植物を用いた土壌または水の浄化方法およびシステム
【課題】下水処理および工場廃水処理のような一般的な水または土壌の浄化に適用可能な省コストで、省エネルギー型の浄化方法およびシステムを提供すること。
【解決手段】本発明は、バラ属（Ｒｏｓａ）の植物を環境ホルモンで汚染された土壌で栽培するかまたは環境ホルモンで汚染された水を培地として用いて水耕栽培することにより、そのような土壌または水を浄化する方法またはシステムを提供する。本発明によれば、土壌または水中の環境ホルモンが、バラ属（Ｒｏｓａ）の植物を利用することにより除去される。
【解決手段】本発明は、バラ属（Ｒｏｓａ）の植物を環境ホルモンで汚染された土壌で栽培するかまたは環境ホルモンで汚染された水を培地として用いて水耕栽培することにより、そのような土壌または水を浄化する方法またはシステムを提供する。本発明によれば、土壌または水中の環境ホルモンが、バラ属（Ｒｏｓａ）の植物を利用することにより除去される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境ホルモンで汚染された土壌または水を、植物を用いて浄化する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビスフェノールＡに代表される環境ホルモンは、内分泌撹乱化学物質とも呼ばれ、生体の恒常性、生殖、発生、または行動に関与するエストロゲン、アンドロゲン、甲状腺ホルモンなどの種々の生体ホルモンの合成、分泌、生体内輸送、受容体への結合またはその作用などの、生体ホルモンが関与する諸過程を撹乱する物質である。
【０００３】
環境ホルモンは、大部分が人工の化学物質であり、その由来は工業原料などである。例えば、ビスフェノールＡは、プラスチックの原材料として用いられ、プラスチック工場の廃水に多く含まれるほか、廃棄物処分場から出る浸出水にも多量に含まれている。
【０００４】
現在の下水処理および工場廃水処理では、環境ホルモンの除去が不十分で、広範囲の土壌および水の汚染の問題が生じている。工場廃水または生活廃水に含まれる環境ホルモンは、濃度が極めて低く急性毒性がないために、源位置での除去システムが導入されていないことが多い。環境中に放出された環境ホルモンは、生物濃縮された場合、生体に影響を及ぼし得る。
【０００５】
現状の廃水高度処理法としては、活性汚泥による生物処理を行った処理水を、オゾンによる化学処理または活性炭による物理的吸着を利用して処理する方法が実用化されている。これらの高度処理技術は、高エネルギーおよび高コストを要することに加え、難分解性のフェノール系環境ホルモン（例えば、ビスフェノールＡ）の完全分解または吸着分離処理は難しい。さらに、これらの高度処理技術は、工場廃水の処理には適するが、生活廃水、農業廃水、または汚染土壌の処理においては莫大なコストがかかり、実用的でない。
【０００６】
近年、廃水処理のために、環境ホルモンの吸収および分解が可能な植物を利用することが試みられている。
【０００７】
例えば、ビスフェノールＡを含む水でタバコの苗を水耕栽培することによりビスフェノールＡをタバコ植物によって吸収分解させる方法が知られている（非特許文献１）。この方法では、その吸収率は４時間の水耕栽培で２７％程度であり、またこの吸収はタバコ根表面への初期吸着によるものが殆どであり、植物体中に能動的に取り込まれたものではなく、実用的なレベルの浄化技術とは言えない。
【０００８】
特許文献１には、イネ科植物またはタデ科植物を利用したビスフェノール類縁化合物で汚染された水の浄化が記載されている。
【０００９】
特許文献２には、スベリヒユ属（Ｐｏｒｔｕｌａｃａ）のポーチュラカを用いたビスフェノールＡを含む環境ホルモンで汚染された土壌または水の浄化が記載されている。ポーチュラカは、高温性の園芸植物であり、日本での栽培期間はおよそ５月から１０月に限定され、低温期には適用できない。
【特許文献１】特開２００６−４３６４３号公報
【特許文献２】特開２００６−２９７３６７号公報
【非特許文献１】N. Nakajimaら, Processing of Bisphenol A by Plant Tissues: Glucosylation by Cultured BY-2 Cell and Glucosylation/Translocation by Plants of Nicotiana tabacum, Plant Cell Physiol., 43(9), 1036-1042, 2002年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、一般的な水または土壌の浄化に適用可能な省コストで、省エネルギー型の浄化方法およびシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、水中の環境ホルモンを除去する方法を提供する。この方法は、
該環境ホルモンを含む水をバラ属（Ｒｏｓａ）の植物に与えて該環境ホルモンを該植物に吸収させる工程を含む。
【００１２】
本発明はまた、環境ホルモンで汚染された土壌または水を浄化する方法を提供する。この方法は、
バラ属（Ｒｏｓａ）の植物を該土壌で栽培するかまたは該水を培地として用いて水耕栽培する工程を含み、これにより該土壌または水から環境ホルモンを除去する。
【００１３】
本発明はさらに、土壌浄化システムを提供する。この土壌浄化システムは、バラ属（Ｒｏｓａ）の植物および環境ホルモンで汚染された土壌を含み、該バラ属の植物が該土壌の上に植栽され、該土壌中の環境ホルモンを該バラ属の植物に吸収させる。
【００１４】
本発明はさらに、水浄化システムを提供する。この水浄化システムは、バラ属（Ｒｏｓａ）の植物および支持体を備え、該支持体は、該バラ属の植物根の部分を保持し、そして環境ホルモンで汚染された水を保持する構造を有し、該根を該汚染された水との接触により水中の環境ホルモンを該バラ属の植物に吸収させる。
【００１５】
１つの実施態様では、上記バラ属の植物はミニバラ（Ｒｏｓａ ｈｙｂｒｉｄａ）である。
【００１６】
別の実施態様では、上記環境ホルモンは、フェノール系環境ホルモンである。
【００１７】
１つの実施態様では、上記支持体は、水の導入および排出が可能な容器に該植物を支える濾材を入れたユニットである。
【００１８】
さらなる実施態様では、上記濾材は、人工ゼオライトを含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、土壌または水中に含有される環境ホルモンを、バラ属の植物を利用することにより、その土壌または水から除去することができる。本発明によれば、工場廃水に加えて、生活廃水、農業廃水、または汚染土壌の処理にも適した浄化処理方法およびシステムが提供される。ミニバラは、高温期だけでなく低温期であっても野外で栽培可能であり、通年にわたって野外での適用が可能になる。また、バラ属の植物は、通常の園芸植物として栽培されており、安全性および鑑賞性が高い。本発明は、環境浄化能に加えて、景観保護にも優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の方法では、環境ホルモンを含む水をバラ属（Ｒｏｓａ）の植物に与えることにより、その水から環境ホルモンを除去する。「環境ホルモンを含む水を与える」工程には、バラ属の植物の根から、環境ホルモンを含む水を吸収可能とする任意の工程が含まれる。例えば、環境ホルモンを含む水を培地としてバラ属の植物を水耕栽培することであってもよく、あるいは環境ホルモンを含む土壌において（必要に応じて給水しながら）植物を栽培することであってもよい。これらのいずれの工程によっても、植物は、環境ホルモンを水と共に根から吸収できる。水耕栽培では、培地である環境ホルモンを含む水が根から吸収され得、一方、土壌栽培では、土壌中または土壌に付与された水分を通じて、環境ホルモンを含む水が根から吸収され得る。
【００２１】
