で汚染された汚染土壌及び／又は汚染底泥からの有機汚染物質移動促進剤。
［２］更にリン酸イオン発生剤を含有することを特徴とする上記［１］に記載の有機汚染物質移動促進剤。
［３］有機汚染物質が多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）であることを特徴とする上記［１］または［２］に記載の有機汚染物質移動促進剤。
［４］有機汚染物質が残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）であることを特徴とする上記［１］〜［３］の何れかに記載の有機汚染物質移動促進剤。
［５］有機汚染物質で汚染された汚染土壌及び／又は汚染底泥に、上記［１］〜［４］の何れかに記載の有機汚染物質移動促進剤を混合することを特徴とする汚染土壌及び／又は汚染底泥から該汚染物質の移動を促進する方法。
［６］有機汚染物質で汚染された汚染土壌及び／又は汚染底泥を、上記［１］〜［４］の何れかに記載の有機汚染物質移動促進剤の存在下で、洗浄することを特徴とする汚染土壌または汚染底泥の浄化方法。
［７］有機汚染物質移動促進剤を含む洗浄水で洗浄することを特徴とする上記［６］に記載の浄化方法。
［８］超音波照射下で洗浄することを特徴とする上記［６］または［７］に記載の浄化方法。
［９］洗浄処理後、洗浄水に含まれる有機汚染物質を疎水性有機溶媒で抽出除去することにより、洗浄水を再生し、該再生洗浄水を有機汚染物質で汚染された汚染土壌及び／又は汚染底泥の洗浄処理に再利用することを特徴とする上記［７］または［８］に記載の浄化方法。
［１０］有機汚染物質を含む疎水性有機溶媒から、疎水性有機溶媒を回収し、この疎水性有機溶媒を前記洗浄水に含まれる有機汚染物質の抽出溶媒として再利用することを特徴とする上記［９］に記載の浄化方法。
【発明の効果】
【００１７】
ナフタレン、フェナントレン、ピレンなどの多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）や、ダイオキシン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、ＤＤＴといった残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）などの有機汚染物質は、疎水性のため土壌等に強く吸着している。このため、水によりこれらの汚染物質を土壌等から離脱・移動させることが困難とされていたが、本願発明では、これらの有機汚染物質の土壌中や底質中での離脱・移動性を高めることができる。
【００１８】
すなわち、本発明で用いるDNAまたはその誘導体の水溶液は、土壌中や底質中での前記有機汚染物質の離脱や移動性を高めることができるので、ナフタレン、フェナントレン、ピレンなどの多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）や、ダイオキシン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、ＤＤＴといった残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）などの疎水性の有機汚染物質で汚染された汚染土壌や汚染底泥を、有機溶媒を使用することなしに水で洗浄することが可能となる。
また、本願発明の浄化剤は、汚染物質の移動が主要な役割果たす浄化技術、例えば、バイオレメディエーションや、エレクトロカイネティックレメディエーション、ファイトレメディエーションなどに適用しても浄化の促進効果が期待される。
【００１９】
そして、本発明の浄化方法によれば、有機汚染物質で汚染された土壌や底質から有機汚染物質を効果的に洗浄浄化することができる。
更に、洗浄浄化後、該汚染物質を含有する洗浄水から、有機溶媒による抽出操作で該有機汚染物質を抽出除去し、有機汚染物質を含まない洗浄水を再生して再利用することが可能である。さらに、該抽出操作で使用した、有機汚染物質を含む有機溶媒は、蒸留等の操作で再生して再利用することができる。すなわち、本願発明の浄化方法では、土壌洗浄に用いられる洗浄水も、その洗浄水の再生に利用される有機溶媒も、繰り返し使用が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
