JP2003254891A - 植物プランクトンの計数装置及びその計数方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低濁度検水中の微小植物プランクトンを即座
にしかも連続的に計数する。 【解決手段】 測定セル１１の入口１１inから検水を一
定流量で通水する。測定セル１１を流れる検水中のある
一つの濁質をＰＭ１とすると、濁質ＰＭ１は、微粒子検
出位置Ａに達すると、濁質ＰＭ１が微粒子計光源１２ａ
から発せられるレーザー光線を遮断する。このとき、微
粒子計センサ１２ｂで濁質ＰＭ１の影から粒子径が求め
られる。続いて、測定セル１１内を流れる濁質ＰＭ１
は、時間ｔ後に蛍光検出位置Ｂに達する。ここで濁質Ｐ
Ｍ１は、蛍光光度計光源１３ａから励起光の照射を受け
る。濁質ＰＭ１がクロロフィルを有する場合、濁質ＰＭ
１は蛍光光線を発する。その蛍光光線は、蛍光光度計セ
ンサ１３ｂで検出され、濁質ＰＭ１は、クロロフィルを
有する物質と判断される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、低濁度検水中の
植物プランクトンの計数装置及びその計数法方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】［水道における植物ピコプランクトン］
水中に浮遊して増殖する２〜３μｍかそれ以下の微小な
藍藻類や鞭毛を有する藻類は、植物ピコプランクトンと
呼ばれている。近年、富栄養化が進行している水道水源
において、植物ピコプランクトンのような微小藻類の増
殖が報告されており、問題視されている。

【０００３】水道における植物ピコプランクトンの問題
点として、以下に示す４つの点が挙げられており、浄水
工程水中の植物ピコプランクトンを測定し、把握するこ
とは非常に重要である。 （１）その大きさから砂ろ過池からの漏出しやすい生物
と推測されるため、漏出によるろ過水濁度上昇が懸念さ
れる。 （２）植物ピコプランクトンの一種であるSynechococcu
s属がかび臭物質２−ＭＩＢ（メチルイソボルネオー
ル）を産生するという記録がある。 （３）植物ピコプランクトンの一種であるSynechocysti
s属の２，３株が有毒藻類リストに挙げられている。 （４）植物ピコプランクトンの浄水過程での挙動調査が
少ない。

【０００４】［植物ピコプランクトンの測定］植物ピコ
プランクトンの測定は、細菌や濁質粒子が多く含まれる
湖沼や河川では、検水をグルタルアルデヒドで固定した
後、鞭毛を染色し黒色メンブレンフィルタでろ過、落射
蛍光顕微鏡下で、その形態と光合成色素を確認して計数
する方法が用いられている。

【０００５】［植物プランクトン量の把握方法：クロロ
フィルａ測定］植物ピコプランクトンを含め植物プラン
クトンの測定は、顕微鏡を用いた同定と計数が基本であ
るが、多大な労力と時間を要する。そのため、植物プラ
ンクトン量を簡易的に把握する方法として、クロロフィ
ルａを測定し、間接的に植物プランクトン量を把握する
ことが用いられている。これは、植物プランクトンがク
ロロフィルａを有することを利用したものである。

【０００６】特に、富栄養化した閉鎖水域では、植物プ
ランクトンの増殖により、クロロフィルａが増加するこ
とがある。そのため、クロロフィルａを測定すること
は、水域の富栄養化を知る上で重要である。

【０００７】主なクロロフィルａの測定方法として、
ａ：吸光光度法、ｂ：高速液体クロマトグラフ法、ｃ：
蛍光光度法がある。吸光光度法と高速液体クロマトグラ
フ法は、所謂実験室で行なう分析手法で、検水の採水、
ろ過、クロロフィル抽出作業が必要となる。

【０００８】一方、蛍光光度法は、植物プランクトンの
生体に含まれるクロロフィルに励起光として紫外線を照
射すると、クロロフィルは赤色の蛍光を発することを利
用したものであり、吸光光度法や高速液体クロマトグラ
フ法と異なり、検水の採水、ろ過、クロロフィル抽出を
行なわなくても測定可能な方法である。

【０００９】［クリプトスポリジウムなど原虫による問
題］１９９６年６月に埼玉県越生町で、水道による大規
模なクリプトスポリジウムによる集団感染症が発生し
た。これは、近年の日本における初めての大規模な原虫
による感染症であり、水道における原虫対策が急務であ
ることを知らされた。

