DE69518300T2

DE69518300T2 - Mikroorganismus und Verfahren zum Abbau von mindestens einer aromatischen Verbindung und halogenierter organischen Verbindung mittels Mikroorganismus und Verfahren zur Umweltsanierung

Info

Publication number: DE69518300T2
Application number: DE69518300T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Imamura; Tetsuya Yano
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 2000-12-28
Anticipated expiration: 2015-12-02
Also published as: JP3478619B2; EP0714858B1; JPH08154668A; EP0714858A2; DE69518300D1; EP0714858A3; US5665597A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen neuen Bakterienstamm, ein Verfahren zum Abbau von mindestens einer aromatischen Verbindung, wie beispielsweise Phenol oder Kresol, und/oder halogenierten organischen Verbindung, wie zum Beispiel Trichlorethylen (TCE) oder Dichlorethylen (DCE), unter Verwendung des Mikroorganismus, und auf ein Verfahren der Sanierung einer verschmutzen Umwelt, insbesondere von Boden, Schmutzwasser, Abwässer und Gasen, die aromatische Verbindungen oder halogenierte organische Verbindungen enthalten.

In Beziehung stehender Stand der Technik

In den letzten Jahren wurde die Verschmutzung der Umwelt mit chlororganischen Verbindungen, die für Lebewesen schädlich und die schwierig abzubauen sind, zu einem großen Problem. Insbesondere der Boden auf dem Herstellungsbereich der Papier- und Zellstoffindustrien oder von Präzisionsgeräten und von verwandten Industrien gilt als mit aromatischen Verbindungen, wie Phenol, Kresol und ähnlichem, und mit chlororganischen Verbindungen, wie chlorierten aliphatischen Verbindungen, zum Beispiel Trichlorethylen (TCE) oder Dichlorethylen (DCE), verschmutzt. Tatsächlich offenbarten Berichte über Umweltuntersuchungen, daß solche Verbindungen entdeckt werden.
Es wird angenommen, daß die chlororganischen Verbindungen im Boden über das Regenwasser und ähnliches ins Grundwasser gelangen und sich über die gesamte Fläche verteilen.
Es besteht der Verdacht, daß diese Verbindungen karzinogen sind, und diese Verbindungen sind in der Umwelt ziemlich stabil, so daß die Verschmutzung des Grundwassers, das als Quelle fürs Trinkwasser verwendet wird, zu einem ernsten sozialen Problem geworden ist.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Entfernung chlororganischer Verbindungen und die Reinigung des Grundwassers mittels eines Abbaus ein in bezug auf den Umweltschutz wichtiges Problem, und verschiedene Reinigungstechniken wurden entwickelt.
Beispielsweise wurde eine Absorptionsbehandlung unter Verwendung von Aktivkohle und eine Abbaubehandlung unter Anwendung von Strahlung oder Wärme versucht. Die Kosten und/oder die Verfahren dieser Behandlungen erwiesen sich jedoch nicht als für die Praxis geeignet.
Andererseits wurde in letzter Zeit berichtet, daß einige Mikroorganismen zum Abbau flüchtiger chlororganischer Verbindungen, die in der Umwelt stabil sind, wie TCE, geeignet sind, und es begannen bereits Untersuchungen, sie in der Praxis zu nutzen. Diese Technik wird Biosanierung genannt und weist die nachstehenden Vorteile auf:
(1) Unter Verwendung geeigneter Mikroorganismen können chlororganische Verbindungen zu harmlosen Substanzen abgebaut werden.
(2) Im Prinzip sind keine speziellen Chemikalien erforderlich.
(3) Die Arbeit und die Kosten für die Wartung können verringert werden.
(4) Selbst chlororganische Verbindungen niederer Konzentration können vollständig abgebaut und entfernt werden.
Da die Untersuchungen solcher biologischen Sanierungen für eine praktische Verwendung fortgesetzt werden, sind Mikroorganismen, die wirkungsvoll aromatische Verbindungen und flüchtige chlororganische Verbindungen im Boden abbauen, und den Kern der Technik darstellen, dringend erforderlich.
Das Abziehen im Vakuum ist beispielsweise gegenwärtig ein herkömmliches Verfahren zur Entfernung flüchtiger chlororganischer Verbindungen im Boden. In diesem Verfahren wird zunächst ein Abzieh-Bohrloch gegraben und anschließend werden die Verbindungen unter Verwendung einer Absaugpumpe abgesaugt und aus dem Boden entfernt. Die extrahierten Verbindungen existieren jedoch noch unzersetzt in der Gasphase. Anders ausgedrückt wird der Schadstoff lediglich aus dem Boden in die Gasphase befördert und schafft das ernste Problem, daß flüchtige chlororganische Verbindungen selbst nach dem Abziehen zurückbleiben. Dies ist somit nicht nur ein Problem der Bodenverschmutzung, sondern auch der Luftverschmutzung. Verschmutzte Luft schließt zum Beispiel Luft ein, die mit flüchtigen chlororganischen Verbindungen verschmutzt ist, die in den Anlagen der Hochtechnologie-Industrie erzeugt wurden. Solch eine verschmutzte Luft darf solange nicht in die Atmosphäre oder an die Umwelt abgegeben werden, solange sie keiner geeigneten Behandlung zur Entfernung der flüchtigen chlororganischen Verbindungen unterzogen wurde.
Gegenwärtig sind eine Verflüssigungsbehandlung und eine Adsorptionsbehandlung mit Aktivkohle als Verfahren zur Entfernung flüchtiger chlororganischer Verbindungen in der Gasphase bekannt. Die Adsorptionsbehandlung ist jedoch noch mit dem Problem der Regeneration der verwendeten Aktivkohle verbunden. Die Verflüssigungsbehandlung ist ebenfalls mit einigen Problemen verbunden, wenn sie für die Behandlung flüchtiger chlororganischer Verbindungen eingesetzt wird. Das heißt, die Behandlung ist aufgrund der geringen Konzentration des Schadstoffs in der Gasphase ineffizient und außerdem erfordert sie eine Ausrüstung in großem Umfang, was zu hohen Kosten führt. Desweiteren stellen diese Behandlungen keine wirkliche Lösung für die Verschmutzungsprobleme dar, da sie die flüchtigen chlororganischen Verbindungen nur entfernen, aber nicht abbauen. Somit sind Maßnahmen dringend erforderlich, die eine ausgezeichnete Bearbeitung ermöglichen, mit geringen Kosten verbunden sind und den vollständigen Abbau flüchtiger chlororganischer Verbindungen zu harmlosen Substanzen ermöglichen.
Als solch eine Biosanierungstechnik wurde beispielsweise die praktische Verwendung eines Bioreaktors für die Gasphasenverschmutzung entwickelt, wobei Mikroorganismen mit einer wirkungsvollen Abbau-Aktivität für flüchtige chlororganische Verbindungen im Boden, dem Kern der Technik, immer dringender erforderlich sind.
Gegenwärtig bestehen beinahe alle mikrobiellen Stämme, die für den Bioreaktor zum Abbau flüchtiger chlororganischer Verbindungen in der Gasphase untersucht wurden, aus Methan erzeugenden Bakterien. Diese Bakterien benötigen Methan oder Methanol, wenn sie flüchtige chlororganische Verbindungen zersetzen. Die gegenwärtig bekannten Stämme sind vom Standpunkt der Gasphasenbehandlung oder des Schadstoffabbaus in der Praxis nicht zufriedenstellend und es werden neue benötigt.
Nachstehend werden Beispiele für isolierte Mikroorganismen, die zum Abbau einer flüchtigen chlororganischen Verbindung geeignet sind, angegeben. Bekannte TCE abbauende Stämme sind zum Beispiel Welchia alkenophila sero 5 (USP 4877736, ATCC 53570), Welchia alkenophila sero 33 (USP 4877736, ATCC 53571), Methylocystis sp. Stamm M (Agric. Biol. Chem., 53, 2903 (1989), Biosci. Biotech. Biochem., 56, 486 (1992), ibid. 56, 736 (1992)), Methylosinus trichosporium OB3b (Am. Chem. Soc. Natl. Meet. Dev. Environ. Microbiol., 29, 365 (1989), Appl. Environ. Microbiol., 55, 3155 (1989), Appl. Biochem. Biotechnol., 28, 877 (1991), Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-92274, Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 3-2929270, Methylomonas sp. MM2 (Appl. Environ. Microbiol., 57, 236 (1991)), Alcaligenes denitrificans ssp. xylosoxidans JE75 (Arch. microbiol., 154, 410 (1990)), Alcalicrenes eutrophus JMP134 (Appl. Environ. Microbiol., 56, 1179 (1990)), Mycobacterium vaccae JOB5 (J. Gen. Microbiol., 82, 163 (1974), Appl. Environ. Microbiol., 54, 2960 (1989), ATCC 29678), Pseudomonas putida BH (Journal of Japan Sewage Work Association, 24, 27 (1987)), Acinetobactor sp. Stamm G4 (Appl. Environ. Microbiol., 52, 383 (1986), ibid. 53, 949 (1987), ibid. 54, 951 (1989), ibid. 56, 276 (1990), ibid. 57, 193 (1991), USP 4925802, ATCC 53617, dieser Stamm wurde ursprünglich als Pseudomonas cepacia, später als Acinetobactor sp. klassifiziert), Pseudomonas mendocina KR-1 (Bio/Technol., 7, 282 (1989)), Pseudomonas putida F1 (Appl. Environ. Microbiol., 54, 1703 (1988), ibid. 54, 2578 (1988)), Pseudomonas fluorescens PFL12 (Appl. Environ. Microbiol., 54, 2578 (1988)), Pseudomonas.putida KW-9 (Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 6-70753), Pseudomonas cepacia KK01 (Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 6-227769), Pseudomonas sp.(Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2-273599), Nitrosomonas europaea (Appl. Environ. Microbiol., 56, 1169 (1990)), Lactobacillus vaginalis sp. nov (Int. J. Syst. Bacteriol., 39, 368 (1989), ATCC 49540) und so weiter.