まず、本発明の有機汚染物質で汚染された汚染土壌や汚染底泥中の汚染物質の移動性を高める汚染物質移動促進剤について説明する。
本発明の汚染物質移動促進剤はデオキシリボ核酸（DNA）またはその誘導体の水溶液を必須成分とすることを特徴としている。
【００２１】
本発明の汚染物質移動促進剤とは、汚染土壌や汚染底泥に強く吸着し、水層に移動し難い疎水性有機汚染物質の溶解性を高め、移動しやすくする薬剤のことを言う。
【００２２】
ＤＮＡは生物の遺伝情報を子孫に伝える重要な役割を担っている水溶性の生体高分子で、主鎖がポリリン酸からなる分子量が数億から数十億にもおよぶ巨大分子である。すなわち、デオキシリボースとリン酸が交互に結合した構造の主鎖を持ち、糖の部分に核酸塩基がついた高分子であり、二重らせん構造をとり、この二重らせん構造の核酸塩基層に芳香族化合物などが挿入され、層間化合物を作ることができるものである。
ＤＮＡは地球上に存在するあらゆる生物の細胞に存在し、遺伝情報が書き込まれている。ＤＮＡは、生体試料から酵素や試薬などを使って細胞の膜を壊し、さらに付着している脂質やタンパク質を取り除くことによって取り出すことができる。一方で、生命科学の研究の進展に伴い、ＤＮＡの合成が可能になり、現在では合成装置を用いて簡単に合成されるようになっている。
【００２３】
ＤＮＡの核酸塩基層が汚染土壌や汚染底泥中の有機汚染物質を取り込むことにより、有機汚染物質が水層に移動し、移動しやすくなる。
【００２４】
本発明で用いられるＤＮＡは、核酸塩基層に有機汚染物質などが挿入された層間化合物を作ることができるものであればどのようなものでもよく、生物由来のＤＮＡでも良いし、合成して得られたＤＮＡであってもよい。また、生物由来のＤＮＡの場合は、由来する生物によって限定されず、いかなる生物のものであってもよい。また、分子量や大きさによって限定されず、いかなる分子量や大きさのものであってもよいし、分子量や大きさの異なるものが共存しているようなものであってもよい。
【００２５】
本発明におけるＤＮＡは、安価で大量に提供されるものの使用が好ましい。この様なものの例として、これまで廃棄物として廃棄されていた、鮭の精巣やホタテのうろからとられるＤＮＡがある。これらの海洋生物由来のＤＮＡを取り出す方法においても、特に限定されず、コストパフォーマンスを考慮して最良の方法を選択すればよい。
【００２６】
本発明におけるＤＮＡ誘導体とは、ＤＮＡの親水性を高めたり低めたりする目的や、安定性を増す目的、あるいは核酸塩基層への取り込みを高める目的などでＤＮＡの化学的性質を変更するためにＤＮＡを化学修飾したもののことを言い、基本的に二重らせん構造の核酸塩基層に有機汚染物質などが挿入された層間化合物を作ることができる、ＤＮＡの基本構造を備えるものであればどのような化学修飾物をも含むものであってもよい。
【００２７】
本発明の有機汚染物質移動促進剤は、デオキシリボ核酸（DNA）またはその誘導体の水溶液を必須成分とするが、更にリン酸イオン発生剤を共存させることが好ましい。これにより、汚染土壌や汚染底泥中の汚染物質の移動性をさらに高めることができ、より効率的に洗浄浄化することが可能となる。
【００２８】
リン酸イオン発生剤としては、水溶性のリン酸化合物であればよく、特に限定されないが、例えば、リン酸（Ｈ3ＰＯ4）の他、水中で加水分解してリン酸を生成する化合物、リン酸ナトリウム、リン酸水素２ナトリウム、リン酸２水素ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸水素２カリウム、リン酸２水素カリウム、ヘキサンメタリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム等が挙げられる。これらのリン酸化合物は、単独又は混合物の形態で用いることができる。
【００２９】
ＤＮＡとリン酸イオンの割合は特に制約されず、ＤＮＡ濃度にも特に限定されず、リン酸イオンとして０．００１〜１０Ｍ、好ましくは０．００５〜５Ｍ、より好ましくは０．０１〜３Ｍ、さらに好ましくは０.０５〜１Ｍである。
【００３０】
