JPH09501841A - 炭化水素および他の生物分解性物質に汚染された土壌の回復方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 汚染された土壌はまず、好気性微生物叢のための親油性のＮ／Ｐ型栄養素を撒いて処理し、次に藁およびＮ／Ｐ／Ｋ型親水性栄養素を加えることによって処理され、これらは機械的な混合によって埋めこまれる。数カ月後に炭化水素含有量が土壌ｋｇ当り５０ｍｇより少なくなる生物学的な過程が進行する。親油性栄養素Ｎ／Ｐは、脂溶性炭化水素溶媒中Ｎ／Ｐ塩溶液のマイクロエマルションであることが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】 炭化水素および他の生物分解性物質に汚染された土壌の回復方法 本発明は汚染された土壌の回復に関する。本発明は特に、炭化水素および他の 生物分解性有機化合物に汚染された産業用土壌の処理方法に関する。 土壌中に含まれる炭化水素の除去は、本来、こうした炭化水素中に唯一の炭化 水素栄養源を見い出す好気性細菌が土壌中に天然に存在することによって達成さ れる。したがって、炭化水素の生物分解は自然現象であって、その速度はいくつ かの要因、主として炭化水素濃度および炭化水素鎖の特性に依存するが、その微 生物の生命機能に必要な他の栄養素にも依存する。 汚染のために炭素が過剰に見い出される土地では、細菌は好気発酵期に炭化水 素の生物分解性に依存して（炭化水素の生物分解性の多少を問わず）窒素の１５ 倍から３０倍の炭素を消費する。その際、生物分解性を制限する要因は不足した 栄養素、特に窒素であり、次に中程度の要因としてリンであり、さらに小さい要 因としては硫黄とカリウムである。重量比を以下のように定めれば、不足した要 素によるこうした影響を抑制して、細菌が機能するために最適の条件を再現する ことができる： −Ｃ／Ｎ＝２０〜７０ −Ｎ／Ｐ＝２〜１０ −Ｃ／Ｐ＝７５〜１５０ −Ｃ／Ｓ＝１００〜３００ 本発明に必要な栄養補完物は、農業においては在来の化学肥料 によって加えられるものである。また、生物による汚染除去に市販の、または同 様に調合された完全肥料を使用でき、従来の肥料と同様の方法で適用できること が支持された。炭化水素の分解過程は、高等植物界における植物同化作用を支配 する過程よりも著しく長いため、遅効性肥料に類似した製剤が選択された。こう した出願記述は、国際出願WO91/19039（Grace-Sierra Hort. Prod. Co.）に見い だすことができる。しかしながら、問題となっている汚染は炭化水素からなるが 、その炭化水素はふつう汚染土壌中に均一には分布していないため、また遅効性 肥料に親水性の形で添加した第２の栄養素の分布は全体的な生物分解に求められ る条件を完全には達成しないため、上記方法の有効性は限定されている。 本発明は、炭化水素および他の生物分解性産物によって汚染された土壌の回復 方法に、土壌通気剤とともに、親油性および親水性の二つの形の微生物栄養源を 供給することを含んでなる混合処理を取り入れることによって、上記のような欠 点を取り除く。 微生物のための親油性の第２栄養源は、脂溶性有機溶媒によって構成される分 散媒の中に水溶液中のＮ／Ｐ型の栄養物質が存在するマイクロエマルションから えられる。このようなマイクロエマルションは、2,490,672（S.N.E.A.P）の番号 で公告されたフランス特許第80 20178号、および2,512,057の番号で公告された 上記の追加特許第81 16626号に記載されている。 親水性の第２栄養源は、プログラムにしたがって散布されるＮ／Ｐ／Ｋ型であ り、またはもっと簡単にはＮ／Ｐ／Ｏ型の肥料であるが、これは通常、求められ る生物分解条件にはカリウムを入 れる必要がないためである。本発明をもっと簡単に適用するために、後で説明す る原理にしたがって、少なくとも二つの製剤、例えば１８／１／０および１５／ ７／０の製剤を用いることが望ましい。この肥料は、沈澱によって非常に速く洗 い流されることを回避するために、緩効性に調合される。炭化水素汚染のある地 点への第２栄養素の局所散布の理想的状態の達成を保証するためには、栄養素の 自然拡散しかない。