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前言
挥发性有机氯化合物是以三氯乙烯、四氯乙烯等为代表、在常温常压下易挥发到空气中并结合有氯的有机化合物。它们是致癌物质，在日本，三氯乙烯等造成的地下水大范围污染于20世纀80年代经环境厅（当时）调查而被揭示。全国的工业地区和城市地区制定了地下水污染防治条例，环境厅（省）也通过修订《水质污浊防止法》、施行《土壤污染对策法》等加以应对。
关于挥发性有机氯化合物，2009年度地下水水质污浊环境标准中增加了氯乙烯、1,2-二氯乙烯，2017年4月土壤污染环境标准中增加了氯乙烯。它们是三氯乙烯等分解后可能生成的物质。
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生物修复的优点与课题
生物修复是着眼于微生物对有机物（食物）的代谢来分解污染物质的技术。由于利用的是微生物活动本身，与传统的开挖清除、热处理等净化对策相比，投入能量少。
但是，激活污染现场原有微生物进行净化的技术（生物刺激），由于依赖土著微生物，在污染现场的有效性、净化周期等不确定因素方面令人担忧。
为应对多种多样的污染物质，本公司使用复合微生物制剂（微生物联合体）。
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应用复合微生物制剂“Oppenheimer Formula™”净化VOCs污染
复合微生物制剂Oppenheimer Formula™是由多种对石油和VOCs具有优异分解作用的微生物组成的联合体。它由海洋微生物学权威、美国德克萨斯大学名誉教授卡尔·奥本海默博士开发，在包括日本在内的世界各国有众多业绩，因此也被登录于EPA（美国环境保护局）的“NCP（国家应急计划）产品目录”。
“Oppenheimer TCE Formula”能高效地使有机氯化合物脱氯并无害化。经复合微生物群作用脱氯生成的烃类化合物再次成为微生物的碳源，最终分解为水和二氧化碳。这一系列反应由多种分解特性不同的微生物连续进行，因此分解过程中不会积累有害的中间代谢物，可实现不产生二次废弃物的净化。
三氯乙烯等VOCs的分解，以Dehalococcoides属细菌的脱氯反应（厌氧条件下）而广为人知（图1）。但是，其他厌氧脱氯微生物被认为难以脱氯至乙烯，因此令人担忧氯乙烯单体等有害中间代谢物的积累。另一方面，三氯乙烯多在厌氧条件下残留，利用好氧微生物的净化技术尚未普及。
根据以往的实验结果，本公司的复合微生物制剂Oppenheimer TCE Formula不同于厌氧条件下的反应，而更接近于（微）好氧条件下的氧化反应（图2）。本文报告应用Oppenheimer TCE Formula对三氯乙烯模拟污染水的分解试验以及对实际污染地下水的实证试验的结果。
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三氯乙烯模拟污染水分解试验
试验方法
- 1. 向13个※1 250ml培养瓶中各分装200ml三氯乙烯模拟污染水
- 2. 取1.中的2瓶作为初始分析※2用试样送至第三方分析机构，1瓶作为初始各项测定※3用试样保留
- 3. 1.中的4瓶作为对照，其余6瓶定量加入营养剂、必需元素水溶液、复合微生物制剂Oppenheimer TCE Formula
- 4. 将3.置于摇床振荡培养
- 5. 两个系列均在试验第1天、第7天各取2瓶作为分析用试样送至第三方分析机构；添加制剂的系列在试验第1天、第7天各取1瓶作为各项测定用试样保留
※1 分析试样数n=2，初始测定用试样为同一试样
※2 分析项目为三氯乙烯、cis-1,2-二氯乙烯
※3 测定项目为微生物总数（直接显微镜法/EB荧光染色法）、pH
试验结果
各系列的分析结果和微生物总数见表1，三氯乙烯和微生物总数的变化见图3。通过添加Oppenheimer TCE Formula，初始平均浓度0.19mg/L的三氯乙烯在试验第7天降至平均浓度0.06mg/L。
表1：各项分析结果与微生物总数
| 系列 | 试验天数 | 初始值 | 第1天 | 第7天 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 对照 | TCE(Ave.) | (mg/L) | 0.19 | 0.2 | 0.14 |
| cis-1,2-DCE(Ave.) | (mg/L) | <0.004 | <0.004 | <0.004 | |
| 微生物总数 | (cells/ml) | 3.22E+07 | - | - | |
| 生物处理 | TCE(Ave.) | (mg/L) | 0.19 | 0.08 | 0.06 |
| cis-1,2-DCE(Ave.) | (mg/L) | <0.004 | <0.004 | <0.004 | |
| 微生物总数 | (cells/ml) | 3.22E+07 | 4.69E+07 | 2.65E+08 | |
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N县某地三氯乙烯污染地下水实证试验
实证试验内容
这是针对N县某地发现的三氯乙烯地下水污染，使用将复合微生物制剂与能最大限度发挥微生物分解能力的装置（生物反应器）相结合的系统进行净化的实例。
实证试验结果
地下水环境标准所列挥发性有机化合物处理前后的分析结果见表2。所有物质均低于排水标准值。
表2：三氯乙烯污染地下水的反应器处理结果
| 项目 | 原水 | 处理水 |
|---|---|---|
| 三氯乙烯 | 400 | 0.17 |
| 1,1,1-三氯乙烷 | 9.9 | 0.0026 |
| 1,1,2-三氯乙烷 | 0.17 | 0.0017 |
| 1,1-二氯乙烯 | 0.3 | <0.001 |
| cis-1,2-二氯乙烯 | 130 | 0.15 |
| 二氯甲烷 | 14 | <0.001 |
| 1,2-二氯乙烷 | 0.62 | 0.0039 |
| 1,3-二氯丙烷 | <0.0002 | <0.0002 |
| 四氯乙烯 | 1.2 | <0.0005 |
| 四氯化碳 | <0.0001 | <0.0001 |
| 苯 | 0.36 | <0.001 |
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结语
在干洗业、制造业等工业用地（原址），今后仍会发现三氯乙烯等造成的土壤和地下水污染。对于运营中的工厂或距关停所剩时间不多的工业用地，尽早采取生物修复等原位净化措施，有望降低净化成本。本文介绍了应用本公司擅长的生物强化技术净化VOCs土壤和地下水污染。当然，我们并不认为本公司推荐的生物强化就是全部。为建立应用复合微生物制剂的更高效净化工法，我们将脚踏实地地推进与各种工法和添加剂的组合以及新产品的开发。
＜参考文献＞
- 1. 日本环境省网站（https://www.env.go.jp/）
- 2. Jeffrey W. Talley, Bioremediation of Recalcitrant Compounds.
- 3. Hashimoto, A., K. Iwasaki, N. Nakasugi, M. Nakajima and O. Yagi (2002) Degradation pathways of trichloroethylene and1,1,1-trichloroethane by Mycobacterium sp. TA27.