汚染された土壌を
バイオで修復する

都市環境工学コース
栗栖 太 准教授

土壌汚染の現状

土壌や地下水汚染は、工場やその跡地で多くみられます。汚染物質を使った経歴がある場所なら、3か所に1か所の割合で汚染されているというデータがあります。過去においては汚染物質としてあまり認識されていなかったために、管理が不十分で、土壌や地下水を汚染してしまっている場合も多いと思います。工場跡地を住宅などに再開発をしたときに、汚染が見つかるケースも多いですし、工場操業中に汚染が発見され、浄化を行うケースも一般的です。工場として使っている間は、実は汚染が見つかっただけでは報告や浄化の義務はないのですが、将来を考えて浄化を行うケースも多いようです。

汚染された土壌をバイオで修復する

なぜバイオでの浄化に注目しているのか

汚染物質にもさまざまな種類があって、重金属類、揮発性有機化合物類や農薬類などに分けられます。このうち、揮発性有機化合物類は大抵の場合微生物での分解が可能です。たとえば、ベンゼンやトリクロロエチレンといった物質ですね。ベンゼンは石油に含まれていて発がん性のある物質ですし、トリクロロエチレンは優れた溶媒なので、精密機械の洗浄などに非常に多く使われています。こうした物質の浄化には、汚染土壌を掘って取り除いてきれいな土で埋め戻したり、熱や薬品で分解したり、様々な方法がありますが、どれもコストが高くエネルギー消費が大きいため、大量の汚染の浄化には向きません。微生物に浄化を任せることができれば、コスト面でもエネルギー面でも非常に有利に浄化を行うことができるのです。こうした微生物を用いた土壌や地下水汚染の浄化を、バイオレメディエーションといいます。

どのような研究を現在進めているか

ベンゼンを酸素なしで分解する研究を進めています。ベンゼンは酸素のある環境では微生物により比較的簡単に分解されることが知られていて、実際にバイオレメディエーションでの浄化も行われています。ただ、地下の環境では、汚染があると特に酸素はすぐに消費されてしまい、酸素のない環境になっています。汚染の浄化をするには、酸素を地中に送り込む必要がありますが、それにはコストとエネルギーがかかってしまいます。そこで、酸素のない条件でもベンゼン分解ができないか、数年前に研究を始めました。実は、最初に研究室でこの研究を始めたとき、私はあまり本気にはしていませんでした。当時大学院生の磯野さんが矢木修身教授(現・日本大学教授)の指導で頑張って、ベンゼン分解微生物群を育て上げたところから、この研究が始まっています。賭けに負けたような気分でしたが、一方で学生の熱意で研究プロジェクトを進めて行くのもまた楽しいことですね。

汚染された土壌をバイオで修復する

汚染された土壌をバイオで修復する

今後の研究の展開

最終ゴールは明確で、土壌汚染の浄化技術として完成させることですね。そこからバックキャストして研究を進めています。浄化技術として完成させるには、実際の汚染地の浄化が可能か調べる必要があり、これには企業との共同研究が必要です。浄化を試すための技術は、その前に実験室で調べる必要があります。浄化技術には、浄化材を加える方法もあるでしょうし、浄化微生物を加える方法もあります。いずれにしても、浄化を担う微生物が誰なのかも知る必要があります。現在、浄化微生物についてだいぶ分かってきたところで、安定的に分解を促進する方法を研究中です。微生物の生態系の中から浄化微生物だけを追跡するためにDNAプローブなどによる分子生物学的な手法を用い、反応を追うために同位体トレーサー技術を用いています。こうした手法自体もまだまだ成熟していないので、ベンゼン分解微生物のように役に立つ微生物を環境中から探し出すための技術の開発も、あわせて進めています。環境工学の分野では、こうして研究のニーズから最終ゴールを定めて、そして逆算して、研究をスタートして組み立てていくことが多いのも特徴ですね。