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ナ ホ トカ号 流 出重 油 の 日本 海沿 岸 海 域 微 生物 に よる分解 性 小 森

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(1)報. 文 [環 境 化 学(JournalofEnvironmentalChemistry)Vol.8,No.4,pp.787‑796,1998]. ナ ホ トカ号 流 出重 油 の 日本 海沿 岸 海 域 微 生物 に よる分解 性 小 森. 正 樹1),芹 澤 田. 川. 俊 彦1),庄. 達 郎2),丸. 山. 田. 1)石川 県 保 健 環 境 セ ン タ ー(〒920‑1154石 2/金沢 大 学 工 学 部(〒920. 丈 夫l),中. 明 彦3),東. 嘉 利2),. 川 県 金 沢 市 小 立 野2丁 ‑8566茨. [平 成10年8月24日. Masaki. 村 孝 規3). 川 県 金 沢 市 太 陽 が 丘1丁. ‑0942石. 3)工業 技 術 院 生 命 工 学 工 業 技 術 研 究 所(〒305. Biodegradation. 原. 目ll番 地). 目40番 地). 城 県 つ く ば 市 東1‑1). 受 理]. of Heavy Oil Spilled from the Russian on the Sea of Japan Coast. Tanker,. Nakhodka,. KOMORI1), Toshihiko SERIKAWA1), Takeo SHOUDA1), Yoshitoshi NAKAMURA2), Tatsurou SAWADAI2), Akihiko MARUYAMA3) and Takanori HIGASHIHARA3). 1) ishikawa. Prefectural Institute of Public Health and Environmental (1-11 Taiyougaoka, Kanazawa, Ishikawa 920-1154)2) Faculty of Engineering, Kanazawa Univesity (2-40 Kodatsuno, Kanazawa, Ishikawa 920-0942)3) National Institute of Bioscience and Human-Technology (1-1 Higasi, Tukuba, Ibaraki 305-8566). Science. [Received August 24, 1998] Summary The from. oil-tanker,. the. vessel's. evaluate. the. surveys. the. were. water. during. sand. by. reduction and. carried. out.. 11. activity. rate. of. the. of. components was. and. the. Nakhodka's. Adding from. Nakhodka's. to. fuel the. sea heavy. spill. 17. % and. at. sea. water fuel. 2. and. and. sample oil. and. spilled. to sea. sea. spilled. spilled. 787. In oil. by rate as. the. on. P). on. of. of to. those. attached. the. rate. the of of. of. percentage. exracts. with. extracts. with. biodegradation. populations. reduction. compared. sea. oil on. weight. the. of. of. experiments,. basis. enhanced. microbial. ml-1. weathering. weight. and sites. 100. ability, on. day. to. (HDB). oil-polluted. laboratory. the. order. techniques,. MPN. and. water/day. (N, oil. doubled. 102•`104. oil-biodegrading. water. nutrients. the. oil-spill. In. bacteria at. examined. regards. The. bioremediation. points.. oil,. 1997.. prefecture.. water from. was. 3.3g/m3. the. January,. develop. sea. sampling. 5.2g/m3 of. in Ishikawa. to. ranged. fuel. In. addition. oil. and. in. water. oils.. Japan. hydrocarbon-degrading. HDB. heavy. heavy. The heavy. nutrients the. the. in. 33%. n-hexan-extract,respectively.. of. Nakhodka's. in. areas. of. of. of. populations. numbers. after. the. Sea. coastline. coastal. numbers. The. the. the. micriobial. populations. reduction. dichloromethane. by. months. microbial. of. of. and oil. in. polluted. potential. spilled. the. degradation. wrecked. tanks. distribution of. Ishikawa. was. damaged. oil-degrading. degradation. to. Nakhodka. in. exracts. with without. of. sea. water. n-hexane. nutrients..