したがって、親水性栄養素の粒子を土壌中で可能な限り一様 に分布させることが得策であり、そうした要求から粒子は通常の肥料よりも細か いことが必要となる。したがって、通常の肥料はグラム当り３０顆粒を有するが 、本発明の親水性栄養素はグラム当り１００から２００顆粒を有する。さらに、 処理すべき土壌に本発明の栄養素が拡散し、取り込まれる間、その分布が目に見 えるようにするために、本発明の親水性栄養素は鮮明に着色される。 土壌の通気剤は、好気性細菌による汚染除去過程を促進する。このため、木片 またはおがくず、とうもろこしの穂軸、またはわらが使用される。わら、特にイ ネ科穀物のわらは、疎水的な材料であり、その性質が草ぶき屋根の構造に利用さ れているため特に興味深い。わらを炭化水素で汚染された土壌に混ぜたとき、好 気的生物分解に適した状態、すなわちわらの中空の管にある、一部の炭化水素を 安定化することが注目された。このメカニズムは、おそらく疎水型の栄養素とし て用いられるマイクロエマルションによってもたらされた界面活性剤の存在下で 改善される。汚染除去法のスピードおよび最終結果はかなり向上する。 この方法を実施するために、行なうべき最初のことは適当な細 菌叢の存在を確認することである（Pseudomonas cichorii，Rhodococcus fascia ns，Athrobactus divers,など）。ペトリ皿内の好気性固体培地での培養による 細菌計数からなる細菌テストによってこうした確認を行なう。次に、炭素、窒素 およびリンについて土壌の適用量を決定し、脂肪族化合物としておよび芳香族化 合物として存在する炭化水素を少なくとも簡単に分析する。ここで脂肪族炭化水 素の分解持続期間は約６カ月で比較的早いが、芳香族炭化水素の分解持続期間は 明らかに長い（芳香族炭化水素については８から１２カ月、多環式化合物につい ては１６カ月）。こうして与えられたデータから、Ｃ／Ｎ／Ｐ処理される土壌の 総合的な含有量が最適な値である約１００／２０／１となるように親油性および 親水性の細菌栄養素の使用量を決定する。出発点として、１０／９０の親油性／ 親水性栄養素の配分を用いる。炭化水素に含まれる芳香族および／または多環式 化合物が多いほど、上記比率は増加する。 地面を処理するために、まず肥料を撒き、または粉末状の親油性栄養素を好ま しくは濃縮された状態で使用する。炭化水素汚染が激しい場合には、初めの土壌 の黒い色が茶色または黄色−茶色になるまでその場所をそのままにしておく。ふ つうこのような変化には２〜７日かかる。つぎに、その場所に戻り、土壌の物理 的性質に応じて０．１〜５％の使用量で土壌の上にわらを撒き、決められた使用 量の顆粒状親水性栄養素を撒く。ついで、農業用又は工業用を問わずなんらかの 使いやすい機械の助けをかりて激しく混合する。中程度に汚染された土壌につい ては、親油性栄養素およびわらの散布は親水性栄養素の散布とともに同時に行な われ る。処理した土地の利用法に応じて、土壌を休閑としてもよいし、または土壌を 掘り起こし、帯状に土壌を蓄積してもよい。汚染の強さおよび汚染している炭化 水素の性質によって通常６〜１８カ月までの様々な期間にわたって生物学的な過 程が進展する。定期的なサンプリングと炭化水素の測定によって生物による汚染 除去の進行を追跡する。標準AFNOR NFT 90114によって測定し、炭化水素含量が ５００ｍｇ／ｋｇより低いレベルになったとき、その土地は除染されたと考えら れる（特許出願時点でのレベル、現行の規制に応じて変更可能）。 実施例１ 放棄された工業用地の周囲を囲った領域内で境界を定めた地帯を、モータグリ ースおよび排水オイル（draining oils）によって汚染した。炭化水素の平均使 用量は、土壌キログラムあたり６２グラムであった。好気性細菌の存在に関する テストは陽性であり、土壌グラム当りの好気性菌叢の総含量は４ｘ１０⁷となっ た。以下の処理条件を決定し、適用した： の製品、約０．９９６の密度を有する、Ｎ／Ｐが１０／１のマイクロエマルショ ンであって、１００ｇ／ｍ²の割合で散布； −わら、容積として１％の割合で撒く； −親水性栄養素、Ｎ／Ｐ／Ｋが１５／７／０の組成物、品名IN れた暗緑色の球状（２００顆粒／グラム）、１０００ｇ／ｍ²の割合で混合され る。 