なお、本発明でいう汚染土壌とは、後記する有機汚染物質で汚染された土壌を意味し、有機汚染物質が単独で存在するものであっても良いし、複数の有機汚染物質で汚染されているものであっても良い。さらに、重金属などの他の汚染物質でも汚染されている、複合汚染された土壌も含まれる。また汚染底泥とは、後記する有機汚染物質で汚染された河川、湖沼、海洋等水環境の水底の表層土を言い、有機汚染物質が単独で存在するものであっても良いし、複数の有機汚染物質で汚染されているものであっても良い。さらに、重金属などの他の汚染物質でも汚染されている、複合汚染された底質も含まれる。
【００３１】
また、有機汚染物質とは、ナフタレン、フェナントレン、ピレンなどの多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）や、ダイオキシン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、ＤＤＴといった残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）などの他、これらに属さない農薬等の疎水性有機汚染物質も含み、疎水性の有機汚染物質全般を意味する。
【００３２】
つぎに、本発明の有機汚染物質で汚染された汚染土壌や汚染底泥中の有機汚染物質の移動促進方法について説明する。
本発明の有機汚染物質の移動促進方法は、上記汚染土壌や汚染底泥を、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）またはその誘導体を必須成分とする汚染物質移動促進剤を混合することを特徴としている。
また、本発明の浄化方法は、上記汚染土壌や汚染底泥を、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）またはその誘導体を必須成分とする汚染物質移動促進剤を含む洗浄水で洗浄処理することを特徴としている。
【００３３】
具体的には、デオキシリボ核酸（DNA）またはその誘導体の水溶液を、有機汚染物質で汚染された汚染土壌や汚染底泥と混合する。
このとき、あらかじめ水溶液にＤＮＡまたはその誘導体を溶解させたものを用いても良いし、始めにＤＮＡまたはその誘導体を汚染土壌や汚染底泥に固体で散布し、その後で水を加えるなど、いかなる方法で土壌や底質に誘導してもよい。
【００３４】
ＤＮＡと土壌や底質を混合する行程としては、カラム等に汚染土壌や汚染底泥を詰めたものに洗浄水を通水しても良いし、汚染土壌を移動させることなく原位置で洗浄水を通水するなどいずれの方法でも良く、洗浄水をＤＮＡまたはその誘導体を含む水溶液に換えるだけで、通常の土壌浄化で行われている土壌洗浄法のいずれの方法を採用しても良い。
【００３５】
また、汚染土壌や汚染底泥を洗浄容器にとり、そこにデオキシリボ核酸（DNA）またはその誘導体の水溶液を加えて洗浄することができる。この際、回転または振動を与えるなどして固液接触を高める方法とることが好ましい。この場合の洗浄においても、やはり洗浄水をＤＮＡまたはその誘導体を含むものに換えるだけで、通常の土壌浄化で行われている土壌洗浄法のいずれの方法を採用しても良い。
【００３６】
ＤＮＡまたはその誘導体を含む水溶液で土壌洗浄する際のＤＮＡ濃度は特に限定されない。土壌の種類、汚染物の種類及びレベル等、さらには使用するＤＮＡの分子量に応じて適宜決められればよいが、一般的には、０．０１〜６０％、好ましくは０．０５〜２０％、より好ましくは０．１〜１０％の範囲内である。ＤＮＡの濃度が低すぎれば、洗浄効果はあまり期待できないし、濃すぎると、洗浄後、洗浄水から有機溶媒で有機汚染物質を抽出する際、有機溶媒と水の分離に障害が生ずることがある。
【００３７】
また、本発明の浄化方法は、デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）またはその誘導体を有機汚染物質移動促進剤として用いることを要件とするが、さらにリン酸イオンの共存下で行うことで洗浄効果を高めることができる。
リン酸イオンを存在させるためにリン酸イオン発生剤を添加すればよい。リン酸イオン発生剤としては、前記リン酸イオン発生剤の項で説明したものと同様な水溶性のリン酸化合物が用いられる。これらのリン酸化合物は、単独又は混合物の形態で用いることができる。