【００１０】この事態を受けて、厚生省（現在の厚生労
働省）は、平成８年１０月に「水道におけるクリプトス
ポリジウム暫定対策指針」を策定した。同指針では、浄
水処理の徹底として、「ろ過池出口の濁度を常時把握
し、ろ過池出口の濁度を０．１度以下に維持すること」
としている。

【００１１】このような背景を受けて、浄水工程水用の
濁度、粒子を連続測定する低濁度計、微粒子計が製品化
され、水道事業者は低濁度計、微粒子計を用いたろ過水
の管理を行なうようになった。

【００１２】次に微粒子計について述べるに、微粒子計
は、水中の濁質分の粒子系と粒子数を測定する測定装置
である。水道において、微ろ過水以降の低濁度水の濁質
管理に用いられる。主な微粒子計の測定方式は、光遮断
方式が用いられている。測定の概略は次の通りである。 ａ．一定流量でセルに検水を通水する。 ｂ．レーザー光源からのレーザー光線をセルに照射し、
レーザー光線が検水中に分散している濁質（粒子）によ
って生じる光の影をセンサで検知する。 ｃ．センサの投影面に生じる影の大きさより粒子径を求
め、影の数より粒子数を求める。 ｄ．測定結果は、粒子径（μｍ）毎の粒子数（個／ｍ
Ｌ）として出力される。

【００１３】以上の背景より、水源の富栄養化進行に伴
う植物プランクトン増殖に加え、ろ過水の低濁度管理が
一般化したため、従来の技術では把握されにくかった微
小藻類の植物ピコプランクトンの問題がクローズアップ
されてきたのが、現状である。

【００１４】植物ピコプランクトンは、前述した（１）
〜（４）のような問題点を持つため、ろ過水への漏出は
出来る限り防ぎたい。そのためには、植物ピコプランク
トンを含む植物プランクトンのろ過水への漏出量を把握
するのは重要である。言い換えれば、ろ過水漏出濁質が
植物プランクトンか否かを判定できることは、重要であ
る。

【００１５】植物ピコプランクトンなどに関する参考資
料としては、中村寿子：水道水源湖沼における植物ピコ
プランクトン、水道協会雑誌、ｖｏｌ．６１，Ｎｏ．１
２（１９９２）、一柳ら：浄水プロセスにおける藍藻ピ
コプランクトンの挙動、用水と廃水、ｖｏｌ．４１，Ｎ
ｏ．９，（１９９９）、日本水道協会：上水試験方法１
９９３年版などある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、湖沼
や河川などの植物ピコプランクトンの測定、すなわち植
物ピコプランクトンの計数には、落射蛍光顕微鏡を用い
て分析者が計数を行なう。この計数作業には、多大な時
間と労力が必要となるだけでなく、分析者間で計数誤差
が発生し易い問題がある。

【００１７】また、植物プランクトン量の把握手法とし
てクロロフィルａ濃度測定があるが、この測定法にも次
のような問題がある。

【００１８】クロロフィルａ濃度測定の中でもクロロフ
ィルａのろ過・抽出過程が必要とされる分析手法におい
ては、ろ過工程に用いられるフィルタの口径によって、
フィルタに捕捉される植物プランクトンとそうでない植
物プランクトンがある。植物ピコプランクトンのような
微小プランクトンは、フィルタ口径によっては、捕捉さ
れていない可能性があり、クロロフィルａ濃度が植物プ
ランクトン量を正確に反映しているとは言えない場合が
生じる恐れがある。

【００１９】さらに、現在、植物ピコプランクトンとい
う微小藻類のろ過水漏出が問題視されている。植物プラ
ンクトンの中には、異臭味を出したり、毒性物質を産生
するものもあるため、ろ過水以降の水に出来るだけ、そ
れを漏出させたくない。従って、ろ過水漏出微粒子が植
物プランクトンかどうかを把握出来ることが望まれてい
る。

【００２０】このことは、微粒子計を使用することで、
低濁度検水の微粒子は計数することができるが、その微
粒子が植物プランクトンかどうかは判定できない問題が
ある。

【００２１】以上のように、現在では、ろ過水への漏出
が懸念される植物ピコプランクトンのような微小藻類を
測定することは難しく、上述した計数法で測定できたと
しても、多大な時間が掛かる問題がある。

