有機塩素化合物による地下水汚染のバイオレメディエーション効果の予測モデルの開発

有机氯化合物污染地下水生物修复效果预测模型的开发

• 批准号: 12780423
• 负责人: 惣田 訓
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12780423/
• 关键词: バイオレメディエーション; トリクロロエチレン; 地下水; 数値シミュレーション; 共代謝; フェノール; 外来細菌; 有機塩素化合物; シミュレーション

日本では、トリクロロエチレン(TCE)による地下水汚染が多数報告されている。その浄化方法の一つとして、微生物によって地下水を地中の現位置において分解するバイオレメディエーション法が注目されている。しかしながら、この方法は、物理化学的な浄化手法と比べて、その効果や所要期間が予測しにくい欠点がある。本研究では、TCEに汚染された地下水の現位置バイオレメディエーションの浄化過程を模擬する2次元数値モデルを構築し、その効果の予測手法の確立に貢献することを目的とした。汚染塊から地下水へのTCEの混入過程、地下水による移流・拡散過程に加え、微生物による生分解過程をモデルに組込んだ。TCEは通常の状態では生分解されにくく、フェノールのような芳香属化合物を分解する微生物酵素によって、副次的に分解される(共代謝)。そこで、生分解過程には、フェノールを地下水に添加することで土着細菌を活性化し、さらに分解効率の高い外来細菌を導入することを想定した。フェノールは、TCEほどでもないが、毒性を有しているため、TCEの共代謝を促し、その後は速やかに分解される最適量を添加する必要がある。また、外来細菌は,病原性のない安全なものを用いても、使用後は速やかに死滅するようにその挙動を制御しなければ、汚染環境周辺の住民の合意(パブリックアクセプタンス)が得られない。シミュレーションによってフェノールや外来細菌の添加量によるTCEの濃度変化や汚染範囲への影響、フェノールや外来細菌の残存性を示し、最適な浄化方法を模索した。結論として、TCEに汚染された地下水の現位置バイオレメディエーションの数値シミュレーションモデルの基礎を構築することができた。複雑な実現象との比較によるモデルの検証や、未解明の部分が多い生分解過程や、それを担う微生物の挙動のモデル化の再検討が今後の課題として挙げられた。

在日本，已有多起地下水被三氯乙烯（TCE）污染的报道。作为净化方法之一，利用微生物在地下分解地下水的生物修复法正在引起人们的关注。然而，与物理和化学纯化方法相比，该方法的缺点是其有效性和所需时间难以预测。本研究的目的是构建二维数值模型来模拟受TCE污染的地下水原位生物修复的净化过程，并有助于建立预测其效果的方法。除了TCE从污染体进入地下水的混合过程、地下水的平流和扩散过程、微生物的生物降解过程也被纳入模型中。 TCE在正常条件下很难生物降解，并被降解苯酚等芳香族化合物的微生物酶二次降解（共代谢）。因此，对于生物降解过程，我们假设通过向地下水中添加苯酚来激活本土细菌，并引入具有高分解效率的外来细菌。苯酚具有毒性，但毒性不如三氯乙烯，因此需要添加适量以促进三氯乙烯的共代谢，然后使其快速分解。而且，即使使用非致病性、安全的外来细菌，如果不控制其行为，使其在使用后很快死亡，也无法获得污染环境附近居民的同意（公众接受）。通过模拟，我们展示了三氯乙烯浓度的变化以及根据苯酚和外来细菌的添加量以及苯酚和外来细菌的持久性对污染区域的影响，并寻找最佳的净化方法。总之，我们能够为受 TCE 污染的地下水原位生物修复数值模拟模型奠定基础。未来的挑战包括通过将模型与复杂的真实现象进行比较来验证模型，并重新考虑生物降解过程（其中许多部分仍未知）以及对其中发挥作用的微生物行为的建模。

项目成果

Soda, S., Yamaguchi, K., Ike, M., Fujita, M.: "Modeling and simulation of bioremediation by phenol-degrading bacteria for TCE-contaminated groundwater"Proceedings of the Vietnam-Japan Workshop on Groundwater Contamination 2001. 67-73 (2001)

Soda, S.、Yamaguchi, K.、Ike, M.、Fujita, M.：“苯酚降解菌对受 TCE 污染的地下水进行生物修复的建模和模拟”2001 年越南-日本地下水污染研讨会论文集。 67