Unter diesen bekannten Stämmen, die zum Abbau von Schadstoffen geeignet sind, genügt jedoch kein Stamm den vorstehend erwähnten Bedingungen, die für eine praktische Verwendung zum Abbau aromatischer Verbindungen und flüchtiger chlororganischer Verbindungen erforderlich sind, noch weist einer der Stämme eine angemessene Abbau-Aktivität auf.
Wenn beispielsweise die Abbaubehandlung von flüssigen Abfällen, die TCE enthalten, in Betracht gezogen wird, müssen Mikroorganismen, die für solch eine Behandlung eingesetzt werden können, selbst in solch einer schlechten Umgebung, wie der von Abwasser, in der Lage sein, sich zu vermehren und ihre Abbau-Aktivität beizubehalten.
Es ist wesentlich, daß neue Mikroorganismen, die für solch eine biologische Reinigungsbehandlung verwendet werden, eine angemessene Abbau-Aktivität gegenüber flüchtigen chlororganischen Verbindungen aufweisen und außerdem bevorzugt Wachstumsbedingungen zeigen, die sich von denjenigen bekannter mikrobieller Stämme unterscheiden, so daß sie auf einem breiteren Gebiet und auf vielfältigere Weise eingesetzt werden können.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Angesichts der vorstehenden Probleme besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung eines neuen Mikroorganismus, der zum Abbau von mindestens einer aromatischen Verbindung und/oder einer organischer Halogenverbindung geeignet ist.
Eine weiter Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Abbau von mindestens einer aromatischen Verbindung und/oder organischen Halogenverbindung mit dem neuen Mikroorganismus.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Sanierung der Umwelt, wie von Boden, Abwasser, Behandlungswasser, Grundwasser oder Gas, das mit einem Schadstoff verunreinigt ist, der mindestens eine aromatische Verbindung und/oder organische Halogenverbindung enthält.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine biologisch reine Kultur von Pseudomonas alcaligenes KB2, identifiziert unter der Hinterlegungsnummer (Deposition No.) FERM P-14644 im National Institute of Bioscience and Human Technology, Agency of Industrial Science and Technology, zur Verfügung gestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Abbau von mindestens einer aromatischen Verbindungen und/oder einer organischen Halogenverbindungen mittels eines Mikroorganismus zur Verfügung gestellt, das den nachstehenden Schritt einschließt:
In-Kontakt-Bringens des vorstehenden Mikroorganismus mit mindestens einer der aromatischen Verbindungen und/oder organischen Halogenverbindungen, die abgebaut werden soll/sollen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Sanierung einer Umgebung, die mit mindestens einer aromatischen Verbindung und/oder organischen Halogenverbindung verschmutzt ist, durch den Abbau der mindestens einen aromatischen Verbindung und/oder organischen Halogenverbindung unter Anwendung des vorstehenden Verfahrens zur Verfügung gestellt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des Phenols in Gegenwart des KB2-Stammes zeigt;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des Kresols in Gegenwart des KB2-Stammes zeigt: die Kurven (a) und (b) zeigen die Konzentration des p-Kresols beziehungsweise die Konzentration des m-Kresols;
Fig. 3 ist eine Graphik, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des TCE zeigt, wenn der KB2-Stamm in einem Kulturmedium gezüchtet wird, das 100 ppm Phenol (die Anfangskonzentration des TCE beträgt 30 ppm) enthält:
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des TCE in Gegenwart des KB2-Stammes bei 42ºC zeigt (die Anfangskonzentration des TCE beträgt 10 ppm);
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des TCE zeigt, wenn der KB2-Stamm in einem Kulturmedium gezüchtet wurde, das Kresol (die Anfangskonzentration des TCE betrug 5 ppm) enthielt: die Kurven (a) und (b) zeigen die Konzentration des p-Kresols beziehungsweise die Konzentration des m-Kresols;
Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des DCE zeigt, wenn der KB2-Stamm in einem Kulturmedium gezüchtet wurde, das 100 ppm Phenol (die Anfangskonzentration des DCE betrug 10 ppm) enthielt: die Kurven (a) und (b) zeigen die cis-DCE-Konzentration beziehungsweise die trans-DCE-Konzentration;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des Phenols in braunem Waldboden in Gegenwart des KB2-Stammes zeigt: die Kurven (a) und (b) zeigen die Phenol-Konzentration mit Anfangskonzentrationen von 200 ppm beziehungsweise 400 ppm;
Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des Kresols in braunem Waldboden in Gegenwart des KB2-Stammes zeigt:
die Kurven (a) und (b) zeigen die p-Kresolkonzentration und die m-Kresolkonzentration;
Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Restkonzentration des TCE in braunem Waldboden in Gegenwart des KB2-Stammes zeigt;
Fig. 10 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des TCE in Lehmboden in Gegenwart des KB2-Stammes zeigt;
Fig. 11 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des TCE in feinem Sand in Gegenwart des KB2-Stammes zeigt;
Fig. 12 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des TCE in braunem Waldboden in Gegenwart des KB2-Stammes und Kresol zeigt: die Kurven (a) und (b) zeigen die TCE-Konzentrationen in Gegenwart des KB2-Stammes und in Gegenwart von p-Kresol beziehungsweise m-Kresol;
Fig. 13 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des DCE in braunem Waldboden in Gegenwart des KB2-Stammes zeigt:
die Kurven (a) und (b) zeigen die Änderung der Konzentration des cis-DCE beziehungsweise derjenigen des trans-DCE;
Fig. 14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des TCE in braunem Waldboden in Gegenwart des KB2-Stammes bei 42ºC zeigt;
Fig. 15 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des TCE in der Gasphase zeigt, wenn ein Kulturmedium, das Phenol und den KB2-Stamm enthält mit TCE-haltiger Luft belüftet wird;
Fig. 16 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des TCE in der Gasphase zeigt, wenn ein Kulturmedium, das den KB2-Stamm und p-Kresol enthält, mit TCE-haltiger Luft belüftet wurde;
Fig. 17 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des DCE in der Gasphase zeigt, wenn ein Kulturmedium, das den KB2-Stamm enthielt, mit DCE-haltiger Luft belüftet wurde: die Kurven (a) und (b) zeigen die Änderung der Konzentration des cis-DCE beziehungsweise derjenigen des trans-DCE;
Fig. 18 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des TCE in der Gasphase zeigt, wenn Boden, der einen phenol-induzierten KB2-Stamm enthielt, TCE-haltiger Luft ausgesetzt wurde;
Fig. 19 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des TCE in der Gasphase zeigt, wenn Boden, der den KB2-Stamm enthielt, TCE-haltiger Luft bei 42ºC ausgesetzt wurde;
Fig. 20 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des TCE in der Gasphase zeigt, wenn die Kultur des KB2-Stammes kontinuierlich mit TCE-haltiger Luft belüftet wurde; und
Fig. 21 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Dauer der Züchtung und der Konzentration des TCE in der Gasphase zeigt, wenn Boden, der den KB2-Stamm enthält, kontinuierlich TCE-haltiger Luft ausgesetzt wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Die Erfinder suchten nach neuen Mikroorganismen, die zum Abbau aromatischer Verbindungen oder organischer Halogenverbindungen geeignet sind, und fanden einen neuen Bakterienstamm, der zum Abbau aromatischer Verbindungen und organischer Halogenverbindungen in hoher Konzentration in einem mit flüchtigen chlororganischen Verbindungen verunreinigten Boden geeignet ist. Außerdem etablierten die Erfinder ein Verfahren zum Abbau aromatischer Verbindungen oder organischer Halogenverbindungen in einem verunreinigten wäßrigen oder gasförmigen Medium, wie Grundwasser und Luft, in dem der vorstehende Stamm in Kontakt mit dem Medium gebracht wird, das mindestens mit einer aromatischen und/oder organischen Halogenverbindung verunreinigt ist.
Der neue Bakterienstamm der Erfindung ist ein gram-negatives Stäbchen und weist die nachstehenden mikrobiellen Eigenschaften auf:

A. Wachstum auf Agarmedien

Standardagar: Gut
MacConkey Agar: Gut

B. Optimale Wachstumstemperatur: 25ºC > 35ºC

Wachstum bei 42ºC: gut

C. Physiologische Eigenschaften

aerob/aneaerob: aerob
TSI (schräg (slant)/Endstück (butt)): Alkali/Alkali, H&sub2;S(-)
Katalase: positiv
Oxidation/Fermentationstest: -/-
Reduktion von Kaliumnitrat: positiv
Herstellung von Indol aus L-Tryptophan: negativ
Ansäuern von Glukose: negativ
Arginin-Dihydrase: negativ
Urease: negativ
Esculin-Hydrolyse (β-Glucosidase): negativ
Gelatine-Hydrolyse (Protease): negativ
β-Galactosidase: negativ
Cytochrom-Oxidase: positiv

D. Assimilation von Zuckern, organischen Säuren und ähnlichem

Glucose: negativ
L-Arabinose: negativ
D-Mannose: negativ
D-Mannitol: negativ
N-Acetyl-D-glucosamin: negativ
Maltose: negativ
Kaliumgluconat: positiv
n-Caprat: negativ
Adipinsäure: positiv
dl-Äpfelsäure: positiv
Natriumcitrat: negativ
Phenylacetat: negativ
Der Stamm der Erfindung wurde anhand der vorstehenden Eigenschaften als Stamm identifiziert, der zu Pseudomonas alcaligenes gehört.
Wie aus den nachstehenden Beispielen deutlich wird, weist der Stamm eine ausgezeichnete Abbauaktivität für aromatische Verbindungen und organische Halogenverbindungen auf, beispielsweise kann er ein TCE vollständig abbauen, dessen Konzentration hoch ist, d. h. 30 ppm beträgt. Unter den Pseudomonas alcaligenes war bislang kein Stamm bekannt, der flüchtige chlororganische Verbindungen, wie TCE, aerob abbauen konnte; deshalb wurde der Stamm als neuer Stamm identifiziert und es erfolgte eine Hinterlegung am National Institute of Bioscience and Human Technology, Agency of Industrial Science and Technology, unter der Hinterlegungsnummer (Deposition No.) FERM P-14644 unter dem Namen Pseudomonas alcaligens KB2. Nachstehend wird auf den Stamm als KB2-Stamm Bezug genommen.
Wie in den nachstehenden Beispielen gezeigt ist, ist der KB2-Stamm zum Abbau von organischen Halogenverbindungen, wie chlororganischen Verbindungen, insbesondere chlorierten aliphatischen Verbindungen, wie zum Beispiel Trichlorethylen oder Dichlorethylen, geeignet. Der KB2-Stamm ist auch zum Abbau aromatischer Verbindungen, wie Phenol, Kresol und so weiter, geeignet, und er ist notwendigerweise beständig gegenüber diesen Verbindungen. Wie aus der Tatsache hervorgeht, daß diese aromatischen Verbindungen üblicherweise als Desinfektionsmittel verwendet werden, sind sie für viele Mikroorganismen schädlich. Diese aromatischen Verbindungen treten oft auch in flüssigen Abfällen und im Boden als Schadstoffe auf, aber sie können weder den KB2-Stamm abtöten, noch dessen Abbauaktivität hemmen. Somit ist der KB-Stamm selbst in Gegenwart solcher aromatischer Verbindungen zum Abbau aromatischer Verbindungen und organischer Halogenverbindungen geeignet.
Desweiteren kann der KB2-Stamm bei hoher Temperatur, d. h. 42ºC, wachsen, wie in dem Abschnitt, der sich auf die mikrobiellen Eigenschaften bezieht, erwähnt wurde, und dies bedeutet, daß es mit diesem Stamm möglich ist, einen Abbau der aromatischen Verbindungen und organischen Halogenverbindungen bei solch einer hohen Temperatur durchzuführen, wobei beinahe alle anderen Stämme als der KB2-Stamm zugrunde gehen. Dementsprechend kann ein hoch effizienter Abbau aromatischer Verbindungen und organische Halogenverbindungen durch eine einfache Erhöhung der Temperatur der Umgebung, die behandelt werden soll, wie flüssige Abfälle und Abwässer, um die Vermehrung bzw. das Wachstum der verschiedenen anderen Bakterien zu kontrollieren und den KB2-Stamm zur dominanten Spezies zu machen, erreicht werden.
Als Nährstoffquelle des Mediums, das zur Züchtung des KB2-Stammes der Erfindung verwendet wird, kann jede gewöhnliche Kohlenstoffquelle, Stickstoffquelle und jedes anorganische Salz, das für das mikrobielle Wachstum erforderlich ist, verwendet werden, sofern sie von dem KB2-Stamm assimiliert werden können. Beispielsweise ist ein M9-Medium, das mit einer kleinen Menge Hefeextrakt versetzt wurde, verwendbar.
Nachstehend ist die Zusammensetzung des M9-Mediums angegeben:
Na&sub2;HPO&sub4;: 6,2 g
KH&sub2;PO&sub4;: 3,0 g
NaCl:0,5 g
NH&sub4;Cl: 1,0 g (in 1 Liter Medium; pH-Wert von 7)
Die Züchtung kann unter aeroben Bedingungen erfolgen, und sowohl eine flüssige Kultur als auch eine feste Kultur sind verwendbar. Wünschenswerterweise beträgt die Züchtungstemperatur ungefähr 30ºC.
Jede Mutation des vorliegenden Stammes, ob sie nun spontan oder künstlich erhalten wird, ist im Geltungsbereich der Erfindung eingeschlossen, so lange sie eine gute Abbauaktivität für mindestens eine aromatische Verbindung und/oder organische Halogenverbindung aufweist.
Erfindungsgemäß erfolgt der Abbau flüchtiger chlororganischer Verbindungen durch das In-Kontakt-Bringen des KB2-Stammes mit aromatischen Verbindungen und organischen Halogenverbindungen, die in dem verschmutzten Medium, wie flüssigen Abfällen, auftreten. Der Kontakt des Mikroorganismus mit aromatischen Verbindungen und organischen Halogenverbindungen kann durch Züchtung des Mikroorganismus in einem verunreinigten Medium, das die vorstehenden Verbindungen enthält, oder durch Zugabe des vorstehenden wäßrigen Mediums zu dem Kultursystem des Mikroorganismus durchgeführt werden. Beispielsweise sind ein diskontinuierliches Verfahren, ein halbkontinuierliches Verfahren und ein kontinuierliches Verfahren anwendbar. Der Mikroorganismus kann auf einem geeigneten Träger in einem halb-festen Zustand oder in einem festen Zustand immobilisiert werden. Falls erforderlich, kann das Objekt der Abbau- Behandlung, beispielsweise flüssiger Abfall, Boden und Luft, anderen Behandlungen unterzogen werden, zum Beispiel einer Einstellung der enthaltenen Konzentrationen der aromatischen Verbindungen und organischen Halogenverbindungen, einer Einstellung des pH-Wertes, einer Zuführung von Nährstoffen und so weiter. Bevorzugt beträgt die Konzentration der flüchtigen organischen Verbindungen in der Abbau-Behandlungsfläche 10 ppm oder weniger. Die Konzentration der aromatischen Verbindungen in der Behandlungsfläche beträgt bevorzugt 600 ppm oder weniger, und sie beträgt bevorzugter 400 ppm oder weniger.