バラ属（Ｒｏｓａ）の植物は、落葉または常緑の低木で、匍匐性またはつる性であり、多くは棘を有する。バラ属には、野生種のバラに加え、多くの園芸品種が含まれる。本発明によればバラ属の任意の植物が用いられ得るが、好ましくは、ミニバラ（Ｒｏｓａ ｈｙｂｒｉｄａ）である。ミニバラは、高温期だけでなく低温期であっても野外で栽培可能であり、そして水耕栽培が可能である。本発明で使用されるミニバラの種は問わない。ミニバラは匍匐性であり、一旦土壌に植栽すると生長するにつれて生育面積が自然に四方に広がり、広い範囲の土壌を少ない植栽労力で被覆することができる。ミニバラは美しい花を咲かせる園芸植物であり、鑑賞性に優れる。また多年性の種であれば、毎年植栽を行う必要はなく、メンテナンスコストを低く抑えることができる。
【００２２】
土壌または水から除去される環境ホルモンとしては、内分泌撹乱作用を有する化学物質であれば、その化学構造、由来を問わずいかなる環境ホルモンも対象とし得る。環境ホルモンには、例えば、プラスチックの原材料として用いられるビスフェノールＡ、ごみ焼却施設の焼却灰および集塵灰に含まれるダイオキシンおよびコプラナーポリ塩化ビフェニル（ｃｏ−ＰＣＢ）、界面活性剤の原材料として用いられるノニルフェノールおよびオクチルフェノール、屎尿処理場から放出され、環境中で女性ホルモンとして作用するエストラジオール（β−エストラジオール）、可塑剤として用いられるフタル酸エステル、医療品合成の原材料として用いられるベンゾフェノン、殺虫剤として用いられるジクロロジフェニルトリクロロエタン（ＤＤＴ）およびＤＤＥ（ＤＤＴの代謝物）が含まれる。好適には、フェノール系環境ホルモン（ビスフェノールＡ、ノニルフェノール、およびオクチルフェノールを含む）が除去され得る。環境ホルモンは、単独で土壌または水に含まれている必要はなく、二種以上の組合せで土壌または水に含まれていてもよい。
【００２３】
これらの環境ホルモンは、バラ属の植物の植物体に吸収された後、植物体内に蓄積されない。そのため、生育している植物体は、新たな環境ホルモン汚染物質として廃棄処理する必要はない。
【００２４】
環境ホルモンが除去される対象となり得る土壌または水は、環境ホルモンを含む土壌または水であり、このような土壌または水を、本明細書では、環境ホルモンで汚染された土壌または水ともいう。例えば、環境ホルモンが原材料などとして用いられている工場からの廃棄物の処分場周辺の土壌、上記工場からの工場廃水、生活廃水、農業廃水など、およびそれらの廃水が流入している河川または湖沼の水および土壌が対象となる。
【００２５】
環境ホルモンを除去する対象が土壌である場合、本発明の浄化方法は、この土壌の上にバラ属の植物を植栽して栽培することによって実施することができる。土壌への植栽は、植物の種子を播種することによって、または挿し芽によって行われ得る。また、別の土壌である程度生長させた苗を準備または購入し、次いで浄化対象の土壌に移植してもよい。いずれの方法においても、バラ属の植物の土壌への植栽前に土壌の耕起および肥料の施肥を必要により適宜行うことは言うまでもない。なお、植物の生育に適切な土壌ｐＨは６．５〜７．５程度である。
【００２６】
環境ホルモンを除去する対象が水である場合、本発明の浄化方法は、この水を培地として用いてバラ属の植物を水耕栽培することによって実施することができる。水耕栽培とは、植物の根が直接水と接する状態で栽培することをいう。本発明によれば、環境ホルモンで汚染している水を培地として用いて植物を水耕栽培することにより、その水を浄化できる。水耕栽培では、環境ホルモンで汚染している河川または湖沼においてその水面に、植物の根が水と接触可能であるように該植物を保持した支持体を浮遊させることにより、該河川または湖沼の水を培地として使用してもよく、あるいは該植物を保持した支持体を環境ホルモンで汚染された水を導入可能な手段（例えば、水槽または水路）の中に設置し、当該河川または湖沼から、または廃水を排出している設備から、環境ホルモンで汚染された水を該手段に導入して培地として使用してもよい。例えば、水槽などを用いて水耕栽培を行う場合、汚染水を水槽に導入して植物を栽培した後、汚染除去された水を水槽から排出し得る。
【００２７】
水耕栽培は、適当な大きさまで生長させたバラ属の植物の根の部分を、環境ホルモンで汚染された水と接触させるように浸漬させ、環境ホルモンで汚染された水を培地として植物を培養すればよい。栽培または培養条件は植物毎に異なり得る。屋内で水耕栽培を行う場合、それぞれの植物について好適な培養条件を適宜設定し得る。種を問わずミニバラの場合、通常、白色蛍光灯の連続照射（１日１８時間照射）下で２０〜２５℃の温度条件で培養することが好適である。環境ホルモンで汚染された水を浄化するのに必要な培養時間は、培地中の環境ホルモンの初期濃度または培養するバラ属の植物の植え込み量（植物体重量）によって異なる。例えば、ミニバラ・カリナを用いて約１ｇの植物体重量当たり１００ｍｌの初期濃度５０μＭのビスフェノールＡ溶液を浄化する場合、約３日間の培養でこの溶液中のビスフェノールＡをほとんど除去し得る。ミニバラ・カリナを用いて約１ｇの植物体重量当たり１００ｍｌの初期濃度２０μＭのオクチルフェノール溶液を浄化する場合、約３日間の培養でこの溶液中のオクチルフェノールを完全に除去し得る。ミニバラ・カリナを用いて約１ｇの植物体重量当たり１００ｍｌの初期濃度２５μＭのノニルフェノール溶液を浄化する場合、約１日間の培養でこの溶液中のノニルフェノールを完全に除去し得る。
【００２８】
水耕栽培では、植物の茎および葉を水面上に出して、根を水と接触できるように植物を保持する支持体が必要である。環境ホルモンで汚染された水に植物の根が直接接触可能とである限り、任意の支持体が用いられ得る。屋外または屋内の施設で水耕栽培を行う場合、支持体としては、水の導入および排出が可能な容器（例えば、空隙状の壁を側面および底面に有し、頂部が開口している容器）に植物を支える濾材を入れたユニットが挙げられる。このユニットは、環境ホルモンで汚染された水が植物に送られるような手段（例えば、給水口および排水口を備えた水槽、または水路）の中に、植物が吸水可能な状態に配置され得る。
【００２９】
植物を支える濾材としては、浄化対象水中の富栄養化の原因物質に対する吸着性能を有することが好ましい。例えば、人工ゼオライト、竹炭などが挙げられる。人工ゼオライトは、石炭火力発電所などから排出される石炭灰を人工的にアルカリ処理することにより生成されるリサイクル資材である。環境ホルモンならびに環境負荷となり得る窒素およびリンの吸着性能が優れる点で、人工ゼオライトＦｅタイプが好ましい。人工ゼオライトＦｅタイプは、水耕栽培での植物の生育にも優れる。人工ゼオライトＦｅタイプは粒径５ｍｍのペレットが好適に使用され得るが、これに限定されない。竹炭は、竹を炭化したものである。
【００３０】
濾材は、植物の生育に適切な条件（例えばｐＨ）および形態を考慮して組成が決定され得る。例えば、濾材として、人工ゼオライトＦｅタイプに竹炭を混合して用いることもできる。植物の生育に適切な土壌ｐＨは６．５〜７．５程度である。そのため、濾材のｐＨも適切に調節され得る。濾材は、新根の形成および水の吸収性の点で団粒構造が好ましい。
【００３１】
本発明によれば、環境ホルモンが除去された土壌または水が得られ得る。これらの用途は特に限定されない。環境ホルモンが除去された土壌は、例えば、植物栽培用土壌として園芸用または農業用に用いることができる。環境ホルモンが除去された水は、例えば、農業用水または工業用水として好適に用いることができる。飲料用水の原料水としても適している。
【００３２】
バラ属の植物（例えば、ミニバラ）は、通常の園芸植物として栽培されており、安全性および鑑賞性が高いので、緑化効果に優れる。本発明によれば、浄化性に加えて、緑化的要素であるアメニティーも向上される。また、植物バイオマス生産にも利用可能である。したがって、本発明によれば、環境浄化と花卉生産または植物バイオマス生産とを併せて行うことができる。
【実施例】
【００３３】
（実施例１）
本実施例では、以下の表１に示す種々のミニバラを用いた。植物は、挿し芽をして約８週齢の時点（樹高２５ｃｍ程度）で試験に供した。試験に供した植物の個体数は、明記しない限り１個体である。