【００２２】また、ろ過水への植物ピコプランクトン漏
出がある場合、出来る限り早急に把握することが求めら
れるが、現在では、それは不可能であるため、植物ピコ
プランクトンの漏出を連続的に即座に把握できることが
要望されている。

【００２３】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、低濁度検水中の微小植物プランクトンを即座にし
かも連続的に計数することができる植物プランクトンの
計数装置及びその計数方法を提供することを課題とす
る。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を達成するために、第１発明は、微粒子検出位置と蛍光
検出位置が設定され、検水を一定流量で流す測定セル
と、この測定セルの微粒子検出位置に設置される光遮断
式の微粒子計と、前記測定セルの蛍光検出位置に設置さ
れる蛍光光度計とからなり、検水中の粒子径毎の粒子数
及びクロロフィル含有粒子数を蛍光光度計の出力から計
数することを特徴とする植物プランクトンの計数装置で
ある。

【００２５】第２発明は、前記微粒子検出位置と蛍光検
出位置が、一定間隔離して測定セルに配置したことを特
徴とする請求項１記載の植物プランクトンの計数装置で
ある。

【００２６】第３発明は、検水を一定流量で流す測定セ
ルに、光遮断式微粒子測定手段と蛍光光度測定手段を設
けた後、微粒子測定手段で検水中の粒子径毎の粒子数を
測定し、その後、蛍光光度測定手段でクロロフィル含有
粒子数の有無を蛍光光度出力から判定するようにしたこ
とを特徴とする植物プランクトンの計数方法である。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態を示
す原理概要説明図で、この実施の形態は、測定セル１
１、微粒子計１２及び蛍光光度計１３から構成される。

【００２８】微粒子計１２は、光遮断式のもので、レー
ザー光線を発する微粒子計光源１２ａと微粒子計センサ
１２ｂから構成され、浄水工程水を測定対象とするもの
を使用する。

【００２９】蛍光光度計１３は、励起光波長４３６ｎｍ
近辺の励起光を発する蛍光光度計光源１３ａと、受光部
波長６７０ｎｍ近辺の蛍光を測定できる蛍光光度計セン
サ１３ｂから構成されるもので、クロロフィルを測定す
る用途のものを使用する。

【００３０】次に上記実施の形態の測定フローを述べる
に、測定セル１１の入口１１inから検水を一定流量ＱmL
／分で通水する。このとき、測定セル１１内の検水の流
れは、層流となるように測定セルを構成し、流量を設定
する。

【００３１】測定セル１１を流れる検水中のある一つの
濁質をＰＭ１とすると、濁質ＰＭ１は、微粒子検出位置
Ａに達すると、濁質ＰＭ１が微粒子計光源１２ａから発
せられるレーザー光線を遮断する。このとき、微粒子計
センサ１２ｂでは、濁質ＰＭ１の影から粒子径が求めら
れる。

【００３２】続いて、測定セル１１内の層流中を流れる
濁質ＰＭ１は、時間ｔ後に蛍光検出位置Ｂに達する。こ
こで濁質ＰＭ１は、蛍光光度計光源１３ａから励起光の
照射を受ける。

【００３３】濁質ＰＭ１がクロロフィルを有する場合、
濁質ＰＭ１は蛍光光線を発する。その蛍光光線は、蛍光
光度計センサ１３ｂで検出され、濁質ＰＭ１は、クロロ
フィルを有する物質と判断される。

【００３４】濁質ＰＭ１がクロロフィルを有しない場合
には、蛍光光線を発しないため、濁質ＰＭ１は、クロロ
フィルを有しない物質と判断される。蛍光検出位置Ｂを
通過した濁質ＰＭ１は、測定セル１１の出口１１outか
ら流出する。

【００３５】上記濁質ＰＭ１の測定フローのように、検
水中の濁質が引き続き測定セルを一定流量で流入、流出
しながら、濁質の粒子径と粒子数、濁質のクロロフィル
の有無を測定することが出来る。

【００３６】図２は、この実施の形態の微粒子計と蛍光
光度計における測定出力パターンを示す説明図で、図２
の微粒子計出力には、粒子Ｐ１〜Ｐ６の粒子径の大小に
応じた出力の高低が時間の経過とともに示されている。
例えば、粒子Ｐ１は、時間ｔ１にて微粒子検出位置Ａで
粒子径が測定されたことを示している。そして、粒子Ｐ
１，Ｐ４，Ｐ５（図中黒丸印）は、クロロフィル含有粒
子を示している。