Erfindungsgemäß kann der Abbau der aromatischen Verbindungen und der organischen Halogenverbindungen, die in der Gasphase auftreten, mittels des Kontakts des vorstehenden KB2-Stammes mit dem Gas erfolgen. Einige Ausführungsformen sind nachstehend gezeigt, sie sollen die Erfindung aber nicht einschränken.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der KB2-Stamm zunächst in einem Kulturtank gezüchtet und anschließend wird das mit aromatischen Verbindungen und organischen Halogenverbindungen verunreinigte Gas in den Tank mit vorgegebener Fließgeschwindigkeit zur Abbau-Behandlung eingeleitet. Es gibt für die Einleitung des Gases keine Einschränkung, es ist jedoch bevorzugt, das Gas so einzuleiten, daß die Kulturflüssigkeit gerührt wird, um die Belüftung zu beschleunigen. Einleitung und Auslaß des Gases kann entsprechend dem Abbauvermögen kontinuierlich erfolgen, oder es kann mit Unterbrechungen erfolgen, oder es kann ein diskontinuierliches Verfahren angewandt werden. Bevorzugt wird solch eine Kontrolle in Verbindung mit der Konzentration aromatischer Verbindungen und organischer Halogenverbindungen systematisiert, um optimale Ergebnisse zu erhalten.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein KB2-Stamm zunächst an einen Träger, wie Bodenteilchen, befestigt, und danach wird der Reaktionstank mit dem Träger gefüllt, und anschließend wird das mit den aromatischen Verbindungen und organischen Halogenverbindungen verunreinigte Gas in den Tank für eine Abbau-Behandlung eingeleitet. Außer den Bodenteilchen kann hier jeder Träger verwendet werden, bevorzugt diejenigen, die die Gasdurchlässigkeit nicht beeinträchtigen und eine ausgezeichnete Aufbewahrungsfähigkeit für den Mikroorganismus aufweisen. Beispielsweise können ver schiedene Träger für in Bioreaktoren der Arzneimittelindustrie, der Lebensmittelindustrie oder in Abwasserbehandlungssystemen verwendete Mikroorganismen eingesetzt werden, da sie geeigneten Lebensraum für die Mikroorganismen zur Verfügung stellen. Insbesondere Träger aus anorganischen Teilchen, wie beispielsweise poröses Glas, Keramikwerkstoffe, Metalloxide, Aktivkohle, Kaolinit, Bentonit, Zeolith, Silicagel, Aluminiumoxid und Anthracit; Gel-Träger, wie Stärke, Agar, Chitin, Chitosan, Polyvinylalkohol, Alginsäure, Polyacrylamid, Karragheen und Agarose; Ionenaustausch-Cellulose; Ionenaüstausch-Harze; Cellulose-Derivate; Glutaraldehyd; Polyacrylsäure; Polyurethan oder Polyester. Natürliche Produkte, zum Beispiel Baumwolle, Hanf oder Papier, die Cellulose enthalten, Holzpulver oder Rinde, die Lignin enthalten, sind ebenfalls verwendbar.
Wie vorstehend erwähnt sind die für die Züchtung von Mikroorganismen verwendeten üblichen Kulturmedien in der Erfindung als Materialien einsetzbar, die das Wachstum des vorliegenden Stammes unterstützen. Beispielsweise können ein Bouillon- Medium, ein M9-Medium, ein 2 x YT-Medium, ein L-Medium und ein Medium, das aus Polypepton oder Hefeextrakt besteht, die beliebig mit einer Kohlenstoffquelle, wie Glukose, gemischt werden, vorteilhaft verwendet werden. Diese Medien können in flüssigem Zustand oder im Gelzustand mit zugefügter Agarose vorliegen.
Als Materialien, die sowohl die Zellen des vorliegenden Stammes festhalten und mit Nährstoffen versorgen können, können viele Beispiele angeführt werden, darunter Kompost, der in der Landwirtschaft, dem Forstwesen, der Fischerei und verwandten Industrien verwendet wird. Insbesondere getrocknete Materialien von Pflanzen, wie Getreidestroh, Sägemehl, Reiskleie, Bohnengallerte oder Bagasse, und Abfälle von Meeresnahrungsmitteln, wie Schallen von Krabben und Hummern, und so weiter können eingesetzt werden.
Bei der Reinigung des mit aromatischen Verbindungen und organischen Halogenverbindungen verunreinigten Gases können die Zellen eingebracht werden, nachdem das Trägermaterial gepackt ist, oder sie können vorkultiviert werden. Um die Abbau-Reaktion wirkungsvoll zu gestalten, ist es bevorzugt, die vorstehend erwähnten Nährstoffe, den Wassergehalt, die Sauerstoffkonzentration und ähnliches so einzustellen, daß erwünschte Bedingungen erhalten werden. Das Verhältnis von Träger zu Wasser in einem Reaktionsbehälter kann unter Berücksichtigung des Wachstums der Mikroorganismen und der Belüftung festgelegt werden. Die Gestalt des Behälters kann unter Berücksichtigung der Menge und Konzentration des zu behandelnden Gases ausgewählt werden, bevorzugt wird sie so ausgewählt, daß der Kontakt des Gases mit dem von dem Träger getragenen Mikroorganismus vergrößert wird. Beispielsweise können eine Säule, ein Rohr, ein Tank und ein Kasten eingesetzt werden. Solch ein Behälter kann mit einer Abgasleitung und einem Filter verbunden werden und entsprechend dem Fassungsvermögen kann eine Vielzahl an Behältern verbunden sein.
Das verunreinigtes Gas kann manchmal durch das Trägermaterial adsorbiert werden und in einem seltenen Fall kann zu Beginn der Reaktion keine Wirkung einer mikrobiellen Behandlung beobachtet werden. Nach einer bestimmten Zeitdauer werden die an dem Trägermaterial haftenden Schadstoffmoleküle jedoch abgebaut und andere Schadstoffmoleküle werden auf der Oberfläche des Materials adsorbiert. Auf diese Weise wird das Adsorptionsvermögen des Materials regeneriert. Die Fähigkeit zur Entfernung von Schadstoffen erfährt keine Sättigung und es ist ein konstanter Abbau zu erwarten.
Alle bekannten natürlichen Stämme, die eine Abbauaktivität für aromatische Verbindungen und organische Halogenverbindungen (zum Beispiel halogenierte aliphatische Verbindungen, wie TCE, DCE oder Vinylchlorid) aufweisen, ausgenommen die künstlichen Mutanten, werden bevorzugt mit einem Induktor verwendet, um ihre Abbauaktivität zur Geltung zu bringen. Ein Enzym oder Enzyme werden mittels eines Induktors induziert und bauen den Induktor ab, und das Enzym kann anschließend die ins Auge gefaßten aromatischen Verbindungen und orga nischen Halogenverbindungen abbauen. Methan ist beispielsweise ein Induktor für Methylosinus trichosporium OB3 und einige aromatische Verbindungen, wie Phenol, sind Induktoren für Pseudomonas cepacia KKO1. Der KB2-Stamm stellt einen Typ dar, dessen Induktor aus aromatischen Verbindungen besteht, und Beispiele für den Induktor schließen zum Beispiel aromatische Verbindungen, wie Phenol, m-Kresol und p-Kresol, ein. Dementsprechend ist es bevorzugt, wenn aromatische Verbindungen und flüchtige chlororganische Verbindungen mit dem KB2-Stamm abgebaut werden, einen Induktor zu verwenden, damit die Zellen des KB2-Stammes Enzym(e) exprimieren. Der Stamm kann vor dem Beginn des Abbaus aromatischer Verbindungen und organischer Halogenverbindungen in Gegenwart eines Induktors gezüchtet werden, oder er kann in Gegenwart aromatischer Verbindungen und organischer Halogenverbindungen zusammen mit dem Induktor gezüchtet werden. Die Konzentration des Induktors beträgt bevorzugt 10 bis 100 ppm, bevorzugter 50 bis 100 ppm.
Durch den KB2-Stamm werden die meisten Induktoren in leicht abbaubare Substanzen umgewandelt, die vollständig abgebaut werden, wenn sie in Kontakt mit gewöhnlichen Boden-Mikroorganismen gehalten werden, oder durch einen Verarbeitungsbehälter für Flüssigabfall geleitet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist für jedes Abbau-Behandlungssystem für Flüssigabfälle, Boden und Luft einsetzbar, egal ob es sich dabei um ein offenes oder geschlossenes System handelt. Außerdem kann der Mikroorganismus in dem erfindungsgemäßen Verfahren auf dem Träger immobilisiert werden oder es können verschiedene Verfahren zur Förderung des mikrobiellen Wachstums angewandt werden.
Nachstehend wird die Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die nachstehenden Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