【００３８】
ＤＮＡとリン酸イオンの割合は特に制約されず、ＤＮＡ濃度にも特に限定されず、リン酸イオンとして０．００１〜１０Ｍ、好ましくは０．００５〜５Ｍ、より好ましくは０．０１〜３Ｍ、さらに好ましくは０.０５〜１Ｍである。
【００３９】
汚染土壌や汚染底泥にＤＮＡまたはその誘導体とリン酸イオン発生剤を添加する順序は、先に前者を添加して後者を後に添加してもよいし、その逆でもよい。また、両者を同時に添加してもよいし、両者の混合物を添加してもよい。
【００４０】
本願発明において、汚染土壌や汚染底泥を洗浄する際、超音波照射下で行うことができる。
本発明に使用する超音波の周波数としては、一般的には、１ＫＨｚ〜１，０００ＫＨｚの範囲であるのがよいが、好ましくは、１０ＫＨｚ〜６００ＫＨｚの範囲、より好ましくは、２０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚの範囲、さらに好ましくは、１０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの範囲がよい。超音波の照射時間は、汚染土壌や汚染底泥によっても変わり、特に限定されないが、一般的には、約３０秒間〜５時間、好ましくは、約１分間〜３時間、より好ましくは、約１０分間〜１時間の範囲であるのがよい。
【００４１】
洗浄液の温度は、通常、常温であるが、必要に応じて加温（例えば４０〜５０℃）又は冷却（例えば０〜１０℃）することもできる。
【００４２】
汚染土壌や汚染底泥の洗浄処理後に生じる洗浄水には、多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）や、残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）など、疎水性の有機汚染物質がＤＮＡの核酸塩基層にインタカレートされた状態で含まれている。
これらの有機汚染物質は疎水性の有機溶媒で抽出することができ、抽出後、有機層を分離することにより、該有機汚染物質を含まない洗浄水が再生される。この再生洗浄水は、汚染土壌や汚染底泥の洗浄に再利用することでき、洗浄水の繰り返し使用が可能となる。
【００４３】
洗浄処理後の洗浄水から疎水性有機溶媒により有機汚染物質を抽出する装置としては、特に制約されず、一般にこれらの操作に用いられている装置を使って行うことができる。
【００４４】
また、有機汚染物質を含む有機溶媒層からは、蒸留等の操作を行うことで疎水性の有機溶媒を回収することができる。回収された疎水性の有機溶媒は、前記有機汚染物質を含む洗浄水からの有機汚染物質の抽出溶媒として再利用される。
【００４５】
有機溶媒の回収操作を行う装置としては、特に制約されず、蒸留操作で有機溶媒を回収する場合は、一般に蒸留操作に用いられている装置を使って行えばよい。
【００４６】
本発明で使用される疎水性有機溶媒としては、水に溶けず、ナフタレン、フェナントレン、ピレンなどの多環芳香属化合物（ＰＡＨｓ）や、ダイオキシン類、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）、ＤＤＴといった残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）などの有機汚染物質を抽出できるものであれば特に限定されない。
このような疎水性の有機溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、ドデセン、セタン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、フェニルシクロヘキサン、ビシクロヘキシル、ベンゼン、トルエン、キシレン、アミルベンゼン、アミルトルエン、ジフェニルエタン、テトラリン、デカリン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリエチルベンゼン、クメン、第２−ブチルベンゼン、ベンジン、ミネラルスピリット、石油エーテル等の炭化水素系溶剤、クロロホルム、四塩化炭素、ブロモホルム、塩化メチレン、塩化エチレン、塩化エチリデン、トリクロルエタン、トリクロルエチレン、テトラクロルエタン、パークロルエチレン、ペンタクロルエタン、ヘキサクロルエタン、塩化プロピレン、トリクロルプロパン、塩化ブチル、ジクロルブタン、ヘキサクロルプロピレン、ヘキサクロルブタジエン、塩化アミル、ジクロルペンタン、塩化２−エチルヘキシル、クロルベンゼン、ジクロルベンゼン、トリクロルベンゼン、クロルトルエン、ジクロルトルエン、トリクロルモノフルオルメタン、1,1,2−トリフルオル−1,2,2−トリクロルエタン、テトラクロルジフルオルエタン、ジブロモジフルオルエタン、パーフルオロトリブチルアミン、クロルニトロエタン、クロルニトロプロパン、ジクロルイソプロピルエーテル等のハロゲン化炭化水素、イソブタノール、ｎ−ブタノール、ｎ−ヘキシルアルコール、エチルブチルアルコール、ヘプチルアルコール、メチルアミルカルビノール、３−ヘプタノール、ジメチルペンタノール、オクチルアルコール、エチルヘキシルアルコール、イソオクチルアルコール、ジイソブチルカルビノール、ｎ−デシルアルコールなどのアルコール類、イソプロピルエーテル、エチルブチルエーテル、ブチルエーテル、アミルエーテル、ヘキシルエーテル、ブチルフェニルエーテル、アニソール、ジフェニルエーテルなどのエーテル類、ブチロン、メチルアミルケトン、メチルヘキシルケトン、バレロン、アセトフェノンなどのケトン類、酢酸ブチル、酢酸アミル、酢酸メチルアミル、酢酸２−エチルブチル、酢酸２−エチルヘキシル、酢酸シクロヘキシル、酢酸フェニル、酢酸ベンジル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸アミル、酪酸ブチル、シュウ酸ブチル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸ベンジルなどのエステル類や二硫化炭素、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、アジピン酸ジイソブチル、セバシン酸ジオクチル、リン酸トルクレジル塩素化パラフィン、ヒマシ油などが挙げられ、これらを単独で、又は２種以上を併用して用いられる。
なかでも、クロロホルム、エーテル、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、ジクロロメタン、石油エーテル、酢酸エチルおよびベンゼン等の一般的有機溶媒のいずれか、もしくはこれらの２種以上からなる混合物から適宜選択して用いるとよい。
【実施例】
【００４７】
次に本発明の実施例に基づきさらに詳細に説明する。なお、以下の例においては、％は重量％を意味する。
ＤＮＡは、鮭の精巣由来のＤＮＡ−Ｎａで、分子量５万〜２０万のものを用いた。
【００４８】
（実施例１）
ピレン汚染土壌（５００ｐｐｍ）を調整し、土壌洗浄実験をおこなった。すなわち、ピレン汚染土壌０．２ｇを５０ｍｌの三角フラスコに取り、それに純水、５００ｐｐｍのＤＮＡ溶液、１０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液を、それぞれ１０ｍｌ加え２時間の振とう抽出をおこなった。抽出後、抽出液を遠心分離（３０００ｒｐｍ）し、その５ｍｌを同体積のヘキサンで抽出した。このヘキサン層をＧＣＭＳで分析し、ピレンの濃度を求め、洗浄による土壌からピレンの除去率を求めた。その結果、純水による洗浄で除去できたピレンは１％程度に留まったが、５００ｐｐｍのＤＮＡ溶液では、土壌中の１１％のピレンが除去され、１０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液では、１４％のピレンが一回の洗浄で除去された。
【００４９】
（実施例２）
実勢例１において、純水、５００ｐｐｍのＤＮＡ溶液、１０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液の各洗浄液（１０ｍｌ）に０．３ＭのＫＨ２ＰＯ４を加えた以外は実施例１と同じ操作を行った。その結果、純水による洗浄で除去できた値は１％程度で違いが認められなかったが、５００ｐｐｍのＤＮＡ溶液では土壌中の１９％のピレンが除去され、１０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液では、３６％のピレンが一回の洗浄で除去された。