(2) Concerning. the. components. dibenzothiophene, respectively. after. biostimulation. 38. heavy. oils,. fluoranthene days. treatment. oil-polluted. Key. of. pyrene,. of. by. the. were. incubation. adding. decomposition. 62 at. nutrients. %,. 20 •Ž.. would. percentages. 100 In be. %,. 63. conclusion,. able. to. of. %,. 68 it. is. accelerate. n-paraffins,. %. and. 81. %. suggested. oil. that. removal. from. coasts.. words:. Nakhodka's. heavy. oil,. n-paraffins,. dibenzothiophene,. benzo. (a). pyrene,. biodegrada-. tion. 1.は. そ れ ぞれ 採 取 した 海 水 を使 用 した 。 また,分 解試 験 対 象 じめ に. 1997年1月2日. の 油 は1997年2月10日. に発 生 した ロ シ ア タ ン カー 「ナホ トカ. た重 油 と,2月3日. にナ ホ トカ号 の 船 首 か ら抜 き取 っ に片 野 海 岸 に漂 着 した 油,さ. らに6. 号」 の 海難 事 故 に よ っ て,同 船 の積 載 さ れ た 中国 産 の 重. 月12日 に同 海 岸 で 採 取 した 油 砂(お そ ら く漂 着油 が砂 に. 油 が 日 本 海 へ 多 量 に 流 出 した 。 油 災 害 は 海 外 で は ト. 付 着 混 在 して ウ ェザ リ ン グ を受 け た もの と推 察 され る). リー ・キ ャニ オ ン号 事 故 を初 め と した幾 つ か の 大 規 模 な. を用 い た 。 以 後 の 文 中 で はそ れ ぞ れ 重 油,漂 着油,油 砂. 例 が あ り,我 が 国 で の大 規 模 な もの は,ジ ュ リ ア ナ号 事. とい う。 現 場 海 水 中 の 微 生 物 群 集 が 油 を分解 す る か ど う. 故 や 瀬 戸 内 海 の水 島製 油 所 タ ン ク ヤ ー ド事 故 に よ る油 汚. か の 確 認 の た め 比 較 対 照 と してn‑テ. 染 が 知 られ て い る1,2)。今 回 の 油 汚 染 は1)日. 本海海上. 加 え た実 験 も並 行 して 行 った 。 漂 着 油 は 片 野 海 岸 汀線 に. 事 故 に よる大 量 の油 流 出汚 染 で,し か も2)中. 国産重油. 漂 着 した 油 塊 で あ るが 海 水,浮 遊 物,砂 な どが 多 く混在. トラ デ カ ンだ け を. とい う これ ま で経 験 の無 い油 種 で の油 汚 染 で あ る こ と な. して い る た め,こ れ を ソ ッ ク ス レ ー抽 出 器 に よ りn‑ヘ. どに 加 え て3)冬. キサ ン にて 抽 出 して,ヘ. の長 期 間 に わ た る油 の 挙 動 や 動 態 が 事. キサ ン抽 出 物 質 を漂 着油 と して. 前 に ほ とん ど把 握 さ れ て い ない 未 経 験 な状 態 で の 油 汚 染. 用 い た。 しか し,油 砂 は比 較 的 サ ラサ ラ して取 り扱 い が. で あ っ た。 油 汚 染 に 関す る調 査 研 究 は生 態 系 へ の 影 響,. 容 易 なた め そ の ま ま用 い た 。. 残 留 油 分等 の 汚 染 実 態 な ど3'4)を中 心 に展 開 され るが,. 培 養 は、培 地 に添 加 した 油 と海 水 との混 合 を 良 く した. 油 汚 染 の収 束 問題 を議 論 す る う えで は環 境 に残 存 す る油. り,培 養 後 フ ラス コ側 壁 に付 着 した 油 の 溶媒 抽 出 を容 易. の分 解性 や そ れ に伴 う 自然 浄 化 作 用 の 把 握 が 重 要 な課 題. にす る た め,予. とな る 。特 に分 解 作 用 の主 要 な働 き をす る微 生 物 が どの. め径3mmの. ガ ラ ス ビ ー ズ25gを500m. l容 三 角 フ ラ ス コに 入 れ,重 油,漂 着 油200mg,油. 程 度 分解 す る か,そ の 分 解 性 は油 の 汚 染 成 分 の 消 長 に関. の 含 有 量 が5%未. 満 の た め,5gを. 砂 は油. そ れ ぞ れ 添 加 して. して も重 要 な課 題 とな る。 そ こ で今 回,災 害 発 生 の 約2. オー トク レー プ滅 菌 後,200mPの. ケ 月 後 か ら石 川 県沿 岸 海 域 に実 際 どの 程 度 の 石 油 分 解 細. にて 振 蘯 培 養,所 定 の 日数 ご とに フラ ス コを取 り出 し,. 海 水 試 料 を加 え,20℃. 菌 が現 場 海 水 中 に分 布 してい る か を調 査 す る と と も に,. 細 菌 数 の 計 測 や 培 養 液 中 の 残存 油 の 分析 を行 っ た 。ま た,. 現 場 海域 の海 水 中 の微 生 物 群 集 に よ る ナ ホ トカ号 の 積 載 重 油,流. 出漂 着 重 油 等 の分 解 性 につ い て 検 討 した の で 報. 告す る。 2.方 2.1調. 法 査方法. 石 油 分 解 細 菌 の 分 布 生 息 状 況 を 調 べ るた め,Fig.1に 示 した石 川 県 内灘 町 内 灘 海 岸 と石 川 県 で 初 め て 流 出 重 油 の 漂 着 が 確 認 さ れ た 加 賀 市 片 野 海 岸 で 海水 試 料 を採 取 し,石 川 県 沿 岸 にお け る石 油 分 解 細 菌 の 分 布 密 度 や 季 節 変 動 な ど を調 べ た 。 石 油 分 解 細 菌 数 はNSW培. 地 か ら酵. 母 エ キ ス を除 い た 培 地 に 栄 養 源 と し て0.5%(v/v)n ‑テ トラ デ カ ン を加 え たMPN法5)に 菌 数 はMarin. Agar. て,ま. 2216(Difco製)を. 平 板 法 に て,そ れ ぞ れ20℃,14日. た従属栄 養細. 用 い て 寒 天培 地. 培 養 後,計 数 した 。 現. Location. of sampling. 場 海 水 試 料 を用 い た石 油 分 解 実 験 は微 生 物 源 と して 上 記. Fig. 1. coastal. areas. の片 野 海 岸 や 内灘 海 岸 か ら1997年2月17日,6月17日. Japan. に. 788. in. points Ishikawa. at oil-polluted prefecture,.

