■体裁:A4判、377ページ
■発刊:2001年6月
■ISBNコード:

【編集委員】
藤田正憲　大阪大学
矢木修身　東京大学
漆川芳國　秋田県立大学

※著者の所属は発行当時のものです。

【概要】
20世紀において著しく発展した化学工業は数多くの化学物質を生み出し, 我々の生活を豊かなものとしてきた反面, 様々な環境問題を引き起こしてきた。なかでもダイオキシンやPCB等の塩素化芳香族化合物, 半導体基板の洗浄剤やドライクリーニングの溶剤として使用されてきた揮発性有機塩素化合物(トリクロロエチレンやテトラクロロエチレン等)および水銀やカドニウム等の重金属は, 低濃度で広範囲にわたる土壌・地下水汚染を引き起こしている。これら難分解性の環境汚染物質は微生物による分解を受けにくいため環境中に長く残存し, また, 人体に対する毒性が高いことから早急なる浄化対策が求められる。有害化学物質で汚染された土壌や地下水を浄化する技術として, 微生物の化学物質分解能を利用するバイオレメディエーションが世界的に注目を浴びている。バイオレメディエーションは, 汚染現場に窒素, りん等の栄養源を注入することで, その場に存在する微生物の環境汚染物質分解活性を促進させたり, 汚染物質の分解能を持つ微生物を現場に散布したりすることで, 環境汚染物質の浄化を行う技術である。欧米では既にバイオレメディエーションは一部実用化の段階に入っており, 石油で汚染された海域の浄化, 工場汚染, 地下水の汚染修復等に用いられており, 我が国においても, 汚染を経済的かつ根本的に浄化できる技術として, バイオレメディエーションはますます注目度を浴びている。本書はそのバイオレメディエーション技術の理論から現場での実際の修復までを結ぶ実用書として編集されている。その内容は, バイオレメディエーションにおける微生物学, 汚染物質の生物分解機構等の基礎, バイオレメディエーション技術の解説, 物理化学処理技術の紹介, 遺伝子操作による微生物育種と環境浄化への適用を縦糸に, TCE, PCB, 石油等, 個々の汚染物質の浄化事例を豊富に掲載している。それは, 読者層として技術環境修復にあたる実務者を想定して構成されているが, もちろん研究者・行政・一般市民の方々にも十分に利用できるように索引, 用語の簡単な解説, 関連法規制, 汚染の現状等を独立して付け加えている。
本書が今後, より効果的かつ安全なバイオレメディエーションの実施が可能となり, いち早く環境汚染に対する確固たる浄化技術として定着していけるよう, 貢献できれば幸いである。

【目次】

1.バイオレメディエーションとは　　　
1.土壌・地下水汚染と人への被害:スーパーファンド法成立の背景　　　
2.日本におけるバイオレメディエーションの動き　　　
3.バイオレメディエーション技術とその目標　　　
3.1　バイオレメディエーション技術　　　
3.2　土壌・地下水汚染の修復対象物質　　　
3.3　リスク管理と公衆受容(PA)　　　
4.バイオレメディエーションと微生物管理　　　
5.バイオレメディエーションの技術評価　　　
6.本書の構成

2.バイオレメディエーションの微生物生理・生態学　　　
2.1　環境浄化の微生物学　　　
1.環境浄化における微生物の役割　　　
2.微生物のエネルギー獲得・栄養タイプとバイオレメディエーション　　　
3.環境浄化に関わる微生物　　　
2.2　微生物増殖と化学物質分解の動力学　　　
1.微生物増殖と物質分解に影響を及ぼす要因　　　
1.1　栄養素　　　
1.2　酸素　　　
1.3　温度　　　
1.4　pH　　　
1.5　水分　　　
1.6　浸透圧と塩類　　　
1.7　光　　　
2.微生物の増殖曲線　　　
2.1　誘導期　　　
2.2　対数期　　　
2.3　定常期　　　
2.4　死減期　　　
3.物質分解の動力学　　　
3.1　Monod式　　　
3.2　多成分基質に対する増殖動力学式　　　
3.3　毒性を有する基質・物質に対する動力学式　　　
3.4　阻害物質が存在する場合の動力学式　　　
3.5　共代謝の動力学　　　
3.6　不均質系における微生物の増殖と基質分解　　　
2.3　化学物質の分解をめぐる微生物生態学　　　
1.微生物相互作用と化学物質の分解　　　
2.微生物生態系の新規化学物質への適応　　　