【００３４】
鉢植えにした各植物の根を水道水で洗浄後、ベンレート２，０００倍液で殺菌した。湿重量１ｇの植物体当たり２５ｍｌの５０μＭビスフェノールＡ（ＢＰＡ）水溶液を培地としてこれに根を浸漬した。根を完全に培地に浸漬させ、茎および葉は空気中に出るように配置し、アルミ箔で容器の口を覆った。白色蛍光灯の連続照射下、２５℃で培養した。２４時間後および４８時間後に培地をサンプリングし、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を用いてＢＰＡを定量した。ＨＰＬＣによるＢＰＡの測定条件は以下の通りである：
カラム：逆相カラム（ＣＯＳＭＯＳＩＬ ５Ｃ１８−ＡＲ−ＩＩ Ｗａｔｅｒｓ ２５９０−４．６、ナカライテスク）
注入量：４０μｌ
流速：１．０ｍｌ／分
移動相：６０％（v/v）メタノール水溶液
検出器：ダイオードアレイ検出器
検出波長：２８０ｎｍ。
【００３５】
ＢＰＡの添加濃度および培地中のＢＰＡの残存濃度からＢＰＡ除去率（％）を以下の式に従って計算した：
ＢＰＡ除去率（％）＝１００−（培地中のＢＰＡの残存濃度／ＢＰＡの添加濃度）×１００
【００３６】
これらの結果を以下の表１に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】
表１に示すように、ミニバラは、いずれの種においても培地から大部分のＢＰＡを除去できた。種によっては２４時間後においてでさえもほとんどのＢＰＡを培地から除去できた。
【００３９】
（実施例２）
上記実施例１から、ミニバラが水培地からＢＰＡを効果的に除去することが分かった。そこで本実施例では、ＢＰＡと同様のフェノール系環境ホルモンであるオクチルフェノール（ＯＰ）およびノニルフェノール（ＮＰ）、ならびにＢＰＡ、ＯＰおよびＮＰの３種の組合せに対して、ミニバラが浄化能を有するか否かを調べた。
【００４０】
本実施例では、供試植物としてミニバラ・カリナを用いた。上記実施例１と同様にして植物体を調製した。湿重量１ｇの植物体当たり１００ｍｌの各化合物を含む水溶液を培地としてこれに根を浸漬した。培地中の化合物の濃度はそれぞれ、ＢＰＡが５０μＭ、ＯＰが２０μＭ、ＮＰが２５μＭであった。３種を組み合わせた場合は、５０μＭのＢＰＡ、２０μＭのＯＰ、および２５μＭのＮＰを含む２００ｍｌの水溶液を培地とした。上記実施例１と同様にしてミニバラを培養し、培地を経時的にサンプリングしてＨＰＬＣにて各化合物の含有濃度を定量した。これらの結果を図１から図４に示す。
【００４１】
図１は、ミニバラ・カリナを培養した場合の培地中のビスフェノールＡ（ＢＰＡ）濃度の経時変化を示す。植物を培養していない培地について、ＢＰＡ濃度を対照として測定した。図中、四角がミニバラ・カリナ培養時の結果を表し、菱形が植物なしの結果を表す。縦軸は培地中のＢＰＡ濃度（μＭ）を表し、横軸は植物体の培養後の経過時間（ｈ）を示す。図１に示されるように、ミニバラ・カリナの培養により、培地中のＢＰＡ濃度は１日後にすでに半分以下になり、以後も時間の経過と共に減少した。
【００４２】
図２は、ミニバラ・カリナを培養した場合の培地中のオクチルフェノール（ＯＰ）濃度の経時変化を示す。縦軸は培地中のＯＰ濃度（μＭ）を表し、横軸は植物体の培養後の経過時間（ｈ）を示す。図２に示されるように、ミニバラ・カリナの培養により、培地中のＯＰ濃度は１日後にすでに５分の１以下になり、以後も時間の経過と共に減少し、３日後にはほぼ完全に消失した。
【００４３】
図３は、ミニバラ・カリナを培養した場合の培地中のノニルフェノール（ＮＰ）濃度の経時変化を示す。縦軸は培地中のＮＰ濃度（μＭ）を表し、横軸は植物体の培養後の経過時間（ｈ）を示す。図３に示されるように、ミニバラ・カリナの培養により、培地中のＮＰ濃度は１日後にはほぼ完全に消失していた。
【００４４】
図４は、３種組み合わせを含む培地でのミニバラ・カリナ培養による培地中のビスフェノールＡ（ＢＰＡ）、オクチルフェノール（ＯＰ）、およびノニルフェノール（ＮＰ）濃度の経時変化を示す。縦軸は培地中の各環境ホルモン濃度（μＭ）を表し、横軸は植物体の浸漬後の経過時間（ｈ）を示す。それぞれ、黒四角印がビスフェノールＡ（ＢＰＡ）であり、黒三角印がオクチルフェノール（ＯＰ）であり、そして白丸印がノニルフェノール（ＮＰ）である。図４に示されるように、三種の化合物を組み合わせて含有する培地の場合であっても、ミニバラ・カリナの培養により、培地中の各化合物の濃度は時間の経過と共に減少した。
【００４５】
したがって、ミニバラが、フェノール系環境ホルモンを含む培地からこれらのホルモンを効果的に除去できることが示された。
【００４６】
（実施例３）
実施例２と同様にして、フェノール系環境ホルモン（ＢＰＡ、ＮＰ、またはＯＰ）を含有する水溶液培地でミニバラ・カリナを培養した。ミニバラ・カリナ培養の間の培地中の環境ホルモンの活性（エストロゲン様活性）の変移を調べた。培地中にエストロゲン様活性が残存していれば、酵母β−ガラクシダーゼ活性が検出されることを利用して、以下のアッセイを実施した。
【００４７】
酵母サッカロマイセス・セレビシエ（Saccharomyces cerevisiae）を、ロイシンおよびトリプトファンを除いたアミノ酸制限ＳＤ合成寒天培地（下記）上で、３０℃にて培養した後、４℃で保存した。この保存株を上記のＳＤ合成培地１０ｍｌに植菌し、３０℃にて約４０時間振盪培養し、これを前培養液とした。
【００４８】
ＳＤ合成培地の組成は以下の通りである：
Difco yeast nitrogen base without amino acid
(Becton, Dickinson and Company, USA) ６．７ｇ
Dropout supplement (Clontech, USA) ０．６４ｇ
グルコース ３３．３ｇ
蒸留水 １０００ｍｌ
【００４９】
１．５ｍｌマイクロチューブにＳＤ合成培地２００μｌおよび前培養液５０μｌを入れた。次いで、ミニバラ培養中の培地を採取し、この採取した培地の上清２５０μｌをこれに加え、３０℃にて４時間振盪培養した。この時、ポジティブコントロールとして０．１μＭの１７β−エストラジオールを、ネガティブコントロールとして内分泌攪乱作用を持たない溶媒（エタノール）のみを、ミニバラ培養中の培地の代わりに添加して酵母を培養した。
【００５０】
濁度の測定のために、振盪培養後の酵母培養液から１５０μｌを採取し、この採取液を９６穴マイクロプレートに移し、プレートリーダー（Model550、BIO-RAD、USA）を用いて５９５ｎｍの吸光度（Ａ５９５）を測定した。
【００５１】
残りの酵母培養液を遠心分離し（１１００×ｇ、４℃、５分）、上清を完全に除いた。これに、Ｚ緩衝液（下記）を用いて調製したZymolase-20T溶液（１ｍｇ／ｍｌ）を２００μｌ添加し、３０秒激しく撹拌し、次いで３７℃にて１５分間インキュベートし、細胞を破砕した。
【００５２】
Ｚ緩衝液の組成は以下の通りである：
Na2HPO4・12H2O ２１．４９２ｇ
NaH2PO4・2H2O ６．２２ｇ
KCl ０．７５ｇ
MgSO4・7H2O ０．２４６ｇ
蒸留水 １０００ｍｌ
（ｐＨを７に調整した後０．２７ｍｌのβ−メルカプトエタノールを添加した）
【００５３】
酵母の細胞破砕液にｏ−ニトロフェニル−β−ガラクトピラノシド溶液（下記）４０μｌを添加し、３０℃にて反応させた。ｏ−ニトロフェニル−β−ガラクトピラノシド溶液の組成は以下の通りである：
ｏ−ニトロフェニル−β−Ｄ−ガラクトピラノシド
(東京化成工業株式会社) ４００ｍｇ
0.1M リン酸緩衝液（Na2HPO4・12H2O:35.814g/l） １００ｍｌ
【００５４】
９０分の反応後、１Ｍ Na2CO3溶液１００μｌを添加して反応を停止させた。遠心分離後（１７３６０×ｇ、４℃、５分）、回収した反応上清１５０μｌを９６穴マイクロプレートに移した。プレートリーダーを用いて４１５ｎｍおよび５７０ｎｍの各波長における吸光度（Ａ４１５、Ａ５７０）を測定した。
【００５５】