【００５０】
（実施例３）
実勢例１において、０．１％、０．５％、１％、２．５％、５％のＤＮＡ溶液を、それぞれ１０ｍｌ加えた以外は実施例１と同じ操作を行った。その結果、各洗浄で除去できたピレンの量は、それぞれ、１４％、５８％、７２％、９２％、１００％であった。すなわち、一回の洗浄でほぼ１００％のピレンを洗浄除去することも可能であることが明らかになった。
【００５１】
（実施例４）
ピレン、アントラセン、フェナントレン各１００ｍｇで汚染された土壌を調整し、土壌洗浄実験を行った。汚染土壌０．２ｇを５０ｍｌの三角フラスコに取り、それに純水、１０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液、５０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液を、それぞれ１０ｍｌ加え２時間振とう抽出をおこなった。抽出後、抽出液を遠心分離（３０００ｒｐｍ）し、その５ｍｌを同体積のヘキサンで抽出した。このヘキサン層をＧＣＭＳで分析し、ピレン、アントラセン、フェナントレンの濃度を求め、洗浄による土壌からこれらの除去率を求めた。その結果、１０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液による洗浄で除去できたのは、ピレン、アントラセン、フェナントレン、それぞれ、１９％、６％、２０％であった。５０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液では、ピレン、アントラセン、フェナントレンの除去率は、それぞれ５３％、１４％、３９％であった。
【００５２】
（比較例１）
実施例４において、ＤＮＡ溶液の代わりに、同濃度のγ−シクロデキストリン溶液を加えた以外は実施例４と同じ操作を行った。その結果、１０００ｐｐｍのγ−シクロデキストリン溶液による洗浄で除去できたのは、ピレン、アントラセン、フェナントレン、それぞれ、４％、３％、１４％であった。５０００ｐｐｍのγ−シクロデキストリン溶液では、ピレン、アントラセン、フェナントレンの除去率は、それぞれ１０％、５％、１７％であった。
【００５３】
（実施例５）
ポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦｓ）、ポリ塩化ジベンゾパラダイオキシン（ＰＣＤＤｓ）、コプラナポリ塩化ビフェニル（コプラナＰＣＢｓ）で汚染された実汚染底泥１０ｇをジクロロメタン１００ｍｌで抽出し、遠心分離後、ＧＣ/ＭＳで分析し毒性等量（ＴＥＱ）を求めた。その結果、該底質の毒性等量は１３．７６４７ｐｇ−ＴＥＱ／ｍｌであった。次にこの汚染底泥１０ｇを１％ＤＮＡ溶液５０ｍｌで１時間振とう抽出し、遠心分離後、上澄み４０ｍｌを同体積のヘキサンで抽出し、抽出液を、ＧＣ/ＭＳで分析し毒性等量（ＴＥＱ）を求めた。その結果、０．２ｐｇ−ＴＥＱ／ｍｌが１％ＤＮＡ溶液の１回の抽出で抽出された。
【００５４】
（実施例６）
ＰＣＢで汚染された実汚染土壌５ｇをアセトン５０ｍｌで抽出し、遠心分離後、ＧＣ/ＭＳで分析しものと、該汚染土壌５ｇを５０ｍｌの１％ＤＮＡ溶液で抽出後その２５ｍｌを同体積のヘキサンで抽出したもののＧＣ/ＭＳ分析のピーク面積の比較から、アセトン抽出に対する抽出割合を求めた。その結果１％ＤＮＡ溶液単独ではほとんど抽出されなかったが、１％ＤＮＡ溶液の抽出を超音波照射下でおこなったところ、アセトン抽出量の約６％のＰＣＢが一回の抽出で抽出された。
【００５５】
（実施例７）
実施例４の５０００ｐｐｍのＤＮＡ溶液を使用した洗浄実験を２度行い、ヘキサン抽出後の水層を一緒にして、再び汚染土壌の洗浄に供し、実施例４と同じ操作をおこなったところ、ＤＮＡ溶液によるピレン、アントラセン、フェナントレン抽出量は１回目の抽出量とほとんど差はなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）もしくはその誘導体を必須成分とすることを特徴とする有機汚染物質で汚染された汚染土壌及び／又は汚染底泥からの有機汚染物質移動促進剤。
【請求項２】
更にリン酸イオン発生剤を含有することを特徴とする請求項１に記載の有機汚染物質移動促進剤。