3.バイオレメディエーションに関わる微生物反応　　　
3.1　石油系炭化水素　　　
1.石油の成分　　　
1.1　炭化水素化合物　　　
1.1.1　飽和炭化水素　　　
1.1.2　芳香族炭化水素　　　
1.2　非炭化水素化合物　　　
1.2.1　硫黄化合物　　　
1.2.2　窒素化合物　　　
1.2.3　酸素化合物　　　
1.2.4　金属化合物　　　
2.石油を分解する微生物　　　
3.飽和炭化水素の分解　　　
4.芳香族炭化水素の分解　　　
5.レジンおよびアスファルテン　　　
6.嫌気的な炭化水素の分解　　　
7.バイオサーファクタント　　　
3.2　微生物によるPCBの分解　　　
1.はじめに　　　
2.PCBをなくす基本戦略　　　
3.嫌気性微生物によるPCBの脱クロル化　　　
4.好気性微生物によるPCBの酸化分解　　　
5.物理化学的手法と微生物処理を組み合わせたPCBの分解　　　
6.スケールアップ化　　　
7.PCB処理のトータルシステム　　　
3.3　トリクロロエチレンの好気分解　　　
1.はじめに　　　
2.ハロゲン化脂肪族炭化水素化合物の環境中における分解　　　
3.TCEの好気分解に関与する微生物　　　
4.メタン資化性トリクロロエチレン分解菌　　　
5.Methylocystis sp. M株のトリクロロエチレン分解特性　　　
6.分解経路　　　
7.分解酵素　　　
8.おわりに　　　
3.4　テトラクロロエチレンの嫌気分解　　　
1.はじめに　　　
2.土壌中での嫌気分解　　　
3.嫌気分解微生物　　　
4.嫌気性分解機構　　　
5.嫌気的処理法　　　
6.嫌気-好気ハイブリッド処理　　　
7.終わりに　　　
3.5　重金属類汚染のバイオレメディエーション　　　
1.抽出　　　
1.1　間接抽出　　　
1.2　還元抽出　　　
1.3　直接抽出　　　
2.吸着による除去　　　
3.還元による無毒化　　　
4.気化による処理　　　
3.6　窒素汚染の発生と浄化に関わる微生物反応　　　
1.はじめに　　　
2.窒素化合物が原因となる主な環境汚染　　　
3.窒素化合物の化学的特徴と存在の場　　　
4.地球化学的窒素循環と微生物による窒素化合物の代謝　　　
5.地球化学的窒素循環, 環境汚染, および環境浄化に関わる微生物の窒素化合物代謝機構　　　
5.1　アンモニアあるいは亜硝酸を酸化する生物学的反応 　　　
5.1.1　化学合成無機栄養アンモニア酸化　　　
5.1.2　化学合成無機栄養亜硝酸酸化　　　
5.2　化学合成無機栄養アンモニア酸化に対する環境要因の影響　　　
5.3　低pH条件での硝化　　　
5.4　従属栄養性硝化と好気性脱窒　　　
5.4.1　従属栄養性硝化　　　
5.4.2　好気性脱窒　　　
5.5　化学合成無機栄養アンモニア酸化細菌の脱窒と嫌気条件でのアンモニアの酸化　　　
5.5.1　 化学合成無機栄養アンモニア酸化細菌の脱窒　　　
5.5.2　嫌気条件でのアンモニア酸化　　　
5.6　化学合成無機栄養アンモニア酸化細菌のN2OおよびNOの生成経路　　　
5.7　硝酸や亜硝酸を還元する生物学的反応　　　
6.おわりに　　　
3.7　ダイオキシンの生分解　　　
1.はじめに　　　
2.ダイオキシン類による環境汚染　　　
3.微生物によるダイオキシン類の分解　　　
3.1　細菌による好気分解　　　
3.2　嫌気性菌による還元的脱塩素　　　
3.3　白色腐朽菌による分解　　　
3.3.1　白色腐朽菌とは　　　
3.3.2　白色腐朽菌による環境汚染物質の生分解とその機構　　　
3.3.3　P. chrysosporiumによるダイオキシンの分解とその機構　　　
3.3.4　Phanerochaete sordida YK-624によるダイオキシン類の分解　　　
3.3.5　白色腐朽菌による飛灰中ダイオキシン類の処理　　　
4.おわりに　
　　
4.バイオレメディエーションの技術の基礎　　　
1.はじめに　　　
2.バイオレメディエーションの決定要因　　　
2.1　微生物の生育条件と多様性　　　
2.2　環境中の微生物反応　　　
2.3　浄化濃度の限界　　　
2.4　毒性　　　
2.5　汚染物質の移動性　　　
2.6　土壌・地下水中での微生物の生育特性　　　
3.環境修復技術の分類　　　
3.1　原位置外修復技術(Ex Situ Remediation)　　　
3.2　原位置修復技術(In Situ Remediation)　　　
3.3　ナチュラルアテニュエーション(Natural Attenuation)　　　
3.4　能動的修復技術(Active Remediation)　　　
3.5　受動的修復技術(Passive Remediation)　　　
4.各種バイオレメディエーション技術　　　
4.1　ナチュラルアテニュエーション(Natural Attenuation)　　　
4.2　バイオスティミュレーション(Biostimulation)　　　
4.3　好気的バイオスティミュレーション(Aerobic Biostimulation)　　　
4.4　嫌気的バイオスティミュレーション(Anoxic Biostimulation)　　　
4.5　バイオオーグメンテーション(Bioaugmentation)　　　
4.6　ファイトレメディエーション(Phytoremediation)　　　
4.7　処理壁(Treatment Wall)　　　