Abbau des Phenols unter Verwendung des KB2-Stammes

200 ml eines mit 0,2% Hefeextrakt versetzten M9-Mediums wurden in einem Sakaguchi-Kolben (ein Stehkolben mit einem Ansatz) mit einer Kolonie des KB2-Stammes auf einem Agar- Medium angeimpft und es erfolgte ein 24 Stunden langes Schütteln der Kultur bei 30ºC.
Drei 100 ml Sakaguchi-Kolben, die 50 ml eines mit 0,1% Hefeextrakt und 200 ppm, 400 ppm bzw. 600 ppm Phenol versetzten M9-Mediums enthielten, wurden mit drei aliquoten Teilen aus 0,1 ml der vorstehenden Kultur angeimpft, gefolgt von einem Schütteln der Kultur bei 30ºC. Anschließend erfolgte periodisch eine quantitative Analyse des Phenols unter Verwendung eines Spektrophotometers, um die verbliebene Phenolkonzentration zu ermitteln. Die Ergebnisse sind in Fig. 1 gezeigt.
Innerhalb von 13, 20 und 45 Stunden wurden 200 ppm, 400 ppm beziehungsweise 600 ppm vollständig abgebaut.

Beispiel 2

Abbau von Kresol unter Verwendung des KB2-Stammes

Zwei 100 ml Sakaguchi-Kolben, die 50 ml eines mit 0,1% Hefeextrakt versetzten M9-Mediums enthielten, wobei der erste Kolben 100 ppm m-Kresol und der zweite Kolben 100 ppm p-Kresol enthielt, wurden mit zwei aliquoten Teilen (0,1 ml) der vorstehenden Kultur angeimpft. Anschließend wurde die Kultur bei 30ºC geschüttelt.
Auf diese Weise wurde das Kresol-Abbauexperiment unter Verwendung des KB2-Stammes durchgeführt. Eine quantitative Analyse des Kresols erfolgte auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in Fig. 2 gezeigt.
m-Kresol und p-Kresol wurden innerhalb von 24 beziehungsweise 15 Stunden vollständig abgebaut.

Beispiel 3

Abbau des TCE unter Verwendung des KB2-Stammes (Anfangskonzentration des TCE: 30 ppm, Induktor: 100 ppm Phenol)

200 ml eines mit 0,2% Hefeextrakt versetzten M9-Mediums in einem Sakaguchi-Kolben wurden mit einer Kolonie des KB2- Stammes auf einem Agar-Medium angeimpft, und es erfolgte ein 24 Stunden langes Schütteln der Kultur bei 30ºC.
In einem Serumfläschchen wurden 5 ml eines M9-Mediums, das zusätzlich zu dem 0,1% Hefeextrakt mit 100 ppm Phenol und 30 ppm TCE versetzt worden war, eingebracht und das Medium wurde mit einem aliquoten Teil aus 0,1 ml der vorstehenden Kultur angeimpft. Nachdem das Serumfläschchen mit einem Butylkautschukstopfen und einer Aluminiumabdeckung bzw. -kappe verschlossen worden war, erfolgte ein Schütteln der Kultur bei 30ºC. Eine quantitative Analyse des TCE erfolgte mittels Gaschromatographie unter Anwendung des Dampfraumverfahrens und die verbliebene Konzentration des TCE wurde periodisch ermittelt. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 gezeigt.
Das TCE wurde innerhalb der ersten 17 Stunden merklich abgebaut und die 30 ppm TCE waren nach 38 Stunden vollständig abgebaut worden. Eine quantitative Analyse des Phenols erfolgte an diesem Punkt unter Verwendung eines Spektrophotometers und es wurde gefunden, daß das Phenol vollständig abgebaut worden war.

Beispiel 4

Abbau des TCE unter Verwendung des KB2-Stammes bei 42ºC (Anfangskonzentration des TCE: 10 ppm, Induktor: 100 ppm Phenol)

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 3 wurde durchgeführt, außer daß die TCE-Konzentration des Mediums von 30 ppm auf 10 ppm verändert wurde und die Temperatur auf 42ºC verändert wurde. Die verbliebene TCE-Konzentration wurde periodisch ermittelt. Die Ergebnisse sind in Fig. 4 gezeigt.
Das TCE wurde innerhalb der ersten 15 Stunden merklich abgebaut und die 10 ppm TCE waren nach 23 Stunden vollständig abgebaut worden. Eine quantitative Analyse des Phenols erfolgte an diesem Punkt unter Verwendung eines Spektrophotometers und es wurde gefunden, daß das Phenol vollständig abgebaut worden war.

Beispiel 5

Abbau des TCE unter Verwendung des KB2-Stammes (Induktor: 100 ppm m-Kresol/p-Kresol)

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 3 wurde durchgeführt, außer daß der Induktor von 100 ppm Phenol zu 100 ppm m-Kresol oder p-Kresol verändert und die TCE-Konzentration eines jeden Mediums von 30 ppm zu 5 ppm verändert wurde. Die verbliebene TCE-Konzentration wurde periodisch ermittelt. Die Ergebnisse sind in Fig. 5 gezeigt.
In dem Kultursystem, in dem p-Kresol als Induktor verwendet worden war, war das TCE in den ersten 12 Stunden merklich abgebaut worden, und die 5 ppm TCE waren nach 18 Stunden vollständig abgebaut worden. Eine quantitative Analyse des p-Kresols erfolgte an diesem Punkt unter Verwendung eines Spektrophotometers, und es bestätigte sich, daß das p-Kresol vollständig abgebaut worden war. In dem Kultursystem, in dem m-Kresol als Induktor verwendet wurde, kam es nach einer ungefähr 12stündigen Induktionsperiode zu einem merklichen Abbau des TCE und nach 30 Stunden waren die 5 ppm vollständig abgebaut worden. Eine quantitative Analyse des m-Kresols erfolgte an diesem Punkt unter Verwendung eines Spektrophotometers, und es bestätigte sich, daß das m-Kresol vollständig abgebaut worden war.