(3) 環 境 化 学Vol.8,No.4[1998]. 海 水 試 料 を滅 菌 して微 生 物 反 応 以 外 の ウ ェザ リ ング よ る. 合 物 に は ク リ セ ンDを. 油 成 分 の物 理 化 学 的 変 化 を調 べ る た め,微 生 物 分 解 実 験. 分 析 計(島. と同様 期 間 の振 とう を行 っ た(Table4)。. さ らに,バ イ. 加 え,ガ. ス ク ロ マ トグ ラ フ質 量. 津Qp2000)でTable 1に. 示 す測定 条件 にて. 分 析 した。. オ レメ デ ェ ー シ ョ ン技 術 の基 礎 的 な検 討 と して,現 場 海 3.結. 域 に生 息 す る土 着 細 菌 の分 解 活 性 を高 め る た め窒 素 源 と してNH4NO3,リ と1%の. ン源 と してK2HPO4を. 果. 3.1石. 油 に対 し て10%. 重 量 比 の割 合 で添 加 し,同 様 な条 件 で培 養 し栄. と考 察. 油分解細菌の分布. 調 査 した両 沿 岸 海 域 の 海 水 中 に分 布 す る石 油 分 解 細 菌. 養 塩 を加 え な い場 合 との比 較 を行 っ た 。. 数 をTable2に. 示 し た 。 内 灘 海 岸 は1.5×103〜4.3×. 104/100ml(平. 2.2油. 9.1×101〜2.4×104/100ml(平. 成 分 の測 定. 油 の 分析 は200mlの 液 を80℃ で2時. 均1.6×104/100ml)で. ジ ク ロ ロ メ タ ン にて 抽 出 し,抽 出. あ り,片. 野海岸は. 均8.0×103/100ml)で,. 季 節 的 変 化 が 多 少 認 め ら れ る が 石 油 分 解 細 菌 密 度 は102 〜104/100mlの レベ ル で い ず れ の 海 域 に も生 息 して い. 間 乾 燥 した残 存 量 を ジ ク ロ ロ メ タ ン 抽. 出 物 重量 と して 測 定 した 。 さ らに,こ の抽 出物 を200m4. た 。 従 属 栄 養 細 菌 数 は 内 灘 海 岸 が2.4×105〜1.0×. のn‑ヘ. 107CFU/100ml(平. キ サ ンに て抽 出 し,こ のn‑ヘ. キサ ン抽 出 液 を同. 様 な操 作 でn‑ヘ. キ サ ン抽 出物 重 量 を求 め た。 こ れ らの. 抽 出物 はFig.2に. 示 す 分 析 フ ロー チ ャ ー ト6)に準 じて 操. 作 した。 す な わ ち,n‑ヘ. キサ ン抽 出物 を20mlに. 106CFU/100ml)で,い. 均3.5×. ず れ の海 岸 で もほ ぼ 同程 度 の値. で あ っ た 。 分 解 細 菌 の 分 布 密 度 と海 水 中 の 有 機 成 分 で あ. 充填 し. るTOCと. シ リカゲ ル(5%H2O)を. た カ ラ ム に 供 し,n‑ヘ. キ サ ン を展 開 溶 媒 と して0〜90. 溶 出 画 分 と90〜180mlの. 野 海 岸 が6.0×104〜1.7×107CFU/100ml(平. の 相 関 は 明確 に は認 め られ な か っ た。 石 油 分. 解 細 菌 数 は 計 数 に用 い る 炭化 水 素 の種 類 や 計 数 法 に よ っ. 溶 出画 分 に 分 取 した 。 前. 者 の 溶 出 画 分 は さ ら に アセ トニ トリ ルで 有 機 硫 黄 化 合 物. Table. 1. GC MS. operating. conditions. 成 分 を抽 出 し,抽 出 残 液 をパ ラ フ ィ ン成 分 試 料 と し,後 者 の 溶 出画 分 は多 環 芳 香 族 化 合 物 成 分 の試 料 と した 。 パ ラ フ ィ ン と してn‑パ. ラ フ ィ ン,有 機 硫 黄 化 合 物 と して. ジベ ン ゾチ オ フ ェ ン お よ び多 環 芳 香 族 化 合 物 と して ク リ セ ン,ベ ン ゾ(a)ピ レ ン,ピ レ ン,ベ ン ゾ(k)フ ル オ ラ ン テ ン,フ ル オ ラ ンテ ンを分 析 対 象 と して,そ れ ぞれ の成 分 に 内 部 標 準 物 質 と し てn‑パ. ラ フ ィ ンに は ピ レ ン,有. 機 硫 黄 化 合 物 に は ア セ ナ フテ ンDお. Fig.. 2. Analytical in. culture. method. よ び 多環 芳 香 族 化. for. n-paraffins,. あ り片. 定容 と. した 後,1mlを10gの. mlの. 均2.3×106CFU/100ml)で. dibenzothiophene. broth. 789. and. polycyclic. aromatic. hydrocarbons.

