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JP2013107943A - Decomposing agent and cleaning method of organochlorine-based agricultural chemical - Google Patents

Decomposing agent and cleaning method of organochlorine-based agricultural chemical Download PDF

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JP2013107943A
JP2013107943A JP2011251998A JP2011251998A JP2013107943A JP 2013107943 A JP2013107943 A JP 2013107943A JP 2011251998 A JP2011251998 A JP 2011251998A JP 2011251998 A JP2011251998 A JP 2011251998A JP 2013107943 A JP2013107943 A JP 2013107943A
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JP
Japan
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organochlorine
copper
chlordane
iron powder
intermediates
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Pending
Application number
JP2011251998A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masami Kamata
雅美 鎌田
Tatsuya Kikuchi
達也 菊地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dowa Eco Systems Co Ltd
Original Assignee
Dowa Eco Systems Co Ltd
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Publication date
Application filed by Dowa Eco Systems Co Ltd filed Critical Dowa Eco Systems Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a decomposing agent and cleaning method of organochlorine-based agricultural chemicals, which can clean the organochlorine-based agricultural chemicals simply and in a short period, and does not leave hazardous and hardly treatable by-products remaining by changing chlordanes as the organochlorine-based agricultural chemicals to a state of being decomposable by microbes.SOLUTION: Organochlorine-based agricultural chemicals in contaminated soils and contaminated water are decomposed by imparting the organochlorine-based agricultural chemicals containing a porous copper-containing iron power prepared by mechanically mixing a porous iron powder and a copper resource to soils contaminated with organochlorine-based agricultural chemicals including chlordanes and water contaminated with organochlorine-based agricultural chemicals.

Description

本発明は、土壌、及び地下水等の水に含有される有機塩素系農薬であるクロルデン類の分解に使用される有機塩素系農薬分解剤及び浄化方法に関する。   The present invention relates to an organochlorine pesticide degrading agent and a purification method used for degrading chlordane, which is an organochlorine pesticide contained in water such as soil and groundwater.

現在、残留性有機汚染物質(Persistent Organic Pollutants:POPs(ポップス))と呼ばれる化学物質に対する浄化技術についての研究開発が進んでいる。このPOPsは、自然環境中では分解されにくく、しかも生物体内に蓄積しやすい。更に、POPsが地球上で長距離を移動し、POPsを排出した国以外の国の環境にも影響を及ぼすおそれもある。そのためPOPsは、一旦環境中に排出されると私達の体に有害な影響を及ぼすおそれがある化学物質として知られている。なお、このPOPsとしては、例えば、ダイオキシン類やPCB(ポリ塩化ビフェニル)、DDT、クロルデン類、ヘキサクロロシクロヘキサン(BHC;1,2,3,4,5,6−Hexachlorocyclohexane)といった化学物質が挙げられる。   Currently, research and development on a purification technology for chemical substances called persistent organic pollutants (POPs) is progressing. These POPs are not easily decomposed in the natural environment, and are easy to accumulate in living organisms. Furthermore, POPs may travel a long distance on the earth and affect the environment in countries other than the country that emitted POPs. For this reason, POPs are known as chemical substances that can adversely affect our bodies once they are released into the environment. Examples of POPs include chemical substances such as dioxins, PCB (polychlorinated biphenyl), DDT, chlordens, and hexachlorocyclohexane (BHC; 1,2,3,4,5,6-hexachlorocyclohexane).

日本では、POPsの製造・使用を既に法律で原則として禁止している。しかしながら、海外では、現在もPOPsを使用している国も存在する。また、上述のように、POPsを使用していない国や地域であっても、POPsが地球上で長距離を移動することによりPOPsによる環境汚染が進行するおそれもある。そのため、POPsに対する浄化技術に対する要望が日に日に高まっている。   In Japan, the manufacture and use of POPs is already prohibited by law. However, there are countries that still use POPs overseas. Further, as described above, even in a country or region that does not use POPs, there is a possibility that environmental pollution due to POPs may progress due to the POPs moving over a long distance on the earth. Therefore, the demand for purification technology for POPs is increasing day by day.

このような状況に対し、本出願人はPOPsの浄化技術について研究開発を進めている。その研究開発の一つの結果として、POPsの一つであるBHCを分解する技術について開発し、その内容を特許文献1に開示している。   In this situation, the present applicant is researching and developing POPs purification technology. As a result of the research and development, a technique for decomposing BHC, which is one of POPs, was developed, and the contents thereof are disclosed in Patent Document 1.

特開2010−17219号公報JP 2010-17219 A

特許文献1の技術のおかげで、BHCに対しては簡易且つ短期で、充分な浄化作用をもたらすことが可能となった。その一方で、BHC以外のPOPsについても浄化の要請が高まっている。POPsの中でも特に、有機塩素系農薬としてのクロルデン類に対する浄化の要請は強い。   Thanks to the technology of Patent Document 1, it has become possible to provide a sufficient purification action for BHC in a simple and short-term manner. On the other hand, there is an increasing demand for purification of POPs other than BHC. In particular, there is a strong demand for purification of chlordane as an organochlorine pesticide among POPs.

このクロルデン類は、トリクロロエチレン等のような一般的な有機塩素系化合物と異なり、自然界に放置していても微生物による分解が行われず、一旦クロルデン類により地下水や土壌が汚染されてしまうと、そのまま汚染したままとなってしまう。それどころか、土壌が汚染された場合、その汚染地域を通過する雨水や地下水がクロルデン類により汚染されてしまい、汚染地域が拡大してしまうおそれもある。確かに、特許文献1の技術はBHCに対しては極めて効果的な浄化作用をもたらすことがわかっていた。その一方で、上記のクロルデン類は日本では現在使用されていないこともあり、特許文献1の技術を用いても上記のクロルデン類を浄化できるか未確認な部分があった。そのため、クロルデン類を浄化する技術については未だ確立されていないというのが現状である。   Unlike general organochlorine compounds such as trichlorethylene, these chlordens are not decomposed by microorganisms even when left in nature, and once groundwater and soil are contaminated by chlordens, they are contaminated as they are. Will remain. On the contrary, when soil is contaminated, rainwater and groundwater passing through the contaminated area may be contaminated by chlordane, and the contaminated area may be expanded. Indeed, it has been found that the technique of Patent Document 1 provides a very effective purification action for BHC. On the other hand, the above chlordens may not be currently used in Japan, and there is an unconfirmed part whether the above chlordens can be purified even using the technique of Patent Document 1. Therefore, the current situation is that the technology for purifying chlordane has not been established yet.

本発明は、有機塩素系農薬としてのクロルデン類を微生物が分解可能な程度な状態へと変化させることにより、有機塩素系農薬の浄化が簡易かつ短期で可能であり、有害かつ難処理の副生成物が残留しないようにする有機塩素系農薬分解剤及び浄化方法を提供することを目的とする。   The present invention makes it possible to purify organochlorine pesticides easily and in a short period of time by changing chlordane as an organochlorine pesticide to a state in which microorganisms can be decomposed. It is an object of the present invention to provide an organochlorine pesticide decomposing agent and a purification method for preventing the residue from remaining.

本発明者らは、クロルデン類を浄化する技術について確立すべく、鋭意研究を行った。その一方、クロルデン類はPOPsであり、無害な化合物に至るまでに分解するのは至難の業であると本発明者らは考えた。そこで、上記の鋭意研究に際し、本発明者らは、無害な化合物までクロルデン類を分解させるには仮に至らないとしても、微生物の手により浄化可能な程度のレベルまでクロルデン類を変化(脱塩素化)させられないか検討した。その結果、後述の実施の形態及び実施例に示すように、ポーラス状銅含有鉄粉ならば、クロルデン類を脱塩素化させることができるという知見を、本発明者は得た。この脱塩素化した化合物ならば微生物の手により分解可能であり、最終的にはクロルデン類を浄化可能な手法を、本発明者は想到した。   The present inventors have conducted intensive research to establish a technique for purifying chlordane. On the other hand, the present inventors thought that chlordane is POPs, and it is a difficult task to decompose to a harmless compound. Therefore, in the above-mentioned diligent research, the present inventors changed the chlordane to a level that can be purified by microorganisms (dechlorination), even if it does not lead to decomposition of the chlordane to a harmless compound. ) I examined whether it was possible. As a result, as shown in the embodiments and examples described later, the present inventor has obtained the knowledge that chlordane can be dechlorinated with porous copper-containing iron powder. The present inventor has conceived a method capable of decomposing the dechlorinated compound by microorganisms and finally purifying chlordane.

以降、本明細書において、「分解」とは、クロルデン類の炭素骨格構造そのものを変化(例えば、多員環構造を一員環構造にするなど)することを主に指す。一方、「農薬分解」とは、クロルデン類の炭素骨格構造そのものが変化しなくとも、脱塩素化(場合によっては脱酸素化によりエポキシ構造が変化)することを含み、クロルデン類を農薬としての機能を失う程度まで分解し、微生物が分解可能な程度な状態へと変化させることを主に指す。   Hereinafter, in this specification, “decomposition” mainly refers to changing the carbon skeleton structure of chlordane itself (for example, changing a multi-membered ring structure to a one-membered ring structure). On the other hand, “degradation of pesticides” includes dechlorination (epoxy structure changes due to deoxygenation in some cases) even if the carbon skeleton structure of chlordane itself does not change. It is mainly meant to decompose to the extent that microorganisms can be decomposed to a level that can be decomposed.

上記の知見に基づいて成された本発明の態様は、以下の通りである。
本発明の第1の形態は、
ポーラス状鉄粉と銅源とを機械的混合してなるポーラス状銅含有鉄粉を含み、クロルデン類を含有する有機塩素系農薬を分解することを特徴とする有機塩素系農薬分解剤である。
本発明の第2の形態は、
ポーラス状鉄粉と銅源とを機械的混合してなるポーラス状銅含有鉄粉を含む有機塩素系農薬分解剤を、クロルデン類を含有する有機塩素系農薬で汚染された土壌、及び有機塩素系農薬で汚染された水の少なくともいずれかに付与して、汚染土壌及び汚染水中の有機塩素系農薬を分解することを特徴とする浄化方法である。
The embodiments of the present invention made based on the above findings are as follows.
The first aspect of the present invention is:
An organochlorine pesticide degrading agent comprising a porous copper-containing iron powder obtained by mechanically mixing a porous iron powder and a copper source, and decomposing an organochlorine pesticide containing chlordane.
The second aspect of the present invention is:
Soil contaminated with organochlorine pesticides containing chlordane, organochlorine pesticide decomposer containing porous copper-containing iron powder mechanically mixed with porous iron powder and copper source, and organochlorine A purification method characterized by decomposing organochlorine pesticides in contaminated soil and contaminated water by applying to at least one of water contaminated with pesticides.

本発明によれば、有機塩素系農薬としてのクロルデン類を微生物が分解可能な程度な状態へと変化させることにより、有機塩素系農薬の浄化が簡易かつ短期で可能であり、有害かつ難処理の副生成物が残留しないようにする有機塩素系農薬分解剤及び浄化方法を提供することができる。   According to the present invention, by changing chlordane as an organochlorine pesticide to a state in which microorganisms can be decomposed, it is possible to purify the organochlorine pesticide easily and in a short period of time, which is harmful and difficult to treat. It is possible to provide an organochlorine pesticide degrading agent and a purification method that prevent by-products from remaining.

