JPH07185514A - 土壌改良法及び井戸 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 １つ以上の層から形成される層群、Ａ，Ｂ，
ＣがＡ，Ｂ，Ｃの順で存在する土壌において、層群Ｂを
貫通しＡ，Ｃ間をつなぐ井戸を設置するか、この井戸内
に微生物の増殖を促進させる栄養素および／または微生
物を導入する土壌改良法。 【効果】 ポンプ等の運転を必要とすることなく、また
メンテナンスも不要な土壌改良、即ち微生物の土壌中で
の増殖が可能になり、汚染物質の除去が深い土壌まで可
能になった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、汚染土壌の微生物処理
に好適な土壌改良法及びそれに使用する井戸に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、様々な産業活動の進行にともな
い、土壌に廃水や廃棄物が漏出され汚染を引き起こすに
至っている。例えば、石油等の炭化水素系化合物、トリ
クロロエチレン等の有機塩素系化合物等に見られるよう
に、土壌汚染は環境汚染のひとつとして深刻な問題とな
ってきている。したがって、汚染の拡大を防止していく
と共に、汚染された環境を再生していく技術の確立が強
く望まれている。環境修復技術の一例として、土壌中の
微生物の機能を利用して汚染物質を分解、無害化する技
術があり、生態系の自浄能力を強化することにより、汚
染物質の分解を促進することを狙いとしている。

【０００３】さらに、この技術を一歩進め、汚染物質を
分解する能力を保有する菌を外部から積極的に導入し、
汚染土壌の修復を促進することが試みられている。ガス
製造プラントサイト、製油所の汚染土壌、石油精製所跡
地、燃料基地跡地、パルプ工場跡地など土壌の修復のニ
ーズは高く、また、土壌の汚染は土地の再利用を妨げる
ばかりだけでなく、汚染物質が地下水に流れ込むことに
より一層の汚染の拡大を引き起こす危険性がある。土壌
汚染修手段として、土中より汚染物質を吸引する真空抽
出法などがあるが、コスト、感度、操作性、さらに土壌
中ということを考慮すると微生物による分解が強く望ま
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、土壌
を汚染を引き起こしている難分解性化合物、例えば、芳
香族炭化水素や、有機塩素系化合物を分解する微生物は
数多く知られている。現実の汚染土壌にこれらの菌を放
出すると、初期放出時菌濃度に対して土壌中では菌濃度
は減少していくのが通常であるが、この現象量は、土壌
深部に至っては致命的な現象となる。

【０００５】土壌汚染は地表近傍にとどまるとは限ら
ず、地表から数１０ｍに及ぶことも決してまれではな
い。したがって、土壌深部に直接放出することが求めら
れるが、土壌汚染が深部に至れば至るほど先に述べた菌
濃度の減少は著しいものとなる。

【０００６】したがって、菌自体は汚染化合物を分解す
る能力を有しているにもかかわらず、菌濃度が低いかあ
るいはほとんど残留しないために、汚染サイトの修復に
多大の時間を必要としたり、微生物放出を度々繰り返さ
なければならないなどの不都合が生じる。

【０００７】これらの、事情は土着菌を用いた土壌修復
においても同様である。多くの場合汚染土壌には汚染物
質を分解する微生物が存在するが、土壌深部における菌
濃度は低く土壌修復に十分という状況ではない。このた
め常にポンプで地表より土壌中に栄養素、酸素等を供給
し菌の成育を促進することを行っているが、この運転コ
ストは多大なものであり、そのメンテナンスなど問題は
多い。そこで、土壌深部で微生物分解を行わせるため
に、菌濃度を高く保持できる簡便で安価な方法が強く求
められている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述のように、土壌深部
は微生物の成育に必ずしも好適でないためその菌濃度が
低く修復が十分進んでいない状況にある。そこで先ずな
ぜ微生物が深部で成育しにくいのか原因を追及し、それ
にしたがって成育促進の方策を工夫する必要があると考
え、あるＴＣＥ（トリクロロエチレン）汚染土壌の土質
調査、微生物の分布並びに栄養素（炭素、窒素）の分布
を測定した。（表−１）更に、このデータを基に、微生
物の分布と栄養素の分布の関係を求めた。（図−１）こ
れによれば、土壌中の諸因子のうちい栄要素は微生物の
成育に多大な影響を与えること、さらにシルト層を境に
その上層は、栄養に恵まれそのため微生物濃度が高く、
逆にシルト層より下は栄養が少なく微生物濃度が低いこ
とが見いだされた。もともと土壌中の栄養素は地表での
動植物の死骸などが分解され雨水で土壌中に導入され微
生物の増殖が起こり、この死骸が栄養素となりまた微生
物が増殖するというサイクルを形成していると考えられ
る。このような栄養素の雨水などに依る地中への伝搬、
即ち栄養供給の流れをシルト層が妨げていると本発明者
は推論し、これにより土壌深部の菌密度が低下している
と考え、本発明に至った。