親油性栄養素は、土壌表面上に噴霧器を用いて散布され、その場所は８日間休 めておいた。次にわらを手作業で撒き（容積として１％）、親水性栄養素の粒子 を散布した。均一な混合物が得られるまで、３回連続の作業で機械ショベルを用 いて土の混合を行なった。次にこの土を掘り起こし、幅約５メートル、長さ２５ メートル、高さ１．５メートルの帯状にして、土の膜で保護された区域に配置し た。炭化水素含量の変化を測定した（表１）。 ８カ月後、除染された土壌をその場に残して、オープンスペースを作り出した 。 実施例２ 土壌処理された土壌は塗料溶媒によるひどい汚染の対象となった。表面上にゆ るく結びついた炭化水素を除去するために、その場所で親油性シリンダーを用い た一次処理の後（2,528,412として公告されたフランス特許参照）、処理される べき土壌中の総炭化水素の平均含量は９６５ｍｇ／ｋｇであり、そのうち５７ｍ ｇ／ｋｇはトルエンであった。細菌テストは、低分子量芳香族化合物の生物分解 に適合した好気性細菌の存在を検出した（土壌グラム当り３ｘ１０⁸）。 処理条件は以下のように設定した： 霧 SPIの CECA S. A.から入手した親水性栄養素を、５００ｇ／ｍ³の用量で添加； −土壌との混合物を３回連続作業。 処理した土壌を掘り返し、幅５メートル、長さ５０メートル、高さ１．５メー トルの帯状にして、防水区域においた。土壌の通気を完全にするために、２、３ の孔あき排水管が帯状の土壌の中心部に取り付けられた。変化は以下の通りであ った： ６カ月後、汚染されたと考えられた土壌は再び利用され、用地に広げられた。 この方法は、問題となる炭化水素の生物分解に適した細菌が存在する土壌に適 用できる。本発明の方法は、無菌の汚染土壌にも同様に適用可能で、こうした土 壌は最初に細菌の接種／植え付けによって処理される。 土壌回復の方法は、例えば塗料または他の生物分解性有機化合物のような、化 学物質による汚染にも適用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ // Ｃ０９Ｋ 101:00 9344−4Ｄ Ｂ０９Ｂ 3/00 Ｅ Ａ６２Ｄ 3/00 ＺＡＢ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ)，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．処理すべき土壌に −親油性のＮ／Ｐ型栄養素、 −親水性のＮ／Ｐ／Ｋ型栄養素、 −通気のための構造剤 を加えることを特徴とする、細菌の生育に理想的なＣ／Ｎ／Ｐ比１００／２０ ／１について不足している栄養素を添加することによって炭化水素の分解に適し た内在微生物叢の活性を促進する、炭化水素によって汚染された土壌を回復させ るための方法。 ２．親油性のＮ／Ｐ栄養素が、脂溶性炭化水素溶媒中Ｎ／Ｐ塩溶液型のマイクロ エマルションである、請求項１記載の方法。 ３．親水性Ｎ／Ｐ／Ｋ栄養素が拡散を妨げる障壁で囲まれた顆粒状のＮ／Ｐ／Ｋ 塩であることを特徴とする、請求項１記載の方法。 ４．粒子が、グラム当り１００から２００粒子を与える大きさであることを特徴 とする、請求項３記載の方法。 ５．粒子が鮮明に着色されることを特徴とする、請求項４記載の方法。 ６．通気のための構造剤がわらであることを特徴とする、請求項１記載の方法。 ７．（ａ）処理すべき土壌の表面に親油性栄養素を振りまくこと、次に、（ｂ） 構造剤および親水性栄養素を撒くこと、次に、（ｃ）こうした成分のすべてがよ く混じった混合物を得るために処理土壌を混合すること、を実施することを特徴 とする、請 求項１記載の方法。 ８．作業段階（ｂ）を０〜７日延期することを特徴とする、請求項７記載の方法 。 ９．炭化水素含有量が所望の濃度レベルより低くなるまで、処理されるべき土壌 が一定の場所に保持されることを特徴とする、請求項７または８のいずれか一項 記載の方法。 １０．炭化水素含有量が所望の濃度レベルより低くなるまで、処理土壌を掘りか えし、帯状にして放置することを特徴とする、請求項７または８のいずれか一項 記載の方法。