(4) Table 2. Fig.. 3. Seasonal changes and coastal distribution of Japan, 1997). Degradation sea. water. of at. Nakhodka's. Uchinada. heavy. fuel. oil. of hydrocarbon. and. weathered. degrading bacteria. oil. by. microbial. (in the Sea. populations. in. coast. て も異 な って くるが,瀬 戸 内 海 の 油濁 海域 で あ る 備 讃 瀬. 分解 能 を 有す る か,内 灘 海岸 の 現 場 海 水 試 料 に重 油,油. 戸 の 海 水 中 で 石 油 分 解 細 菌 数 は 平 均3.3×103/100ml,. 砂 お よ びn‑テ. 非 油 濁 海 域 の響 灘 で 平 均1.9×103/100mlま. た。 分解 実験 の結 果 をFig.3に,ま. 細 菌 数 は前 者 で平 均4.2×106/100ml,後 106/100ml,と. た従属栄 養 者 で 平均4.2×. トラ デ カ ン を そ れ ぞ れ 添 加 して 検 討 し. 水 の水 質 の結 果 をTable3に,そ. た,実 験 に用 い た海 れ ぞ れ示 した 。. 報 告 さ れ て い る7)。本 調 査 結 果 の 石 油 分. n‑テ. トラデ カ ンは 直 線 的 に 減 少 し,培 養38日 で ほ ぼ. 解 菌 数 は 汚 染 海 域 の 備 讃 瀬 戸 よ り若 干 高 い 値 で あ っ た. 100%分. 解 され た 。 こ れ に比 べ て,重 油 中 の ジ ク ロ ロ メ. が,従 属 栄 養 細 菌 数 は ほ ぼ 同程 度 で あ っ た。 現 場 環 境 に. タ ン 抽 出 物 の分 解 は17%,油. お け る石 油 分 解細 菌 の 分布 密 度 や分 解 活 性 に 関す るバ ッ. ザ リ ング を受 け た油 砂 の 油 は分 解 され に くい こ とが 示 さ. 砂 の そ れ は10%で,ウ. ェ. ク グ ラ ン ド値 は,自 然 の 自浄 作 用 の 把 握 や バ イ オ レ メ. れ た。 ま た,ヘ キサ ン抽 出物 で み る と,重 油 で は38日 の. デ ィエ ー シ ョ ンの基 礎 テ ー タ と して きわ め て重 要 で あ る. 培 養 で分 解 率33%,油. こ とか ら長期 的 な モ ニ タ リ ング が必 要 で あ る。. 重 油 の ウ ェザ リ ング 試験 で は ジ ク ロ ロ メ タ ンやn‑ヘ. 砂 の そ れ は17%で. あ っ た 。 一 方, キ. サ ン抽 出 物 重 量 変 化 は 期 間 を 通 じ て わ ず か で あ っ た 3.2重. 油 の微 生 物 分 解. (Table4)。. 以 上 の こ とか ら,一 般 に重 油 よ り油 砂 が 分. 現 場 海域 で の微 生 物 に よ る油 の浄 化 能 力 は炭 化 水 素 分. 解 さ れ に く く油 の 成 分 で はヘ キ サ ン抽 出 物 よ り重 質 油 成. 解 細 菌 の分 布 密 度 の み に依 存 す る ので は な く,そ の海 域. 分 が 多い と思 わ れ る ジ ク ロ ロ メ タ ン抽 出 物 が 分解 され に. に生 息 す る分 解 細 菌 の分 解 能 力 や 活 性 に も影 響 され る8)。. くい 傾 向 が み られ た 。. そ こ で,石 油 分 解 細 菌 が 生 息 す る海 水 が どの 程 度 の 重 油. こ の 間 の 石 油 分 解 細 菌 と従 属 栄 養細 菌 の増 殖 曲線 を. 790.

(5) 環 境 化 学Vol.8,No.4[1998]. Table. 3. Properties. of. Table. sea. 4. water. Result. used. for. oil-biodegradation. of weathering. tests. test. sγ〓boIs*:DBT=dibenzothiophene, NPF=n‑paraffins(C14‑C32), BaP=benzo(a)pyrene, PY=pyrene, CHS=chrysene, BKF=benzo (k)fluoranthene,. Fig,. 4. Growth. of. microbial. Fig.4に. bacteria in. sea. (MPN, •Ÿ). water. added. heterotrophic oil. at. Uchinada. bacteria. (CFU,•¡). in. coast. 群 集 が 石 油 に さ ら され る とそ れ に急 速 に レス ポ ンス して. 属 栄 養 細 菌 数 は10. で 約104/100meか. and various. 後 で 著 し い 変 動 は み ら れ な か っ た が ,石. 油 分 解 細 菌 数 は 培 養3日 100mPと. oil-degrading communities. 示 し た 。 い ず れ の 場 合 も,従. 7〜108/100ml前. FL=fluoranthene. そ の比 率 が たか ま る こ と を示 して い る 。 試料 採 取 時期 は. ら 約106/. 異 な るが,前 記 と同 様 に片 野 海 岸 で の 海水 試 料 を用 い て. 著 しい 増 加 が み ら れ た 。 こ れ は 海 水 中 の 微 生 物. 検 討 した 結 果 をFig.5に 示 した 。重 油 や 漂 着 油 中 のn‑. 791.

(6) Fig. 5. Effect of addition of inorganic nutrients (N, P) on degradation of Nakhodka's heavy fuel oil and spilled-oil by microbial populations sea water at Katano coast. ヘ キ サ ン抽 出物 の 減 少 パ ター ン は前 述 の 内 灘 海 岸 海 水 試. これ らの 違 い に よ る 分 解 性 に つ い て は 今 後 の課 題 と な. 料 を用 い た と き と同 様 な傾 向 を示 した が,分 解 率 は内 灘. る。. 海岸 の それ と比 べ 低 か った 。 内 灘 海 岸 の 海 水 中 の 平 均 石 油 分 解 細 菌 数 が 約100cells/mlで. あ り,ジ ク ロ ロ メ タ ン. 3.3油. 抽 出油 当 た りの減 量 か ら この 浄 化 能 力 は1.5〜3.3g/m3海 水/dayと. の成 分 変 化. 3.3.1 n‑パ. ラフ ィン. 重 油,油. 推 測 さ れ た。 この 値 は村 上91が 求 め た0.1〜1. 砂 に 含 ま れ たn‑パ. ラ フ ィ ンを 炭 素 数 の 長 さ. g/m3海 水/dayの 範 囲 よ り は大 きい 。 