【０００９】

【表１】 即ち本発明は、１つ以上の層から形成される層群、Ａ，
Ｂ，Ｃが、Ａ，Ｂ，Ｃの順で存在する土壌において、
Ａ、Ｃ間の物質の移動を行わせるため、層群Ｂを貫通さ
せる位置に井戸を有する土壌改良法およびこの井戸であ
り、これにより、縦方向の物質の移動が促進される。

【００１０】さらに、この井戸内に微生物の増殖を促進
させる物質を導入する土壌改良法であり該栄養素が担体
によって保持されており、栄養素の供給が長期間にわた
るよう設定されている井戸、及びそれを用いた土壌改良
法である。

【００１１】本発明はさらに１つ以上の層から形成され
る層群、Ａ，Ｂ，ＣがＡ，Ｂ，Ｃの順で存在する土壌に
おいて、層群Ｂを貫通しＡ，Ｃ間をつなぐ井戸内に微生
物および必要により栄養素が導入されていることを特徴
とする井戸およびその井戸を用いた土壌改良方法であ
り、さらにその井戸が中に導入された微生物が担体によ
って保持されているの井戸を用いる土壌改良方法であ
る。

【００１２】本発明を模式的に示したのが図−２であ
る。地表面から、地層Ａ，Ｂ，Ｃが存在し地層Ｂがシル
ト層であるため物質移動が損なわれ、Ａ層は、微生物濃
度が高く、Ａ層は微生物が濃度が低い場合Ａ層、Ｃ層を
つなぎ、Ｂ層を貫通する井戸Ｗを配したものである。こ
の井戸内は土やじゃり等の不活性物質を充填してもよ
く、また栄養素が保持された担体Ｎが詰められていても
よい。

【００１３】また本発明では微生物もしくは担体の保持
した微生物Ｍさらに必要により微生物のを促進する物質
を導入しても良い。これにより井戸内の栄養素は井戸上
部の土壌中にある栄養素と伴に、雨水などにより井戸Ｗ
から、または井戸Ｗを通りＣ層に供給されＣ層の微生物
が増殖する。また、より積極的に微生物を導入した例で
は井戸内の微生物が栄養素の供給で増殖し、これが漸次
Ｃ層に供給される。Ｃ層では栄養素および微生物が供給
されて分解が促進される。本発明に従えば、栄養素は自
然の力で伝般し、これを妨げる層を井戸によって回避す
るため、ポンプ等を運転する必要も、メンテナンスも不
要である。ランニングコストは０に等しい。井戸を形成
した後は自然の力に任せ放置しておくだけで良く極めて
環境親和性が高い。

【００１４】井戸は複数個あった方が望ましく所望の要
求に従ってある一定間隔で配すれば良い。また井戸によ
ってむすばれる層は幾つかの層を間に挟んでも構わない
し、複数個設けた場合、井戸ごとに異なっていても何等
差し支えない。井戸は掘削後、壁面を補強しても良い
し、パイプなどを通しても良い。

【００１５】本発明ではさらに図６および図７に示した
ような層群の土壌またはそれに対応した井戸を設置して
本発明の方法を実施することができ、これらの層群の土
壌改良方法も本発明の方法に当然含まれる。

【００１６】さらに本発明は、１つ以上の層から形成さ
れる層群、Ａ，Ｂ，ＣがＡ，Ｂ，Ｃの順で存在する土壌
において、層群を貫通しＡ，Ｃ間をつなぐ井戸内に微生
物の増殖を促進させる栄養素を導入することを特徴とす
る井戸、またはこれを用いた土壌改良法であり、さらに
は該栄養素が担体によって保持されており、栄養素の供
給が長時間にわたるよう設定されている井戸またはこれ
を用いた土壌改良方法であり、このような井戸の使用に
より本発明はより効率的に目的を達成することが可能と
なる。