β−ガラクトシダーゼ酵素活性は次の式を用いて求めた：
酵素活性（Ｕ）＝1000×（Ａ４１５−1.75×Ａ５７０）／（90×0.05×Ａ５９５）
【００５６】
図５は、ミニバラ・カリナの培養時間に対するオクチルフェノール（ＯＰ）含有培地中の酵母β−ガラクトシダーゼ活性の変移を示す。縦軸はβ−ガラクトシダーゼ活性（Ｕ）を表し、横軸はミニバラ培養時間（ｈ）を示す。図５に示されるように、ミニバラ・カリナの培養により、β−ガラクトシダーゼ活性は、ミニバラ培養時間の増大と共に減少し、ミニバラ培養の９６時間後にほぼ完全に消失した。これにより、培地中のオクチルフェノールによるエストロゲン様活性は消失していることがわかる。
【００５７】
図６は、ミニバラ・カリナの培養時間に対するノニルフェノール（ＮＰ）含有培地中の酵母β−ガラクトシダーゼ活性の変移を示す。縦軸はβ−ガラクトシダーゼ活性（Ｕ）を表し、横軸はミニバラ培養時間（ｈ）を示す。図６に示されるように、ミニバラ・カリナの培養により、β−ガラクトシダーゼ活性は、ミニバラ培養時間の増大と共に減少し、ミニバラ培養の４８時間後にほぼ完全に消失した。これにより、培地中のノニルフェノールによるエストロゲン様活性は消失していることがわかる。
【００５８】
ビスフェノールＡ（ＢＰＡ）についても同様に、ミニバラ培養時間の増大と共に、β−ガラクトシダーゼ活性が減少する傾向が見られた。
【００５９】
（実施例４）
水耕栽培時にミニバラを保持する支持体として適切な濾材を、環境ホルモンならびに環境負荷となり得る窒素およびリンの吸着性能について検討した結果、Ｆｅタイプの人工ゼオライトが適していることがわかった。そこで、この人工ゼオライトＦｅタイプを用いて、水耕栽培システムを構築した。
【００６０】
支持体の濾材として、リサイクル資材であって、吸着能に優れる竹炭もまた採用した。人工ゼオライトはＦｅタイプの粒径５ｍｍペレット（シリカ系バインダー）（前田建設工業株式会社製）を、そして竹炭は７００℃以上で炭化させたチップ炭（粒径１０ｍｍ以下）（株式会社環境総合テクノス製）を使用した。人工ゼオライトおよび竹炭を１：１（ｖ／ｖ）で混合した濾材を植物の支持体に使用した。
【００６１】
１５×１５×１５ｃｍのステンレス網カゴに上記混合濾材を入れ、花をつける時期（１年齢）まで生育したミニバラ・カリナを１カゴ当たり６株植え込んだ。これを植物ユニットという。
【００６２】
図７は、本実施例で使用した水耕栽培システムを模式的に示す。図７の上側の図は、水耕栽培システムの断面図であり、下側の図は、水耕栽培システムを上方から見た平面図である。この水耕栽培システムでは、給水および排水できるように、屋外で、８００ｍｍの高さの位置の土台を組み、その土台上に排水口を備えた長さ３２００ｍｍ×幅６００ｍｍ×高さ１５０ｍｍの水槽を２つ並べた。排水口とは反対の側に給水口を設置した。植物ユニットを、図７に示すように、一方の水槽中に配置した。他方の水槽には、対照として、植物を植えていないユニットを同様に配置した。
【００６３】
この水耕栽培システムに植物ユニットを０．５ヶ月間（１５日）設置し、ミニバラ・カリナを栽培した（秋季、温室内 １５〜２５℃）。栽培期間中は水位が約１００ｍｍになるように給水量を調整した。設置してから０．５ヶ月間栽培した後においてもミニバラ・カリナの状態は良好であった。このように、ミニバラは水耕栽培可能であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によれば、下水処理および工場廃水処理のような一般的な水または土壌の浄化に適用可能な方法およびシステムが提供される。本発明の方法およびシステムは、環境浄化と花卉生産または植物バイオマス生産とを併せて行うことが期待される。ミニバラは、通常の園芸植物として低温期でも栽培されるので、屋外であっても通年にわたって利用することができる。また、その安全性および鑑賞性から景観保護の向上も期待される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】ミニバラ・カリナを培養した場合および植物を培養しなかった場合の培地中のビスフェノールＡ（ＢＰＡ）濃度の経時変化を示すグラフである。
【図２】ミニバラ・カリナを培養した場合の培地中のオクチルフェノール（ＯＰ）濃度の経時変化を示すグラフである。
【図３】ミニバラ・カリナを培養した場合の培地中のノニルフェノール（ＮＰ）濃度の経時変化を示すグラフである。
【図４】３種組み合わせを含む培地でのミニバラ・カリナ培養による培地中のビスフェノールＡ（ＢＰＡ）、オクチルフェノール（ＯＰ）、およびノニルフェノール（ＮＰ）濃度の経時変化を示すグラフである。
【図５】ミニバラ・カリナの培養時間に対するオクチルフェノール（ＯＰ）含有培地中の酵母β−ガラクトシダーゼ活性の変移を示すグラフである。
【図６】ミニバラ・カリナの培養時間に対するノニルフェノール（ＮＰ）含有培地中の酵母β−ガラクトシダーゼ活性の変移を示すグラフである。
【図７】ミニバラ・カリナの水耕栽培を検討したシステムを模式的に示す断面図および平面図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境ホルモンで汚染された土壌または水を、植物を用いて浄化する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビスフェノールＡに代表される環境ホルモンは、内分泌撹乱化学物質とも呼ばれ、生体の恒常性、生殖、発生、または行動に関与するエストロゲン、アンドロゲン、甲状腺ホルモンなどの種々の生体ホルモンの合成、分泌、生体内輸送、受容体への結合またはその作用などの、生体ホルモンが関与する諸過程を撹乱する物質である。
【０００３】
環境ホルモンは、大部分が人工の化学物質であり、その由来は工業原料などである。例えば、ビスフェノールＡは、プラスチックの原材料として用いられ、プラスチック工場の廃水に多く含まれるほか、廃棄物処分場から出る浸出水にも多量に含まれている。
【０００４】
現在の下水処理および工場廃水処理では、環境ホルモンの除去が不十分で、広範囲の土壌および水の汚染の問題が生じている。工場廃水または生活廃水に含まれる環境ホルモンは、濃度が極めて低く急性毒性がないために、源位置での除去システムが導入されていないことが多い。環境中に放出された環境ホルモンは、生物濃縮された場合、生体に影響を及ぼし得る。
【０００５】
現状の廃水高度処理法としては、活性汚泥による生物処理を行った処理水を、オゾンによる化学処理または活性炭による物理的吸着を利用して処理する方法が実用化されている。これらの高度処理技術は、高エネルギーおよび高コストを要することに加え、難分解性のフェノール系環境ホルモン（例えば、ビスフェノールＡ）の完全分解または吸着分離処理は難しい。さらに、これらの高度処理技術は、工場廃水の処理には適するが、生活廃水、農業廃水、または汚染土壌の処理においては莫大なコストがかかり、実用的でない。
【０００６】
近年、廃水処理のために、環境ホルモンの吸収および分解が可能な植物を利用することが試みられている。
【０００７】
例えば、ビスフェノールＡを含む水でタバコの苗を水耕栽培することによりビスフェノールＡをタバコ植物によって吸収分解させる方法が知られている（非特許文献１）。この方法では、その吸収率は４時間の水耕栽培で２７％程度であり、またこの吸収はタバコ根表面への初期吸着によるものが殆どであり、植物体中に能動的に取り込まれたものではなく、実用的なレベルの浄化技術とは言えない。
【０００８】
特許文献１には、イネ科植物またはタデ科植物を利用したビスフェノール類縁化合物で汚染された水の浄化が記載されている。
【０００９】
特許文献２には、スベリヒユ属（Ｐｏｒｔｕｌａｃａ）のポーチュラカを用いたビスフェノールＡを含む環境ホルモンで汚染された土壌または水の浄化が記載されている。ポーチュラカは、高温性の園芸植物であり、日本での栽培期間はおよそ５月から１０月に限定され、低温期には適用できない。
【特許文献１】特開２００６−４３６４３号公報