さ ら に,n‑ヘ キ サ ン抽 出油 当 た りの 減 量 か ら同 様 に 浄 化 能 力 を求 め る と. ご と に12〜20,21〜24,25〜28,29〜32と. 2.6〜5.2g/m3海 水/dayで. フ ィ ン の よ う な 直 鎖 状 炭 化 水 素 の 分 解 は 純 粋 分 離 され た 単. し たn‑パ. あ っ た 。 同様 に 片野 海岸 で も同. レベ ル の 石 油 分 解 細 菌 が い る と仮 定 す る とn‑ヘ キ サ ン 抽 出 油 当 た りで0.8〜2.3g/m3海. 水/dayと. グル ー プ 分 け. ラ フ ィ ン の 変 化 をTable5に. 示 し た 。n‑パ. ラ. 一菌 に よ る 検 討 例 が こ れ ま で 数 多 く報 告 さ れ て お り10‑12), 12パ. 推 測 され,沿. ラ フ ィ ン の 炭 素 数 に 応 じ て 分 解 性 が 異 な り,分. 解. 岸 海 域 の海 水 に よ って 油 の 分 解 能 力 に 違 い が み られ た 。. す る 微 生物 の種 類 も炭素 数 に よ っ て異 な る傾 向 が み られ. こ の 分 解 性 の違 い は,海 水 に 含 まれ て い るT‑NやT‑P. る 。 本 結 果 で は 炭 素 数C14か. が 内 灘 海 岸 の 海 水 が 片 野 海 岸 の もの よ り2倍 近 く高 く. は 培 養 前 の 重 油 に 比 べ て 培 養 後 で は 一様 に 減 少 し,全. (Table3),こ. れ らが 栄 養塩 と して浄 化 作 用 に影 響 して. ラ フ ィ ン で 約40%に. らC32ま. で のn‑パ. ラフ ィン パ. 減 少 した 。 分 解 の 特 徴 は 炭 素 数 がC12. い る と考 え られ る。 この 栄 養塩 濃 度 の 効 果 を さ ら に確 か. か らC20ま. め る ため,海 水 に重 油 や 漂 着 油 を入 れ,栄 養塩 で あ る 窒. 炭 素 数 が 増 え る ご と に 分 解 さ れ に くい 傾 向 を 示 し,こ. 素,リ. ま で の 報 告 と 同 様 な 結 果 で あ っ た 。こ の 分 解 性 に つ い て,. ン を添 加 した 場 合 と添加 しな い 場 合 との培 養 実験. を行 っ た(Fig.5)。. 分 解 率(100%‑残. 存 率)は 添加 しな. で が 約80%分. 解 さ れ る が,C20以. 上 にな る と れ. 対 数 で 表 し た 縦 軸 に パ ラ フ ィ ン 濃 度,横. 軸 に経 過 日数 で. 炭 素 数 毎 に プ ロ ッ ト し た 結 果 をFig.6に. 示 した。 分 解 直. るが,栄 養 塩 を添 加 した 場 合 は 分 解 率 が そ の倍 近 くに な. 後 か ら3日. の近似直線が存. り,30%以. 在 す る 。 そ こ で 前 者 を 第1,後. い場 合 が 重 油 で15%,漂. 着 油 で もほ ぼ 同 じ15%程 度 で あ. 上 に達 した 。 この よ うに 栄 養塩 を添加 す る と. 分 解 が一 層 促 進 さ れ,n‑ヘ. キ サ ン抽 出油 当 た りで の 浄. 化 能 力 で 推 算 す る と 片 野 海 岸 で は1.7〜5.0g/m3海 /dayと2倍. 似 し,そ. 水. 経 過 ま で と そ れ 以 降 と の2つ 者 を 第2の. 直 線 と して近. れ ぞ れ 下 記 に 示 す 一 次 反 応 と し て 表 し て 第1半. 減 期,第2半. 減 期 を 求 め,炭. 素 数 毎 に 表 し た(Fig.7)。. の 分 解 速 度 を持 つ よ う に な っ た。 こ れ は,. 現 場 に従 来 か ら生 息 す る十 着 の 菌 が 栄 養 塩 の供 給 が あ れ. dC/dt=‑A・C(1). ば,積 極 的 に油 を分 解 す る こ と を示 唆 す る もの で あ る 。. Ln(C/Co)=‑A・t(2). 本 実 験結 果 か ら,直 ち に油 の消 滅 速 度 や 量 を予 測 す る こ. T,=0.693/A(3). と は難 しい が,分 解 速 度 は最 大5.0g/m3海 水/dayと. 推定. され る。 しか しなが ら,油 の 分 解 は 海水 へ の 溶解 性 や油. こ こ で,C;濃. の分 散 状 況 に よ り差 が 生 じる こ と を経 験 して い る の で,. 数,t;日. 792. 度,CO;初. 数 で あ る。. 期 濃 度,Tl/2;半. 減 期,A;係.

(7) 環 境 化 学Vol.8,No.4[1998]. Table. 5. Changes. of n-paraffins. at Uchinada. Fig. 6. in Nakhodka's. heavy. fuel oil after. biodegradation. using. sea water. coast in the Sea of Japan. Relationship between Ln (Concentration of n-paraffin) and incubation pariod. 半 減 期 は こ の場 合,分 解 性 の 難 易 性 を表 す 指 標 とな る 。. る 。物 性 的 に は常 温 で はC20以 上 は,単 品 で 固 形 ワ ッ ク. 初 期 の第1半 減 期 は,第2半. ス 状 で あ っ て 分解 性 が悪 い。 しか しなが ら,重 油 の油 成. 減 期 よ り短 くバ ッチ 型 の微. 生 物 分 解 実 験 で の特 徴 が 現 れ て い る。 それ はFig.4に 示. 分 に溶 け て い る パ ラ フ ィ ンが 混 合 して い る場 合 で は,油. した よ う に実 験 開 始 後 数 日で 指 数 的 に微 生 物 が 増 加 し,. の 分 解性 に 関 係 す る 海水 へ の溶 解 性 が 単 品 とは異 な っ て. そ の後 定 常 状 態 に入 る現 象 が 二 つ の 半 減 期 の 長 さの 違 い. 増 加 し,結 果 的 に分 解 性 が増 加 す る こ と も考 え られ る。. に 関係 して い るの で は ない か と考 え られ る。 また,炭 素. 現 場 海 水 中 の微 生 物 群集 に は 多種 多 様 な分 解 生 物 が 含 ま. 数 が 多 い ほ ど半 減期 が 長 くな り分解 性 が悪 くな る結 果 を示. れ て お り,単 一 菌 で は み られ な い作 用,例. して い る。 本 実 験 で の 半 減 期 の 長 さ を炭 素 数C15,C20,. で 分 解 中 間 産 物 の や り取 りを す る こ とに よ っ て従 来 分 解. C29のn‑パ. ラ フ ィ ンに つ い て の活 性 汚 泥 に よ る分 解 実 験. の 結 果13)と比 較 す る と第2半. え ば異 種 菌 間. しず らい もの が 形 を か え,結 果 的 に分 解 さ れ る よ うな共. 減 期 の値 が 概 ね 合 っ て い. 同 作 用 が働 い て い る と思 わ れ る 。 こ れ は,本 実 験:は自然. 793.

