BTEX : 深刻な地下水汚染物質
INTRODUCTION
地下貯蔵タンクからの漏出、事故による流出、不適切な廃棄物処理によって、かなりの量のガソリンが環境に流入しています (Bowlen and Kosson, 1995)。 ガソリンが水と接触すると、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン異性体（BTEX）が、水溶性画分に含まれるガソリン成分の90%も占める（Saeed and Al-Mutairi, 1999）。 その結果、これらの化学物質は、飲料水に含まれる最も一般的な汚染物質の一つとなっています。 BTEXは人体に有害であり、汚染された環境からの除去は特別な関心事である（Mehlman, 1992）。 BTEXは1つの化学物質ではなく、以下の化合物のグループである。 ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレンです。 BTEXは、主にガソリンなどの石油製品に含まれる自然界に存在する化学物質で構成されています。 ガソリン以外にも、私たちが毎日使っている一般的な家庭用品の多くにBTEXは含まれています。 BTEX は、揮発性有機化合物 (VOC) として知られる化学物質の一種です。
この研究の目的は、BTEX 汚染物質とその特性について、バイオレメディエーションによって地下水から除去する方法に関する情報を提供し、視覚的に理解することにあります。 ポリ塩化炭化水素（TCEを含む）の使用が多いRajbandh（インド、西ベンガル州）の工業地帯の土壌から2479株を分離した
BTEXの構成：BTEXグループの汚染物質は、ベンゼン、エチルベンゼン、トルエン、キシエンの3種類のアイソマーで構成されています。 これらの有機化学物質は、石油製品のかなりの割合を占めている（図1）。 1：
| 表1: | BTEXの物理化学的性質 |
| – | ベンゼンはガソリン中のほか合成ゴム、プラスチック、ナイロン等の製品に含まれることがある。 殺虫剤、塗料、染料、樹脂接着剤、家具用ワックス、洗剤、化粧品 |
| – | 車の排気ガスと工業排出物は、全国のベンゼン曝露量の約20％を占めています。 ベンゼンはタバコの煙にも含まれる。 全国でベンゼンにさらされる総量の約50％は、タバコの煙によるものです |
| – | トルエンは多くの石油製品の成分として自然に発生します。 トルエンは、塗料、コーティング、ガム、オイル、樹脂の溶剤として使用されます |
| – | エチルベンゼンは主にガソリンと航空燃料添加剤として使用されます。 また、塗料、インク、プラスチック、農薬などの消費者製品にも含まれることがあります |
| – | Xylene は汚染物質の BTEX グループに属します。 オルソキシレンは、キシレンの唯一の自然発生形態であり、他の2つの形態は人工である。 キシレンは無色の液体で、ガソリンや印刷、ゴム、皮革産業で溶剤として使用されます |
物理化学的性質。 BTEXの物理化学的性質を表1に示す。
汚染物質特性：
| – | 分子量。 化合物の分子量はg mole-1で測定される。 一般に分子量が高いほど水に溶けにくい。 分子量は化合物の密度にも影響する |
| – | 水溶性：水溶性の度合いを表す。 溶解度は、特定の温度で純水に溶解する化学物質の最大濃度を測定したもので、単位はmg L-1である。 水への溶解度は、土壌や地下水中での化学物質の移動や分布に大きな影響を与える |
| – |
| – | 比重。 密度は体積あたりの乾燥質量（kg m-3）として測定される。 汚染物質の密度は、有機化合物が水に浮く能力に影響を与える |
| – | オクタノール-水分配係数。 平衡状態における二相系での溶解物質の濃度比である。 オクタノールと水の水溶液に化学物質を混ぜた後、系を平衡にすることができる。 これは、有機物の疎水性の測定でもある。 疎水性が高いほど、汚染物質は土壌に吸着し、溶解度が低くなります |
| – | ヘンリーの法則定数：水から空気、空気から水への化学物質の移動について記述しています。 高い値は、化学物質が気相に向かってより移動することを意味し、低い値は水相にとどまる（表1） |
BTEXの暴露と影響：BTEXへの暴露は、汚染された水を飲む（摂取）、ポンプガスからの汚染空気を吸う、シャワーや洗濯による水から（吸入）またはあなたの皮膚に流出して起こることがあります。
ガソリンとその成分であるベンゼン、トルエン、キシレンの急性（短期）暴露は、皮膚や感覚の刺激、中枢神経系-CNSの問題（疲労感、めまい、頭痛、協調性の喪失）、呼吸器系への影響（目や鼻の刺激）に関連しています。 皮膚、感覚器、中枢神経系の問題に加えて、これらの化合物に長期間さらされると、腎臓、肝臓、血液系にも影響を及ぼします。