【特許文献２】特開２００６−２９７３６７号公報
【非特許文献１】N. Nakajimaら, Processing of Bisphenol A by Plant Tissues: Glucosylation by Cultured BY-2 Cell and Glucosylation/Translocation by Plants of Nicotiana tabacum, Plant Cell Physiol., 43(9), 1036-1042, 2002年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、一般的な水または土壌の浄化に適用可能な省コストで、省エネルギー型の浄化方法およびシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、水中の環境ホルモンを除去する方法を提供する。この方法は、
該環境ホルモンを含む水をバラ属（Ｒｏｓａ）の植物に与えて該環境ホルモンを該植物に吸収させる工程を含む。
【００１２】
本発明はまた、環境ホルモンで汚染された土壌または水を浄化する方法を提供する。この方法は、
バラ属（Ｒｏｓａ）の植物を該土壌で栽培するかまたは該水を培地として用いて水耕栽培する工程を含み、これにより該土壌または水から環境ホルモンを除去する。
【００１３】
本発明はさらに、土壌浄化システムを提供する。この土壌浄化システムは、バラ属（Ｒｏｓａ）の植物および環境ホルモンで汚染された土壌を含み、該バラ属の植物が該土壌の上に植栽され、該土壌中の環境ホルモンを該バラ属の植物に吸収させる。
【００１４】
本発明はさらに、水浄化システムを提供する。この水浄化システムは、バラ属（Ｒｏｓａ）の植物および支持体を備え、該支持体は、該バラ属の植物根の部分を保持し、そして環境ホルモンで汚染された水を保持する構造を有し、該根を該汚染された水との接触により水中の環境ホルモンを該バラ属の植物に吸収させる。
【００１５】
１つの実施態様では、上記バラ属の植物はミニバラ（Ｒｏｓａ ｈｙｂｒｉｄａ）である。
【００１６】
別の実施態様では、上記環境ホルモンは、フェノール系環境ホルモンである。
【００１７】
１つの実施態様では、上記支持体は、水の導入および排出が可能な容器に該植物を支える濾材を入れたユニットである。
【００１８】
さらなる実施態様では、上記濾材は、人工ゼオライトを含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、土壌または水中に含有される環境ホルモンを、バラ属の植物を利用することにより、その土壌または水から除去することができる。本発明によれば、工場廃水に加えて、生活廃水、農業廃水、または汚染土壌の処理にも適した浄化処理方法およびシステムが提供される。ミニバラは、高温期だけでなく低温期であっても野外で栽培可能であり、通年にわたって野外での適用が可能になる。また、バラ属の植物は、通常の園芸植物として栽培されており、安全性および鑑賞性が高い。本発明は、環境浄化能に加えて、景観保護にも優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の方法では、環境ホルモンを含む水をバラ属（Ｒｏｓａ）の植物に与えることにより、その水から環境ホルモンを除去する。「環境ホルモンを含む水を与える」工程には、バラ属の植物の根から、環境ホルモンを含む水を吸収可能とする任意の工程が含まれる。例えば、環境ホルモンを含む水を培地としてバラ属の植物を水耕栽培することであってもよく、あるいは環境ホルモンを含む土壌において（必要に応じて給水しながら）植物を栽培することであってもよい。これらのいずれの工程によっても、植物は、環境ホルモンを水と共に根から吸収できる。水耕栽培では、培地である環境ホルモンを含む水が根から吸収され得、一方、土壌栽培では、土壌中または土壌に付与された水分を通じて、環境ホルモンを含む水が根から吸収され得る。
【００２１】
バラ属（Ｒｏｓａ）の植物は、落葉または常緑の低木で、匍匐性またはつる性であり、多くは棘を有する。バラ属には、野生種のバラに加え、多くの園芸品種が含まれる。本発明によればバラ属の任意の植物が用いられ得るが、好ましくは、ミニバラ（Ｒｏｓａ ｈｙｂｒｉｄａ）である。ミニバラは、高温期だけでなく低温期であっても野外で栽培可能であり、そして水耕栽培が可能である。本発明で使用されるミニバラの種は問わない。ミニバラは匍匐性であり、一旦土壌に植栽すると生長するにつれて生育面積が自然に四方に広がり、広い範囲の土壌を少ない植栽労力で被覆することができる。ミニバラは美しい花を咲かせる園芸植物であり、鑑賞性に優れる。また多年性の種であれば、毎年植栽を行う必要はなく、メンテナンスコストを低く抑えることができる。
【００２２】
土壌または水から除去される環境ホルモンとしては、内分泌撹乱作用を有する化学物質であれば、その化学構造、由来を問わずいかなる環境ホルモンも対象とし得る。環境ホルモンには、例えば、プラスチックの原材料として用いられるビスフェノールＡ、ごみ焼却施設の焼却灰および集塵灰に含まれるダイオキシンおよびコプラナーポリ塩化ビフェニル（ｃｏ−ＰＣＢ）、界面活性剤の原材料として用いられるノニルフェノールおよびオクチルフェノール、屎尿処理場から放出され、環境中で女性ホルモンとして作用するエストラジオール（β−エストラジオール）、可塑剤として用いられるフタル酸エステル、医療品合成の原材料として用いられるベンゾフェノン、殺虫剤として用いられるジクロロジフェニルトリクロロエタン（ＤＤＴ）およびＤＤＥ（ＤＤＴの代謝物）が含まれる。好適には、フェノール系環境ホルモン（ビスフェノールＡ、ノニルフェノール、およびオクチルフェノールを含む）が除去され得る。環境ホルモンは、単独で土壌または水に含まれている必要はなく、二種以上の組合せで土壌または水に含まれていてもよい。
【００２３】
これらの環境ホルモンは、バラ属の植物の植物体に吸収された後、植物体内に蓄積されない。そのため、生育している植物体は、新たな環境ホルモン汚染物質として廃棄処理する必要はない。
【００２４】
環境ホルモンが除去される対象となり得る土壌または水は、環境ホルモンを含む土壌または水であり、このような土壌または水を、本明細書では、環境ホルモンで汚染された土壌または水ともいう。例えば、環境ホルモンが原材料などとして用いられている工場からの廃棄物の処分場周辺の土壌、上記工場からの工場廃水、生活廃水、農業廃水など、およびそれらの廃水が流入している河川または湖沼の水および土壌が対象となる。
【００２５】
環境ホルモンを除去する対象が土壌である場合、本発明の浄化方法は、この土壌の上にバラ属の植物を植栽して栽培することによって実施することができる。土壌への植栽は、植物の種子を播種することによって、または挿し芽によって行われ得る。また、別の土壌である程度生長させた苗を準備または購入し、次いで浄化対象の土壌に移植してもよい。いずれの方法においても、バラ属の植物の土壌への植栽前に土壌の耕起および肥料の施肥を必要により適宜行うことは言うまでもない。なお、植物の生育に適切な土壌ｐＨは６．５〜７．５程度である。
【００２６】
環境ホルモンを除去する対象が水である場合、本発明の浄化方法は、この水を培地として用いてバラ属の植物を水耕栽培することによって実施することができる。水耕栽培とは、植物の根が直接水と接する状態で栽培することをいう。本発明によれば、環境ホルモンで汚染している水を培地として用いて植物を水耕栽培することにより、その水を浄化できる。水耕栽培では、環境ホルモンで汚染している河川または湖沼においてその水面に、植物の根が水と接触可能であるように該植物を保持した支持体を浮遊させることにより、該河川または湖沼の水を培地として使用してもよく、あるいは該植物を保持した支持体を環境ホルモンで汚染された水を導入可能な手段（例えば、水槽または水路）の中に設置し、当該河川または湖沼から、または廃水を排出している設備から、環境ホルモンで汚染された水を該手段に導入して培地として使用してもよい。例えば、水槽などを用いて水耕栽培を行う場合、汚染水を水槽に導入して植物を栽培した後、汚染除去された水を水槽から排出し得る。