実施例1A(クロルデン類:ヘプタクロルエポキシド、反応温度:70℃)における親物質の農薬分解の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the agricultural chemical decomposition | disassembly of the parent substance in Example 1A (Chlordenes: Heptachlor epoxide, reaction temperature: 70 degreeC). 実施例1B(クロルデン類:ヘプタクロルエポキシド、反応温度:室温)における親物質の農薬分解の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the agrochemical decomposition | disassembly of the parent substance in Example 1B (Chlordenes: Heptachlor epoxide, Reaction temperature: Room temperature). 参考例1A(クロルデン類:ヘプタクロルエポキシド、反応温度:70℃)における、反応時間と、脱Cl濃度及びピーク面積比との関係を示すグラフである。(a)は反応時間を0〜30時間スケールとした場合、(b)は反応時間を0〜120日間スケールとした場合のグラフである。なお、ピーク面積比とは、ガスクロマトグラフィーにおいて、親物質1ppmを1として、各中間物に対応するピーク面積値から算出した、中間物ごとのピーク面積比である。以降、「ピーク面積比」についての説明は同様とする。It is a graph which shows the relationship between reaction time, deCl concentration, and peak area ratio in Reference Example 1A (chlordane: heptachlor epoxide, reaction temperature: 70 ° C.). (A) is a graph when the reaction time is 0 to 30 hours, and (b) is a graph when the reaction time is 0 to 120 days. The peak area ratio is a peak area ratio for each intermediate calculated from a peak area value corresponding to each intermediate in gas chromatography, assuming 1 ppm as the parent substance. Hereinafter, the description of the “peak area ratio” is the same. 参考例1B(クロルデン類:ヘプタクロルエポキシド、反応温度:室温)における、反応時間と、脱Cl濃度及びピーク面積比との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between reaction time, deCl concentration, and peak area ratio in Reference Example 1B (chlordane: heptachlor epoxide, reaction temperature: room temperature). 参考例1Aにおける、親物質そのもののマススペクトルの結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the mass spectrum of the parent substance itself in Reference Example 1A. 参考例1Aにおける、中間物1〜4のマススペクトルの結果を示すグラフであり、(a)〜(d)は中間物1〜4に対応する。It is a graph which shows the result of the mass spectrum of the intermediates 1-4 in the reference example 1A, (a)-(d) respond | corresponds to the intermediates 1-4. 参考例1Aにおける、中間物5〜8のマススペクトルの結果を示すグラフであり、(a)〜(d)は中間物5〜8に対応する。It is a graph which shows the result of the mass spectrum of the intermediates 5-8 in the reference example 1A, (a)-(d) respond | corresponds to the intermediates 5-8. 実施例2A(クロルデン類:ヘプタクロル、反応温度:70℃)における親物質の農薬分解の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the agrochemical decomposition | disassembly of the parent substance in Example 2A (Chlordenes: Heptachlor, Reaction temperature: 70 degreeC). 参考例2A(クロルデン類:ヘプタクロル、反応温度:70℃)における、反応時間と、脱Cl濃度及びピーク面積比との関係を示すグラフである。(a)は反応時間を0〜30時間スケールとした場合、(b)は反応時間を0〜120日間スケールとした場合のグラフである。It is a graph which shows the relationship between reaction time, deCl concentration, and peak area ratio in Reference Example 2A (chlordane: heptachlor, reaction temperature: 70 ° C). (A) is a graph when the reaction time is 0 to 30 hours, and (b) is a graph when the reaction time is 0 to 120 days. 参考例2B(クロルデン類:ヘプタクロルエポキシド、反応温度:室温)における、反応時間と、脱Cl濃度及びピーク面積比との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the reaction time in Reference Example 2B (chlordane: heptachlor epoxide, reaction temperature: room temperature), deCl concentration, and peak area ratio. 参考例2Aにおける、親物質そのもののマススペクトルの結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the mass spectrum of the parent substance itself in Reference Example 2A. 参考例2Aにおける、中間物1〜3のマススペクトルの結果を示すグラフであり、(a)〜(c)は中間物1〜3に対応する。It is a graph which shows the result of the mass spectrum of the intermediates 1-3 in the reference example 2A, (a)-(c) respond | corresponds to the intermediates 1-3. 参考例2Aにおける、中間物4〜6のマススペクトルの結果を示すグラフであり、(a)〜(c)は中間物4〜6に対応する。It is a graph which shows the result of the mass spectrum of the intermediates 4-6 in the reference example 2A, (a)-(c) respond | corresponds to the intermediates 4-6. 参考例2Aにおける、中間物7〜9のマススペクトルの結果を示すグラフであり、(a)〜(c)は中間物7〜9に対応する。It is a graph which shows the result of the mass spectrum of the intermediates 7-9 in the reference example 2A, (a)-(c) respond | corresponds to the intermediates 7-9. 参考例2Aにおける、中間物10〜12のマススペクトルの結果を示すグラフであり、(a)〜(c)は中間物10〜12に対応する。It is a graph which shows the result of the mass spectrum of intermediates 10-12 in Reference Example 2A, and (a) to (c) correspond to intermediates 10-12. 参考例3A(クロルデン類:g−クロルデン、反応温度:70℃)における、反応時間と、脱Cl濃度及びピーク面積比との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the reaction time, deCl concentration, and peak area ratio in Reference Example 3A (chlordane: g-chlordane, reaction temperature: 70 ° C.). 参考例3B(クロルデン類:g−クロルデン、反応温度:室温)における、反応時間と、脱Cl濃度及びピーク面積比との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between reaction time, deCl concentration, and peak area ratio in Reference Example 3B (chlordane: g-chlordane, reaction temperature: room temperature). 参考例3Aにおける、親物質そのもののマススペクトルの結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the mass spectrum of the parent substance itself in Reference Example 3A. 参考例3Aにおける、中間物1〜4のマススペクトルの結果を示すグラフであり、(a)〜(d)は中間物1〜4に対応する。It is a graph which shows the result of the mass spectrum of the intermediates 1-4 in the reference example 3A, (a)-(d) respond | corresponds to the intermediates 1-4. 参考例3Aにおける、中間物5〜8のマススペクトルの結果を示すグラフであり、(a)〜(d)は中間物5〜8に対応する。It is a graph which shows the result of the mass spectrum of the intermediates 5-8 in the reference example 3A, (a)-(d) respond | corresponds to the intermediates 5-8.

本実施形態について、以下の手順で説明する。
<1.有機塩素系農薬分解剤>
a)ポーラス状鉄粉
b)銅源
<2.浄化方法>
<3.実施の形態による効果>
This embodiment will be described in the following procedure.
<1. Organochlorine pesticide decomposer>
a) Porous iron powder b) Copper source <2. Purification method>
<3. Advantages of the embodiment>

<1.有機塩素系農薬分解剤>
本実施形態の有機塩素系農薬分解剤は、ポーラス状鉄粉と、銅源とを機械的混合してなるポーラス状銅含有鉄粉を含み、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
<1. Organochlorine pesticide decomposer>
The organochlorine pesticide decomposing agent of this embodiment includes porous copper-containing iron powder obtained by mechanically mixing porous iron powder and a copper source, and further contains other components as necessary. .

a)ポーラス状鉄粉
上記ポーラス状鉄粉とは、鉄粉を構成する粒子群が、それぞれ内部に大小さまざまな空孔をもつことを意味する。上記空孔は、粒子外部と接触している場合も、独立している場合もある。
上記ポーラス状鉄粉は、還元鉄粉を含むことが好ましい。該還元鉄粉としては、鉄鉱石の還元により製造されたものが好ましく、該還元鉄粉の粒径などついては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
上記原料鉄粉としては鉄を主成分としていればよく、2次汚染源となるクロム、鉛等の成分を含有しないものが好ましい。上記原料鉄粉の組成については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、全鉄が80%以上、金属鉄が75%以上であることが好ましい。
上記還元鉄粉としては、特に制限はなく、市販品を用いることができ、該市販品としては、例えばDOWA IPクリエイション社製の還元鉄粉(ロータリーキルン粉)、などが好適に用いられる。
a) Porous iron powder The above-mentioned porous iron powder means that the particle group constituting the iron powder has pores of various sizes inside and outside. The pores may be in contact with the outside of the particles or may be independent.
The porous iron powder preferably contains reduced iron powder. The reduced iron powder is preferably produced by reduction of iron ore, and the particle size of the reduced iron powder is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
As said raw material iron powder, what is necessary is just to have iron as a main component, and what does not contain components, such as chromium and lead used as a secondary pollution source, is preferable. There is no restriction | limiting in particular about the composition of the said raw material iron powder, According to the objective, it can select suitably, It is preferable that total iron is 80% or more and metallic iron is 75% or more.
There is no restriction | limiting in particular as said reduced iron powder, A commercial item can be used, For example, the reduced iron powder (rotary kiln powder) by DOWA IP creation company etc. are used suitably as this commercial item.

b)銅源
上記銅源としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば銅塩、金属銅、又は銅溶液などが挙げられる。
上記銅塩としては、銅源となり、鉄粉表面において更に小さく接触し、点在できれば特に制限はなく、各種銅塩を用いることができるが、硫酸銅が特に好ましい。
上記硫酸銅は、結晶水を持つCuSO・5HOの形態で通常入手できるが、本実施形態においては、結晶水はできるだけ除去しておく方が好ましい。結晶水からの水分や、ミル表面の付着水分や雰囲気中の水分等は、還元鉄粉と硫酸銅粉との混合中に硫酸銅水溶液が生成し、その水溶液中のCuイオンが鉄の粒子表面で還元されて金属銅として析出し、この析出した金属銅の被膜で鉄粒子表面を被覆してしまうことがある。鉄粉粒子表面が金属銅で完全に覆われてしまうと、有機塩素系農薬分解剤としての機能が低下することがある。したがって、硫酸銅の結晶水はできるだけ除去するのが好ましく、また水分ができるだけ混入しないような乾式で鉄粉との混合処理を行うのがよく、不活性ガス雰囲気中で混合処理を行うのがよい。なお、CuSO・5HOは加熱によって結晶水を除去することができ、例えば45℃加熱で2分子の除去、110℃加熱で4分子の除去、250℃加熱で全分子の除去が行える。
上記銅源として金属銅粉を使用できるほか、銅塩を溶液に溶解させた溶液、例えば硫酸銅を溶解した硫酸銅溶液などを前述のポーラス状鉄粉と接触させることにより、鉄粒子表面に金属銅もしくは銅塩を析出させる方法などがある。
b) Copper source There is no restriction | limiting in particular as said copper source, According to the objective, it can select suitably, For example, copper salt, metallic copper, or a copper solution etc. are mentioned.
The copper salt is not particularly limited as long as it becomes a copper source, can be further contacted and scattered on the surface of the iron powder, and various copper salts can be used, but copper sulfate is particularly preferable.
The copper sulfate can be usually obtained in the form of CuSO 4 .5H 2 O having crystal water, but in this embodiment, it is preferable to remove crystal water as much as possible. Moisture from crystal water, moisture adhering to the mill surface, moisture in the atmosphere, etc., are produced by the copper sulfate aqueous solution during mixing of the reduced iron powder and copper sulfate powder, and the Cu ions in the aqueous solution are the surface of the iron particles. In some cases, the iron particles are precipitated and deposited as metallic copper, and the surface of the iron particles may be coated with the deposited metallic copper film. If the surface of the iron powder particles is completely covered with metallic copper, the function as an organochlorine pesticide decomposer may be reduced. Therefore, it is preferable to remove the copper sulfate crystal water as much as possible, and it is better to mix with iron powder in a dry manner so that moisture does not mix as much as possible, and to mix in an inert gas atmosphere. . CuSO 4 .5H 2 O can remove crystal water by heating. For example, 2 molecules can be removed by heating at 45 ° C., 4 molecules can be removed by heating at 110 ° C., and all molecules can be removed by heating at 250 ° C.
In addition to the use of metallic copper powder as the copper source, a solution in which a copper salt is dissolved in a solution, for example, a copper sulfate solution in which copper sulfate is dissolved, is brought into contact with the porous iron powder described above to form a metal on the iron particle surface. There is a method of depositing copper or a copper salt.