(8) 海水 を使 用 して い るの で上 記 の よ う に多 種 多 様 な微 生 物. 重 油 中 の 多 環 芳 香 族 化 合物 の な か で特 に 発癌 性 化 合物 と. が存 在 し,し か も油 が 重 油 や 重 油 が 変 質 した漂 着 油 や 油. して 知 られ て い る ベ ン ゾ(α)ピレ ン,ベ ンゾ(k)フ ル オ ラ. 砂 で あ る か ら多 種 の油 成 分 を含 む混 合 系 で の 生 物 反 応 で. ンテ ン,ク リセ ン を測 定対 象 と した 。 ま た,化 学 構 造 と. あ る の で そ の可 能 性 は大 き く,従 来 の 単 一 菌 で 観 察 され. 分 解 性 の 関 連 か ら,上 記 化 合物 の 母体 で あ る4員 環 の ピ. た よ うな結 果 に は な ら ない こ と を意 味 して い る と考 え ら. レ ン,フ ル オ ラ ンテ ン につ い て も検 討 した。 こ れ らの石. れる。. 油 汚 染 由 来 の 化 合物 の微 生 物 に よる分 解 性 につ い て は, 土壌 を用 い た 詳 しい 分 解 実験 の報 告 が あ る14)。これ に よ. 3.3.2有. 機 硫 黄 化 合 物(ジ ベ ンゾ チ オ フ ェ ン)と. る と,ジ ベ ンゾ チ オ フ ェ ンは 日本 土壌 で は30℃ で,90日. 多環芳香族化合物. 経 過 後40%,ク. 本 実験 で は重 油 の 性 質,標 準 品 入 取 の 関 係 か ら有 機 硫. ウ ェー ト土壌 で60%分 解 す る。 多環 芳 香. 族 化 合 物 で は ピ レ ン,フ ル オ ラ ンテ ンの 分解 は上 述 と同. 黄 化 合物 と して は ジベ ン ゾチ オ フ ェ ン につ い て の み 海 水. 様 な 条 件 で,日 本 土壌 で は90%,70%,ク. 中 の微 生 物 群 集 に よ る生 分 解 性 の 経 時 的 変 化 を調 べ た 。. で0%,20%そ. ウ ェ ー ト土 壌. ジ ベ ンゾ チ オ フ ェ ンの 毒 性 は少 ない が 魚 体 中 に入 る と油. 他 の 化 合 物 で は ア セ ナ フテ ン,ア ン トラ セ ンお よ びペ リ. れ ぞ れ 分解 す る と述 べ られ て い る。 そ の. 臭 の 原 因 とさ れ る もの で,魚 の 商 品 価 値 を著 し く損 な う.. レ ン の 分 解 が 報 告 さ れ,日 本 十 壌 で は そ れ ぞ れ90%,. もの と して油 汚 染 で 問 題 と され る化 合 物 で あ る。 また,. 80%お. Fig.. 7. Relationship Nakhodka's. between heavy. half fuel. life. of. biodegradation. oil. 794. よび0%,ク. and. carbon. ウ ェ ー ト土 壌 で は20%,0%お. number. of. n-paraffins. in. the. よび.