【００２７】
水耕栽培は、適当な大きさまで生長させたバラ属の植物の根の部分を、環境ホルモンで汚染された水と接触させるように浸漬させ、環境ホルモンで汚染された水を培地として植物を培養すればよい。栽培または培養条件は植物毎に異なり得る。屋内で水耕栽培を行う場合、それぞれの植物について好適な培養条件を適宜設定し得る。種を問わずミニバラの場合、通常、白色蛍光灯の連続照射（１日１８時間照射）下で２０〜２５℃の温度条件で培養することが好適である。環境ホルモンで汚染された水を浄化するのに必要な培養時間は、培地中の環境ホルモンの初期濃度または培養するバラ属の植物の植え込み量（植物体重量）によって異なる。例えば、ミニバラ・カリナを用いて約１ｇの植物体重量当たり１００ｍｌの初期濃度５０μＭのビスフェノールＡ溶液を浄化する場合、約３日間の培養でこの溶液中のビスフェノールＡをほとんど除去し得る。ミニバラ・カリナを用いて約１ｇの植物体重量当たり１００ｍｌの初期濃度２０μＭのオクチルフェノール溶液を浄化する場合、約３日間の培養でこの溶液中のオクチルフェノールを完全に除去し得る。ミニバラ・カリナを用いて約１ｇの植物体重量当たり１００ｍｌの初期濃度２５μＭのノニルフェノール溶液を浄化する場合、約１日間の培養でこの溶液中のノニルフェノールを完全に除去し得る。
【００２８】
水耕栽培では、植物の茎および葉を水面上に出して、根を水と接触できるように植物を保持する支持体が必要である。環境ホルモンで汚染された水に植物の根が直接接触可能とである限り、任意の支持体が用いられ得る。屋外または屋内の施設で水耕栽培を行う場合、支持体としては、水の導入および排出が可能な容器（例えば、空隙状の壁を側面および底面に有し、頂部が開口している容器）に植物を支える濾材を入れたユニットが挙げられる。このユニットは、環境ホルモンで汚染された水が植物に送られるような手段（例えば、給水口および排水口を備えた水槽、または水路）の中に、植物が吸水可能な状態に配置され得る。
【００２９】
植物を支える濾材としては、浄化対象水中の富栄養化の原因物質に対する吸着性能を有することが好ましい。例えば、人工ゼオライト、竹炭などが挙げられる。人工ゼオライトは、石炭火力発電所などから排出される石炭灰を人工的にアルカリ処理することにより生成されるリサイクル資材である。環境ホルモンならびに環境負荷となり得る窒素およびリンの吸着性能が優れる点で、人工ゼオライトＦｅタイプが好ましい。人工ゼオライトＦｅタイプは、水耕栽培での植物の生育にも優れる。人工ゼオライトＦｅタイプは粒径５ｍｍのペレットが好適に使用され得るが、これに限定されない。竹炭は、竹を炭化したものである。
【００３０】
濾材は、植物の生育に適切な条件（例えばｐＨ）および形態を考慮して組成が決定され得る。例えば、濾材として、人工ゼオライトＦｅタイプに竹炭を混合して用いることもできる。植物の生育に適切な土壌ｐＨは６．５〜７．５程度である。そのため、濾材のｐＨも適切に調節され得る。濾材は、新根の形成および水の吸収性の点で団粒構造が好ましい。
【００３１】
本発明によれば、環境ホルモンが除去された土壌または水が得られ得る。これらの用途は特に限定されない。環境ホルモンが除去された土壌は、例えば、植物栽培用土壌として園芸用または農業用に用いることができる。環境ホルモンが除去された水は、例えば、農業用水または工業用水として好適に用いることができる。飲料用水の原料水としても適している。
【００３２】
バラ属の植物（例えば、ミニバラ）は、通常の園芸植物として栽培されており、安全性および鑑賞性が高いので、緑化効果に優れる。本発明によれば、浄化性に加えて、緑化的要素であるアメニティーも向上される。また、植物バイオマス生産にも利用可能である。したがって、本発明によれば、環境浄化と花卉生産または植物バイオマス生産とを併せて行うことができる。
【実施例】
【００３３】
（実施例１）
本実施例では、以下の表１に示す種々のミニバラを用いた。植物は、挿し芽をして約８週齢の時点（樹高２５ｃｍ程度）で試験に供した。試験に供した植物の個体数は、明記しない限り１個体である。
【００３４】
鉢植えにした各植物の根を水道水で洗浄後、ベンレート２，０００倍液で殺菌した。湿重量１ｇの植物体当たり２５ｍｌの５０μＭビスフェノールＡ（ＢＰＡ）水溶液を培地としてこれに根を浸漬した。根を完全に培地に浸漬させ、茎および葉は空気中に出るように配置し、アルミ箔で容器の口を覆った。白色蛍光灯の連続照射下、２５℃で培養した。２４時間後および４８時間後に培地をサンプリングし、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を用いてＢＰＡを定量した。ＨＰＬＣによるＢＰＡの測定条件は以下の通りである：
カラム：逆相カラム（ＣＯＳＭＯＳＩＬ ５Ｃ１８−ＡＲ−ＩＩ Ｗａｔｅｒｓ ２５９０−４．６、ナカライテスク）
注入量：４０μｌ
流速：１．０ｍｌ／分
移動相：６０％（v/v）メタノール水溶液
検出器：ダイオードアレイ検出器
検出波長：２８０ｎｍ。
【００３５】
ＢＰＡの添加濃度および培地中のＢＰＡの残存濃度からＢＰＡ除去率（％）を以下の式に従って計算した：
ＢＰＡ除去率（％）＝１００−（培地中のＢＰＡの残存濃度／ＢＰＡの添加濃度）×１００
【００３６】
これらの結果を以下の表１に示す。
【００３７】
【表１】
【００３８】
表１に示すように、ミニバラは、いずれの種においても培地から大部分のＢＰＡを除去できた。種によっては２４時間後においてでさえもほとんどのＢＰＡを培地から除去できた。
【００３９】
（実施例２）
上記実施例１から、ミニバラが水培地からＢＰＡを効果的に除去することが分かった。そこで本実施例では、ＢＰＡと同様のフェノール系環境ホルモンであるオクチルフェノール（ＯＰ）およびノニルフェノール（ＮＰ）、ならびにＢＰＡ、ＯＰおよびＮＰの３種の組合せに対して、ミニバラが浄化能を有するか否かを調べた。
【００４０】
本実施例では、供試植物としてミニバラ・カリナを用いた。上記実施例１と同様にして植物体を調製した。湿重量１ｇの植物体当たり１００ｍｌの各化合物を含む水溶液を培地としてこれに根を浸漬した。培地中の化合物の濃度はそれぞれ、ＢＰＡが５０μＭ、ＯＰが２０μＭ、ＮＰが２５μＭであった。３種を組み合わせた場合は、５０μＭのＢＰＡ、２０μＭのＯＰ、および２５μＭのＮＰを含む２００ｍｌの水溶液を培地とした。上記実施例１と同様にしてミニバラを培養し、培地を経時的にサンプリングしてＨＰＬＣにて各化合物の含有濃度を定量した。これらの結果を図１から図４に示す。
【００４１】
図１は、ミニバラ・カリナを培養した場合の培地中のビスフェノールＡ（ＢＰＡ）濃度の経時変化を示す。植物を培養していない培地について、ＢＰＡ濃度を対照として測定した。図中、四角がミニバラ・カリナ培養時の結果を表し、菱形が植物なしの結果を表す。縦軸は培地中のＢＰＡ濃度（μＭ）を表し、横軸は植物体の培養後の経過時間（ｈ）を示す。図１に示されるように、ミニバラ・カリナの培養により、培地中のＢＰＡ濃度は１日後にすでに半分以下になり、以後も時間の経過と共に減少した。
【００４２】
図２は、ミニバラ・カリナを培養した場合の培地中のオクチルフェノール（ＯＰ）濃度の経時変化を示す。縦軸は培地中のＯＰ濃度（μＭ）を表し、横軸は植物体の培養後の経過時間（ｈ）を示す。図２に示されるように、ミニバラ・カリナの培養により、培地中のＯＰ濃度は１日後にすでに５分の１以下になり、以後も時間の経過と共に減少し、３日後にはほぼ完全に消失した。
【００４３】
図３は、ミニバラ・カリナを培養した場合の培地中のノニルフェノール（ＮＰ）濃度の経時変化を示す。縦軸は培地中のＮＰ濃度（μＭ）を表し、横軸は植物体の培養後の経過時間（ｈ）を示す。図３に示されるように、ミニバラ・カリナの培養により、培地中のＮＰ濃度は１日後にはほぼ完全に消失していた。
【００４４】
