JP2008259436A - アマモ場造成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】浚渫汚泥を利用し、製作及び取扱が容易なアマモ育成材料、並びに該アマモ育成材料を使用するアマモ育成方法を提供すること。
【解決手段】特定割合の軽焼マグネシア系固化剤とセメント系固化剤からなる固化剤を、含水率が４５重量％以上の浚渫汚泥に対し特定量添加混合し、アマモ種子を植え付けて成形固化したアマモ場造成用固化体、及び該固化体を海底に設置してアマモ場を造成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、外力により容易に浮遊・散逸する泥状の海底質にアマモ場を効率的に造成する方法に関する。

アマモはコンブやワカメ等の海藻と異なり種子植物であるため、海中で花を咲かせ種をつくり、その種が海底から発芽しなければ生存できない（単年性アマモの場合）。また、海底の土壌環境も重要で、根が伸びて、波に流されないで定着できる底質、つまりヘドロでない、細かいシルト状の砂地を必要とする。
アマモや同属のコアマモは遠浅の砂泥海底に、いわゆるアマモ場という大群落を作る。そこは魚類の産卵場所、稚魚の生育の場所、また汚れた海水を浄化する場所として大切であるが、近年、埋立工事や水質、底質の悪化によって激減しているのが現状であり、アマモ場の造成の要望は高い。

少々の海流や波浪のある海域で、アマモを人工的に植生させる方法としては、適宜の砂とアマモの種子と、カラゲイニンなどの粉末状の糊状物質を混合し、さらに水を加えて砂に糊状物質とアマモの種子がまぶされた状態のものを、海底に均一に散布する方法（特許文献１）、貝殻などの多孔質天然素材と、海草が育成している海底土壌とを、石膏などにより結合保持させ、これに海草の種子を植え付けて海中に設置する方法（特許文献２）などが知られている。

一方、沿岸における閉鎖性水域の水質改善を目的とした底泥浚渫事業が全国各地で実施されているが、浚渫された底質の処分が問題化し、浚渫底質を固化処理し浚渫海域に再設置する方法が考えられている。

この軟泥固化体を利用したアマモ場造成方法も提案されており、この方法によれば、軟弱底質による水質改善、排出汚泥の有効利用と、アマモ場再生という課題を一気に解決できるものとして注目されている。

特許文献３には、アマモ種子と浚渫土とを含む粘性土と、石膏を主体とした固化材と、水溶性ポリマーと、を混合し粒状化したアマモ育成材料を、海中に投入することにより海底でアマモの育成場を造成する方法が記載され、特許文献４には、浚渫土にペーパースラッジ焼却灰を原料とする凝集固化剤を添加して予備固形物を得、この予備固化物を固液分離して含水比１００〜２００質量％の固形物とし、得られた固形物にアマモを植え付けて海水中で育成する方法が記載されている。
しかしながら、これらの方法では、施工過程が複雑で，かつ固化剤等の使用材料が特殊で一般的に入手が困難であることに加え，アマモ種子を意識的に出芽適正埋設深さに維持することができないことから，アマモ場を広域的に造成することが難しいという問題があった。

さらに、環境負荷の少ない土壌の固化剤として、軽焼マグネシア１００重量部に対し、石膏、ポルトランドセメント及び高炉スラグから選ばれる１種以上１〜１００重量部を含み、凝結オキシカルボン酸塩又はケトカルボン酸塩０．１〜１．０重量部からなる土壌硬化組成物が知られている（特許文献５）が、ここで使用される土壌は、含水率の高い浚渫汚泥ではなく通常の乾質土壌であり、固化成形物も５０Ｎ／ｍｍ^２以上の強度を有するもので、アマモの育成材料として使用できるものではなかった。
特開２００１−４５８９８号公報 特開２００５−８７０６８号公報 特開２００５−９５１４２号公報 特開２００６−３２５５１４号公報 特開２００１−２００２５２号公報

本発明は、浚渫汚泥を利用し、製作及び取扱が容易なアマモ育成材料、並びに該アマモ育成材料を使用するアマモ育成方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、特定割合の軽焼マグネシア系固化剤とセメント系固化剤からなる固化剤を、含水率が４５重量％以上の浚渫汚泥に対し特定量添加混合し、アマモ種子を植え付けて成形固化したものは、アマモの発芽率が高く、良好に生育することを見出し、本発明に至った。
さらに、本発明者らは、所定形状に成型した上記固化体をアマモ育成床として海底に設置することにより、簡単な施工により海底にアマモ場が造成できることを見出した。

