JP3227488B2 - 水銀汚染物の浄化法 - Google Patents
水銀汚染物の浄化法Info
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Description
【0001】
【発明が属する技術の分野】本発明は、組換え微生物を
利用する水銀で汚染された水や土壌などを浄化する方法
に関する。
利用する水銀で汚染された水や土壌などを浄化する方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】水俣湾等全国各地で、水銀による環境汚
染が見出されており、その浄化方法が検討されている。
環境浄化のためには、汚染の原因である水銀化合物を分
解除去することが根本的な解決には必須である。従来、
水銀化合物によって汚染された環境の修復は、汚染土壌
を掘削し非汚染土壌を客土する、あるいは水俣湾のよう
に埋め立てる方法が用いられてきた。しかし、掘削ある
いは埋め立てによる方法は多大な費用を要する上に、こ
れらの方法によっては水銀化合物が分解除去されるわけ
ではないので、抜本的な解決ではない。
染が見出されており、その浄化方法が検討されている。
環境浄化のためには、汚染の原因である水銀化合物を分
解除去することが根本的な解決には必須である。従来、
水銀化合物によって汚染された環境の修復は、汚染土壌
を掘削し非汚染土壌を客土する、あるいは水俣湾のよう
に埋め立てる方法が用いられてきた。しかし、掘削ある
いは埋め立てによる方法は多大な費用を要する上に、こ
れらの方法によっては水銀化合物が分解除去されるわけ
ではないので、抜本的な解決ではない。
【0003】一方、微生物の働きにより水銀化合物が分
解されて金属水銀に還元されることが知られている。
解されて金属水銀に還元されることが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな微生物による水銀化合物の還元処理能力では、水銀
汚染水や水銀汚染土壌中の水銀化合物を効率的に分解除
去するには不十分である。このため、水銀化合物の分解
除去能力をより高めた処理法が要望されている。
うな微生物による水銀化合物の還元処理能力では、水銀
汚染水や水銀汚染土壌中の水銀化合物を効率的に分解除
去するには不十分である。このため、水銀化合物の分解
除去能力をより高めた処理法が要望されている。
【0005】本発明は、こうた実情の下に、効率的な微
生物利用による水銀汚染物の浄化法を提供することを目
的とするものである。
生物利用による水銀汚染物の浄化法を提供することを目
的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討し
た結果、大腸菌由来の水銀化合物還元酵素遺伝子群を組
み込んだ微生物を、チオール化合物と共に利用すること
が有効であることを見出し、本発明に至った。
た結果、大腸菌由来の水銀化合物還元酵素遺伝子群を組
み込んだ微生物を、チオール化合物と共に利用すること
が有効であることを見出し、本発明に至った。
【0007】すなわち、本発明は、 (1)水銀汚染物を、水銀化合物還元酵素遺伝子群を導
入した組換え微生物により浄化する方法であって、前記
組換え微生物がシュードモナス プチダ PpY101
/pSR134であり、かつその系中にチオール化合物
を共存させることを特徴とする水銀汚染物の浄化法、(2) チオール化合物がチオグリコール酸、その塩また
はメルカプトエタノールである前記(1)に記載の水銀
汚染物の浄化法、(3) 水銀汚染物が水銀汚染土壌である前記(1)また
は(2)に記載の水銀汚染物の浄化法に関する。
入した組換え微生物により浄化する方法であって、前記
組換え微生物がシュードモナス プチダ PpY101
/pSR134であり、かつその系中にチオール化合物
を共存させることを特徴とする水銀汚染物の浄化法、(2) チオール化合物がチオグリコール酸、その塩また
はメルカプトエタノールである前記(1)に記載の水銀
汚染物の浄化法、(3) 水銀汚染物が水銀汚染土壌である前記(1)また
は(2)に記載の水銀汚染物の浄化法に関する。
【0008】本発明に使用する微生物は、水銀化合物還
元酵素遺伝子群を広宿主域ベクターpSUP104に組
み込んだ組み換えプラスミドpSRをシュードモナス
プチダ PpY101株などシュードモナス属に属する
微生物に導入したものである。 この組換えは、例えば
次のような方法で行うことができる。すなわち、まず水
銀化合物分解酵素遺伝子群merオペロンがコードされ
ている、Escherichia coli JE51
などの大腸菌由来のプラスミドNR1を単離し、制限酵
素EcoRIで部分消化してmerオペロンがコードさ
れているDNA断片を含む試料を精製する。次いでこれ
を広宿主域ベクターpSUP104のEcoRIサイト
に組み込んで組換えプラスミドpSR134を作製す