5.バイオレメディエーションのための地質学　　　
1.地質環境と地質汚染　　　
1.1　地質環境の機能　　　
1.2　地質環境の構造　　　
1.3　地質汚染のメカニズム　　　
2.バイオレメディエーションのためのサイト特性調査　　　
2.1　地質汚染浄化へのバイオレメディエーション技術の適用　　　
2.2　地質汚染機構解明調査　　　
2.2.1　地質汚染機構解明調査の基本　　　
2.2.2　予備的事前調査による「場」の概査と仮説的モデル　　　
2.2.3　地下空気汚染調査　　　
2.2.4　地層汚染調査(地質構造の解明と地層汚染診断)　　　
2.2.5　地下水汚染　　　
3.バイオレメディエーション技術適応のための精査　　　
4.地質汚染浄化の過程と完了　　　
5.情報開示と社会的合意(PA)の形成　　　
6.バイオレメディエーションに関わる微生物反応に伴う微生物モニタリング　　　
1.微生物モニタリングの必要性　　　
2.微生物数のモニタリング　　　
2.1　微生物数の測定方法　　　
2.2　微生物数の測定例　　　
3.微生物の遺伝子レベルのモニタリング　　　
3.1　遺伝子レベルの解析の概要　　　
3.2　試料水からのDNAの抽出　　　
3.3　PCRによる16 S rDNAの合成　　　
3.4　PCR増幅された16 S rDNAからのクローン取得　　　
3.5　16 S rDNAクローンの制限酵素切断パターンによる分類　　　
3.6　16 S rDNAの塩基配列決定および系統解析　　　
4.微生物群集構造のモニタリング　　　
4.1　微生物群集構造の解析の概要　　　
4.2　T-RFLP法の概要 　　　
4.3　T-RFLP法による微生物群集構造の解析　　　
5.現場の微生物モニタリング事例　　　
5.1　現場バイオレメディエーションの概要　　　
5.2　現場地下水中の細菌数の変化　　　
5.3　現場地下水由来の16 S rDNAクローンの取得とその解析　　　
5.4　T-RFLP法による現場地下水中の微生物群集構造の解析　　　