本発明で使用される浚渫汚泥の含水率が４５重量％以上であるような底質環境では、多少の海流や波浪で容易に再懸濁し、水質が悪化するとともに底質が不安定となるので、アマモ場を育成することは困難であった。
本発明では、このような軟弱底質を浚渫し、得られた浚渫汚泥を固化しアマモ育成床として海底に戻すものである。このような海域でアマモを長期間維持させると、アマモ場の地下茎は、シート状に張り巡らせることで、自ら底質を安定させることとなる。

本発明の態様は以下のとおりである。
（１）含水率が４５重量％以上の浚渫汚泥を、マグネシウム系固化剤１重量部に対し、セメント系固化剤を１〜３重量部配合した固化剤により固化された成形体に、アマモ種子が埋設されていることを特徴とするアマモ場造成用固化体。
（２）成形体に、さらに安定工を埋設したことを特徴とする（１）のアマモ場造成用固化体。
（３）（１）の固化体を、海底に多数敷設することを特徴とするアマモ場造成方法。
（４）含水率が４５重量％以上の浚渫汚泥に、マグネシウム系固化剤１重量部に対し、セメント系固化剤を１〜３重量部配合した固化剤を、固形物換算で２〜５重量％添加してプレート状に成形し、この成形体にアマモ種子を埋設し、固化させたことを特徴とするアマモ場造成用固化体の製造方法。

本発明によれば、簡単な施工で、軟弱底質による水質改善、排出汚泥の有効利用と、アマモ場再生という課題を一気に解決できる。
また、本発明の固化体を使用すれば、アマモの発芽率が高いので、アマモ場を確実に育成することができる。

本発明でいうアマモは、単子葉植物の一種で、アマモのほか、スガモ、エビアマモ、コアマモ、タチアマモ，ズゲアマモを含む。

本発明でいう浚渫汚泥は、含水率が４５重量％以上のものをいう。含水率が４５重量％未満では、固形体の強度が高くなりすぎるため発芽率が低下するし、そもそも底質として安定しているので、浚渫固化する必要性が低い。
また、浚渫汚泥中のシルト分は、１５重量％以上であることが好ましい。シルト分が１５重量％未満の浚渫汚泥では、やはり固形体の強度が高くなりすぎるため発芽率が低下する。

本発明で使用するセメント系固化剤としては、市販されている各種のセメントが使用可能であるが、一般に港湾工事などで使用するポルトランドセメントが使用できる。また、マグネシウム固化剤としては、通常、土壌硬化剤として市販されている、軽焼マグネシアが入手し易く好ましい。

本発明で使用される固化剤は、マグネシウム系固化剤1重量部に対し、セメント系固化剤を１〜３重量部配合したものが好ましい。セメント系固化剤とマグネシウム系固化剤との配合比がこの範囲を外れると、アマモの発芽率が低下してしまう。

本発明で使用する固化剤の添加量は、浚渫汚泥の固形物換算で、２〜５重量％添加することが必要である。２重量％未満では必要な強度が得られず、固化体は、安定したアマモ育成床として機能しない。また、５重量％を超えると強度が高くなりすぎ、発芽率が低下する。なお、最適な添加量は、固化体の設置場所により異なり、海流や波浪の影響が大きい場所に設置する場合には添加量を多くして、成形体の強度を高くする必要があるが、一般的には３重量％程度が好ましい。

本発明で使用する固化体の形状は任意に決定できるが、図１に示されるような３０ｃｍ×３０ｃｍで厚さ３０ｍｍのプレート状に成形したものが好ましい。この大きさであれば取扱いが容易であり、海底に敷設しやすく、しかも均一にアマモを埴生させることができる。
これ以上の大きさでは、海底の起伏によってプレートが剥離し易くなり、アマモの育成床として機能しなくなる。

３０ｍｍ厚のプレート状に成形した場合、アマモの種子は、表面から１０〜１２ｍｍ程度の深さに植え付けることが好ましい、これより深いと発芽率が減少し、これより浅いと発芽しても固化体から脱落する確率が高くなる。