る。この組み替えプラスミドをシュードモナス属に属す
る微生物、例えばシュードモナスプチダ PpY101
株に電気パルス法などにより導入する。こうして100
mg/l塩化第二水銀を含む平板培地においても増殖で
きる著しく水銀化合物分解能の高い組換え微生物を作成
することができる。そして、この組換え微生物は、10
0ppmの高濃度の塩化第二水銀を1日でほぼ完全に分
解する能力を有している。なお、この組換え微生物シュ
ードモナス プチダ PpY101/pSR134に関
してはBiosci.Biotech.Bioche
m.,57(8),1264〜1269,1993に開
示されている。
元酵素遺伝子群を広宿主域ベクターpSUP104に組
み込んだ組み換えプラスミドpSRをシュードモナス
プチダ PpY101株などシュードモナス属に属する
微生物に導入したものである。 この組換えは、例えば
次のような方法で行うことができる。すなわち、まず水
銀化合物分解酵素遺伝子群merオペロンがコードされ
ている、Escherichia coli JE51
などの大腸菌由来のプラスミドNR1を単離し、制限酵
素EcoRIで部分消化してmerオペロンがコードさ
れているDNA断片を含む試料を精製する。次いでこれ
を広宿主域ベクターpSUP104のEcoRIサイト
に組み込んで組換えプラスミドpSR134を作製す
る。この組み替えプラスミドをシュードモナス属に属す
る微生物、例えばシュードモナスプチダ PpY101
株に電気パルス法などにより導入する。こうして100
mg/l塩化第二水銀を含む平板培地においても増殖で
きる著しく水銀化合物分解能の高い組換え微生物を作成
することができる。そして、この組換え微生物は、10
0ppmの高濃度の塩化第二水銀を1日でほぼ完全に分
解する能力を有している。なお、この組換え微生物シュ
ードモナス プチダ PpY101/pSR134に関
してはBiosci.Biotech.Bioche
m.,57(8),1264〜1269,1993に開
示されている。
【0009】同様にして、シュードモナス プチダ P
RS 2000株、P.フルオレッセンス(fluor
escens)LB303株、P.アルギノーザ(ae
ruginosa)PA01株、エスケリチアコリー
(Escherichiacoli)HB101株、等
シュードモナス属に属する微生物に前記のpSR134
を電気パルス法などによって導入することができ、実際
下記に示すような方法で本発明者はこれら宿主への導入
を確認している。
RS 2000株、P.フルオレッセンス(fluor
escens)LB303株、P.アルギノーザ(ae
ruginosa)PA01株、エスケリチアコリー
(Escherichiacoli)HB101株、等
シュードモナス属に属する微生物に前記のpSR134
を電気パルス法などによって導入することができ、実際
下記に示すような方法で本発明者はこれら宿主への導入
を確認している。
【0010】組換えプラスミドpSR134は、細胞の
外に存在する塩化第二水銀を細胞内に取り込み、金属水
銀へと分解する能力を有している。このとき生じた金属
水銀は蒸気となり系外へ除去される。各種組換え体がこ
の能力を有しているかは、x線フィルム法により定性的
に確認することができる。
外に存在する塩化第二水銀を細胞内に取り込み、金属水
銀へと分解する能力を有している。このとき生じた金属
水銀は蒸気となり系外へ除去される。各種組換え体がこ
の能力を有しているかは、x線フィルム法により定性的
に確認することができる。
【0011】供試微生物をマイクロプレートにいれ、上
からX線フィルムをかぶせる。金属水銀蒸気が生じると
x線フィルムの乳剤(銀)と反応し、感光する。この方
法により各種組換え体とその宿主の水銀換元能を比較し
た。その結果、組換えプラスミドpSR134を導入し
た株では明らかにx線フィルムの感光が認められ、これ
らの株が水銀換元能を有することを確認した。しかし、
非組換え体では感光が認められなかった。
からX線フィルムをかぶせる。金属水銀蒸気が生じると
x線フィルムの乳剤(銀)と反応し、感光する。この方
法により各種組換え体とその宿主の水銀換元能を比較し
た。その結果、組換えプラスミドpSR134を導入し
た株では明らかにx線フィルムの感光が認められ、これ
らの株が水銀換元能を有することを確認した。しかし、
非組換え体では感光が認められなかった。
【0012】得られた各種組換え体の性質の変化を確認
するため、組換え体とその宿主との比増殖速度,塩化水
銀耐性能及び塩化水銀分解能についても比較を行った。
その結果を表1に示す。増殖速度はいずれの菌株におい
ても組換え体の方が若干遅いことが認められた。また、
組換えプラスミドpSR134に由来する塩化水銀およ
びテトラサイクリン耐性能を調べた結果では、いずれの
組換え体もこれらの耐性能が高まったことが示された。