上記ポーラス状銅含有鉄粉中の銅の含有量が、鉄に対する銅の割合(Cu/Fe)の質量%換算で、0.1質量%〜10質量%であることが好ましく、0.1質量%〜1質量%がより好ましい。上記含有量が、0.1質量%以上ならば、必要とされる有機塩素系農薬の農薬分解能力を充分満たすことが可能となるし、鉄粉内にその性能の偏在が生じることもなくなる。また、10質量%以下ならば、鉄粒子表面のFe/Cuバランスから、添加した銅量に見合う性能を得ることが可能となるし、過剰な銅が銅イオンとして地下水中などに拡散・流出するおそれも抑制することができる。   The copper content in the porous copper-containing iron powder is preferably 0.1% by mass to 10% by mass in terms of mass% of the ratio of copper to iron (Cu / Fe), and 0.1% by mass. % To 1% by mass is more preferable. If the content is 0.1% by mass or more, it becomes possible to sufficiently satisfy the pesticide decomposing ability of the required organochlorine pesticide, and uneven distribution of the performance does not occur in the iron powder. Moreover, if it is 10 mass% or less, it becomes possible to obtain the performance commensurate with the amount of added copper from the Fe / Cu balance on the surface of the iron particles, and excess copper diffuses and flows out into the ground water as copper ions. The fear can also be suppressed.

上記有機塩素系農薬分解剤の製造方法は、原料鉄粉の粒子に剪断力や圧力を加え、原料鉄粉を解砕程度の粉砕をしながら、硫酸銅(粉)を原料鉄粉に添加する。粉砕時においては、鉄粉表面のポーラス状態(凹凸、空隙)が潰れた平滑にならない程度の粉砕強度とする。原料鉄粉が粉砕される程度の強さであれば硫酸銅が原料鉄粉に付着し、固着するには十分な強さである。
上記ポーラス状鉄粉と、銅源との機械的混合は、振動ボールミル、回転ボールミル等の容器内で粉砕用媒体を駆動させるタイプの粉砕・混合装置を用いて行われることが好ましく、通常のボールミルでの混合や粉砕処理を円滑にするために使用される分散剤や潤滑剤などは本実施形態では使用しないのが好ましい。
上記銅源が、銅溶液の場合であっても、処理操作は銅塩又は銅粉の場合と同様である。混合強度、時間、配合量比を適宜設定すればよい。銅溶液であれば鉄粉との接触だけでもイオン化傾向から鉄粉表面に銅が析出するからである。
The manufacturing method of the organochlorine pesticide decomposing agent described above adds copper sulfate (powder) to the raw iron powder while applying shearing force and pressure to the raw iron powder particles and crushing the raw iron powder to the extent that it can be crushed. . At the time of pulverization, the pulverization strength is such that the porous state (irregularities and voids) on the surface of the iron powder is not crushed and smooth. If the strength is enough to pulverize the raw iron powder, the copper sulfate adheres to the raw iron powder and is strong enough to adhere.
The mechanical mixing of the porous iron powder and the copper source is preferably performed using a pulverizing / mixing device of a type that drives a pulverizing medium in a container such as a vibrating ball mill or a rotating ball mill. In this embodiment, it is preferable not to use a dispersant, a lubricant, or the like that is used in order to facilitate mixing and pulverization in the present embodiment.
Even if the copper source is a copper solution, the processing operation is the same as in the case of a copper salt or copper powder. What is necessary is just to set mixing intensity, time, and compounding quantity ratio suitably. This is because copper precipitates on the surface of the iron powder from the ionization tendency even if it is in contact with the iron powder if it is a copper solution.

上記ポーラス状銅含有鉄粉の平均径は1μm〜500μmが好ましく、25μm〜250μmがより好ましく、代表的には平均平面径が50μm〜500μmの範囲、平均厚さが1μm〜50μmの範囲であるのが好ましい。   The average diameter of the porous copper-containing iron powder is preferably 1 μm to 500 μm, more preferably 25 μm to 250 μm, typically the average plane diameter is in the range of 50 μm to 500 μm, and the average thickness is in the range of 1 μm to 50 μm. Is preferred.

本実施形態の有機塩素系農薬分解剤は、有機塩素系農薬であるクロルデン類で汚染された水、土壌、無機物、有機物、又はこれらの混合物などについて、その有機塩素系農薬を農薬分解(最終的には分解)することができ、特に環境分野においては有機塩素系農薬で汚染された排水、地下水、土壌、排ガス等の浄化に用いることができる。   The organochlorine pesticide degrading agent of this embodiment decomposes the organochlorine pesticide into water, soil, inorganic substances, organic substances, or a mixture thereof contaminated with chlordane, which is an organochlorine pesticide (final decomposition). In particular, in the environmental field, it can be used to purify wastewater, groundwater, soil, exhaust gas, etc. contaminated with organochlorine pesticides.

なお、本明細書における「クロルデン類」とは、多環芳香族炭化水素の少なくとも一部が塩素化したもの(例えば五員環炭化水素が結合し、その少なくとも一部が塩素化したもの)である。具体例を列挙すると、γ−クロルデン、g−クロルデン、オキシクロルデン、ノナクロルに加え、ヘプタクロル、ヘプタクロルエポキシド(Isomer A)等が挙げられる。
これらのうち、クロルデンの物性及び概要は以下の通りである。

Figure 2013107943
また、オキシクロルデンについては以下の通りである。
Figure 2013107943
また、ノナクロル(trans型)については以下の通りである。
Figure 2013107943
(以上、出展:環境省編「農薬等の環境残留実態調査分析法」) In the present specification, “chlordens” are those in which at least a part of polycyclic aromatic hydrocarbons is chlorinated (for example, those in which five-membered hydrocarbons are bonded and at least part of them are chlorinated). is there. When specific examples are listed, heptachlor, heptachlor epoxide (Isomer A) and the like may be mentioned in addition to γ-chlorodene, g-chlordane, oxychlordene and nonachlor.
Among these, the physical properties and outline of chlordane are as follows.
Figure 2013107943
The oxychlordene is as follows.
Figure 2013107943
Nonachlor (trans type) is as follows.
Figure 2013107943
(Exhibited above: Ministry of the Environment, “Environmental residue survey and analysis method for agricultural chemicals”)

また、以上の化合物も含め、クロルデン類の構造式の一覧を下記の[化4]に記載する。なお、(a)がγ−クロルデン、(b)がヘプタクロル、(c)がg−クロルデン、(d)がノナクロル、デン、に加え、(e)がヘプタクロルエポキシド(Isomer A)、(f)がオキシクロルデンである。

Figure 2013107943
In addition, a list of structural formulas of chlordane including the above compounds is described in the following [Chemical Formula 4]. (A) is γ-chlordane, (b) is heptachlor, (c) is g-chlordane, (d) is nonachlor, den, (e) is heptachlor epoxide (Isomer A), (f) is Oxychlordane.
Figure 2013107943

<2.浄化方法>
本実施形態の浄化方法は、本実施形態の上記有機塩素系農薬分解剤を、有機塩素系農薬で汚染された土壌、及び有機塩素系農薬で汚染された水の少なくともいずれかに付与して、汚染土壌及び汚染水中の有機塩素系農薬(クロルデン類を含有した農薬)を脱塩素化し、最終的には分解する。
<2. Purification method>
In the purification method of the present embodiment, the organochlorine pesticide degrading agent of the present embodiment is applied to at least one of soil contaminated with the organic chlorine-based pesticide and water contaminated with the organochlorine-based pesticide, Organochlorine pesticides (agrochemicals containing chlordane) in contaminated soil and contaminated water are dechlorinated and finally decomposed.

本実施形態の浄化方法としては、一例ではあるが、以下のようにして行うことが挙げられる。
まず、クロルデン類は水への溶解度が非常に低いため、土壌中での物質移動が小さい。このため有機塩素系農薬分解剤との接触機会を増加させるため、適宜混練を行うことが好ましい。
Although it is an example as a purification method of this embodiment, performing as follows is mentioned.
First, since chlordane has very low solubility in water, mass transfer in soil is small. For this reason, in order to increase a contact opportunity with an organochlorine pesticide decomposing agent, it is preferable to perform kneading | mixing suitably.

本実施形態の浄化方法は、汚染水と混合したり、汚染土壌に対して散水又は混合したりするという簡素な手法により実行することができる。また、本実施形態の浄化方法だと脱塩素速度が早いので、短期の浄化が可能となる。また、処理対象土壌中にて副生成物(脱塩素化物)を分解する微生物を添加、又は培養する方法を用いてもよい。上記微生物処理は、浄化期間が比較的長期化するが、処理コストが低いなどの有意な点もある。微生物は、元土、水に存在しているので、複製生物を分解する微生物を培養し、用いると効率的である。なお、外部の効果的な微生物を利用してもよい。   The purification method of the present embodiment can be executed by a simple technique of mixing with contaminated water or spraying or mixing with contaminated soil. In addition, since the dechlorination rate is high in the purification method of the present embodiment, short-term purification is possible. Moreover, you may use the method of adding or cultivating the microorganisms which decompose | degrade a by-product (dechlorination product) in process object soil. The above-described microbial treatment has a significant point in that the purification period is relatively long, but the treatment cost is low. Since microorganisms exist in the mainland and water, it is efficient to culture and use microorganisms that degrade replicating organisms. External effective microorganisms may be used.