【００１７】次に具体的な材料を示す。栄養素をおよび
／または微生物を保持する担体は、従来医薬品工業、食
品工業、廃水処理システム等で知られているバイオリア
クターで使用されているさまざまな担体が用いられる。
例えば多孔質ガラス、セラミックス、金属酸化物、活性
炭、カオリナイト、ベントナイト、ゼオライト、シリカ
ゲル、アルミナ、アンスラサイト等の粒子状担体、デン
プン、寒天、キチン、キトサン、ポリビニルアルコー
ル、アンギン酸、ポリアクリルアミド、カラギーナン、
アガロース、ゼラチン等のゲル状担体、イオン交換樹性
セルローズ、イオン交換樹脂、セルローズ誘導体、グル
タルアルデヒド、ポリアクリル酸、ウレタンポリマー等
がある。また天然、もしくは合成の高分子化合物も有効
であり、セルローズを主成分とする綿、麻、パルプ材よ
り作られる紙類もしくは天然物を変性した高分子アセテ
ート等。ポリエステル、ポリウレタンを初めとする合成
高分子からなる布類も使用できる。また土壌そのもの
砂、砂利等も使用できる。これらは微生物の付着性が良
く、微細な間隙を有するものが好ましい。

【００１８】栄養素としては、微生物が増殖するために
必要なエネルギー源、炭素源および／または窒素源とな
りうるものであり、その中でも微生物培養の培地で使用
されているものは先の担体に付着して使用することがで
きる。例えばブイヨン培地、Ｍ９培地、Ｌ培地、Ｍａｌ
ｔｅｘｔｒａｃｔ、ＭＹ培地、硝化菌選択培地等が有効
であり、液状のものは、アガロウスゲル状物質と共に用
いることにより固体状もしくは半固体として扱える。さ
らに棲息空間を与える材料を兼用するものとしては、農
林業関係で知られている堆肥材料等にその例を多く見る
ことができる。即ち、麦わら等の穀物類のワラやオガク
ズ、米糠、オカラ、砂糖黍の絞りカス等の乾燥植物遺
体、またカニやエビの殻も微小間隙を有すると同時に微
生物による分解性栄養素となるものである。

【００１９】また、活性維持材料を兼ねる栄養素も使用
可能であり、分解菌が特定されているものでは、誘導物
質として知られているものがあるが、天然材料ではこれ
らが混在した状態にあるのが普通であり、また特定でき
ないものも多い。

【００２０】本発明は、微生物の増殖を可能にする環境
を土壌深部に提供するもので、対象とする微生物をなん
ら制限しない。従来よりそこに存在する土着微生物でも
良いし、外部から土壌に導入した微生物でも構わない。

【００２１】さらに本発明は、１つ以上の層から形成さ
れる層群、Ａ，Ｂ，ＣがＡ，Ｂ，Ｃの順で存在する土壌
において、層群Ｂを貫通しＡ，Ｃ間をつなぐ井戸内に微
生物および必要により栄養素が導入されていることを特
徴とする井戸およびそれを用いることを特徴とする土壌
改良方法であり、また該微生物が担体によって保持され
ている井戸およびそれを用いる土壌改良方法である。こ
れにより縦方向の物質の移動が促進されるとともに、井
戸内で所望の微生物を増殖指せることもできこれがＣ層
の導入される土壌改良方法であり、より効率的に本発明
の目的を達成できる。