固化体に植え付ける種子の数は、種子の種類にもよるが、アマモの場合、１０００粒／ｍ^２が好ましい。

図１に示されるように、固化体の内部に、草体安定工を埋め込むことができる。これは、アマモの根が、硬い物体に絡みつくように発育する性質を利用するもので、固化体の内部に、草体安定工を埋め込むことで、発芽したアマモの根をこの安定工に絡みつかせ、成形体から脱落しにくいアマモを育成することができる。
この草体安定工としては、エクスバンドメタルのような金網状のものや、石礫のような粒状のものが使用できる。

固化体の設置場所は、太陽光が十分届く水深４〜１０ｍ程度の海底で、年間最大波高が０．６ｍ以下の場所が好ましい。

［実施例］
アマモの出芽及び初期生長の状況を詳細に観察するために水槽内培養試験を行い、機能と効果を実証するために実海域実証試験を行った。
一般的なアマモの生活史は、有性生殖過程においては３〜６月に花枝（生殖株）を形成し種子を持ち、花枝が枯死することで種子が海域に放出される。６〜１２月は種子の状態で休眠し、１〜２月に出芽し生長を始める。単年性アマモは有性生殖過程のみで繁殖するが、多年生アマモは無性生殖過程も併せている。無性生殖過程においては２〜６月に草体が伸長し、７〜９月に衰退するが、栄養株と呼ばれる地下茎が残り、１０月〜２月に伸長・分枝し、分枝した栄養株から草体が伸長することで生息域を拡大する。
したがって、実験は、１２月に固化体を製作して水槽または実海域に設置、約１年をかけて経過観察調査を行なった。
以下その実験の詳細及び結果について説明する。

［供試底質］
試験には、以下の４種類の性状及び由来の異なる底質を用いた。
「日生」：岡山県備前市日生米子湾内の実証試験を実施した海域の底質
「黒島泥」：岡山県水産試験場地先のやや沖側の島影域に形成された多年性アマモ場内で泥分が多く含まれる箇所の底質
「黒島砂」：同地点であるが砂分が多い底質
「東和」：山口県周防大島町逗子ヶ浜地先海域で離れ島状に残存するアマモ場内の底質
これらの性状を表１に示す。

固化剤には、普通ポルトランドセメント及び軽焼マグネシアを用いた。供試軟弱底質は採取後、一昼夜以上静置し、上澄み海水を取り除いた後、湿重量を計測し、固化剤を配合、十分混合し、型枠に打設・形成した。型枠は鋼製の３０ｃｍ四方の側壁と鋼網の底面部からなり、固化剤を混合した底質を直接打設して表面を成形、アマモ種子を上部より所定深さ（約１０ｍｍ）に孔あるいは溝を設け投入、再度表面を成形することで播種を行なった。
設置態様としては、型枠に打設したままの状態で海底に設置したもの、及びガーゼ布で全体を包むようにして成形したものを脱型して海底に設置したものの２種類を試みた。
アマモ種子は、岡山産の多年生種子を用いた。

「日生」、「黒島泥」、「黒島砂」の底質を使用し、枠から取り外した固形体を用い、出芽から初期成長時を岡山県水産試験場屋内水槽で培養し、148日後に岡山県水産試験場地先の海域に移設した。
播種から発芽株数を経過観察した結果を図２に示す。いずれの底質でも固形剤としてセメントを使用したものの発芽率が高かった。

「東和」の底質を加え、実施例１と同様な方法により播種を行なった固形体を用い、実験を行なった。出芽から逗子ヶ浜地先開封域に設置し、播種から発芽株数を経過観察した。固形剤としてセメントを２％使用した結果を図３、軽焼マグネシアを１０％使用した結果を図４に示す。いずれの実験も含水比が４５重量％以上の「日生」、「黒島泥」を使用したものの発芽率が高く、含水比が４５重量％未満である「黒島砂」、「東和」の底質では発芽率が低かった。
また、発芽率はセメント系の固化剤を使用したものが高かったが、残存率はマグネシウム系固化剤を使用したものが良好な結果を示した。

［固形剤を配合した実験］
実施例２の結果を踏まえ、固形剤としてセメント系とマグネシア系を配合した実験を行なった。底質には「日生」を使用し、実施例１と同様な方法により播種を行なった固形体を用いた。
本実験では、外海水をかけ流しにする通常屋内水槽での培養試験（通常水槽試験）、水温を２０℃に保った流水式か温水槽での培養試験（加温水槽試験）、かけ流し水槽で発芽まで培養し、初期生長前に海域に移設する試験（初期静置試験）を実施し、発芽株数及び最大葉長を経過観察した。結果を図５〜７に示す。
各試験とも、セメント系ないしマグネシア系を単独で使用したものより、両者を配合したものの方が、発芽率及び最大葉長が良好であり、特にセメント系２重量部に対しマグネシア系１重量部配合したものが良い結果をもたらした。