本実施形態の上記有機塩素系農薬分解剤の汚染土壌及び汚染水への付与方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、上記分解剤を水に分散させた状態で汚染土壌に噴霧したり、汚染土壌に散水したり、汚染水と混合したりして使用することができる。
また、汚染土壌の浄化方法としては、例えば従来の工法に用いるアースオーガ等の重機をそのまま用いることも可能である。また、有機塩素系農薬分解剤の保管は、フレコン、紙袋等の市販の包装容器で十分であり、ハンドリング及び保管のいずれにおいても優れている。
There is no restriction | limiting in particular as the provision method to the contaminated soil and contaminated water of the said organochlorine pesticide decomposing agent of this embodiment, According to the objective, it can select suitably, For example, disperse | distribute the said decomposing agent to water. It can be used by spraying on contaminated soil in the wet state, sprinkling water on contaminated soil, or mixing with contaminated water.
Moreover, as a purification method of contaminated soil, for example, a heavy machine such as an earth auger used in a conventional construction method can be used as it is. In addition, a commercially available packaging container such as a flexible container or a paper bag is sufficient for storing the organochlorine pesticide degrading agent, and is excellent in both handling and storage.

<3.実施の形態による効果>
本実施形態によれば、無害な化合物までクロルデン類を分解させるには仮に至らないとしても、微生物の手により浄化可能な程度のレベルまでクロルデン類を変化(脱塩素化)させることができる。この脱塩素化した化合物ならば微生物の手により分解可能であり、最終的にはクロルデン類が浄化可能となる。その結果、有機塩素系農薬の浄化が簡易かつ短期で可能であり、有害かつ難処理の副生成物が残留しないようにすることができる。
<3. Advantages of the embodiment>
According to this embodiment, even if chlordane is not decomposed to a harmless compound, chlordane can be changed (dechlorinated) to a level that can be purified by the hands of microorganisms. This dechlorinated compound can be decomposed by microorganisms, and finally chlordane can be purified. As a result, it is possible to purify organochlorine pesticides easily and in a short period of time, and to prevent harmful and difficult-to-treat by-products from remaining.

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。なお、実施例の概要としては、[実施例1〜3]において、クロルデン類における各化合物に対する、実施例の有機塩素系農薬分解剤による農薬分解の結果を示す。なお、[実施例1]においてクロルデン類水溶液と銅含有鉄粉との反応温度を70℃としたものを<実施例1A>とし、反応温度を室温としたものを<実施例1B>とした。[実施例2][実施例3]についても同様である。
その後、[実施例1〜3]において農薬分解をもたらしたメカニズム(脱塩素化経路)について調査した結果を[参考例1〜3]として示す。
上記の実施例1を階層ごとに表現すると、以下の通りである。
[実施例1(クロルデン類:ヘプタクロルエポキシド)](結果)
<実施例1A(反応温度:70℃)>
<実施例1B(反応温度:室温)>
[参考例1(クロルデン類:ヘプタクロルエポキシド)](メカニズム)
<参考例1A(反応温度:70℃)>
<参考例1B(反応温度:室温)>
<参考例1における中間物の同定>
なお、[実施例2]においては、クロルデン類をヘプタクロルとした場合について、上記の[実施例1]と同様の展開で述べる。
また、[実施例3]においては、クロルデン類をg−クロルデンとした場合について、上記の[実施例1]と同様の展開で述べる。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples. In addition, as an outline | summary of an Example, in [Examples 1-3], the result of the agrochemical decomposition | disassembly by the organochlorine pesticide decomposing agent of an Example with respect to each compound in chlordane is shown. In [Example 1], the reaction temperature between the chlordane aqueous solution and the copper-containing iron powder was set to 70 ° C. <Example 1A>, and the reaction temperature at room temperature was set to <Example 1B>. The same applies to [Example 2] and [Example 3].
Then, the result of investigating the mechanism (dechlorination route) that caused the agricultural chemical decomposition in [Examples 1 to 3] is shown as [Reference Examples 1 to 3].
The above-described first embodiment is expressed for each layer as follows.
[Example 1 (Chlordenes: heptachlor epoxide)] (Results)
<Example 1A (reaction temperature: 70 ° C.)>
<Example 1B (reaction temperature: room temperature)>
[Reference Example 1 (Chlordenes: Heptachlor Epoxide)] (Mechanism)
<Reference Example 1A (reaction temperature: 70 ° C.)>
<Reference Example 1B (reaction temperature: room temperature)>
<Identification of Intermediate in Reference Example 1>
In [Example 2], the case where chlordane is heptachlor will be described in the same manner as [Example 1] above.
In [Example 3], the case where chlordane is g-chlordene will be described in the same manner as [Example 1] above.

[実施例1(クロルデン類:ヘプタクロルエポキシド)]
<実施例1A(反応温度:70℃)>
本実施例においては、有機塩素系農薬分解剤におけるクロルデン類処理効果を確認する試験を行った。また、本実施例においては、擬似汚染水としたクロルデン類水溶液と銅含有鉄粉のみとの単純系にて試験を行った。
Example 1 (Chlordenes: Heptachlor Epoxide)
<Example 1A (reaction temperature: 70 ° C.)>
In this example, a test was conducted to confirm the effect of treating chlordane with an organochlorine pesticide decomposer. In this example, the test was conducted in a simple system consisting only of a chlordane aqueous solution and copper-containing iron powder as pseudo-polluted water.

クロルデン類水溶液には、茶褐色のバイアル瓶に対して純水とヘプタクロルエポキシドとを混合した水溶液を用いた。ヘプタクロルエポキシドの濃度は1ppmとした。以降、ヘプタクロルエポキシドのことを、単に「親物質」とも言う。   As the chlordane aqueous solution, an aqueous solution in which pure water and heptachlor epoxide were mixed with a brown-colored vial was used. The concentration of heptachlor epoxide was 1 ppm. Hereinafter, heptachlor epoxide is also simply referred to as “parent substance”.

銅含有鉄粉には、DOWA IPクリエイション社にて製造する土壌・地下水浄化用鉄粉の1銘柄である「鉄粉E401」を用いた。この鉄粉E401の製造方法としては、一例を挙げると特許文献1に記載の通りであるが、再掲すると以下の通りである。
還元鉄粉(DOWA IPクリエイション社製、ロータリーキルン粉)500gと、事前に200℃空気気流中にて2時間の熱処理を行い結晶水の脱水処理を行った硫酸銅(1水塩)粉14.0gとを回転ボールミルに装入して乾式で機械混合し、両粉の粒子が接合したポーラス状銅含有鉄粉である鉄粉E401を得た。
As the copper-containing iron powder, “iron powder E401”, which is one brand of iron powder for soil / groundwater purification manufactured by DOWA IP Creation, was used. As an example of the manufacturing method of this iron powder E401, it is as described in Patent Document 1, but the following is a reprint.
Reduced iron powder (DOWA IP Creation Co., Ltd., rotary kiln powder) 500g, and copper sulfate (monohydrate) powder 14.0g which was heat-treated in a 200 ° C air stream for 2 hours in advance and dehydrated crystal water. Were charged into a rotating ball mill and mechanically mixed in a dry manner to obtain iron powder E401, which is a porous copper-containing iron powder in which particles of both powders were joined.

上記のクロルデン類水溶液と銅含有鉄粉とを用意し、上記のバイアル瓶にて両者を混合した。その際に、バイアル瓶内の雰囲気は窒素雰囲気とした。そして、バイアル瓶内を70℃とした上で、215rpmで混合水溶液を暗所にて振蕩させた。なお、バイアル瓶内を70℃とした理由は、アレニウスの式から換算して、室温に比べて反応速度を9.3倍向上することができ、反応時間を短縮し、農薬分解効果を比較的早期に確認することができるためである。なお、この混合水溶液は、反応時間ごとに用意した。後で述べるが、農薬(ヘプタクロルエポキシド)の濃度について経時変化を調べるためである。   The above chlordane aqueous solution and copper-containing iron powder were prepared, and both were mixed in the above vial bottle. At that time, the atmosphere in the vial was a nitrogen atmosphere. And after making the inside of a vial bottle into 70 degreeC, the mixed aqueous solution was shaken in the dark place at 215 rpm. The reason why the inside of the vial was set to 70 ° C. is that, in terms of Arrhenius equation, the reaction rate can be improved by 9.3 times compared to room temperature, the reaction time was shortened, and the pesticide degradation effect was relatively high. This is because it can be confirmed early. In addition, this mixed aqueous solution was prepared for every reaction time. Although it mentions later, it is for investigating a time-dependent change about the density | concentration of an agrochemical (heptachlor epoxide).

こうして得られた混合水溶液を静置し、油相と水相とに相分離させた。ここで、水相2mlを採取し、イオンクロマトグラフによって水溶液中の塩化物イオンを分析した。なお、水相中の塩化物イオンを調べることにより、親物質から最終的にどのくらいの塩素が離脱しているのか(以降、「脱Cl濃度」とも言う。)を把握することができる。この結果は後述する参考例にて使用する。   The mixed aqueous solution thus obtained was allowed to stand and phase-separated into an oil phase and an aqueous phase. Here, 2 ml of the aqueous phase was sampled, and chloride ions in the aqueous solution were analyzed by ion chromatography. By examining the chloride ions in the aqueous phase, it is possible to grasp how much chlorine is finally desorbed from the parent substance (hereinafter also referred to as “de-Cl concentration”). This result is used in a reference example described later.

その後、混合水溶液に対してヘキサン及びアセトンを10ml(ヘキサン:アセトン=1:1)添加し、一晩静置し、水相中に残存している親物質を油相に抽出した。その後、GC/MSによって油相を分析し、親物質の濃度を測定した。なお、この測定を行った後、油相を抜き取り、残った水相に対して新たにヘキサン及びアセトンを10ml(ヘキサン:アセトン=1:1)添加し、一晩静置し、水相中に残存している親物質を油相に再度抽出した。こうして親物質が検出されなくなるまで、上記の抽出を行い、銅含有鉄粉によって農薬分解(脱塩素化)されず最終的に油相に存在することになる親物質の量(濃度)について測定した。こうすることにより、本実施例における銅含有鉄粉の農薬分解効果を確認することができる。なお、本実施例においては1回の抽出だけで親物質が検出されなくなった。   Thereafter, 10 ml of hexane and acetone (hexane: acetone = 1: 1) was added to the mixed aqueous solution, and the mixture was allowed to stand overnight, and the parent substance remaining in the aqueous phase was extracted into the oil phase. Thereafter, the oil phase was analyzed by GC / MS to determine the concentration of the parent substance. After performing this measurement, the oil phase was withdrawn, and 10 ml of hexane and acetone (hexane: acetone = 1: 1) was newly added to the remaining aqueous phase and allowed to stand overnight. The remaining parent material was extracted again into the oil phase. The above extraction was carried out until no parent substance was detected in this way, and the amount (concentration) of the parent substance that would eventually be present in the oil phase without being decomposed (dechlorinated) by the copper-containing iron powder was measured. . By carrying out like this, the agrochemical degradation effect of the copper containing iron powder in a present Example can be confirmed. In this example, the parent substance was not detected by only one extraction.