図４は、３種組み合わせを含む培地でのミニバラ・カリナ培養による培地中のビスフェノールＡ（ＢＰＡ）、オクチルフェノール（ＯＰ）、およびノニルフェノール（ＮＰ）濃度の経時変化を示す。縦軸は培地中の各環境ホルモン濃度（μＭ）を表し、横軸は植物体の浸漬後の経過時間（ｈ）を示す。それぞれ、黒四角印がビスフェノールＡ（ＢＰＡ）であり、黒三角印がオクチルフェノール（ＯＰ）であり、そして白丸印がノニルフェノール（ＮＰ）である。図４に示されるように、三種の化合物を組み合わせて含有する培地の場合であっても、ミニバラ・カリナの培養により、培地中の各化合物の濃度は時間の経過と共に減少した。
【００４５】
したがって、ミニバラが、フェノール系環境ホルモンを含む培地からこれらのホルモンを効果的に除去できることが示された。
【００４６】
（実施例３）
実施例２と同様にして、フェノール系環境ホルモン（ＢＰＡ、ＮＰ、またはＯＰ）を含有する水溶液培地でミニバラ・カリナを培養した。ミニバラ・カリナ培養の間の培地中の環境ホルモンの活性（エストロゲン様活性）の変移を調べた。培地中にエストロゲン様活性が残存していれば、酵母β−ガラクシダーゼ活性が検出されることを利用して、以下のアッセイを実施した。
【００４７】
酵母サッカロマイセス・セレビシエ（Saccharomyces cerevisiae）を、ロイシンおよびトリプトファンを除いたアミノ酸制限ＳＤ合成寒天培地（下記）上で、３０℃にて培養した後、４℃で保存した。この保存株を上記のＳＤ合成培地１０ｍｌに植菌し、３０℃にて約４０時間振盪培養し、これを前培養液とした。
【００４８】
ＳＤ合成培地の組成は以下の通りである：
Difco yeast nitrogen base without amino acid
(Becton, Dickinson and Company, USA) ６．７ｇ
Dropout supplement (Clontech, USA) ０．６４ｇ
グルコース ３３．３ｇ
蒸留水 １０００ｍｌ
【００４９】
１．５ｍｌマイクロチューブにＳＤ合成培地２００μｌおよび前培養液５０μｌを入れた。次いで、ミニバラ培養中の培地を採取し、この採取した培地の上清２５０μｌをこれに加え、３０℃にて４時間振盪培養した。この時、ポジティブコントロールとして０．１μＭの１７β−エストラジオールを、ネガティブコントロールとして内分泌攪乱作用を持たない溶媒（エタノール）のみを、ミニバラ培養中の培地の代わりに添加して酵母を培養した。
【００５０】
濁度の測定のために、振盪培養後の酵母培養液から１５０μｌを採取し、この採取液を９６穴マイクロプレートに移し、プレートリーダー（Model550、BIO-RAD、USA）を用いて５９５ｎｍの吸光度（Ａ５９５）を測定した。
【００５１】
残りの酵母培養液を遠心分離し（１１００×ｇ、４℃、５分）、上清を完全に除いた。これに、Ｚ緩衝液（下記）を用いて調製したZymolase-20T溶液（１ｍｇ／ｍｌ）を２００μｌ添加し、３０秒激しく撹拌し、次いで３７℃にて１５分間インキュベートし、細胞を破砕した。
【００５２】
Ｚ緩衝液の組成は以下の通りである：
Na2HPO4・12H2O ２１．４９２ｇ
NaH2PO4・2H2O ６．２２ｇ
KCl ０．７５ｇ
MgSO4・7H2O ０．２４６ｇ
蒸留水 １０００ｍｌ
（ｐＨを７に調整した後０．２７ｍｌのβ−メルカプトエタノールを添加した）
【００５３】
酵母の細胞破砕液にｏ−ニトロフェニル−β−ガラクトピラノシド溶液（下記）４０μｌを添加し、３０℃にて反応させた。ｏ−ニトロフェニル−β−ガラクトピラノシド溶液の組成は以下の通りである：
ｏ−ニトロフェニル−β−Ｄ−ガラクトピラノシド
(東京化成工業株式会社) ４００ｍｇ
0.1M リン酸緩衝液（Na2HPO4・12H2O:35.814g/l） １００ｍｌ
【００５４】
９０分の反応後、１Ｍ Na2CO3溶液１００μｌを添加して反応を停止させた。遠心分離後（１７３６０×ｇ、４℃、５分）、回収した反応上清１５０μｌを９６穴マイクロプレートに移した。プレートリーダーを用いて４１５ｎｍおよび５７０ｎｍの各波長における吸光度（Ａ４１５、Ａ５７０）を測定した。
【００５５】
β−ガラクトシダーゼ酵素活性は次の式を用いて求めた：
酵素活性（Ｕ）＝1000×（Ａ４１５−1.75×Ａ５７０）／（90×0.05×Ａ５９５）
【００５６】
図５は、ミニバラ・カリナの培養時間に対するオクチルフェノール（ＯＰ）含有培地中の酵母β−ガラクトシダーゼ活性の変移を示す。縦軸はβ−ガラクトシダーゼ活性（Ｕ）を表し、横軸はミニバラ培養時間（ｈ）を示す。図５に示されるように、ミニバラ・カリナの培養により、β−ガラクトシダーゼ活性は、ミニバラ培養時間の増大と共に減少し、ミニバラ培養の９６時間後にほぼ完全に消失した。これにより、培地中のオクチルフェノールによるエストロゲン様活性は消失していることがわかる。
【００５７】
図６は、ミニバラ・カリナの培養時間に対するノニルフェノール（ＮＰ）含有培地中の酵母β−ガラクトシダーゼ活性の変移を示す。縦軸はβ−ガラクトシダーゼ活性（Ｕ）を表し、横軸はミニバラ培養時間（ｈ）を示す。図６に示されるように、ミニバラ・カリナの培養により、β−ガラクトシダーゼ活性は、ミニバラ培養時間の増大と共に減少し、ミニバラ培養の４８時間後にほぼ完全に消失した。これにより、培地中のノニルフェノールによるエストロゲン様活性は消失していることがわかる。
【００５８】
ビスフェノールＡ（ＢＰＡ）についても同様に、ミニバラ培養時間の増大と共に、β−ガラクトシダーゼ活性が減少する傾向が見られた。
【００５９】
（実施例４）
水耕栽培時にミニバラを保持する支持体として適切な濾材を、環境ホルモンならびに環境負荷となり得る窒素およびリンの吸着性能について検討した結果、Ｆｅタイプの人工ゼオライトが適していることがわかった。そこで、この人工ゼオライトＦｅタイプを用いて、水耕栽培システムを構築した。
【００６０】
支持体の濾材として、リサイクル資材であって、吸着能に優れる竹炭もまた採用した。人工ゼオライトはＦｅタイプの粒径５ｍｍペレット（シリカ系バインダー）（前田建設工業株式会社製）を、そして竹炭は７００℃以上で炭化させたチップ炭（粒径１０ｍｍ以下）（株式会社環境総合テクノス製）を使用した。人工ゼオライトおよび竹炭を１：１（ｖ／ｖ）で混合した濾材を植物の支持体に使用した。
【００６１】
１５×１５×１５ｃｍのステンレス網カゴに上記混合濾材を入れ、花をつける時期（１年齢）まで生育したミニバラ・カリナを１カゴ当たり６株植え込んだ。これを植物ユニットという。
【００６２】
図７は、本実施例で使用した水耕栽培システムを模式的に示す。図７の上側の図は、水耕栽培システムの断面図であり、下側の図は、水耕栽培システムを上方から見た平面図である。この水耕栽培システムでは、給水および排水できるように、屋外で、８００ｍｍの高さの位置の土台を組み、その土台上に排水口を備えた長さ３２００ｍｍ×幅６００ｍｍ×高さ１５０ｍｍの水槽を２つ並べた。排水口とは反対の側に給水口を設置した。植物ユニットを、図７に示すように、一方の水槽中に配置した。他方の水槽には、対照として、植物を植えていないユニットを同様に配置した。
【００６３】
この水耕栽培システムに植物ユニットを０．５ヶ月間（１５日）設置し、ミニバラ・カリナを栽培した（秋季、温室内 １５〜２５℃）。栽培期間中は水位が約１００ｍｍになるように給水量を調整した。設置してから０．５ヶ月間栽培した後においてもミニバラ・カリナの状態は良好であった。このように、ミニバラは水耕栽培可能であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明によれば、下水処理および工場廃水処理のような一般的な水または土壌の浄化に適用可能な方法およびシステムが提供される。本発明の方法およびシステムは、環境浄化と花卉生産または植物バイオマス生産とを併せて行うことが期待される。ミニバラは、通常の園芸植物として低温期でも栽培されるので、屋外であっても通年にわたって利用することができる。また、その安全性および鑑賞性から景観保護の向上も期待される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】ミニバラ・カリナを培養した場合および植物を培養しなかった場合の培地中のビスフェノールＡ（ＢＰＡ）濃度の経時変化を示すグラフである。