［大型枠体を使用した実験］
鋼製の９０ｃｍ四方の側壁と鋼網の底面部からなる型枠を使用し、固形剤としてセメント系とマグネシア系を配合し、底質には「日生」を使用した実験を逗子ヶ浜地先において行なった。この実験では固形体は型枠から外さず枠体ごと海底に設置した。
この実験では固化体の剥離・逸散が生じた。この状況は、マグネシア系固形剤を使用したものが著しく、設置後９０日経過後で３０〜９０％の剥離・逸散が認められた。セメント系固化剤では初期には、この現象は認められなかったが、４ヶ月経過後、１部で剥離・逸散が認められ、５ヶ月経過時点で１０〜３０％の剥離・逸散が生じた。
このような剥離・逸散は、小型の型枠（３０ｃｍ四方）では生じなかったことから、大型固化体では、海底地形の若干の起伏に追従できず、固化体が湾曲することにより亀裂が生じたためと考えられる。

［安定工を使用した実験］
セメント系３％とマグネシア系１．５％を配合した固形剤を使用し、底質には「日生」を使用し、型枠として３０ｃｍ四方の耐水ベニア板製の側壁と蓋部からなものを使用した。製作は、蓋部を下にして方枠内に底面の２倍のガーゼ布をかぶせ、アマモ種子埋設深さ分の厚さだけ低質を打設し、その上にアマモ種子を散布した後、上面にエキスパンドメタル（ＸＳ４２規格）、または直径約２０ｍｍの石材が一体設置されるよう、型枠全体に底質を打設・成形し、ガーゼ布で包み込むように最終成形した。設置は、型枠のまま海中に移送し上下を転置して海底面に置き、蓋部、型枠を脱型し、固化体のみを海底に定位した。
実験は逗子ヶ浜地先で実施し、発芽株数を経過観察した結果を図８に示す。安定工を設けた固化体では、残存率が優れていた。

［播種深さの実験］
播種の深さを１０〜３０ｍｍとして、安定工を設けなかったこと以外は実施例４と同様な方法により播種を行なった固形体を用いた。実験は逗子ヶ浜地先で実施し、発芽株数を経過観察した結果を図９に示す。１０〜２０ｍｍの深さに播種した固化体では発芽したが、３０ｍｍに播種した固化体では全く発芽しなかった。

本発明で使用する材料は、底質、アマモ種子、セメント系固化剤、マグネシア系固化剤、ガーゼ布のみであり、ほぼ天然由来の素材であることから環境負荷が少ない。
また、作業が簡単であり、水質汚濁が問題となっている閉鎖性海域における水質改善対策としても有効である。

本発明のアマモ場造成用固化体の概略図 各種底質を使用したアマモの発芽実験 各種底質を使用したアマモの発芽実験（セメント系固化剤） 各種底質を使用したアマモの発芽実験（マグネシア系固化剤） 配合固化剤を使用した実験（通常水槽実験） 配合固化剤を使用した実験（加温水槽実験） 配合固化剤を使用した実験（初期静置実験） 安定工を埋設した実験 種子の埋設深さを変えた実験

Claims (4)

1. 含水率が４５重量％以上の浚渫汚泥を、マグネシウム系固化剤１重量部に対しセメント系固化剤を１〜３重量部配合した固化剤により固化した成形体に、アマモ種子が埋設されていることを特徴とするアマモ場造成用固化体。
2. 成形体に、さらに安定工を埋設したことを特徴とする請求項１記載のアマモ場造成用固化体。アマモ場造
3. 請求項１記載の固化体を、海底に多数敷設することを特徴とするアマモ場造成方法。
4. 含水率が４５重量％以上の浚渫汚泥に、マグネシウム系固化剤１重量部に対し、セメント系固化剤を１〜３重量部配合した固化剤を、固形物換算で２〜５重量％添加してプレート状に成形し、この成形体にアマモ種子を埋設し、固化させたことを特徴とするアマモ場造成用固化体の製造方法。