【請求項３】
有機汚染物質が多環芳香族化合物（ＰＡＨｓ）であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機汚染物質移動促進剤。
【請求項４】
有機汚染物質が残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の有機汚染物質移動促進剤。
【請求項５】
有機汚染物質で汚染された汚染土壌及び／又は汚染底質に、請求項１〜４の何れかに記載の有機汚染物質移動促進剤を混合すること特徴とする汚染土壌及び／又は汚染底泥から該汚染物質の移動を促進する方法。
【請求項６】
有機汚染物質で汚染された汚染土壌及び／又は汚染底泥を、請求項１〜４の何れかに記載の有機汚染物質移動促進剤の存在下で、洗浄することを特徴とする汚染土壌及び／又は汚染底泥の浄化方法。
【請求項７】
有機汚染物質移動促進剤を含む洗浄水で洗浄することを特徴とする請求項６に記載の浄化方法。
【請求項８】
超音波照射下で洗浄することを特徴とする請求項６または７に記載の浄化方法。
【請求項９】
洗浄処理後、洗浄水に含まれる有機汚染物質を疎水性有機溶媒で抽出除去することにより、洗浄水を再生し、該再生洗浄水を有機汚染物質で汚染された汚染土壌及び／又は汚染底質の洗浄処理に再利用することを特徴とする請求項７または８に記載の浄化方法。
【請求項１０】
有機汚染物質を含む疎水性有機溶媒から、疎水性有機溶媒を回収し、この疎水性有機溶媒を前記洗浄水に含まれる有機汚染物質の抽出溶媒として再利用することを特徴とする請求項９に記載の浄化方法。
【請求項１】
デオキシリボ核酸（ＤＮＡ）もしくはその誘導体を必須成分とすることを特徴とする有機汚染物質で汚染された汚染土壌及び／又は汚染底泥からの有機汚染物質移動促進剤。
【請求項２】
更にリン酸イオン発生剤を含有することを特徴とする請求項１に記載の有機汚染物質移動促進剤。
【請求項３】
有機汚染物質が多環芳香族化合物（ＰＡＨｓ）であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機汚染物質移動促進剤。
【請求項４】
有機汚染物質が残留性有機汚染物質（ＰＯＰｓ）であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の有機汚染物質移動促進剤。
【請求項５】
有機汚染物質で汚染された汚染土壌及び／又は汚染底質に、請求項１〜４の何れかに記載の有機汚染物質移動促進剤を混合すること特徴とする汚染土壌及び／又は汚染底泥から該汚染物質の移動を促進する方法。
【請求項６】
有機汚染物質で汚染された汚染土壌及び／又は汚染底泥を、請求項１〜４の何れかに記載の有機汚染物質移動促進剤の存在下で、洗浄することを特徴とする汚染土壌及び／又は汚染底泥の浄化方法。
【請求項７】
有機汚染物質移動促進剤を含む洗浄水で洗浄することを特徴とする請求項６に記載の浄化方法。
【請求項８】
超音波照射下で洗浄することを特徴とする請求項６または７に記載の浄化方法。
【請求項９】
洗浄処理後、洗浄水に含まれる有機汚染物質を疎水性有機溶媒で抽出除去することにより、洗浄水を再生し、該再生洗浄水を有機汚染物質で汚染された汚染土壌及び／又は汚染底質の洗浄処理に再利用することを特徴とする請求項７または８に記載の浄化方法。
【請求項１０】
有機汚染物質を含む疎水性有機溶媒から、疎水性有機溶媒を回収し、この疎水性有機溶媒を前記洗浄水に含まれる有機汚染物質の抽出溶媒として再利用することを特徴とする請求項９に記載の浄化方法。
【公開番号】特開２００８−７３１（Ｐ２００８−７３１Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７５１８７（Ｐ２００６−１７５１８７）
【出願日】平成１８年６月２６日（２００６．６．２６）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２６日（２００６．６．２６）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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