7.バイオレメディエーションの実際事例
7.1　嫌気脱塩素反応とそれを利用した塩素系溶剤の土壌汚染修復事例　　　
1.はじめに　　　
2.生物学的嫌気脱塩素反応の特徴と課題　　　
2.1　生物学的嫌気脱塩素反応　　　
2.1.1　反応経路　　　
2.1.2　反応微生物　　　
2.1.3　反応メカニズム　　　
2.1.4　添加有機物　　　
2.2　化学的脱塩素反応　　　
2.3　還元的脱塩素反応の課題　　　
3.実用化への実施例　　　
3.1　嫌気/好気プロセスの適用事例　　　
3.1.1　原理　　　
3.1.2　事例:Massachusetts州 Watertownでの実証試験例　　　
3.2　嫌気処理による原位置バイオレメディエーション事例　　　
3.2.1　原理　　　
3.2.2　事例:Northeast Site in DOE Pinellas Plantでの実証試験　　　
3.3　HRCTM添加Passiveバイオレメディエーション処理事例　　　
3.3.1　原理　　　
3.3.2　事例1:ドライクリーニング汚染サイトでの適用事例　　　
3.3.3　事例2:地下水循環法を利用したWatertownでのフィールド試験　　　
3.4 　特殊な混合物添加による嫌気脱塩素の浄化事例　　　
3.4.1　原理　　　
3.4.2　実施例:Illinois州, NilesのA.B.Dick社サイトでの適用事例　　　
3.5　脱塩素能力をもつ混合微生物の添加(バイオオーグメンテーション)事例　　　
3.5.1　原理　　　
3.5.2　処理試験例　　　
3.6　化学的脱塩素と生物学的脱塩素の相乗効果を利用した土壌還元法の適用事例　　　
3.6.1　原理　　　
3.6.2　実施例1:PCEで汚染された化学工場汚染土壌での適用事例　　　
3.6.3　実施例2:PCEで汚染された某機械工場での実施例　　　
3.7　今後の展望　　　
7.2　バイオレメディエーションの事例-油汚染の修復　　　
1.炭化水素系油のバイオレメディエーション　　　
1.1　石油の性状　　　
1.2　バイオレメディエーションの適用範囲　　　
1.3　修復工法の特徴　　　
2.汚染物質の浄化規制と基準　　　
2.1　国内規制および動向　　　
2.2　国内の土壌・地下水の石油汚染に係わる法規と現状　　　
2.3　海外(米国)の規制と動向　　　
3.バイオレメディエーションに及ぼす影響因子　　　
3.1　油分濃度と構成成分　　　
3.2　土質性状　　　
3.3　化学性状　　　
3.4　潜在菌の性状　　　
3.5　影響因子を考慮した検討方法　　　
4.バイオレメディエーションの作業手順　　　
4.1　事前調査　　　
4.2　浄化工法の選定　　　
4.3　分解能力の評価と浄化条件の設定　　　
4.3.1　室内カラム試験　　　
4.3.2　屋外実証実験　　　
4.3.3　モニタリングと性能評価　　　
4.4　施設設計とエンジニアリング　　　
4.4.1　浄化ヤード設計　　　
4.4.2　通気量の設計　　　
4.4.3　その他の計画　　　
4.5　バイオレメディエーションの工事管理　　　
4.5.1　性能管理　　　
4.5.2　作業管理および安全管理　　　
5.バイオレメディエーションの実施例　　　
5.1　ガソリンの場合(修復事例その1)　　　
5.2　軽油の場合(修復事例その2)　　　
5.3　A重油の場合(修復事例その3)　　　
6.今後の展望と課題　　　
7.3　海洋油汚染浄化　　　
1.原油生産と石油流出事故　　　
2.海上へ流出した石油の風化　　　
3.流出油の物理的回収および化学処理　　　
3.1　物理的回収　　　
3.2　化学処理　　　
4.流出石油の生物および環境に対する影響　　　
5.生物的環境修復(バイオレメディエーション)　　　
5.1　バイオレメディエーションの原理　　　
5.2　バイオレメディエーションの有効性の評価　　　
5.3　バイオレメディエーションの安全性の評価　　　
5.4　バイオレメディエーション実施の留意点　　　
6.石油流出事故の例　　　
6.1　日本での石油流出事故とバイオレメディエーションの適用　　　
6.1.1　三菱石油水島精油所での重油流出事故　　　
6.1.2　ナホトカ号からの重油流出事故　　　
6.1.3　ダイアモンドグレース号からの原油流出事故　　　
6.2　外国での石油流出事故とバイオレメディエーションの適用　　　
6.2.1　アラスカでのバルディーズ号事故　　　
6.2.2　アモコ・カディズ号事故　　　
6.2.3　Apex Barge事故　　　
6.2.4　メガ・ボルグ号事故　　　
6.2.5　Prall's島事故　　　
6.2.6　Seal Beach事故　　　
7.石油流出事故への対策　　　
7.1　米国での緊急対策　　　
7.1.1　油濁法　　　
7.1.2　緊急時対応計画　　　