【００３７】図１に示す測定セル１１に検水を流してい
るとき、粒子Ｐ１が微粒子検出位置Ａを通過した時から
時間ｔ後に、粒子Ｐ１は蛍光検出位置Ｂに達し、ここで
蛍光光度計光源１３ａから励起光が照射される。する
と、粒子Ｐ１は蛍光光線を発し、図２に示す蛍光光度計
出力に蛍光出力が生じる。蛍光出力が生じることで、粒
子Ｐ１はクロロフィル含有粒子と判定される。この後、
粒子Ｐ１は測定セル１１の出口１１outから流出され
る。

【００３８】粒子Ｐ１に続く粒子Ｐ２は、Ｐ１と同様に
測定されるが、図２に示すように蛍光出力を発しないた
め、クロロフィル含有粒子でないと判定される。このよ
うに、継続する測定の例として、粒子Ｐ１〜Ｐ６まで図
に示したが、この場合、６つの粒子の内３個（Ｐ１，Ｐ
４，Ｐ５）が蛍光出力を発しする関係からクロロフィル
含有粒子と判定される。

【００３９】図３はこの実施の形態による測定結果例を
示すグラフである。図３の図示左側のグラフは、微粒子
計のみの測定結果で、各粒子径毎の粒子数のみが出力さ
れる様子を表している。

【００４０】図３の図示右側のグラフは、この実施の形
態による測定結果を示し、各粒子径毎の粒子数は、図中
白の棒グラフの部分、クロロフィル含有粒子数は、斜線
棒グラフの部分でそれぞれ示す。

【００４１】この実施の形態では、各粒子径毎の粒子分
布と、各粒子径毎のクロロフィル含有粒子分布を同時に
出力できる。また、この結果より、各粒子毎のクロロフ
ィル含有粒子の存在比率も求めることができるようにな
る。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
微粒子計と蛍光光度計を併用したので、各粒子径毎のク
ロロフィル含有粒子、すなわち植物プランクトンを短時
間に計数することができ、しかも計数測定誤差も極めて
小さくすることができ、また、各粒子径毎の粒子数とク
ロロフィル含有粒子数より、各粒子径毎の植物プランク
トン存在比率を知ることができる。さらに、植物ピコプ
ランクトンといった微小藻類の計数が連続的かつ即座に
出来る利点も得られる。

【００４３】上記の他に、微粒子計を使用しているため
に、各粒子径毎の粒子数を計数することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示す原理概要説明図。

【図２】微粒子計と蛍光光度計における測定出力パター
ン説明図。

【図３】実施の形態による測定結果例を示すグラフ。

【符号の説明】

１１…測定セル １２…微粒子計 １２ａ…微粒子計光源 １２ｂ…微粒子計センサ １３…蛍光光度計 １３ａ…蛍光光度計光源 １３ｂ…蛍光光度計センサ Ａ…微粒子検出位置 Ｂ…蛍光検出位置 ＰＭ１…濁質

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 33/48 Ｇ０１Ｎ 33/48 Ｎ Ｇ０６Ｍ 7/00 Ｇ０６Ｍ 7/00 Ｂ // Ｇ０１Ｎ 33/483 Ｇ０１Ｎ 33/483 Ｃ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微粒子検出位置と蛍光検出位置が設定さ
   れ、検水を一定流量で流す測定セルと、 この測定セルの微粒子検出位置に設置される光遮断式の
   微粒子計と、 前記測定セルの蛍光検出位置に設置される蛍光光度計と
   からなり、 検水中の粒子径毎の粒子数及びクロロフィル含有粒子数
   を蛍光光度計の出力から計数することを特徴とする植物
   プランクトンの計数装置。
2. 【請求項２】 前記微粒子検出位置と蛍光検出位置は、
   一定間隔離して測定セルに配置したことを特徴とする請
   求項１記載の植物プランクトンの計数装置。
3. 【請求項３】 検水を一定流量で流す測定セルに、光遮
   断式微粒子測定手段と蛍光光度測定手段を設けた後、微
   粒子測定手段で検水中の粒子径毎の粒子数を測定し、そ
   の後、蛍光光度測定手段でクロロフィル含有粒子数の有
   無を蛍光光度出力から判定するようにしたことを特徴と
   する植物プランクトンの計数方法。