Beispiel 6

Abbau des DCE unter Verwendung des KB2-Stammes (Induktor: 100 ppm Phenol)

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 3 wurde durchgeführt, außer daß 10 ppm cis-1,2-Dichlorethylen (cis-1,2-DCE) oder 10 ppm trans-1,2-Dichlorethylen (trans-1,2-DCE) anstelle von 30 ppm TCE verwendet wurden, und die verbliebene DCE-Konzentration wurde periodisch ermittelt. Die Ergebnisse sind in Fig. 6 gezeigt.
cis-1,2-DCE wurde in den ersten 18 Stunden merklich abgebaut und die 10 ppm cis-1,2-DCE waren nach 30 Stunden vollständig abgebaut worden. Ein deutlicher Abbau des trans-1,2-DCE begann nach ungefähr 12 Stunden und die 10 ppm trans-1,2-DCE waren nach 36 Stunden vollständig abgebaut worden. Eine quantitative Analyse des Phenols erfolgte an diesem Punkt unter Verwendung eines Spektrophotometers, und es wurde gefunden, daß das Phenol vollständig abgebaut worden war.

Beispiel 7

Abbaubehandlung des Phenols im Boden unter Verwendung des KB2-Stammes (brauner Waldboden)

200 ml eines mit 0,2% Hefeextrakt versetzten M9-Mediums wurden in einem Sakaguchi-Kolben mit einer Kolonie des KB2-Stammes auf einem Agar-Medium angeimpft und es erfolgte ein 36 Stunden langes Schütteln der Kultur bei 30ºC.
Zwei Serumfläschchen, die 1 ml M9-Medium enthielten, das mit 0,1% Hefeextrakt versetzt worden war, wurden vorbereitet, wobei eines der Fläschchen 200 ppm Phenol und das andere Fläschchen 400 ppm Phenol enthielt. In jedes Fläschchen wurde 4 g brauner Waldboden gegeben und anschließend wurde mit einem aliquoten Teil aus 0,1 ml der vorstehenden Kultur angeimpft. Die Fläschchen wurden mit einem Baumwollstopfen verschlossen und stationär bei 30ºC inkubiert. Eine quantitative Analyse des Phenols erfolgte gemäß dem JIS-Ermittlungsverfahren unter Verwendung von Aminoantipyrin (JIS K 0102- 1993, 28.1) und die verbliebene TCE-Konzentration bzw. die TCE-Restkonzentration wurde periodisch ermittelt. Die Ergebnisse sind in Fig. 7 gezeigt.
Sowohl die 200 ppm Phenol als auch die 400 ppm Phenol waren in 24 Stunden bzw. 30 Stunden vollständig abgebaut worden.

Beispiel 8

Abbaubehandlung des Kresol im Boden unter Verwendung des KB2-Stammes (brauner Waldboden)

Ein Abbau des Kresol wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 versucht, außer daß das Phenol durch 100 ppm m-Kresol oder 100 ppm p-Kresol ersetzt wurde. Eine quantitative Analyse des Kresols erfolgte gemäß dem JIS-Ermittlungsverfahren unter Verwendung von p-Hydrazidbenzolsulfonsäure (JIS K 0102-1993, 28.2), und die verbliebene Kresolkonzentration wurde periodisch ermittelt. Die Ergebnisse sind in Fig. 8 gezeigt.
Sowohl die 100 ppm m-Kresol als auch die 100 ppm p-Kresol wurden in 30 Stunden beziehungsweise 15 Stunden vollständig abgebaut.

Beispiel 9

Abbaubehandlung von TCE im Boden unter Verwendung des KB2-Stammes (brauner Waldboden)

200 ml eines mit 0,2% Hefeextrakt versetzten M9-Mediums wurden in einem Sakaguchi-Kolben mit einer Kolonie des KB2-Stammes auf einem Agar-Medium angeimpft und es erfolgte ein 36 Stunden langes Schütteln der Kultur bei 30ºC.
In ein Serumfläschchen, das 1 ml M9-Medium enthielt, das sowohl mit 20 ppm TCE und 200 ppm Phenol als auch 0,1% Hefeextrakt versetzt worden war, wurden 4 g brauner Waldboden eingebracht, und das Fläschchen wurde mit 0,1 ml der vorstehenden Kultur angeimpft. Nachdem das Fläschchen mit einem Butylkautschukstopfen und einer Aluminiumkappe verschlossen worden war, wurde es stationär bei 30ºC inkubiert. Eine quantitative Analyse des TCE erfolgte mittels Gaschromatografie unter Anwendung des Dampfraumverfahrens und die verbliebene TCE-Konzentration wurde periodisch ermittelt. Die Ergebnisse sind in Fig. 9 gezeigt.
Das TCE wurde nach einer 12stündigen Induktionsdauer merklich abgebaut und die 20 ppm TCE waren in 30 Stunden vollständig abgebaut worden. Eine quantitative Analyse des Phenols erfolgte an diesem Punkt gemäß dem JIS-Ermittlungserfahren unter Verwendung von Aminoantipyrin (JIS K 0102-1993, 28.1) und es wurde kein Phenol entdeckt.

Beispiel 10

Abbaubehandlung von TCE im Boden unter Verwendung des KB2-Stammes (Lehmboden)

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 9 wurde durchgeführt, außer daß Lehmboden anstelle von braunem Waldboden verwendet wurde, und die verbliebene TCE-Konzentration wurde periodisch ermittelt. Die Ergebnisse sind in Fig. 10 gezeigt.
Der Abbau des TCE schritt nach einer 12stündigen Induktionsdauer allmählich voran, und die 20 ppm TCE waren nach 36 Stunden vollständig abgebaut worden. Eine quantitative Analyse des Phenols erfolgte an diesem Punkt gemäß dem JIS-Ermittlungsverfahren unter Verwendung von Aminoantipyrin (JIS K 0102-1993, 28.1) und es wurde kein Phenol entdeckt.

Beispiel 11

Abbaubehandlung von TCE im Boden unter Verwendung des KB2-Stammes (feiner Sand)

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 9 wurde durchgeführt, außer daß feiner Sand (Silt-Gehalt: ungefähr 10%) anstelle von braunem Waldboden verwendet wurde, und die verbliebene TCE-Konzentration wurde periodisch ermittelt. Die Ergebnisse sind in Fig. 11 gezeigt.
Der Abbau des TCE schritt in den ersten 18 Stunden merklich voran, und die 20 ppm TCE waren nach 24 Stunden vollständig abgebaut worden. Eine quantitative Analyse des Phenols erfolgte an diesem Punkt gemäß dem JIS-Ermittlungserfahren unter Verwendung von Aminoantipyrin (JIS K 0102-1993, 28.1) und es wurde kein Phenol entdeckt.

Beispiel 12

Abbau des TCE im Boden unter Verwendung des KB2-Stammes (Induktor: 100 ppm p-Kresol/m-Kresol)

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 9 wurde wiederholt, außer daß die TCE-Konzentration auf 10 ppm verändert wurde und 100 ppm p-Kresol oder m-Kresol anstelle von Phenol verwendet wurden. Die verbliebene TCE-Konzentration wurde periodisch ermittelt. Die Ergebnisse sind in Fig. 12 gezeigt.
In dem Kultursystem mit dem m-Kresol wurde das TCE nach einer Induktionsdauer von ungefähr 18 Stunden merklich abgebaut, und die 10 ppm TCE waren nach 36 Stunden vollständig abgebaut worden. In dem Kultursystem mit dem p-Kresol schritt der Abbau des TCE in den ersten 12 Stunden merklich voran und nach 18 Stunden waren die 10 ppm TCE vollständig abgebaut worden. Eine quantitative Analyse des p-Kresols und m-Kresols erfolgte an diesem Punkt gemäß dem JIS-Ermittlungsverfahren unter Verwendung von p-Hydrazidbenzolsulfonsäure (JIS K 0102-1993, 28.2) und es wurde kein Kresol entdeckt.