するため、組換え体とその宿主との比増殖速度,塩化水
銀耐性能及び塩化水銀分解能についても比較を行った。
その結果を表1に示す。増殖速度はいずれの菌株におい
ても組換え体の方が若干遅いことが認められた。また、
組換えプラスミドpSR134に由来する塩化水銀およ
びテトラサイクリン耐性能を調べた結果では、いずれの
組換え体もこれらの耐性能が高まったことが示された。
【0013】本発明者らは、本発明の微生物利用による
水銀還元機構について以下のように推論している。すな
わち、まず、水溶液中で塩化第二水銀など無機水銀化合
物から生じる2価の水銀イオンにSH化合物が結合し、
この水銀−SH化合物複合体が菌体内の水銀還元酵素の
働きにより代謝されて、金属水銀へと分解される。従っ
て、チオール化合物はここで利用している微生物による
水銀還元反応に必須である。一方、土壌中の塩化第二水
銀は土壌粒子に吸着しており、微生物によって浄化する
ためには、水銀イオンを脱離させなければならない。上
記のチオール化合物は、微生物による水銀化合物の分解
反応を促進するだけでなく、土壌から効果的に水銀を離
脱させる作用をも有する。
水銀還元機構について以下のように推論している。すな
わち、まず、水溶液中で塩化第二水銀など無機水銀化合
物から生じる2価の水銀イオンにSH化合物が結合し、
この水銀−SH化合物複合体が菌体内の水銀還元酵素の
働きにより代謝されて、金属水銀へと分解される。従っ
て、チオール化合物はここで利用している微生物による
水銀還元反応に必須である。一方、土壌中の塩化第二水
銀は土壌粒子に吸着しており、微生物によって浄化する
ためには、水銀イオンを脱離させなければならない。上
記のチオール化合物は、微生物による水銀化合物の分解
反応を促進するだけでなく、土壌から効果的に水銀を離
脱させる作用をも有する。
【0014】得られた各種組換え体とその宿主の比増殖
速度、塩化水銀耐性能及び塩化水銀分解能の比較を行っ
た。増殖速度はいずれの菌株においても組換え体の方が
若干遅いことが認められた。組換えプラスミドpSR1
34に由来する塩化水銀およびテトラサイクリン耐性能
を調べた結果、いずれの組換え体もこれらの耐性能が高
まったことが示された。
速度、塩化水銀耐性能及び塩化水銀分解能の比較を行っ
た。増殖速度はいずれの菌株においても組換え体の方が
若干遅いことが認められた。組換えプラスミドpSR1
34に由来する塩化水銀およびテトラサイクリン耐性能
を調べた結果、いずれの組換え体もこれらの耐性能が高
まったことが示された。
【0015】
【表1】
【0016】本発明は、上記水銀化合物の還元能を有す
る微生物を利用して水銀汚染物を浄化する際に、その還
元能を高めるためにチオール化合物を共存させる点が重
要である。
る微生物を利用して水銀汚染物を浄化する際に、その還
元能を高めるためにチオール化合物を共存させる点が重
要である。
【0017】このようなチオール化合物としては、チオ
ール基を有するものであれば特に制限はないが、好まし
いのは水溶性チオール化合物である。とくに好ましいの
は水溶性チオグリコール酸、チオグリコール酸のアルカ
リ金属塩、メルカプトエタノール、システィンなどの含
硫アミノ酸などである。本発明者らは、本発明の微生物
利用による水銀還元機構について以下のように推論して
いる。すなわち、まず、水溶液中で塩化第二水銀など無
機水銀化合物から生じる2価の水銀イオンにチオール化
合物が結合し、この水銀−チオール化合物複合体が菌体
内の水銀還元酵素の働きにより代謝されて、金属水銀へ
と分解される。従って、チオール化合物はここで利用し
ている微生物による水銀還元反応に必須である。なお、
チオール化合物の作用機構については詳細には不明であ
る。一方、土壌中の塩化第二水銀は土壌粒子に吸着して
おり、微生物によって浄化するためには、水銀イオンを
脱離させなければならないが、上記のチオール化合物
は、微生物による水銀化合物の分解反応を促進するだけ
でなく、土壌から効果的に水銀イオンを脱離させる作用
も有する。
ール基を有するものであれば特に制限はないが、好まし
いのは水溶性チオール化合物である。とくに好ましいの
は水溶性チオグリコール酸、チオグリコール酸のアルカ
リ金属塩、メルカプトエタノール、システィンなどの含
硫アミノ酸などである。本発明者らは、本発明の微生物
利用による水銀還元機構について以下のように推論して
いる。すなわち、まず、水溶液中で塩化第二水銀など無
機水銀化合物から生じる2価の水銀イオンにチオール化
合物が結合し、この水銀−チオール化合物複合体が菌体
内の水銀還元酵素の働きにより代謝されて、金属水銀へ
と分解される。従って、チオール化合物はここで利用し
ている微生物による水銀還元反応に必須である。なお、
チオール化合物の作用機構については詳細には不明であ
る。一方、土壌中の塩化第二水銀は土壌粒子に吸着して