また、この抽出においては、親物質のみならず、親物質が脱塩素化した(2つの塩素が離脱、3つの塩素が離脱、等々、離脱した塩素の数に応じた)各物質についても、油相に抽出されることになる。そして、後述する[参考例1]にて述べるように、この油相をGC/MSで分析し、これらの各物質(以降、「中間物」とも言う。)の濃度変化や構造式の同定を行い、農薬分解をもたらしたメカニズム(脱塩素化経路)の調査を行っている。   In this extraction, not only the parent substance but also each substance that has been dechlorinated (depending on the number of detached chlorines, two chlorines are removed, three chlorines are released, etc.) Will be extracted into the phase. Then, as described in [Reference Example 1] to be described later, this oil phase is analyzed by GC / MS, and concentration changes and structural formulas of these substances (hereinafter, also referred to as “intermediates”) are identified. To investigate the mechanism (dechlorination pathway) that caused pesticide degradation.

本実施例における親物質(ヘプタクロルエポキシド)の農薬分解の結果を図1に示す。図1の横軸は反応時間、縦軸は油相における親物質の濃度である。これを見ると、反応時間が3時間の時点で既に親物質のほとんどが農薬分解されており、脱塩素化を行うことができており、微生物により分解可能な状態となっていることがわかる。なお、図1において、反応速度定数は4.927h−1であり、半減期は0.141hであった。本反応は擬一次速度式に則った反応速度となっているが、これは水素イオンが過剰であるためと推測される。なお、反応時間を1週間とした場合にはN.D.(未検出)となっていた。 The result of the agricultural chemical decomposition | disassembly of the parent substance (heptachlor epoxide) in a present Example is shown in FIG. In FIG. 1, the horizontal axis represents the reaction time, and the vertical axis represents the concentration of the parent substance in the oil phase. From this, it can be seen that most of the parent substance has already been decomposed by agricultural chemicals when the reaction time is 3 hours, dechlorination can be carried out, and it can be decomposed by microorganisms. In FIG. 1, the reaction rate constant was 4.927 h −1 and the half-life was 0.141 h. This reaction has a reaction rate according to the pseudo first order rate equation, which is presumed to be due to an excess of hydrogen ions. When the reaction time is 1 week, N.I. D. (Not detected).

<実施例1B(反応温度:室温)>
本実施例においては、バイアル瓶内の温度を室温(20℃)とした。それ以外は<実施例1A>と同じとした。その結果を図2に示す。図2を見ると、例え室温というマイルドな条件下であったとしても、21日の時間をかければ、これまでだと微生物による分解すらも困難と言われていた親物質のほとんどを農薬分解することができていることがわかる。
<Example 1B (reaction temperature: room temperature)>
In this example, the temperature in the vial was room temperature (20 ° C.). Otherwise, it was the same as <Example 1A>. The result is shown in FIG. Looking at Figure 2, even under mild conditions such as room temperature, if it takes 21 days, most of the parent substance, which has been said to be difficult to break down by microorganisms until now, will decompose pesticides. You can see that

[参考例1(クロルデン類:ヘプタクロルエポキシド)]
<参考例1A(反応温度:70℃)>
以下、<実施例1A>において行った「イオンクロマトグラフによる水相中の塩化物イオンの分析」「最終的に油相に存在する中間物の分析」についての結果について述べる。図3(a)(b)は、横軸を反応時間、右縦軸を脱Cl濃度としたグラフである。なお、左縦軸は、ガスクロマトグラフィーにおいて、親物質であるヘプタクロルエポキシド1ppmを1として、各中間物(中間物1,2,3・・・と呼称する。)に対応するピーク面積値から算出した、中間物1〜8ごとのピーク面積比である。経時変化において、この面積比が小さくなるということは、更に脱塩素化されることにより、別の中間物に変化していることになる。なお、図3(a)は反応時間を0〜30時間スケールとした場合、図3(b)は反応時間を0〜120日スケールとした場合のグラフである。
[Reference Example 1 (Chlordenes: heptachlor epoxide)]
<Reference Example 1A (reaction temperature: 70 ° C.)>
Hereinafter, the results of “analysis of chloride ions in the aqueous phase by ion chromatography” and “analysis of intermediates finally present in the oil phase” performed in <Example 1A> will be described. 3A and 3B are graphs in which the horizontal axis represents the reaction time and the right vertical axis represents the deCl concentration. The left vertical axis is calculated from the peak area value corresponding to each intermediate (referred to as intermediates 1, 2, 3,...) In gas chromatography, where 1 ppm of the parent substance heptachlor epoxide is 1. It is the peak area ratio for each intermediate 1-8. When the area ratio decreases with time, it is changed to another intermediate by further dechlorination. 3A is a graph when the reaction time is 0 to 30 hours, and FIG. 3B is a graph when the reaction time is 0 to 120 days.

図3(a)を見ると、反応開始直後に各中間物が生成し、その中でも中間物1〜4が多く生成し、1時間の時点で中間物1,2,4,6の濃度が極めて低くなっている。また、図3(b)を見ると、7日間の時点で中間物1〜8の濃度が極めて低くなっている。一方、49日間の時点で中間物7,8の濃度が増加(即ち中間物7,8が再び生成)している。ただ、98日間の時点では中間物7,8の濃度は再び低くなっている。なお、脱Cl濃度については、98日間の時点では、脱塩素率換算にて35.9%となり、脱塩素化が緩やかになっていることがわかった。   As shown in FIG. 3 (a), each intermediate is formed immediately after the start of the reaction, and among them, intermediates 1 to 4 are produced in a large amount. It is low. Moreover, when FIG.3 (b) is seen, the density | concentration of the intermediates 1-8 is very low at the time of 7 days. On the other hand, the concentration of intermediates 7 and 8 has increased (ie, intermediates 7 and 8 are formed again) at 49 days. However, the concentration of intermediates 7 and 8 is low again at 98 days. The dechlorination concentration was 35.9% in terms of dechlorination rate at 98 days, indicating that dechlorination was moderate.

<参考例1B(反応温度:室温)>
バイアル瓶内の温度を室温(20℃)とした場合においても、図3と同様、横軸を反応時間、右縦軸を脱Cl濃度、左縦軸を各中間物のピーク面積比としたグラフを得た(図4)。これを見ると、反応時間が21日間になると、中間物3のみが確認され、それ以外の物質は確認できなかった。
<Reference Example 1B (reaction temperature: room temperature)>
Even when the temperature in the vial was set to room temperature (20 ° C.), similarly to FIG. 3, the horizontal axis represents the reaction time, the right vertical axis represents the deCl concentration, and the left vertical axis represents the peak area ratio of each intermediate. Was obtained (FIG. 4). As seen from this, when the reaction time was 21 days, only the intermediate 3 was confirmed, and other substances could not be confirmed.

<参考例1における中間物の同定>
更に、上記の中間物1〜8の構造を同定すべく、マススペクトル分析を行った。この同定においては、レトロ・ディールス・アルダー反応(RDA)(Cooper et al.,1979)(下記[化5])を参考とした。

Figure 2013107943
なお、[化5]の上側の反応式は、RDAイオンとしてシクロペンタジエン(m/z=65.0)やヘキサクロロシクロヘキサジエン(m/z=271.8)のイオンが挙げられる。また、[化5]の下側の反応式は、RDAイオンとして1,2−エポキシシクロペンタン−3−エン(m/z=81.0)やヘキサクロロシクロヘキサジエン(m/z=271.8)のイオンが挙げられる。
これにより、各中間物が有する構造の一部を同定し、最終的に各中間物全体の構造を同定した。 <Identification of Intermediate in Reference Example 1>
Furthermore, mass spectrum analysis was performed in order to identify the structures of the intermediates 1 to 8. In this identification, the retro Diels-Alder reaction (RDA) (Cooper et al., 1979) (the following [Chemical Formula 5]) was used as a reference.
Figure 2013107943
In addition, the reaction formula on the upper side of [Chemical Formula 5] includes ions of cyclopentadiene (m / z = 65.0) and hexachlorocyclohexadiene (m / z = 271.8) as RDA ions. The reaction formula below [Chemical Formula 5] is 1,2-epoxycyclopentane-3-ene (m / z = 81.0) or hexachlorocyclohexadiene (m / z = 271.8) as RDA ions. Ions.
Thereby, a part of the structure of each intermediate was identified, and finally the structure of each intermediate was identified.

本実施例(クロルデン類:ヘプタクロルエポキシド)における、ヘプタクロルエポキシド(親物質)そのもの、及び各中間物についてのマススペクトルの結果について、以下、説明する。図5は、親物質そのもののマススペクトルの結果を示すグラフである。図6(a)〜(d)は中間物1〜4のマススペクトルの結果を示すグラフである。図7(a)〜(d)は中間物5〜8のマススペクトルの結果を示すグラフである。   The mass spectrum results of heptachlor epoxide (parent substance) itself and each intermediate in this example (chlordens: heptachlor epoxide) will be described below. FIG. 5 is a graph showing the results of the mass spectrum of the parent substance itself. 6A to 6D are graphs showing the results of mass spectra of intermediates 1 to 4. FIG. 7A to 7D are graphs showing the results of mass spectra of intermediates 5 to 8. FIG.

先程述べたように、<参考例1A>においては反応開始直後に中間物1〜4が多く生成している。また、図6(a)〜(d)に示すように、ペンタクロロシクロペンタジエン[C5H1Cl5](ヘキサクロロシクロペンタジエンから塩素が1個脱離したもの、m/z=237.7)のイオンが確認されている。また、[M]においてm/z=318.8であることを考えると、親物質から塩素が2個脱離していることもわかる。このことに加え、親物質における結合する炭素の部位の違いごとの塩素の解離エネルギーの相違を考慮に入れた結果、以下の[化6]の実線の○で囲んだ部分に加え、「<1>の部分」及び「<2>の部分」のうちいずれかの塩素が脱離していると考えられる。

Figure 2013107943
As described above, in <Reference Example 1A>, a large amount of intermediates 1 to 4 are formed immediately after the start of the reaction. Further, as shown in FIGS. 6A to 6D, an ion of pentachlorocyclopentadiene [C5H1Cl5] + (one chlorine is eliminated from hexachlorocyclopentadiene, m / z = 237.7) is confirmed. Has been. Further, considering that m / z = 318.8 in [M] + , it can be seen that two chlorines are detached from the parent substance. In addition to this, as a result of taking into account the difference in the dissociation energy of chlorine for each difference in the position of the bonding carbon in the parent substance, in addition to the part surrounded by the solid line in the following [Chemical 6], “<1 It is considered that any one of “part of>” and “part of <2>” is eliminated.
Figure 2013107943

更に、中間物1(図6(a))と中間物3(図6(c))とのマススペクトルの結果がほぼ同一であり、<参考例1B>において反応時間21日間でも存在するくらい中間物3が多量に生成されていることから、中間物1と中間物3は、上記[化6]の実線の○で囲んだ部分に加え、<1>の部分のいずれかの塩素が脱離していると推定される。その一方、中間物2(図6(b))と中間物4(図6(d))とのマススペクトルの結果がほぼ同一であり、両者は中間物3に比べて少量しか生成されていないことから、中間物2と中間物4は、上記[化6]の実線の○で囲んだ部分に加え、<2>の部分のいずれかの塩素が脱離していると推定される。つまり、中間物1〜4は塩素が2個脱離していると推測される。   Furthermore, the results of the mass spectrum of intermediate 1 (FIG. 6 (a)) and intermediate 3 (FIG. 6 (c)) are almost the same, and the intermediate is present even if the reaction time is 21 days in <Reference Example 1B>. Since the product 3 is produced in a large amount, the intermediate 1 and the intermediate 3 are separated from the portion surrounded by the solid line ○ in [Chemical 6] above, and any chlorine in the portion <1> is eliminated. It is estimated that On the other hand, the results of the mass spectra of the intermediate 2 (FIG. 6 (b)) and the intermediate 4 (FIG. 6 (d)) are almost the same, and both are produced in a small amount compared to the intermediate 3. From this, it is presumed that intermediate 2 and intermediate 4 have any chlorine in the portion <2> desorbed in addition to the portion circled by the solid line in [Chemical Formula 6] above. That is, it is presumed that intermediates 1 to 4 have two chlorines eliminated.