7.1.3　石油流出事故対策マニュアル(Contingency Planning)　　　
7.1.4　石油流出事故対処訓練　　　
7.2　石油流出事故に関する国際条約　　　
7.3　日本での緊急対策　　　
7.3.1　海洋汚染防止法　　　
7.3.2　バイオレメディエーション剤に関する規制　　　
7.3.3　危機管理体制の欠如:ナホトカ号事故の教訓　　　
8.自然資源の経済的価値　　　
9.終わりに　　　
7.4　各種地下水のバイオレメディエーション　　　
1.トルエン注入によるTCE汚染地下水の原位置処理　　　
1.1　はじめに　　　
1.2　サイトの状況　　　
1.2.1　物理的要因　　　
1.2.2　化学的要因　　　
1.2.3　生物学的要因　　　
1.3　システムデザイン　　　
1.4　モニタリングシステム　　　
1.5　結果　　　
1.6　議論　　　
2.原位置バイオスティミュレーションによる塩素系溶剤汚染地下水の浄化　　　
2.1　序論　　　
2.2　技術的なアプローチ　　　
2.3　ケーススタディー　　　
2.4　デザイン, 工事および操作　　　
2.5　操作　　　
2.6　結果　　　
2.7　コスト　　　
2.8　結論　　　
3.原位置バイオオーグメンテーションによる塩素系溶剤汚染地下水の浄化　　　
3.1　序論　　　
3.2　材料と方法　　　
3.3　サイトの調査と実証方法　　　
3.4　実証試験現場の水力学的特性評価　　　
3.5　酸素付加方法　　　
3.6　バクテリアと栄養源注入方法　　　
3.7　結果　　　
3.8　考察　　　
4.土着細菌を用いた地下水からの六価クロムの除去　　　
4.1　はじめに　　　
4.2　材料と方法　　　
4.2.1　細菌分離と育種　　　
4.2.2　培地　　　
4.2.3　バッチリアクター　　　
4.2.4　菌体分画と嫌気性条件下の金属還元性試験　　　
4.2.5　金属分析　　　
4.2.6　電子顕微鏡法　　　
4.3　結果　　　
4.3.1　育種と分離　　　
4.3.2　クロム酸塩減少　　　
4.3.3　金属除去と許容度　　　
4.3.4　還元メカニズム　　　
4.4　結論　　　
5.バイオスティミュレーション法とバイオオーグメンテーション法による実証試験結果(国内事例)　　　
5.1　はじめに　　　
5.2　実証試験区域のサイト特性　　　
5.2.1　表層土壌ガス調査結果　　　
5.2.2　地質調査結果　　　
5.2.3　地下水水質調査結果　　　
5.3　原位置バイオスティミュレーション実証試験　　　
5.3.1　利用微生物の選定　　　
5.3.2　実験場所　　　
5.3.3　実証試験結果　　　
5.4　バイオオーグメンテーション実証試験　　　
5.4.1　実験場所　　　
5.4.2　浄化システムと運転方法　　　
5.4.3　実験結果　　　
5.5　終わりに
　　　
8.バイオレメディエーションへの遺伝子組換え技術の適用　　　
1.遺伝子組換えによる環境浄化微生物の育種　　　
1.1　野生型微生物の限界と遺伝子操作の適用　　　
1.2　環境浄化微生物の育種例　　　
1.2.1　浄化機能の増強　　　
1.2.2　浄化機能の拡張　　　
1.2.3　浄化機能発現の制御　　　
1.2.4　環境への適応性の向上　　　
2.遺伝子操作技術　　　
2.1　遺伝子操作の基本技術　　　
2.1.1　クローニングの一般的手順 　　　
2.1.2　DNAの切断と結合　　　
2.1.3　遺伝子導入　　　
2.1.4　目的遺伝子のスクリーニング　　　
2.2　環境浄化菌育種のためのクローニングシステム　　　
2.2.1　クローニングベクターの要件　　　
2.2.2　グラム陰性菌のための広宿主域ベクター　　　
2.2.3　グラム陽性菌のためのベクター　　　
2.2.4　シャトルベクター　　　
2.2.5　トランスポゾン　　　
3.遺伝子組換え微生物の適用と問題点　　　
3.1　外来微生物の機能発現に影響を及ぼす要因　　　
3.2　組換え遺伝子の宿主内安定性:遺伝的安定性　　　
3.3　生態系内における組換え微生物の生残:生態学的安定性　　　
3.4　組換え微生物の利用に伴うリスクとパブリックアクセプタンス　　　

9.付　録　　　
9.1　付録(1)環境汚染の現状　　　
9.2　付録(2)関連法規制とその動向　　　
1.環境庁「微生物を用いた環境浄化の実施に伴う環境影響の防止のための指針」の概要(平成11年3月)　　　
2.通産省「組換えDNA技術工業化指針」の概要(平成10年5月)　　　
3.コンセンサスドキュメントOECD(1997)　　　
4.農水省「微生物農薬安全性評価ガイドライン」の概要(平成9年8月29日)　　　
9.3　付録(3)バイオレメディエーションURL　　　
9.4　付録(4)物理化学的修復技術(DNAPLの溶出, 処理技術)　　　
9.5　付録(5)環境修復関連企業　　　
用語解説集