おり、微生物によって浄化するためには、水銀イオンを
脱離させなければならないが、上記のチオール化合物
は、微生物による水銀化合物の分解反応を促進するだけ
でなく、土壌から効果的に水銀イオンを脱離させる作用
も有する。
【0018】下記表2は、塩化第二水銀54mgを含む
土壌(固形分)10gを水100g(ml)中に分散さ
せたスラリーに所定濃度のチオール化合物を添加したと
きのHg+2濃度の測定値である。表2から土壌粒子に
吸着された塩化第二水銀がチオール化合物の添加により
脱離して水銀イオンを放出されることを示している。
土壌(固形分)10gを水100g(ml)中に分散さ
せたスラリーに所定濃度のチオール化合物を添加したと
きのHg+2濃度の測定値である。表2から土壌粒子に
吸着された塩化第二水銀がチオール化合物の添加により
脱離して水銀イオンを放出されることを示している。
【0019】
【表2】
【0020】
【発明の実施の形態】本発明に利用する微生物として
は、すでに述べたように水銀化合物還元酵素遺伝子群を
組み込んだ広宿主域ベクターを導入することにより、各
種微生物の中から処理を行う土壌の生態系に適した微生
物を選択することが可能であるという特徴を有し、さま
ざまな土壌環境への応用が可能となる。
は、すでに述べたように水銀化合物還元酵素遺伝子群を
組み込んだ広宿主域ベクターを導入することにより、各
種微生物の中から処理を行う土壌の生態系に適した微生
物を選択することが可能であるという特徴を有し、さま
ざまな土壌環境への応用が可能となる。
【0021】また、本発明の方法は、水銀汚染水の浄化
にも勿論適用できるが、水銀汚染土壌の浄化にとくに好
適である。
にも勿論適用できるが、水銀汚染土壌の浄化にとくに好
適である。
【0022】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明を更に詳細に説
明する。
明する。
【0023】組換え体の調製法 水銀化合物分解酵素遺伝子群merオペロンをがコード
されている、Escherichia coli JE
51由来のプラスミドNR1を単離し、merオペロン
を精製する。次いでこれを広宿主域ベクターpSUP1
04に組み込んで組換えプラスミドpSR134を作製
する。この組み替えプラスミドをシュードモナス プチ
ダ PpY101株に電気パルス法により導入した 菌体の培養法 500mlの培養装置にL栄養培地を100ml加え、
塩化第2水銀を20ppmの濃度で添加する。これに同
上平板培地で生育させた組換え微生物シュードモナス
プチダ PpY101/pSR134を接種する。30
℃で20時間振とう培養を行う。培養後菌体を遠心分離
により集菌し、水銀化合物の除去に用いる。
されている、Escherichia coli JE
51由来のプラスミドNR1を単離し、merオペロン
を精製する。次いでこれを広宿主域ベクターpSUP1
04に組み込んで組換えプラスミドpSR134を作製
する。この組み替えプラスミドをシュードモナス プチ
ダ PpY101株に電気パルス法により導入した 菌体の培養法 500mlの培養装置にL栄養培地を100ml加え、
塩化第2水銀を20ppmの濃度で添加する。これに同
上平板培地で生育させた組換え微生物シュードモナス
プチダ PpY101/pSR134を接種する。30
℃で20時間振とう培養を行う。培養後菌体を遠心分離
により集菌し、水銀化合物の除去に用いる。
【0024】汚染土壌の分解除去法 (実施例1)塩化第二水銀40ppmを添加したリン酸
緩衝液に上記のようにして培養した組換え微生物シュー
ドモナス プチダ PpY101/pSR134[寄託
番号FERM P−16495]を緩衝液1ml当たり
5×106個散布し、さらにチオール化合物としてチオ
グリコール酸を1mM添加したところ、24時間後に緩
衝液中の塩化第二水銀が完全に除去された。一方、チオ
グリコール酸を添加していない系では、除去は認めれな
かった。
緩衝液に上記のようにして培養した組換え微生物シュー
ドモナス プチダ PpY101/pSR134[寄託
番号FERM P−16495]を緩衝液1ml当たり
5×106個散布し、さらにチオール化合物としてチオ
グリコール酸を1mM添加したところ、24時間後に緩
衝液中の塩化第二水銀が完全に除去された。一方、チオ
グリコール酸を添加していない系では、除去は認めれな
かった。
【0025】(実施例2)塩化第二水銀40ppmで汚
染した水田土壌スラリーに上記のようにして培養した組
換え微生物シュードモナス プチダ PpY101/p
SR134を土壌1g当たり5×106個及びチオグリ
コール酸50μMを同時に散布したところ、4時間後に
溶液中の塩化第二水銀が約90%除去された。一方、組
換え微生物を添加していない系では、除去は認めれなか
った。
染した水田土壌スラリーに上記のようにして培養した組
換え微生物シュードモナス プチダ PpY101/p