Beispiel 13

Abbau des DCE im Boden unter Verwendung des KB2-Stammes

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 9 wurde durchgeführt, außer daß die 20 ppm TCE durch 5 ppm cis-1,2-Dichlorethylen (cis-1,2-DCE) oder 5 ppm trans-1,2-Dichlorethylen (trans-1,2- DCE) ersetzt worden waren, und die verbliebene DCE-Konzentration wurde periodisch ermittelt. Die Ergebnisse sind in Fig. 13 gezeigt.
cis-1,2-DCE wurde in den ersten 12 Stunden merklich abgebaut und nach 18 Stunden waren die 5 ppm cis-1,2-DCE vollständig abgebaut worden. Der Abbau von trans-1,2-DCE schritt nach einer ungefähr 12stündigen Induktionsperiode merklich voran und die 5 ppm trans-1,2-DCE waren nach 30 Stunden vollständig abgebaut worden. Eine quantitative Analyse des Phenols erfolgte an diesem Punkt gemäß dem JIS-Ermittlungsverfahren unter Verwendung von Aminoantipyrin (JIS K 0102-1993, 28.1) und es wurde kein Phenol entdeckt.

Beispiel 14

Abbaubehandlung des TCE im Boden unter Verwendung des KB2-Stammes bei 42ºC

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 9 wurde durchgeführt, außer daß die Temperatur während der stationären Züchtung auf 42ºC und die TCE-Konzentration auf 10 ppm verändert wurde. Die verbliebene TCE-Konzentration wurde periodisch ermittelt. Die Ergebnisse sind in Fig. 14 gezeigt.
Das TCE wurde nach einer ungefähr 12stündigen Induktionsperiode schnell abgebaut und die 10 ppm TCE waren nach 24 Stunden vollständig abgebaut worden. Eine quantitative Analyse des Phenols erfolgte an diesem Punkt gemäß dem JIS-Ermittlungsverfahren unter Verwendung von Aminoantipyrin (JIS K 0102-1993, 28.1) und es wurde kein Phenol entdeckt.

Beispiel 15

Abbaubehandlung des TCE in der Gasphase durch Belüftung der Kultur des KB2-Stammes (Induktor: 100 ppm Phenol)

200 ml eines mit 0,2% Hefeextrakt versetzten M9-Mediums in einem Sakaguchi-Kolben wurden mit einer Kolonie des KB2- Stammes auf einem Agar-Medium angeimpft, und es erfolgte ein 36 Stunden langes Schütteln der Kultur bei 30ºC.
Ein 20 ml-Serumfläschchen, das 5 ml eines M9-Mediums enthielt, das mit 0,1% Hefeextrakt und mit 100 ppm Phenol als Induktionsmittel versetzt worden war, wurde mit 0,1 ml der vorstehenden Kultur angeimpft. Anschließend wurde Luft, die durch eine gesättigte TCE-Lösung geleitet worden war, mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 60 ml/min 10 Minuten lang in das vorstehende Medium eingeleitet. Nachdem das Serumfläschchen mit einem Butylkautschukstopfen und einer Aluminiumkappe verschlossen worden war, erfolgte ein Schütteln der Kultur bei 30ºC. Eine quantitative Analyse des TCE erfolgte mittels Gaschromatographie unter Anwendung des Dampfraumverfahrens und die verbliebene TCE-Konzentration wurde periodisch ermittelt.
Ein Kontrollexperiment erfolgte auf die gleiche Weise wie vorstehend, außer daß ein steriles Medium anstelle der Kultur des KB2-Stammes zugegeben wurde. Das Restverhältnis (%) des TCE zu der Kontroll-TCE-Konzentration wurde berechnet. Die Ergebnisse sind in Fig. 15 gezeigt.
Der Abbau des TCE schritt nach einer 12stündigen Induktionsperiode rasch voran und das TCE war nach 24 Stunden vollständig abgebaut worden. Eine quantitative Analyse des Phenols erfolgte an diesem Punkt gemäß dem JIS-Ermittlungsverfahren unter Verwendung von Aminoantipyrin (JIS K 0102-1993, 28.1) und es wurde kein Phenol entdeckt.

Beispiel 16

Abbaubehandlung des TCE in der Gashase durch Belüftung der Kultur des KB2-Stammes (Induktor: 100 ppm p-Kresol)

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 15 wurde durchgeführt, außer daß die 100 ppm Phenol durch 100 ppm p-Kresol ersetzt wurden, und die verbliebene TCE-Konzentration wurde periodisch ermittelt. Die Ergebnisse sind in Fig. 16 gezeigt.
Das TCE wurde nach einer ungefähr 12stündigen Induktionsperiode schnell abgebaut und das TCE war nach 24 Stunden vollständig abgebaut worden. Eine quantitative Analyse des p-Kresols erfolgte an diesem Punkt gemäß dem JIS-Ermittlungsverfahren unter Verwendung von p-Hydrazidbenzolsulfonsäure (JIS K 0102-1993, 28.2) und es wurde kein p-Kresol entdeckt.

Beispiel 17

Abbaubehandlung des DCE in der Gasphase durch Belüftung der Kultur des KB2-Stammes

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 15 wurde durchgeführt, außer daß Luft durch eine gesättigte cis-1,2-Dichlorethylen- Lösung (cis-1,2-DCE-Lösung) oder trans-1,2-Dichlorethylen- Lösung (trans-1,2-DCE-Lösung) geleitet wurde, die in das Fläschchen, das das M9-Medium und den KB2-Stamm enthielt, geleitet werden sollte.
Der Abbau von cis-1,2-DCE und von trans-1,2-DCE schritt nach einer ungefähr 12stündigen bzw. einer ungefähr 1Bstündigen Induktionsdauer rasch voran; und das cis-1,2-DCE und das trans-1,2-DCE waren nach 24 Stunden bzw. 30 Stunden vollständig abgebaut worden. Eine quantitative Analyse des Phenols erfolgte an diesem Punkt gemäß dem JIS-Ermittlungsverfahren unter Verwendung von Aminoantipyrin (JIS K 0102-1993, 28.1), und es wurde kein Phenol entdeckt.

Beispiel 18

Abbaubehandlung des TCE in der Gasphase durch Belüftung eines Bodens, der den KB2-Stamm enthält

In ein 20 ml-Serumfläschchen, das 5 ml eines M9-Mediums enthielt, das mit 0,1% Hefeextrakt mit 100 ppm Phenol als Induktionsmittel versetzt worden war, wurde 0,1 ml der Kultur des KB2-Stammes, die wie in Beispiel 15 hergestellt worden war, gegeben. Anschließend wurde sterilisierter brauner Waldboden zu dem Fläschchen bis zur Flüssigkeitsoberfläche gegeben und das Fläschchen wurde mit einem Butylkautschukstopfen verschlossen und über Nacht bei 30ºC stehengelassen, und die überschüssige Kulturflüssigkeit wurde mittels Dekantierens entfernt. Anschließend wurde Luft, die durch eine gesättigte TCE-Lösung geleitet worden war, mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 60 ml/min 10 Minuten lang in den vorstehenden Boden eingeleitet, und das Fläschchen wurde mit einem Butylkautschukstopfen und einer Aluminiumkappe verschlossen, gefolgt von einem Schütteln der Kultur bei 30ºC. Eine quantitative Analyse des TCE erfolgte mittels Gaschromatographie unter Anwendung des Dampfraumverfahrens und die verbliebene TCE-Konzentration wurde periodisch ermittelt.
Ein Kontrollexperiment erfolgte auf die gleiche Weise wie vorstehend, außer daß ein steriles Medium anstelle der Kultur des KB2-Stammes zugegeben wurde. Das Restverhältnis (%) des TCE zu der Kontroll-TCE-Konzentration wurde berechnet. Die Ergebnisse sind in Fig. 18 gezeigt.
Das TCE wurde nach einer ungefähr 12stündigen Induktionsperiode rasch abgebaut und das TCE war nach 30 Stunden voll ständig abgebaut worden. Eine quantitative Analyse des Phenols erfolgte an diesem Punkt gemäß dem JIS-Ermittlungsverfahren unter Verwendung von Aminoantipyrin (JIS K 0102-1993, 28.1), und es wurde kein Phenol entdeckt.