【００２２】本発明でしようする微生物としては、例え
ば次の属にあるものから選択される。Saccharomyces,Ha
nsenula,Candida,Micrococcus,Staphylococcus,Strepto
coccus,Leuconostoa,Lactobacillus,Corynebacterium,A
rthrobzcter,Bacillus,Clostridium,Nesseria,Escheric
hia,Enterobacter,Serratia,Achromobacter,Alcaligene
s,Flavobacterium,Acetobacter,Nitrosomonas,Nirobact
er,Thiobacillus,Gluconbacter,Pseudomonas,Xanthomon
as,Vibria 特に混合状態の微生物の場合には、ある微生物の代謝物
が別の微生物の誘導物質として機能する共生系になるこ
とが多い。したがって混合微生物を使用する場合には種
々の物質が共存する天然の有機物が有効となる。特定で
きる誘導物質としてはメタン資化菌ではメタンが、芳香
属資化菌では、トルエン、フェノール、クレゾール
（ｏ、ｍ、ｐ）が、硝化菌ではアンモニウムなどであ
る。このような微生物等を先に述べた担体に保持しても
よい。

【００２３】分解を目的とする汚染物質は微生物で分解
可能ならばいかなるものでも良く、土壌中に存在してい
ても、地下水に溶け込む、即ち、帯水層に存在していて
も構わない。また、縦方向の物質の移動を促進するため
必要はらば地表面に水をまいても構わない。以下に実施
例をもって本発明を詳細に説明するが、これらは本発明
の範囲をなんら限定するものではない。

【００２４】

【実施例】

実施例１ 表−１で示した土壌に１０ｍ間隔で５Ｘ５計２５本のボ
ーリングを行った。ボーリングの径は１１６ｍｍで深さ
は ６ｍとし、ボーリング後じゃりを充填しその後２年
間放置した。２年後井戸を形成した土壌付近（井戸あ
り）と、形成しなかった領域（井戸なし）との微生物の
存在、栄養物量を測定した結果を表２に、また汚染物質
（ＴＣＥ）の濃度変化を図−３に示した。

【００２５】

【表２】 実施例２ 図−４で示したキャラクターの土壌に図ー４、５に示し
たようなＷ１，Ｗ２の２種類の井戸を１５ｍ間隔で６Ｘ
６計３６本（Ｗ１，Ｗ２それぞれ１８本）の ボーリン
グを行った。ボーリングの径は１１６ｍｍでボーリング
後パイプをとうし、じゃりを充填しその後２年間放置し
た。２年後、地下水の汚染物質（ＴＣＥ）濃度を測定し
たところ平均で１．２ｐｐｍから０．０３ｐｐｍに減少
していた。

【００２６】実施例３ 表−１で示した土壌に１０ｍ間隔で５Ｘ５計２５本のボ
ーリングを行った。ボーリングの径は１１６ｍｍで深さ
は ６ｍとし、ボーリング後、栄養素及び保持材料とし
てゼオライトを５００部をＭ９培地（酵母エキストラク
ト０．０５％含有）と良く混合し、ナラ、クヌギの類の
オガクズ１０００部に３００部のポリビニルアルコール
（分子量約２〜５万結晶化度９５％２０％水溶液）５０
部と練り固め、直径約１０ｃｍの井戸に充填し、その後
１年間放置した。井戸を形成した土壌付近の深さ１０ｍ
及び１３ｍの地点の微生物の存在、栄養物量、及び汚染
物質（ＴＣＥ）の濃度変化を表−３に示した。

【００２７】

【表３】 実施例４ 図−４で示したキヤラクタの土壌に図−４、５に示した
ようにＷ１，Ｗ２の２種類の井戸を１５ｍ間隔で６Ｘ６
計３６本（Ｗ１，Ｗ２それぞれ１８本）の ボーリング
を行った。ボーリングの径は１１６ｍｍでボーリング
後、パイプをとうし、実施例３と同様に栄養素及び保持
材料を充填しその後１年間放置した。１年後、地下水中
の汚染物質（ＴＣＥ）濃度を深さ１５ｍ、１８ｍ、３０
ｍおよび３５ｍの地点でサンプリングし測定したところ
平均で、１．６ｐｐｍから０．０５ｐｐｍに減少してい
た。