【図２】ミニバラ・カリナを培養した場合の培地中のオクチルフェノール（ＯＰ）濃度の経時変化を示すグラフである。
【図３】ミニバラ・カリナを培養した場合の培地中のノニルフェノール（ＮＰ）濃度の経時変化を示すグラフである。
【図４】３種組み合わせを含む培地でのミニバラ・カリナ培養による培地中のビスフェノールＡ（ＢＰＡ）、オクチルフェノール（ＯＰ）、およびノニルフェノール（ＮＰ）濃度の経時変化を示すグラフである。
【図５】ミニバラ・カリナの培養時間に対するオクチルフェノール（ＯＰ）含有培地中の酵母β−ガラクトシダーゼ活性の変移を示すグラフである。
【図６】ミニバラ・カリナの培養時間に対するノニルフェノール（ＮＰ）含有培地中の酵母β−ガラクトシダーゼ活性の変移を示すグラフである。
【図７】ミニバラ・カリナの水耕栽培を検討したシステムを模式的に示す断面図および平面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中の環境ホルモンを除去する方法であって、
該環境ホルモンを含む水をバラ属（Ｒｏｓａ）の植物に与えて該植物に該環境ホルモンを吸収させる工程を含む、方法。
【請求項２】
前記バラ属の植物がミニバラ（Ｒｏｓａ ｈｙｂｒｉｄａ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記環境ホルモンが、フェノール系環境ホルモンである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
環境ホルモンで汚染された土壌または水を浄化する方法であって、
バラ属（Ｒｏｓａ）の植物を該土壌で栽培するかまたは該水を培地として用いて水耕栽培する工程を含み、これにより該土壌または水から環境ホルモンを除去する、方法。
【請求項５】
前記バラ属の植物がミニバラ（Ｒｏｓａ ｈｙｂｒｉｄａ）である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記環境ホルモンが、フェノール系環境ホルモンである、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
土壌浄化システムであって、バラ属（Ｒｏｓａ）の植物および環境ホルモンで汚染された土壌を含み、該バラ属の植物が該土壌の上に植栽され、該土壌中の環境ホルモンを該バラ属の植物に吸収させる、システム。
【請求項８】
前記バラ属の植物がミニバラ（Ｒｏｓａ ｈｙｂｒｉｄａ）である、請求項７に記載の土壌浄化システム。
【請求項９】
前記環境ホルモンが、フェノール系環境ホルモンである、請求項７または８に記載の土壌浄化システム。
【請求項１０】
水浄化システムであって、バラ属（Ｒｏｓａ）の植物および支持体を備え、該支持体は、該バラ属の植物を、該植物の根が環境ホルモンで汚染された水と接触可能であるように保持する構造を有し、該根と該汚染された水との接触により水中の環境ホルモンを該バラ属の植物に吸収させる、システム。
【請求項１１】
前記バラ属の植物がミニバラ（Ｒｏｓａ ｈｙｂｒｉｄａ）である、請求項１０に記載の水浄化システム。
【請求項１２】
前記環境ホルモンが、フェノール系環境ホルモンである、請求項１０または１１に記載の水浄化システム。
【請求項１３】
前記支持体が、水の導入および排出が可能な容器に前記植物を支える濾材を入れたユニットである、請求項１０から１２のいずれかに記載の水浄化システム。
【請求項１４】
前記濾材が、人工ゼオライトを含む、請求項１３に記載の水浄化システム。
【請求項１】
水中の環境ホルモンを除去する方法であって、
該環境ホルモンを含む水をバラ属（Ｒｏｓａ）の植物に与えて該植物に該環境ホルモンを吸収させる工程を含む、方法。
【請求項２】
前記バラ属の植物がミニバラ（Ｒｏｓａ ｈｙｂｒｉｄａ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記環境ホルモンが、フェノール系環境ホルモンである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
環境ホルモンで汚染された土壌または水を浄化する方法であって、
バラ属（Ｒｏｓａ）の植物を該土壌で栽培するかまたは該水を培地として用いて水耕栽培する工程を含み、これにより該土壌または水から環境ホルモンを除去する、方法。
【請求項５】
前記バラ属の植物がミニバラ（Ｒｏｓａ ｈｙｂｒｉｄａ）である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記環境ホルモンが、フェノール系環境ホルモンである、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
土壌浄化システムであって、バラ属（Ｒｏｓａ）の植物および環境ホルモンで汚染された土壌を含み、該バラ属の植物が該土壌の上に植栽され、該土壌中の環境ホルモンを該バラ属の植物に吸収させる、システム。
【請求項８】
前記バラ属の植物がミニバラ（Ｒｏｓａ ｈｙｂｒｉｄａ）である、請求項７に記載の土壌浄化システム。
【請求項９】
前記環境ホルモンが、フェノール系環境ホルモンである、請求項７または８に記載の土壌浄化システム。
【請求項１０】
水浄化システムであって、バラ属（Ｒｏｓａ）の植物および支持体を備え、該支持体は、該バラ属の植物を、該植物の根が環境ホルモンで汚染された水と接触可能であるように保持する構造を有し、該根と該汚染された水との接触により水中の環境ホルモンを該バラ属の植物に吸収させる、システム。
【請求項１１】
前記バラ属の植物がミニバラ（Ｒｏｓａ ｈｙｂｒｉｄａ）である、請求項１０に記載の水浄化システム。
【請求項１２】
前記環境ホルモンが、フェノール系環境ホルモンである、請求項１０または１１に記載の水浄化システム。
【請求項１３】
前記支持体が、水の導入および排出が可能な容器に前記植物を支える濾材を入れたユニットである、請求項１０から１２のいずれかに記載の水浄化システム。
【請求項１４】
前記濾材が、人工ゼオライトを含む、請求項１３に記載の水浄化システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２３８０８１（Ｐ２００８−２３８０８１Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８３８４８（Ｐ２００７−８３８４８）
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、近畿経済産業局長、再委託「平成１７年度地域新生コンソーシアム研究開発事業」、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０４１４３４４１）国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 (226)
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【出願人】（５９１１５１８０８）株式会社環境総合テクノス (23)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度、近畿経済産業局長、再委託「平成１７年度地域新生コンソーシアム研究開発事業」、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０４１４３４４１）国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 (226)
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【出願人】（５９１１５１８０８）株式会社環境総合テクノス (23)
【Ｆターム（参考）】
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