(9) 環 境 化 学Vol.8,No.4[1998]. 0%の. 分 解 率 を 示 して い る 。 また,ベ. ン ゾ(a)ピ レ ン の. 海 水 を用 い て微 生 物 分 解 実験 や バ イオ レ メデ ェ ー シ ョ ン. 地 で ベ ンゾ(a). の 基 礎 的 実 験 を行 い,ま た 同 時 に分解 実験 に用 い た沿 岸. ピ レ ンが 最 大60%分 解 され た報 告 例15)があ る 。海 洋微 生. 海 域 の 海 水 中の 石 油 分 解 細 菌 の 分 布 密 度 を調 査 し,以 下. 物 で は フェ ナ ンス レ ンや ピ レ ン,フ ル オ ラ ンテ ンを分 解. の 結 果 を得 た。. す る菌 が 分 離 さ れ て い る が16)5員 環 で の 報 告 例 は 少 な. 1)石. 分 解 で は 土 壌 か ら単 離 した菌 か らTSB培. 川 県 沿 岸 の 内 灘 海 岸 や 片 野 海 岸 の 炭 化水 素 を分解. い。. す る石 油 分 解 細 菌 の 分 布 密 度 は 夏 季 に多 い 季 節 変 動. 海 水 に 添 加 した 重 油 や 油 砂 中 の ジ ベ ン ゾ チ オ フ ェ ン や 多 環 芳 香 族 化 合物 の 経 時 的 変 化 をTable6に. が 若 干 み られ た が102〜104MPN/100mlで. あ り,ほ. ぼ,日 本 沿 岸 海 域 にお け る レベ ル と同 程 度 で あ り,. 示 した 。. ジベ ンゾ チ オ フェ ンは13日 以 降殆 ど分 解 して しま う結 果. ま た いず れ の沿 岸 にお い て も広 く分 布 し てい る こ と. とな った 。 また,多 環 芳香 族 化 合物 に つ い て は,本 結 果. が 判 明 した。. で は4員 環 化 合物 は何 れ も早 期 に 分解 され,5員. 環 以上. 2)両. 海 岸 の海 水 を用 い た重 油 の 分 解 実 験 結 果 は38日 間. の 化 合 物 で は ベ ン ゾ(a)ピ レ ンが 分 解 さ れ,そ の割 合 は. の培 養 で は,12ヘ. ピ レ ンの32%(38日. 灘 海 岸 が33%で. 目)に 対 して ほ ぼ 同程 度 で あ り37%. キ サ ン抽 出 物 重 量 の 減 少率 で 内. あ り,片 野 海 岸 で は15%で あ り,試. (38日 目)で あ っ た 。… 方,ベ ンゾ(k)フ ル オ ラ ンテ ン,. 料 採 取 地点 に よっ て分 解 性 に差 が 認 め ら れ た。 この. ク リ セ ンは 若 干 減 少 傾 向 は 示 す もの の ベ ン ゾ(a)ピ レ ン. 差 は 海域 に よ る微 生 物 の分 解 活 性 の差 や 海 水 に含 ま. ほ ど分 解 され なか った 。 重 油 に 含 まれ る これ ら多 環芳 香. れ る 窒 素,リ. 族 化 合 物 の 分 解 性 に 関 す る 相 違 は構 造 的 な こ とや 溶 解. 推 定 され た 。片 野 海 岸 海水 に,窒 素 や リ ンを添 加 し. 性,微 生 物 毒 性等 様 々 な要 因 が 考 え られ る が,こ れ まで. て 同 様 な 分解 実験 を重 油 や漂 着 油 で行 っ た とこ ろ,. 難 分 解 性 と考 え られ た 多 環 芳 香 族 化 合 物 の一 部 に 上 述 の. 分解 の 割合 が ほ ぼ2倍 に増 加 す る こ とが 認 め られ,. 土 壌 細 菌 ほ ど大 き く は ない が 分 解性 を示 す 化 合 物 の 存 在. 重油 汚 染 に お け る窒 素,リ. が 観 察 され た こ とは,従 来 の 単 一 菌 で の 分 解 か らみ られ. デ ィー シ ョ ン適 用 の可 能性 が示 唆 され た 。. た 現 象 と は異 な り現 場 海 水 中 の 微 生 物 群 集 の 共 同 作 用 の. 3)重. 関 与 が 示 唆 され た 。. ンの栄 養 塩 濃 度 の 差 に由 来 す る もの と. ン添 加 に よ る バ イ オ レ メ. 油 成 分 の微 生 物 分解 性 で は,ジ. クロ ロ メ タ ン抽 出. 物 の よ う な重 質 油 成 分 を 含 む もの はn‑ヘ. キサ ン抽. 出物 に比 べ て 分解 され に くか っ た 。沿 岸 の 海水 中 に 4.ま. とめ. 通 常100ml当. 日本 海 に お け る海 洋 油 汚 染 物 質 で あ るナ ホ トカ号 重 油 や 流 出 した漂 着 油 お よ び油 砂 につ い て 石 川 県 沿 岸 の 現場. Table. 6. Changes. of dibenzothiophene. fuel oil after. biodegradation. り分 解 細 菌 の細 胞 が10000個 含 まれ て. い る1ト ンの 海 水 の 油 分 解 能 力 は最 大5g/dayと. 推. 定 され た 。 また,重 油 に 含 まれ る個 々 の 成 分 にお け. and polycyclic using sea water. 795. aromatic. hydrocarbon. at Uchinada. coast. in Nakhodka's. in the Sea of Japan. heavy.