次に、中間物5(図7(a))について検討すると、[C5H1Cl4](ヘキサクロロシクロペンタジエンから塩素が2個脱離したもの)のイオンに関するピークが出現している。また、中間物5においては、他の中間物のスペクトル結果と同一でないことや、塩素の解離エネルギーの関係から、以下の[化7]のように脱塩素化が進行しているものと推測される。つまり、実線の○で囲んだ部分が脱塩素化し、中間物5だと塩素が3個脱離していると推測される。

Figure 2013107943
Next, when the intermediate 5 (FIG. 7 (a)) is examined, a peak related to an ion of [C5H1Cl4] + (two chlorines eliminated from hexachlorocyclopentadiene) appears. Further, in the intermediate 5, it is presumed that dechlorination is proceeding as shown in the following [Chemical 7] from the fact that it is not the same as the spectrum result of other intermediates and the dissociation energy of chlorine. The That is, it is presumed that the portion surrounded by a solid line ○ is dechlorinated, and in the case of the intermediate 5, three chlorines are detached.
Figure 2013107943

次に、中間物6(図7(b))について検討すると、上記[化6]において実線の○で囲んだ部分、<1>の部分の2個の塩素、それに加え<2>の部分のいずれかの塩素が脱離していると推定される。その一方で、シクロペンタジエンに起因するピーク(m/z=65.9)が出現していることから、以下の[化8]のように親物質におけるエポキシ部分がシクロペンタジエン構造へと変化し、その上で<2>の部分のいずれかの塩素が脱離していることも予想される。

Figure 2013107943
なお、中間物7(図7(c))のマススペクトルにおいては、エポキシ部分を含有する1,2−エポキシシクロペンタン−3−エンのピークが出現していることから、中間物6のような構造変化を伴わず、上記[化6]の<2>の部分のいずれかの塩素が脱離していると推測される。結局のところ、中間物6,7は塩素が4個脱離していると推測される。 Next, the intermediate 6 (FIG. 7B) is examined. In the above [Chemical Formula 6], the portion surrounded by a solid circle, the two chlorines in the <1> portion, and the portion in the <2> It is estimated that any chlorine is desorbed. On the other hand, since a peak due to cyclopentadiene (m / z = 65.9) appears, the epoxy moiety in the parent substance changes to a cyclopentadiene structure as shown in [Chemical Formula 8] below. In addition, it is expected that any chlorine in the portion <2> is eliminated.
Figure 2013107943
In addition, in the mass spectrum of the intermediate 7 (FIG. 7C), since a peak of 1,2-epoxycyclopentan-3-ene containing an epoxy moiety appears, It is presumed that any chlorine in the portion <2> in the above [Chemical Formula 6] is eliminated without a structural change. After all, it is speculated that intermediates 6 and 7 are desorbed four chlorines.

最後に、中間物8(図7(d))について検討すると、スペクトルの結果から、以下の[化9]のように脱塩素化が進行しているものと推測される。つまり、中間物8は塩素が5個脱離していると推測される。

Figure 2013107943
Finally, when the intermediate 8 (FIG. 7 (d)) is examined, it is presumed that dechlorination proceeds as shown in the following [Chemical 9] from the result of the spectrum. That is, it is presumed that five chlorines are eliminated from the intermediate 8.
Figure 2013107943

以上、[参考例1]における中間物を同定した結果、本実施例における農薬分解(脱塩素化)経路は、以下の[化10]のような経路で起きていると推測できる。なお、塩素が1個だけ脱離した中間物については、今回の[参考例1]では確認できなかった。

Figure 2013107943
As described above, as a result of identifying the intermediate in [Reference Example 1], it can be presumed that the agrochemical decomposition (dechlorination) pathway in this Example occurs along the pathway [Chem. In addition, the intermediate from which only one chlorine was eliminated could not be confirmed in [Reference Example 1].
Figure 2013107943

[実施例2(クロルデン類:ヘプタクロル)]
<実施例2A(反応温度:70℃)>
本実施例においては、クロルデン類として、ヘプタクロルを用いた。それ以外については [実施例1]と同様とし、親物質(ヘプタクロル)の農薬分解の状況を調べた。
[Example 2 (chlordane: heptachlor)]
<Example 2A (reaction temperature: 70 ° C.)>
In this example, heptachlor was used as the chlordane. Other than that, it was the same as [Example 1], and the state of agrochemical decomposition of the parent substance (heptachlor) was examined.

本実施例における親物質(ヘプタクロル)の農薬分解の結果を図8に示す。図8の横軸は反応時間、縦軸は油相における親物質の濃度である。図8に示すように、反応時間が1日間の時点で既に親物質のほとんどが農薬分解されており、脱塩素化を行うことができており、微生物により分解可能な状態となっていることがわかる。なお、反応時間が30分間の時点でも既に親物質のほとんどが農薬分解されていた。   The result of the agricultural chemical decomposition of the parent substance (heptachlor) in this example is shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 8 is the reaction time, and the vertical axis is the concentration of the parent substance in the oil phase. As shown in FIG. 8, when the reaction time is one day, most of the parent substance has already been decomposed by agricultural chemicals, can be dechlorinated, and can be decomposed by microorganisms. Recognize. Even when the reaction time was 30 minutes, most of the parent substance had already been decomposed by agricultural chemicals.

<実施例2B(反応温度:室温)>
また、本実施例において、反応温度を室温とした場合についても、親物質の農薬分解の状況を調べた。その結果、反応時間を21日間とすると、親物質はN.D.であり、親物質の大半が農薬分解されていることが確認できた。
<Example 2B (reaction temperature: room temperature)>
Further, in this example, the state of decomposition of the parent chemical by agrochemical was also examined when the reaction temperature was room temperature. As a result, when the reaction time is 21 days, the parent substance is N.P. D. It was confirmed that most of the parent substance was decomposed by agricultural chemicals.

[参考例2(クロルデン類:ヘプタクロル)]
<参考例2A(反応温度:70℃)>
以下、<実施例2A>において行った「イオンクロマトグラフによる水相中の塩化物イオンの分析」「最終的に油相に存在する中間物の分析」についての結果について述べる。なお、特記しない部分については、[参考例1]と同様とする。
[Reference Example 2 (Chlordenes: Heptachlor)]
<Reference Example 2A (reaction temperature: 70 ° C.)>
Hereinafter, the results of “analysis of chloride ions in the aqueous phase by ion chromatography” and “analysis of intermediates finally present in the oil phase” performed in <Example 2A> will be described. In addition, about the part which does not mention specially, it is the same as that of [Reference example 1].

図9(a)(b)は、横軸を反応時間、右縦軸を脱Cl濃度としたグラフである。なお、左縦軸は、ガスクロマトグラフィーにおいて、親物質であるヘプタクロル1ppmを1として、各中間物(中間物1〜12)に対応するピーク面積値から算出した、中間物1〜12ごとのピーク面積比である。ある中間物において、この面積比が小さければ小さいほど、更に脱塩素化されることにより、別の中間物に変化していることになる。なお、図9(a)は反応時間を0〜30時間スケールとした場合、図9(b)は反応時間を0〜120日間スケールとした場合のグラフである。   9A and 9B are graphs in which the horizontal axis represents the reaction time and the right vertical axis represents the deCl concentration. The left vertical axis represents the peak for each intermediate 1 to 12, calculated from the peak area value corresponding to each intermediate (intermediate 1 to 12), with 1 ppm heptachlor as the parent substance as 1 in gas chromatography. It is an area ratio. In one intermediate, the smaller this area ratio is, the more dechlorination is performed and the other intermediate is changed. 9A is a graph when the reaction time is 0 to 30 hours, and FIG. 9B is a graph when the reaction time is 0 to 120 days.

図9(a)を見ると、反応開始から1時間だと、中間物1〜3はN.D.であった。また、反応開始から24時間だと、中間物7はN.D.であった。それ以外の中間物は、反応直後に生成していた。
また、図9(b)を見ると、7日間の時点で中間物6,9の濃度が極めて低くなっている。同様に、49日間の時点で中間物10の濃度が極めて低くなっている。更に、98日間の時点で中間物4,5の濃度が極めて低くなっている一方、中間物8,11,12は僅かに存在していた。なお、脱Cl濃度については、98日間の時点では、脱塩素率換算にて82.6%となっていた。
As shown in FIG. 9A, when 1 hour has elapsed from the start of the reaction, the intermediates 1 to 3 are N.P. D. Met. In addition, when it was 24 hours from the start of the reaction, the intermediate 7 was N.P. D. Met. Other intermediates were formed immediately after the reaction.
Moreover, when FIG.9 (b) is seen, the density | concentration of the intermediates 6 and 9 is very low at the time of 7 days. Similarly, the concentration of the intermediate 10 is extremely low at 49 days. Furthermore, intermediates 8, 11 and 12 were slightly present while the concentrations of intermediates 4 and 5 were very low at 98 days. The dechlorination concentration was 82.6% in terms of dechlorination rate at 98 days.

<参考例2B(反応温度:室温)>
バイアル瓶内の温度を室温(20℃)とした場合においても、図9と同様、横軸を反応時間、右縦軸を脱Cl濃度、左縦軸を各中間物のピーク面積比としたグラフを得た(図10)。これを見ると、反応時間が21日間になると、中間物1〜3,6,7については確認できなかった。
<Reference Example 2B (reaction temperature: room temperature)>
Even when the temperature in the vial was set to room temperature (20 ° C.), as in FIG. 9, the horizontal axis represents the reaction time, the right vertical axis represents the deCl concentration, and the left vertical axis represents the peak area ratio of each intermediate. Was obtained (FIG. 10). From this, when the reaction time was 21 days, it was not possible to confirm intermediates 1 to 3, 6, and 7.

<参考例2における中間物の同定>
更に、上記の中間物1〜12の構造を同定すべく、マススペクトル分析を行った。この同定においては、[参考例1]と同様、RDAを参考とした。
<Identification of Intermediate in Reference Example 2>
Furthermore, mass spectrum analysis was performed in order to identify the structures of the above intermediates 1 to 12. In this identification, as in [Reference Example 1], RDA was used as a reference.

