現場バイオレメディエーション

レイモンド法は、リチャード・レイモンドによって開発された加速型原位置バイオレメディエーションの一種で、汚染された場所に栄養素と電子受容体を導入するものです。^{[ 10 ]}このプロセスは主に汚染された地下水の処理に使用されます。レイモンド法では、ループシステムが構築されます。地下水流の下流にある汚染された地下水が地表に汲み上げられ、栄養素と電子供与体（多くの場合酸素）が注入されます。この処理された水は、元の採取場所の上流の地下水位より下に再び汲み上げられます。このプロセスにより、栄養素と電子供与体が現場に導入され、特定の微生物群の増殖が可能になります。^{[ 10 ]}

炭化水素は、芳香環から構成される多環芳香族炭化水素（PAH）としても知られています。 ^{[ 12 ]}これらの汚染物質は、化石燃料などの物質の燃焼の副産物です。^{[ 12 ]}炭化水素は陸上環境と水生環境の両方に存在し、^{[ 12 ] [ 13 ]}環境衛生、生物多様性、食品の安全性に脅威を与えています。 ^{[ 13 ]}炭化水素は変異原性や発がん性を示すこともあり、人間と動物の生命の両方に脅威を与えています。^{[ 12 ]}

好気性および嫌気性修復技術は、これらの汚染物質を分解するために使用できます。効果的な嫌気性技術はバイオ炭です。^{[ 12 ]}バイオ炭は、熱分解と呼ばれるプロセスによって生成される植物残渣、微生物バイオマス、および農業残渣で構成されています。^{[ 12 ]}多孔質で吸着性のある構造を持ち、微生物が土壌中の汚染物質を分解するための最適な条件を作り出します。^{[ 14 ]}さらに、バイオ炭は炭素が豊富で、バイオ炭はPAH汚染物質のトラップとして機能します。^{[ 12 ]}バイオ炭は、熱分解の温度が最も高いときに最も多くの汚染物質を吸収します。これは、温度が高いほどバイオ炭の表面積が増加するためです。^{[ 12 ] [ 13 ]}バイオ炭の有効性を向上させるために、PAH除去を改善するために、酸とアルカリが活性化剤としてよく使用されます。^{[ 12 ]} バイオ炭は好気性条件と嫌気性条件の両方で使用できますが、微生物が繁殖できる環境を作り出し、バイオ炭の効果を高めるため、嫌気性条件下で使用するのが理想的です^{[ 12 ] [ 15 ] 。 [ 15 ]}副産物は土壌品質の改善に使用できます。^{[ 15 ]}バイオ炭は、動物や環境廃棄物から得られる再生可能燃料であるバイオガスの生成における成分であり、メタンと二酸化炭素で構成されています。このプロセスは消化槽で行われ、バイオ炭の多孔質で吸着性のある構造が、微生物が廃棄物を分解するのに理想的な生息環境を育みます。^{[ 15 ]}バイオ炭は消化物も残します。消化物は、栄養豊富な肥料や土壌改良剤を作るために使用できるため、土壌に有益です。^{[ 15 ]}消化物には問題もあります。有益な有機物を生成するのと同様に、危険な汚染物質である無機重金属も残す可能性があります。^{[ 16 ] [ 17 ]}

炭化水素は、分子量が小さく芳香環が4つ未満のLMW-PAHと、分子量が大きく芳香環が4つ以上のHMW-PAHの2つのグループに分類できます。^{[ 18 ] [ 19 ]} PAHの分子量または芳香環が大きいほど、PAHの溶解度は低くなり、汚染物質の分解が難しくなります。^{[ 19 ]}

土壌中には、炭化水素をエネルギー源および炭素源として利用する微生物群が自然に存在する。^{[ 10 ]}土壌微生物群の最大20%が炭化水素を代謝することができる。^{[ 10 ]}これらの微生物群は、加速または自然監視による減衰によって、土壌中の炭化水素汚染物質を中和するために利用できる。炭化水素修復の代謝モードは主に好気性である。^{[ 10 ]}炭化水素修復の最終生成物は二酸化炭素と水である。^{[ 10 ]}炭化水素は、その構造に基づいて分解の容易さが異なる。長鎖脂肪族炭素が最も効果的に分解される。短鎖、分岐、および第四級脂肪族炭化水素は、あまり効果的に分解されない。^{[ 10 ]}アルケンの分解は鎖の飽和度に依存し、飽和アルケンの方がより容易に分解される。^{[ 10 ]}土壌中には芳香族炭化水素を代謝する能力を持つ微生物が多数存在します。芳香族炭化水素は嫌気性代謝によっても分解されやすいです。^{[ 10 ]}世界中で石油流出事故が深刻化しているため、炭化水素代謝は現場バイオレメディエーションの重要な側面です。多環芳香族炭素の分解されやすさは、化合物内の芳香環の数に関係しています。^{[ 10 ]} 2つまたは3つの環を持つ化合物は効果的な速度で分解されますが、4つ以上の環を持つ化合物はバイオレメディエーションの取り組みに対してより耐性があります。^{[ 10 ]} 4つ未満の環を持つ多環芳香族炭素の分解は、土壌中に存在するさまざまな好気性微生物によって行われます。一方、より大きな分子サイズの化合物の場合、効果的な唯一の代謝モードは共代謝です。^{[ 10 ]}嫌気性条件下では、菌類のPhanerochaete属には、ペルオキシダーゼ酵素を利用して多環芳香族炭素を代謝する能力を持つ種が存在する。^{[ 10 ] [ 20 ]}