BTEXのバイオレメディエーション：バイオレメディエーションは、汚染された土壌と地下水を浄化する技術です。 この技術では、微生物が有機成分をCO2と水に分解しています。 分解を促進するために、酸素や栄養剤を注入することもあります。 何も添加しない場合は、生分解は本質的と呼ばれる。 酸素とは異なる電子受容体を用いて分解する場合もある。 例えば、トルエンは硝酸塩を電子受容体とする嫌気性経路で分解される（Soerensen, 1996）。
BTEX汚染の土壌バイオレメディエーションは、土着の細菌集団に依存していると考えられてきたが、菌類の重要性は見落とされてきた。 菌類は一般に細菌よりも過酷な環境条件に耐え、土壌中の石油系炭化水素の分解に重要な役割を果たす可能性がある（Bossert and Bartha, 1984）。 それにもかかわらず、BTEX 混合物の菌類による分解は、白色腐朽菌を用いた限られた範囲でのみ研究されている (Braun-Lullemann et al., 1995; Yadav and Reddy, 1993)。 BTEX は無機化されるが、炭素とエネルギーの唯一の供給源として供給された場合には、菌類の生育を支持しなかった。 細胞外のリグニン分解酵素は広範囲の芳香族炭化水素を酸化する能力があるが、BTEXの分解には関与していないようである。 分解速度が低いことと、追加の炭素源を必要とすることから、白色腐朽菌のバイオレメディエーションへの利用は限定的である。 炭化水素分解微生物をガソリン汚染のバイオレメディエーションに用いる場合、単独の基質に遭遇する可能性は極めて低い。 我々は、TCE (Trichloroethylene) の生分解に Bacillus cereus group が使用されたことを最初に報告し (Mitra and Roy, 2010)、TCE 分解がトルエンの存在下で促進されることも検証している。 バクテリア（Rhodococcus rhodochrous, Arthrobacter sp. Pseudomonas sp.）による BTEX 混合物の分解中の基質相互作用を扱ったいくつかの研究が発表されている（Alvarez and Vogel, 1991; Chang et al.・・・。 1993）が発表されているが、菌類に関する類似のデータはまだ非常に少ない。
細菌混合培養（Paenibacillus pabulli, Micromonospora sp., Proteus mirabilis, Bacillus pumilus, Burkholderia sp, Bacillus coagulans, Bacillus stearothermophilus, Bacillus pallidus, Bacillus smithii and Klebsiella pneumonia）は、サウジアラビア東部の重汚染地から分離され、BTEXを効率的に分解できる（Mohamed Arafa, 2003）
The soil fungus Cladophialophora sp.株T1 (Prenafeta-Boldu et al, 2002）は、6種類のBTEX成分（ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン異性体）すべてを含むガソリンのモデル水溶性画分に生育することができた。 ベンゼンは代謝されなかったが、アルキル化ベンゼン（トルエン、エチルベンゼン、キシレン）は同化と共代謝の組み合わせにより分解された。
CONCLUSION
本研究は、BTEX汚染物質とその特性およびバイオレメディエーションにより地下水から除去すべき物質をまとめたものである。 バイオレメディエーションは環境に優しい有害化学物質の分解手段の一つであるからである。 BTEX汚染土壌には、BTEXを分解し、その栄養分として利用する微生物が生息している可能性があります。 このような単純な論理から、我々はドゥルガプル近郊のラジバンドにあるインド石油公社倉庫の土壌を対象に、土壌微生物のスクリーニングを行った。 今回分離した2479株は、ポリ塩化炭化水素（TCEを含む）の使用が多いRajbandh（インド、西ベンガル州）の工業地帯の土壌から分離した（Dey and Roy, 2009）。 TCE は環境汚染物質であると同時に、肝発癌物質でもある。 土壌や地下水系に流入したBTEXがこれほど深刻な問題とされるのは、いずれも急性および長期の毒性作用を有するからである。 BTEXのすべての化合物は急性毒性があり、高濃度では顕著な健康影響があります。 地下水系からのこれらの化合物への曝露は通常最小ですが、曝露は長期間にわたって持続する可能性があります（長期的な影響）。 したがって、この研究は、油流出によるBTEXへの暴露が健康影響のリスク上昇と相関していることを示唆し、適切な対策を講じる必要がある。 本研究では、BTEXのバイオレメディエーションに重点を置き、気相抽出、エアスパージング、エアストライピングなどの他の方法よりも安価で環境に優しい方法であることを確認した。 また、Sri Sushil Kumar Sinha氏には、コンピュータ作業中に技術的な支援をいただいた。
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