本実施例(クロルデン類:ヘプタクロル)における、ヘプタクロル(親物質)そのもの、及び各中間物についてのマススペクトルの結果について、以下、説明する。図11は、親物質そのもののマススペクトルの結果を示すグラフである。図12(a)〜(c)は中間物1〜3のマススペクトルの結果を示すグラフである。図13(a)〜(c)は中間物4〜6のマススペクトルの結果を示すグラフである。図14(a)〜(c)は中間物7〜9のマススペクトルの結果を示すグラフである。図15(a)〜(c)は中間物10〜12のマススペクトルの結果を示すグラフである。   The mass spectrum results of heptachlor (parent substance) itself and each intermediate in this example (chlordane: heptachlor) will be described below. FIG. 11 is a graph showing the result of the mass spectrum of the parent substance itself. 12A to 12C are graphs showing the results of mass spectra of the intermediates 1 to 3. FIG. 13A to 13C are graphs showing the results of mass spectra of the intermediates 4 to 6. FIG. 14A to 14C are graphs showing the results of mass spectra of the intermediates 7 to 9. FIG. FIGS. 15A to 15C are graphs showing the results of mass spectra of the intermediates 10-12.

まず、中間物1〜6(図12(a)〜(c)及び図13(a)〜(c))について検討すると、ヘキサクロロシクロペンタジエンから塩素が脱離したもののイオン([C5H1Cl5]や[C5H1Cl4])が確認される。また、RDAイオンであるシクロペンタジエンから派生したと推測される2,3−ジヒドロキシシクロペンタジエンのイオンの存在も確認される。つまり、中間物1〜6は、2,3−ジヒドロキシシクロペンタジエンから塩素が1個脱離し、水酸基が付加されている構造となっていることがわかる。 First, the intermediates 1 to 6 (FIGS. 12A to 12C and FIGS. 13A to 13C) are examined. Ions ([C5H1Cl5] + and [ C5H1Cl4] + ) is confirmed. In addition, the presence of 2,3-dihydroxycyclopentadiene ions presumed to be derived from cyclopentadiene, which is an RDA ion, is also confirmed. That is, it can be seen that the intermediates 1 to 6 have a structure in which one chlorine is eliminated from 2,3-dihydroxycyclopentadiene and a hydroxyl group is added.

一方、中間物7〜12(図14(a)〜(c)及び図15(a)〜(c))について検討すると、ヘキサクロロシクロペンタジエンから塩素が脱離したもののイオンは存在するものの、水酸基が付加された2,3−ジヒドロキシシクロペンタジエンのイオンの存在は確認できない。つまり、中間物7〜12は、2,3−ジヒドロキシシクロペンタジエンから塩素が1個脱離しているものの、水酸基は付加されていない構造となっていることがわかる。   On the other hand, when the intermediates 7 to 12 (FIGS. 14 (a) to (c) and FIGS. 15 (a) to 15 (c)) are examined, ions of hexachlorocyclopentadiene from which chlorine is eliminated are present, but the hydroxyl group is not present. Presence of added 2,3-dihydroxycyclopentadiene ion cannot be confirmed. That is, it can be seen that the intermediates 7 to 12 have a structure in which one chlorine is eliminated from 2,3-dihydroxycyclopentadiene but no hydroxyl group is added.

この中間物1〜12が発生した脱塩素化経路を、下記の[化11]及び[化12]に先に示す。[化11]は、水酸基が付加された中間物1〜6についての脱塩素化経路である。同様に、[化12]は、水酸基が付加されなかった中間物7〜12についての脱塩素化経路である。以下、これらを参照して本実施例の脱塩素化経路について説明を行う。

Figure 2013107943
Figure 2013107943
なお、塩素の解離エネルギーについては[化12]の右下部分に記載しているとおりである。その部分における○で囲んだ数値は、ナンバリングされた各炭素(C)と結合したClの脱離しやすさの順番を示している。 The dechlorination pathway in which these intermediates 1 to 12 are generated is shown in the following [Chemical Formula 11] and [Chemical Formula 12] below. [Chemical Formula 11] is a dechlorination route for intermediates 1 to 6 to which a hydroxyl group is added. Similarly, [Chemical Formula 12] is a dechlorination route for Intermediates 7 to 12 to which no hydroxyl group has been added. Hereinafter, the dechlorination route of the present embodiment will be described with reference to these.
Figure 2013107943
Figure 2013107943
The dissociation energy of chlorine is as described in the lower right part of [Chemical 12]. A numerical value surrounded by a circle in the portion indicates the order of the detachment of Cl bonded to each numbered carbon (C).

中間物1(図12(a))について検討すると、2,3−ジヒドロキシシクロペンタジエンのイオンの存在、及びペンタクロロシクロペンタジエン[C5H1Cl5](ヘキサクロロシクロペンタジエンから塩素が1個脱離したもの、m/z=237.7)の存在により、塩素が2個脱離し、水酸基が2個付与したもの([化11]の(a))であることが推定される。 Considering intermediate 1 (FIG. 12 (a)), the presence of ions of 2,3-dihydroxycyclopentadiene, and pentachlorocyclopentadiene [C5H1Cl5] + (one from which chlorine was eliminated from hexachlorocyclopentadiene, m /Z=237.7), it is estimated that two chlorines are eliminated and two hydroxyl groups are added ((a) of [Chemical Formula 11]).

中間物2(図12(b))及び中間物3(図12(c))について検討すると、塩素が4個脱離し、水酸基が1個付与したものであることが推定される。両者のピークが類似していることを考慮に入れると、中間物2及び中間物3は[化11]の(b)の<1>か<2>の組み合わせということが推測されるが、詳しくは本発明者が鋭意検討中である。   When the intermediate 2 (FIG. 12B) and the intermediate 3 (FIG. 12C) are studied, it is estimated that four chlorines are eliminated and one hydroxyl group is added. Taking into account that the peaks of both are similar, it is speculated that Intermediate 2 and Intermediate 3 are a combination of <1> or <2> in (b) of [Chemical Formula 11]. The present inventors are intensively studying.

中間物4(図13(a))及び中間物5(図13(b))について検討すると、塩素が3個脱離し、水酸基が1個付与したものであることが推定される。両者のマススペクトルが類似していることを考慮に入れると、中間物4及び中間物5は[化11]の(c)の<1>か<2>のいずれかであると推測される。   When the intermediate 4 (FIG. 13A) and the intermediate 5 (FIG. 13B) are examined, it is estimated that three chlorines are eliminated and one hydroxyl group is added. Taking into consideration that the mass spectra of both are similar, it is presumed that Intermediate 4 and Intermediate 5 are either <1> or <2> in (c) of [Chemical Formula 11].

中間物6(図13(c))について検討すると、塩素が3個脱離し、水酸基が2個付与したものであることが推定される。このことから、中間物6は[化11]の(d)であると推測される。   When the intermediate 6 (FIG. 13C) is examined, it is estimated that three chlorines are eliminated and two hydroxyl groups are added. From this, it is presumed that the intermediate 6 is (d) of [Chemical Formula 11].

一方、水酸基が付与されていない中間物7〜9(図14(a)〜(c))について検討すると、塩素が4個脱離している。また、これらのマススペクトルが互いに類似していることを考慮に入れると、中間物7〜9は[化12]の(a)のいずれかであると推測される。   On the other hand, when the intermediates 7 to 9 (FIGS. 14 (a) to (c)) to which no hydroxyl group is added are examined, four chlorines are eliminated. Further, taking into consideration that these mass spectra are similar to each other, it is presumed that the intermediates 7 to 9 are any one of (a) of [Chemical Formula 12].

中間物10(図15(a))について検討すると、塩素が5個脱離している。このことから、中間物10は[化12]の(b)であると推測される。   When the intermediate 10 (FIG. 15A) is studied, five pieces of chlorine are eliminated. From this, the intermediate 10 is presumed to be (b) of [Chemical 12].

中間物11(図15(b))及び中間物12(図15(c))について検討すると、塩素が6個脱離している。また、両者のマススペクトルが互いに類似していることを考慮に入れると、中間物11及び中間物12は[化12]の(c)のいずれかであると推測される。   When the intermediate 11 (FIG. 15 (b)) and the intermediate 12 (FIG. 15 (c)) are examined, six chlorines are eliminated. Taking into account that the mass spectra of both are similar to each other, it is presumed that the intermediate 11 and the intermediate 12 are any one of (C) of [Chemical 12].

以上、[参考例2]における中間物を同定した結果、本実施例における農薬分解(脱塩素化)経路は、上記の[化11]又は[化12]のような経路で起きていると推測できる。なお、塩素が1個だけ脱離した中間物や、水酸基が付与されておらず塩素が2個脱離した中間物については、今回の[参考例2]では確認できなかった。   As described above, as a result of identifying the intermediate in [Reference Example 2], it is speculated that the agrochemical decomposition (dechlorination) pathway in this Example occurs in the pathway such as [Chemical Formula 11] or [Chemical Formula 12]. it can. In addition, the intermediate from which only one chlorine was eliminated or the intermediate from which two hydroxyls were eliminated without hydroxyl group could not be confirmed in [Reference Example 2].

[実施例3(クロルデン類:g−クロルデン)]
<実施例3A(反応温度:70℃)>
本実施例においては、クロルデン類として、g−クロルデンを用いた。それ以外については [実施例1]と同様とし、親物質(g−クロルデン)の農薬分解の状況を調べた。その結果、反応時間を49日間とすると、親物質はN.D.であり、親物質の大半が農薬分解されていることが確認できた。
[Example 3 (chlordane: g-chlordane)]
<Example 3A (reaction temperature: 70 ° C.)>
In this example, g-chlordane was used as chlordane. Other than that was carried out similarly to [Example 1], and investigated the state of agrochemical decomposition of the parent substance (g-chlordane). As a result, when the reaction time is 49 days, the parent substance is N.P. D. It was confirmed that most of the parent substance was decomposed by agricultural chemicals.

<実施例3B(反応温度:室温)>
また、本実施例において、反応温度を室温とした場合についても、親物質の農薬分解の状況を調べた。その結果、反応時間を21日間とすると、親物質はN.D.であり、親物質の大半が農薬分解されていることが確認できた。
<Example 3B (reaction temperature: room temperature)>
Further, in this example, the state of decomposition of the parent chemical by agrochemical was also examined when the reaction temperature was room temperature. As a result, when the reaction time is 21 days, the parent substance is N.P. D. It was confirmed that most of the parent substance was decomposed by agricultural chemicals.

[参考例3(クロルデン類:g−クロルデン)]
<参考例3A(反応温度:70℃)>
以下、<実施例3A>において行った「イオンクロマトグラフによる水相中の塩化物イオンの分析」「最終的に油相に存在する中間物の分析」についての結果について述べる。なお、特記しない部分については、[参考例1]と同様とする。但し、本参考例に関しては現在発明者により鋭意検討中の部分がある。
[Reference Example 3 (Chlordenes: g-Chlorden)]
<Reference Example 3A (reaction temperature: 70 ° C.)>
Hereinafter, the results of “analysis of chloride ions in the aqueous phase by ion chromatography” and “analysis of intermediates finally present in the oil phase” performed in <Example 3A> will be described. In addition, about the part which does not mention specially, it is the same as that of [Reference example 1]. However, the present inventor has a portion that is currently under intensive study by the inventors.