【００２８】実施例５ 表−１で示した土壌とほぼ同じ特性を持つ閉鎖系のモデ
ル土壌にに１０ｍ間隔で５Ｘ５計２５本のボーリングを
行った。ボーリングの径は１１６ｍｍで深さは６ｍと
し、ボーリング後、次に示す微生物と保持担体を充填し
その後半年間放置した。使用した微生物は、この例では
分解能の特定されたフェノール分解能を有する菌株ＫＫ
０１（株通商産業省微生物工業研究所に寄託平成４年３
月１１日、寄託番号ＦＥＲＭ ＢＰ−４２３５）を用
い、ゼオライ（担体）を５００部、Ｍ９培養（酵母エキ
ストラクト０．０５％含有）で培養したＫＫ０１株５０
部と良く混合し、ナラ、クヌギ類のオガクッズ１０００
部に３００部のポリビニルアルコール（分子量２〜３
万、結晶化度９５％、２０ｗｔ％水溶液で使用）５０部
と練り固め直径１０ｃｍの井戸に充填した。井戸を形成
した土壌の深さ１０ｍ及び１３ｍの地点の微生物の存
在、栄養物量、及び汚染物質（ＴＣＥ）の濃度変化を表
−４に示した。

【００２９】

【表４】 実施例６ 図ー４で示したキャラクターの土壌とに図ー４、５に示
したようにＷ１、Ｗ２の２種類の井戸を１５ｍ間隔で６
Ｘ６計３６本（Ｗ１、Ｗ２それぞれ１８本）のボーリン
グを行った。ボーリングの径は１１６ｍｍでボーリング
後、パイプを通し、実施例５と同様に微生物及び栄養素
を充填し半年間放置した。地下水の汚染物質（ＴＣＥ）
の濃度変化を測定したところ平均で２．２ｐｐｍから
０．０３ｐｐｍに減少していた。

【００３０】

【発明の効果】本発明によって、ポンプ等の運転を必要
とすることなく、またメンテナンスも不要な土壌改良、
即ち微生物の土壌中での増殖が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の土壌の微生物と栄養素の深度による
分布の関係を示す図である。

【図２】Ａ、Ｂ，Ｃの三層での井戸の模式図である。

【図３】実施例１のＴＣＥの深度による分布の関係を示
す図である。

【図４】実施例２及び４の土壌の解析結果と井戸の断面
の模式図である。

【図５】実施例２及び４の井戸の平面の模式図である。

【図６】本発明の方法で使用できる土壌および井戸の模
式図である。

【図７】本発明の方法で使用できる土壌および井戸の模
式図である。

【符号の説明】

Ａ 地層Ａ Ｂ 地層Ｂ Ｃ 地層Ｃ Ｎ 栄養素又は栄養素が保持された担体 Ｍ 微生物又は微生物が保持された担体 Ｗ 井戸 Ｗ１ 浅い井戸 Ｗ２ 深い井戸

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つ以上の層から形成される層群、Ａ，
   Ｂ，ＣがＡ，Ｂ，Ｃの順で存在する土壌において、Ａ，
   Ｃ間の物質の移動を行わせるため、層群Ｂを貫通させる
   位置に井戸を設けることを特徴とする土壌改良法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の土壌改良用の井戸。
3. 【請求項３】 １つ以上の層から形成される層群、Ａ，
   Ｂ，ＣがＡ，Ｂ，Ｃの順で存在する土壌において、層群
   Ｂを貫通しＡ，Ｃ間をつなぐ井戸内に微生物の増殖を促
   進させる栄養素を導入されていることを特徴とする井
   戸。
4. 【請求項４】 請求項３記載の栄養素物質の導入されて
   いる井戸を用いることを特徴とする土壌改良方法。
5. 【請求項５】 該栄養素が担体によって保持されてお
   り、栄養素の供給が長時間にわたるよう設定されている
   請求項３記載の井戸。
6. 【請求項６】 該栄養素が担体によって保持されてお
   り、栄養素の供給が長時間にわたるよう設定されている
   請求項４記載の土壌改良方法。
7. 【請求項７】 １つ以上の層から形成される層群、Ａ，
   Ｂ，ＣがＡ，Ｂ，Ｃの順で存在する土壌において、層群
   Ｂを貫通しＡ，Ｃ間をつなぐ井戸内に微生物および必要
   により栄養素が導入されていることを特徴とする井戸。
8. 【請求項８】 請求項７記載の微生物および必要により
   栄養素が導入されている井戸を用いることを特徴とする
   土壌改良方法。
9. 【請求項９】 該微生物が担体によって保持されている
   請求項７記載の井戸。
10. 【請求項１０】 該微生物が担体によって保持されてい
    る井戸を使用する請求項８記載の土壌改良方法。