SR134を土壌1g当たり5×106個及びチオグリ
コール酸50μMを同時に散布したところ、4時間後に
溶液中の塩化第二水銀が約90%除去された。一方、組
換え微生物を添加していない系では、除去は認めれなか
った。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば無
機水銀化合物など水銀化合物で汚染された土壌や水を効
率的に浄化することができ、しかも利用する微生物とし
ては、水銀化合物還元酵素遺伝子群を組み込んだ広宿主
域ベクターを導入することにより、処理すべき土壌の生
態系に適合した微生物を選択することができるから一層
有利である。
機水銀化合物など水銀化合物で汚染された土壌や水を効
率的に浄化することができ、しかも利用する微生物とし
ては、水銀化合物還元酵素遺伝子群を組み込んだ広宿主
域ベクターを導入することにより、処理すべき土壌の生
態系に適合した微生物を選択することができるから一層
有利である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI //(C12N 1/21 B09B 3/00 ZABE C12R 1:40) C12N 15/00 A (56)参考文献 特開 平10−229873(JP,A) PLASMID 27 p.4−16 (1992) Biosci.Biotechno l.Biochem.57(8)p.1264 −1269(1993) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B09B 3/00 C12N 15/00 C12N 1/21 MEDLINE(DIALOG)
Claims (3)
- 【請求項1】 水銀汚染物を、水銀化合物還元酵素遺伝
子群を導入した組換え微生物により浄化する方法であっ
て、前記組換え微生物がシュードモナス プチダ Pp
Y101/pSR134であり、かつその系中にチオー
ル化合物を共存させることを特徴とする水銀汚染物の浄
化法。 - 【請求項2】 チオール化合物がチオグリコール酸、そ
の塩またはメルカプトエタノールである請求項1に記載
の水銀汚染物の浄化法。 - 【請求項3】 水銀汚染物が水銀汚染土壌である請求項
1または2に記載の水銀汚染物の浄化法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30200797A JP3227488B2 (ja) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | 水銀汚染物の浄化法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30200797A JP3227488B2 (ja) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | 水銀汚染物の浄化法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11128904A JPH11128904A (ja) | 1999-05-18 |
| JP3227488B2 true JP3227488B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=17903773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30200797A Expired - Lifetime JP3227488B2 (ja) | 1997-11-04 | 1997-11-04 | 水銀汚染物の浄化法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3227488B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4578597B2 (ja) * | 1999-10-01 | 2010-11-10 | 株式会社間組 | 水銀の気化方法、及び汚染土壌又は汚染水の浄化方法、並びに水銀の検出方法 |
-
1997
- 1997-11-04 JP JP30200797A patent/JP3227488B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Biosci.Biotechnol.Biochem.57(8)p.1264−1269(1993) |
| PLASMID 27 p.4−16(1992) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11128904A (ja) | 1999-05-18 |
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