Beispiel 19

Abbaubehandlung des TCE in der Gasphase durch Belüftung des Bodens, der den KB2-Stamm enthält (42ºC)

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 18 wurde durchgeführt, außer daß nach der Einleitung der TCE-haltigen Luft eine stationäre Züchtung bei 42ºC anstelle des Schüttelns der Kultur bei 30ºC erfolgte. Die verbliebene TCE-Konzentration wurde periodisch ermittelt.
Ein Kontrollexperiment erfolgte auf die gleiche Weise wie vorstehend, außer daß ein steriles Medium anstelle der Kultur des KB2-Stammes zugegeben wurde. Das Restverhältnis (%) des TCE zu der Kontroll-TCE-Konzentration wurde berechnet. Die Ergebnisse sind in Fig. 19 gezeigt.
Der Abbau des TCE schritt nach einer ungefähr 1Bstündigen Induktionsperiode rasch voran und das TCE war nach 24 Stunden vollständig abgebaut worden. Eine quantitative Analyse des Phenols erfolgte an diesem Punkt gemäß dem JIS-Ermittlungsverfahren unter Verwendung von Aminoantipyrin (JIS K 0102-1993, 28.1), und es wurde kein Phenol entdeckt.

Beispiel 20

Abbaubehandlung des TCE in der Gasphase durch eine kontinuierliche Belüftung der Kultur des KB2-Stammes

In ein 20 ml-Serumfläschchen, das 5 ml eines M9-Mediums enthielt, das mit 0,1% Hefeextrakt und mit 100 ppm Phenol als Induktor versetzt worden war, wurde 0,1 ml der Kultur des KB2-Stammes, die wie in Beispiel 15 hergestellt worden war, gegeben. Anschließend wurde das Fläschchen mit einem Butylkautschukstopfen und einer Aluminiumkappe verschlossen und es erfolgte eine stationäre Züchtung bei 30ºC, wobei kontinuierlich Luft eingeleitet wurde, die durch eine gesättigte TCE-Lösung mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,5 ml/min geleitet worden war. Eine quantitative Analyse des TCE in der Abluft erfolgte mittels Gaschromatographie und die verbliebene TCE-Konzentration wurde periodisch ermittelt.
Ein Kontrollexperiment erfolgte auf die gleiche Weise wie vorstehend, außer daß ein steriles Medium anstelle der Kultur des KB2-Stammes zugegeben wurde. Das Restverhältnis (%) des TCE zu der Kontroll-TCE-Konzentration wurde berechnet. Die Ergebnisse sind in Fig. 20 gezeigt.
Das TCE Wurde nach einer ungefähr 6stündigen Induktionsperiode allmählich abgebaut und das TCE wurde während der 15ten bis 24ten Stunde vollständig abgebaut. Danach wurde der Abbau des TCE insgesamt bis zur 30ten Stunde fortgesetzt. Eine quantitative Analyse des Phenols erfolgte an diesem Punkt gemäß dem JIS-Ermittlungsverfahren unter Verwendung von Aminoantipyrin (JIS K 0102-1993, 28.1), und es wurde kein Phenol entdeckt.

Beispiel 21

Abbaubehandlung des TCE in der Gasphase durch eine kontinuierliche Belüftung eines Bodens, der den KB2-Stamm enthält

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 18 wurde durchgeführt, außer daß Luft, die durch eine gesättigte TCE-Lösung geleitet worden war, mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,5 ml/min kontinuierlich in den Boden eingeleitet wurde, wobei das Fläschchen stationär bei 30ºC inkubiert wurde. Die verbliebene TCE-Konzentration wurde periodisch ermittelt.
Ein Kontrollexperiment wurde auf die gleiche Weise wie vorstehend durchgeführt, außer daß ein steriles Medium anstelle der Kultur des KB2-Stammes zugegeben wurde. Das Restverhältnis (%) des TCE zu der Kontroll-TCE-Konzentration wurde berechnet. Die Ergebnisse sind in Fig. 21 gezeigt.
Der Abbau des TCE begann allmählich nach einer ungefähr 6stündigen Induktionsperiode und das TCE war während der 18ten bis 27ten Stunde vollständig abgebaut worden. Danach wurde der Abbau des TCE insgesamt bis zur 36ten Stunde fortgesetzt. Eine quantitative Analyse des Phenols erfolgte an diesem Punkt gemäß dem JIS-Ermittlungsverfahren unter Verwendung von Aminoantipyrin (JIS K 0102-1993, 28.1) und es wurde kein Phenol entdeckt.

Claims

1. Biologisch reine Kultur des Pseudomonas alcaligenes Stammes KB2, identifiziert unter der Hinterlegungsnummer FERN P-14644 (Deposition No.) im National Institute of Bioscience and Human Technology, Agency of Industrial Science and Technology, überführt in FERM BP-5354.

2. Kultur nach Anspruch 1, die zum Abbau aromatischer Verbindungen und/oder organischer Halogenverbindungen fähig ist.

3. Kultur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, die zum Abbau von mindestens einer aromatischen Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Phenol und Kresol besteht, und von mindestens einer chlorierten aliphatischen Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Trichlorethylen und Dichlorethylen besteht, fähig ist.

4. Verwendung einer Kultur nach einem der Anspräche 1 bis 3 beim Abbau einer aromatischen Verbindung und/oder einer organischen Halogenverbindung.

5. Verfahren zum Abbau einer aromatischen Verbindungen und/oder einer organischen Halogenverbindungen mittels eines Mikroorganismus, das den Schritt des In-Kontakt-Bringens des Mikroorganismus mit der aromatischen Verbindungen und/oder der organischen Halogenverbindungen, die abgebaut werden soll/sollen, umfaßt dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Mikroorganismus um den in einem der Ansprüche 1 bis 3 definierten Stamm handelt.

6. Verfahren nach Anspruch 5 zum Abbau einer aromatischen Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Phenol und Kresol besteht, und/oder einer chlorierten aliphatischen Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Trichlorethylen und Dichlorethylen besteht, das den Schritt des In-Kontakt-Bringens des Mikroorganismus nach Anspruch 1 mit der aromatischen Verbindung und/oder der chlorierten aliphatischen Verbindung umfaßt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt durch die Belüftung einer Flüssigkeit, die den Mikroorganismus enthält, mit Luft, die eine aromatische Verbindung und/oder eine chlorierte aliphatische Verbindung enthält, durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt durch die Belüftung eines Trägers, der den Mikroorganismus trägt, mit Luft, die eine aromatische Verbindung und/oder eine chlorierte aliphatische Verbindung enthält, durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, in dem der Schritt desweiteren umfaßt:

Bereitstellung eines Behälters, der den Träger enthält; und

Einleitung der Luft von einer Seite des Behälters und Abgabe der Luft aus einer anderen Seite des Behälters.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kresol entweder m-Kresol und/oder p-Kresol ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangskonzentration der aromatischen Verbindung auf 600 ppm oder weniger eingestellt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfangskonzentration der aromatischen Verbindung auf 400 ppm oder weniger eingestellt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fähigkeit zum Abbau der aromatischen Verbindungen und/oder der chlorierten aliphatischen Verbindungen in dem Mikroorganismus durch einen Induktor induziert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor mindestens eine Verbindung ist, die aus Phenol, m-Kresol und p-Kresol ausgewählt ist.

15. Verfahren zur Sanierung einer Umgebung, die mit einer aromatischen und/oder einer chlorierten aliphatischen Verbindung belastet ist, das den Schritt des Abbaus der aromatischen und/oder der chlorierten aliphatischen Verbindung mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 14 umfaßt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die aromatische Verbindung Phenol und/oder Kresol einschließt, und die chlorierte aliphatische Verbindung Trichlorethylen und/oder Dichlorethylen einschließt.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren bei einer Temperatur durchgeführt wird, die geeignet ist, daß sich der Mikroorganismus als dominierende Spezies in der Umgebung vermehrt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur 42ºC beträgt.

19. Verfahren nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebung aus Boden besteht.

20. Verfahren nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebung aus einem wäßrigen Medium besteht.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebung aus Grundwasser besteht.

22. Verfahren nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebung aus Luft besteht.