図16は、横軸を反応時間、右縦軸を脱Cl濃度としたグラフである。なお、左縦軸は、ガスクロマトグラフィーにおいて、親物質であるg−クロルデン1ppmを1として、各中間物(中間物1〜8)に対応するピーク面積値から算出した、中間物1〜8ごとのピーク面積比である。   FIG. 16 is a graph in which the horizontal axis represents the reaction time and the right vertical axis represents the deCl concentration. The left vertical axis represents each intermediate 1 to 8 calculated from the peak area value corresponding to each intermediate (intermediates 1 to 8), assuming 1 ppm as the parent substance g-chlordane in gas chromatography. The peak area ratio.

<参考例3B(反応温度:室温)>
バイアル瓶内の温度を室温(20℃)とした場合においても、図16と同様、横軸を反応時間、右縦軸を脱Cl濃度、左縦軸を各中間物のピーク面積比としたグラフを得た(図17)。
<Reference Example 3B (reaction temperature: room temperature)>
In the case where the temperature in the vial was set to room temperature (20 ° C.), similarly to FIG. 16, the horizontal axis represents the reaction time, the right vertical axis represents the deCl concentration, and the left vertical axis represents the peak area ratio of each intermediate. Was obtained (FIG. 17).

<参考例3における中間物の同定>
更に、上記の中間物1〜8の構造を同定すべく、マススペクトル分析を行った。この同定においては、[参考例1]と同様、RDAを参考とした。
<Identification of Intermediate in Reference Example 3>
Furthermore, mass spectrum analysis was performed in order to identify the structures of the intermediates 1 to 8. In this identification, as in [Reference Example 1], RDA was used as a reference.

本実施例(クロルデン類:g−クロルデン)における、g−クロルデン(親物質)そのもの、及び各中間物についてのマススペクトルの結果について、以下、説明する。図18は、親物質そのもののマススペクトルの結果を示すグラフである。図19(a)〜(d)は中間物1〜4のマススペクトルの結果を示すグラフである。図20(a)〜(d)は中間物4〜6のマススペクトルの結果を示すグラフである。   The results of mass spectra of g-chlordene (parent substance) itself and each intermediate in this example (chlordane: g-chlordene) will be described below. FIG. 18 is a graph showing the result of the mass spectrum of the parent substance itself. FIGS. 19A to 19D are graphs showing the results of mass spectra of intermediates 1 to 4. FIG. 20A to 20D are graphs showing the results of mass spectra of the intermediates 4 to 6. FIG.

この中間物1〜9が発生した脱塩素化経路を、下記の[化13]に先に示す。以下、これを参照して本実施例の脱塩素化経路について説明を行う。

Figure 2013107943
The dechlorination route in which these intermediates 1 to 9 are generated is shown in [Chemical 13] below. Hereinafter, the dechlorination route of this example will be described with reference to this.
Figure 2013107943

中間物1(図19(a))及び中間物2(図19(b))について検討すると、シクロペンタジエンのイオンの存在(塩素が2個脱離)、及びペンタクロロシクロペンタジエン[C5H1Cl5](ヘキサクロロシクロペンタジエンから塩素が1個脱離したもの、m/z=237.7)などの存在により、塩素が計5個脱離した[化13]の(a)のいずれかであることが推定される。いずれにせよ、両者のマススペクトルは類似している。なお、塩素が計3個脱離したもの([化13]の(a)の一つ手前の化合物において実線の○で囲んだ部分の塩素のいずれかが脱離したもの)であることも否定できない。 Considering Intermediate 1 (FIG. 19A) and Intermediate 2 (FIG. 19B), the presence of cyclopentadiene ions (two chlorines eliminated) and pentachlorocyclopentadiene [C5H1Cl5] + ( Estimated to be one of (a) of [Chemical Formula 13] in which a total of 5 chlorines were eliminated due to the presence of one chlorine released from hexachlorocyclopentadiene, m / z = 237.7), etc. Is done. In any case, the mass spectra of both are similar. In addition, it is also denied that a total of three chlorines are released (one of the chlorines enclosed by the solid circle in the compound immediately before (a) in [Chemical Formula 13] is released). Can not.

中間物3(図19(c))について検討すると、シクロペンタジエンのイオンの存在(塩素が2個脱離)、及び[C5H1Cl3]の存在により、塩素が5個脱離したものであり、[化16]の(a)のいずれかであることが推定される。なお、[化13]の(b)は、[実施例2(ヘプタクロル)]における中間物9つまり[化12](a)と同一の化合物であり、マススペクトル(図14(c))においても両者はほぼ同一である。 Examination of the intermediate 3 (FIG. 19C) shows that five chlorines have been eliminated due to the presence of cyclopentadiene ions (two chlorines eliminated) and [C5H1Cl3] + . It is estimated that any one of (a) of the formula 16] is obtained. Note that (b) of [Chemical 13] is the same compound as the intermediate 9 in [Example 2 (heptachlor)], that is, [Chemical 12] (a), and also in the mass spectrum (FIG. 14 (c)). Both are almost identical.

中間物4(図19(d))について検討すると、塩素が6個脱離している。このことから、中間物4は[化13]の(b)であり、<1>から塩素が1個、<2>から塩素が1個脱離したものと推測される。   When the intermediate 4 (FIG. 19D) is studied, six pieces of chlorine are eliminated. From this, intermediate 4 is (b) of [Chemical Formula 13], and it is presumed that 1 chlorine is eliminated from <1> and 1 chlorine is eliminated from <2>.

中間物5(図20(a))について検討すると、塩素が6個脱離している。このことから、中間物5は[化13]の(c)であると推測される。なお、[化13]の(c)は、[実施例2(ヘプタクロル)]における中間物10つまり[化12](b)と同一の化合物であり、マススペクトル(図15(a))においても両者はほぼ同一である。   When the intermediate 5 (FIG. 20A) is examined, six chlorines are eliminated. From this, it is presumed that the intermediate 5 is (c) of [Chemical 13]. In addition, (c) of [Chemical 13] is the same compound as the intermediate 10 in [Example 2 (heptachlor)], that is, [Chemical 12] (b), and also in the mass spectrum (FIG. 15 (a)). Both are almost identical.

中間物6(図20(b))について検討すると、塩素が7個脱離している。このことから、中間物5は[化13]の(d)であると推測される。   When the intermediate 6 (FIG. 20B) is examined, seven chlorines are eliminated. From this, it is presumed that the intermediate 5 is (d) of [Chemical Formula 13].

中間物7(図20(c))及び中間物8(図20(d))について検討すると、塩素が7個脱離している。また、両者のマススペクトルが互いに類似していることを考慮に入れると、中間物7及び中間物8は[化13]の(e)のいずれかであると推測される。   When the intermediate 7 (FIG. 20 (c)) and the intermediate 8 (FIG. 20 (d)) are examined, seven chlorines are eliminated. Further, taking into consideration that the mass spectra of both are similar to each other, it is presumed that the intermediate 7 and the intermediate 8 are any one of (e) of [Chemical Formula 13].

以上、[参考例3]における中間物を同定した結果、本実施例における農薬分解(脱塩素化)経路は、上記の[化13]のような経路で起きていると推測することができた。なお、[化13]におけるg−クロルデンと(a)との間の脱塩素化経路における中間物については、今回の[参考例3]では確認できなかった。   As described above, as a result of identifying the intermediate in [Reference Example 3], it was possible to infer that the agrochemical decomposition (dechlorination) pathway in this Example occurred in the pathway as described in [Chemical Formula 13] above. . In addition, the intermediate in the dechlorination route between g-chlordene and (a) in [Chemical 13] could not be confirmed in [Reference Example 3].

以上の通り、実施の形態及び実施例に記載の通り、有機塩素系農薬としてのクロルデン類を微生物が分解可能な程度な状態へと変化させることにより、有機塩素系農薬の浄化が簡易かつ短期で可能であり、有害かつ難処理の副生成物が残留しないようにする有機塩素系農薬分解剤及び浄化方法を提供することが可能となる。   As described above, as described in the embodiments and examples, chlordane as organochlorine pesticide is changed to a state in which microorganisms can be decomposed, so that purification of organochlorine pesticide is simple and short-term. It is possible to provide an organochlorine pesticide degrading agent and a purification method that can prevent harmful and difficult-to-treat by-products from remaining.

以下、本実施形態において好ましい形態を付記する。
[付記1]
ポーラス状鉄粉が還元鉄粉を含み、銅源が銅塩、金属銅又は銅溶液を含む有機塩素系農薬分解剤。
[付記2]
機械的混合が、振動ボールミル、回転ボールミル等の容器内で粉砕用媒体を駆動させるタイプの粉砕・混合装置を用いて行われる有機塩素系農薬分解剤。
[付記3]
ポーラス状銅含有鉄粉中の銅の含有量が、鉄に対する銅の割合(Cu/Fe)の質量%換算で、0.1質量%〜10質量%である有機塩素系農薬分解剤。
[付記4]
クロルデン類を分解した後、微生物分解処理する浄化方法。
Hereinafter, preferred embodiments in this embodiment will be additionally described.
[Appendix 1]
An organochlorine pesticide degrading agent, wherein the porous iron powder contains reduced iron powder and the copper source contains a copper salt, metallic copper or a copper solution.
[Appendix 2]
An organochlorine pesticide decomposer in which mechanical mixing is performed using a pulverizing / mixing device of a type that drives a pulverizing medium in a container such as a vibrating ball mill or a rotating ball mill.
[Appendix 3]
An organochlorine pesticide decomposing agent, wherein the content of copper in the porous copper-containing iron powder is 0.1% by mass to 10% by mass in terms of mass% of the ratio of copper to iron (Cu / Fe).
[Appendix 4]
A purification method that decomposes chlordane followed by microbial decomposition.

Claims (2)

ポーラス状鉄粉と銅源とを機械的混合してなるポーラス状銅含有鉄粉を含み、クロルデン類を含有する有機塩素系農薬を分解することを特徴とする有機塩素系農薬分解剤。   An organochlorine pesticide degrading agent, comprising a porous copper-containing iron powder obtained by mechanically mixing a porous iron powder and a copper source, and decomposing an organochlorine pesticide containing chlordane. ポーラス状鉄粉と銅源とを機械的混合してなるポーラス状銅含有鉄粉を含む有機塩素系農薬分解剤を、クロルデン類を含有する有機塩素系農薬で汚染された土壌、及び有機塩素系農薬で汚染された水の少なくともいずれかに付与して、汚染土壌及び汚染水中の有機塩素系農薬を分解することを特徴とする浄化方法。   Soil contaminated with organochlorine pesticides containing chlordane, organochlorine pesticide decomposer containing porous copper-containing iron powder mechanically mixed with porous iron powder and copper source, and organochlorine A purification method characterized by decomposing organochlorine pesticides in contaminated soil and contaminated water by applying to at least one of water contaminated with pesticides.
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