(10) 11. る 分 解 性 は 炭 素 数 が24以 硫 黄 化 合 物(ジ ン,ピ. 下 のn‑パ. ラ フ ィ ン,有. ベ ン ゾ チ オ フ ェ ン),ベ. レ ン,フ. 機. ン ゾ(a)ピ. ル オ ラ ン テ ン が 分 解 さ れ や す く,ク. リ セ ン や ベ ン ゾ(k)フ. ル オ ラ ンテ ン は分 解 され に く. く,全. ベ ン ゾ チ オ フ ェ ン,ベ. パ ラ フ ィ ン,ジ. ピ レ ン,ピ. MPN Method for the Enumeration of Marine Hydrocarbon Degrading Bacteria, Bull. Jpn. Soc.. レ. Sci. Fish., 44, 1127-1134 (1978) 6) 内 山. レ ン お よ び フ ル オ ラ ン テ ン の38日. 間 にお. 山. け る 分 解 率 は そ れ ぞ れ62%,100%,63%,68%お よ び81%で. 充,武 田 明 治,斉 藤 行 生,樫 本. 夫,松 永和 義,今. ン ゾ(a). 光,直 井 家寿 太:海 洋 の油 汚 染 と海 産 食品 の 汚. 染 との 関連 性 に 関す る研 究,昭 和52年 度 環 境 保 全 研. あ った 。. 究 成 果 集(I), 7) Kimura,. 要. 約. 26・1‑26・34. B.,. Murakami,. Characterization. ナ ホ ト カ 号 重 油,そ. の 漂着 油 お よび油 砂 に つ い て 石川. Bacteria. of Oilpolluted. デ ェ ー シ ョ ン の 基 礎 的 実 験 を 行 い,ま. Nada,. 時 に沿 岸 海. 域 に お け る 石 油 分 解 細 菌 の 分 布 密 度 を 調 査 し,以. 下 の結 8). 油 の分 解 率 は海 水 中 の窒 素 や リン源 の濃 度. に よ っ て 大 き く 変 化 し,窒. ロ メ タ ン 抽 出 物 はn‑ヘ. n‑パ ラ フ ィ ン 有 機 硫 黄 化 合 物(ジ ベ ン ゾ(a)ピ. レ ン,ピ. や す く,ク. レ ン,フ. パ ラ フ ィ ン,ジ. (a)ピ レ ン,ピ. レ ン,フ. クロ. 日 本 海 洋 学 会 編:沿. of Heavy. from the Sea Water. Gakkaishi,. 55,. Hibi-ki. 1091-1095. 岸 環 境 調 査 マ ニ ュ ア ルII,恒. pp305‑355. 村上 昭 彦:石. 星. (1990). 油 の 海 洋 微 生 物 に よ る 分 解,ケ. ) 藤 沢 浩 明,村上. ル オ ラ ン テ ンは 分 解 さ. ベ ン ゾ チ オ フ ェ ン,ベ. Activity. H.;. 27,. 20‑25. ミカ. (1982). 10) Jobson, A., Cook, F. D, and Westlake, D. W. S.: Microbial Utilization of Crude Oil, Appl. Microbiol., 23, 1082-1089 (1972). 下の. ベ ン ゾ チ オ フ ェ ン),. ル オ ラ ン テ ン の 培 養38日. Fujisawa,. Seto and Oil-unpolluted. Suisan. ル ・エ ン ジ ニ ア リ ン グ,. ル オ ラ ン テ ンが 分 解 され. リ セ ン や ベ ン ゾ(k)フ. れ に く く,全. 9). キ サ ン抽 出 物 に比 べ て 分 解 さ れ. に く い 。 個 々 の 成 分 に お け る 分 解 性 は 炭 素 数 が24以. Isolated. Bisan. Nippon. 社 厚 生 閣,. 素 や リ ン の 添 加 に よ っ て 約2. 倍 ま で 増 加 し た 。(3)重 油 成 分 ご との 分 解 性 で は,ジ. and. (1989). 果 を 得 た 。(1)石 油 分 解 細 菌 の 密 度 は102〜101MPN/100m lで あ り,(2)石. (1977). M.. and Oildegrading. Oildegrading. 県 沿 岸 の 現場 海 水 を用 い て微 生 物 分 解実 験 やバ イ オ レメ た,同. 隆,中 村 彰. 中雅 章,足 立一 彦,黒 田弘 之,鹿. 正 忠:わ が 国 の沿 岸 海 域 にお け る炭. 化 水 素 酸 化 細 菌 に 関 す る 生 態 学 的 研 究 VI, J. Shimonoseki U. ンゾ. . Fish., 30 (1), 13‑24 12) 東 原 孝 規,丸. にお け. (1981). 山明 彦,河 野 泰 広,倉 根 隆一 郎:海 洋. る 分 解 率 は そ れ ぞ れ62%,100%,63%,68%,81%で. 石 油 分 解 微生 物 の 固定 化技 術 と油 濁 浄化 に係 わ る微. あ っ た.. 生物 生 態 系解 析 技 術 に 関 す る研 究(II)油. 濁浄化 に. 係 わ る 微生 物 生 態系 解 析 技 術 に 関す る研 究,平 成7 文. 献. 年 度 環 境 保 全 研 究 成 果 集(I), ・8 (1995). 1) 日本 水 産 学 会編:石 油 汚 染 と水 産生 物,恒 星 社 厚 生 閣, pp25‑32 2) 津 田. (1976). 13) 通 商 産 業 省 基 礎 産 業 局 化 学 品 安 全 課 監:化 審 法 の既. 覚:瀬 戸 内 海 の 油 汚 染,大. 日本 図 書, pp7‑46. 存 化 学 物 質 安 全 性 点 検 デ ー タ集,日. (1976) ュ. 14) 石 油 産業 活性 化 セ ン ター:微 生 物 に よる油 汚 染 浄 化. リア ナ 号 石 油流 出 事件 に よる 漁 業 へ の 影響 調 査報 告. 処 理 技 術 調査. (1973). 15) 峯 木. 4) 水 島 重 油 流 出 事 故 漁 業 影 響 調 査 推 進 協 議 会 編:水 島. 茂,杉. 16) 岩 渕 徳 郎:海 Sato,. A.. and. Shimidu,. U.:. 田. 藤純 雄,渡 辺 征 夫,溝 口次. 貢:多 環 芳 香 族 炭 化 水 素 の 微. 生 物 処 理,環 境 化 学, 4,813‑818. 度 (1975) T.,. (1997) 田和 俊,後. 夫,石 井 忠 浩,飯. 重 油流 出 事故 漁 業 影響 調 査報 告 書 昭和49年 度,50年. 5) Higashihara,. 本化学 物質安. 全 ・情報 セ ン ター (1992). 3) 日本 水 産 資 源 保 護 協 会 影 響 調 査 対 策委 員 会編:ジ. 書I, II. 42・II・1‑42・II. , 16 (11), 10‑15. An. 796. (1994). 洋 流 出 油 の 微 生 物 分 解,水 (1993). 環 境 学 会誌.

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参照

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