JP2012206099A - 海洋生物の遊泳を阻害する方法および海洋生物の付着を抑制するシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＯ_２ナノバブルを、海洋生物を含有する水に注入することによって、効果的に、海洋生物の付着を抑制する方法およびシステムと、海洋生物の遊泳を阻害する方法とを提供すること。
【解決手段】 海洋生物の遊泳を阻害する方法として、海洋生物を含有する水に、粒径が１〜９９９ｎｍであるＣＯ_２ナノバブルを注入する工程を含むようにする。
【選択図】図１０

Description

本発明は、海洋生物の遊泳を阻害する方法および海洋生物の付着を抑制するシステムおよび方法に関する。

冷却水として海水を利用する火力発電所や原子力発電所などの発電プラントにおいては、海から海水を取り入れて復水器に供給する取水路や、復水器を通った海水を海へ放出するための放水路の内部に、フジツボ類やイガイ類をはじめとする貝等の海洋生物が付着し易い。海洋生物の付着量が多くなると、冷却水の流路が塞がれて冷却性能が低下するなどの不具合を招くおそれがある。
そこで、従来から、例えば、特許文献１〜５に開示されるように、次亜塩素酸ナトリウム溶液や二酸化塩素などの塩素系薬剤を冷却水に注入することにより、冷却水流路への海洋生物の付着を抑制することが行われている。また、特許文献６に開示されるように、二酸化炭素のマイクロバブル（以下、ＣＯ_２マイクロバブルという）を冷却水に溶解させることにより、冷却水流路への海洋生物の付着を抑制する方法が報告されている。

特開平 ７−２６５８６７号公報 特開平１１− ３７６６６号公報 特開２００５−１４４２１２号公報 特開２００５−１４４２１３号公報 特開２００５−２４４２１４号公報 特開２０１０− ４３０６０号公報

本発明は、二酸化炭素のナノバブル（以下、ＣＯ_２ナノバブルという）を、海洋生物を含有する水に注入することによって、効果的に、海洋生物の遊泳を阻害する方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る海洋生物の遊泳を阻害する方法は、前記海洋生物を含有する水に、ＣＯ_２ナノバブルを注入する工程を含む。

一方、本発明に係る熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制するシステムは、海洋生物を含有する水を、熱交換対象設備に供給するための供給装置と、前記供給された水を用いて、前記熱交換対象設備と熱交換するための熱交換器と、前記熱交換対象設備と熱交換後の水を、前記熱交換対象設備から放出するための放出装置と、前記海洋生物を含有する水、前記供給された水、及び、前記熱交換対象設備と熱交換後の水のいずれか一つ以上に、ＣＯ_２ナノバブルを注入するための注入装置とを備える。

さらに、本発明に係る熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制する方法は、海洋生物を含有する水を、熱交換対象設備に供給する工程と、前記供給された水を用いて、前記熱交換対象設備と熱交換する工程と、前記熱交換対象設備と熱交換後の水を、前記熱交換対象設備から放出する工程と、前記海洋生物を含有する水、前記供給された水、及び、前記熱交換対象設備と熱交換後の水のいずれか一つ以上に、ＣＯ_２ナノバブルを注入する工程とを含む。

上記いずれの発明においても、注入されるＣＯ_２ナノバブルは、粒径が１ｎｍ〜９９９ｎｍの二酸化炭素の気泡をいうが、粒径は、１０〜９００ｎｍであることが好ましく、４０〜４８０ｎｍであることがより好ましく、３００〜４１０ｎｍであることが特に好ましい。また、海洋生物の種類は特に限定されないが、例えば、フジツボ類やイガイ類などの貝類であっても良く、これらの中でもフジツボ類の幼生であることがより好ましい。

本発明によれば、海洋生物を含有する水にＣＯ_２ナノバブルを注入することによって、効果的に、海洋生物の付着を抑制する方法およびシステムと、海洋生物の遊泳を阻害する方法とを、提供することができる。

本発明の一実施形態として説明する、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制するシステムの全体構成を示す図である。 本発明の一実施形態における、取水路、放水路、ＬＮＧ気化器流路、および、復水器流路からなる、熱交換水流路を、模式的に示す図である。 本発明の一実施形態における、ＣＯ_２ナノバブル注入装置の詳細構成を示す図である。 本発明の一実施形態における、注入管が供える注入口の構成例を示す図である。 本発明の一実施形態における、注入管が供える注入口の別の構成例を示す図である。 本発明の一実施形態における、ＣＯ_２のバブルを３０秒〜１分注入した際の、アカフジツボ幼生の麻痺率を示す図である。 本発明の一実施形態における、ＣＯ_２のバブルを２分注入した際の、アカフジツボ幼生の麻痺率を示す図である。 本発明の一実施形態における、ＣＯ_２のバブルを５分注入した際の、アカフジツボ幼生の麻痺率を示す図である。 本発明の一実施形態における、ＣＯ_２マイクロバブルの粒径分布を示す図である。 （ａ）本発明の一実施形態における、ＣＯ_２ナノバブルを１〜３分注入した際の、ＣＯ_２ナノバブルの粒径分布を示す図である。（ｂ）本発明の一実施形態における、ＣＯ_２ナノバブルを１〜３分注入した際の、３００ｎｍ以上のＣＯ_２ナノバブルの粒径分布を示す図である。 （ａ）本発明の一実施形態における、ＣＯ_２ナノバブルを１分注入した際の、ＣＯ_２ナノバブルの粒径分布を示す図である。（ｂ）本発明の一実施形態における、ＣＯ_２ナノバブルを１分注入した際の、３００ｎｍ以上のＣＯ_２ナノバブルの粒径分布を示す図である。 本発明の一実施形態における、ＣＯ_２ナノバブルを注入する前の、ＥＳＲスペクトルを示す図である。 本発明の一実施形態における、ＣＯ_２ナノバブルを１分注入した際の、ＥＳＲスペクトルを示す図である。 本発明の一実施形態における、ＣＯ_２ナノバブルを３分注入した際の、ＥＳＲスペクトルを示す図である。 本発明の一実施形態における、ＣＯ_２ナノバブルを１分注入した後、さらに、１０分放置した際の、ＥＳＲスペクトルを示す図である。

以下、上記知見に基づき完成した本発明の実施の形態を、添付図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明の目的、特徴、利点、および、そのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば容易に本発明を再現できる。以下に記載された発明の実施の形態及び具体的な実施例などは、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図並びに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々な改変並びに修飾ができることは、当業者にとって明らかである。

＝＝本発明に係る海洋生物の遊泳を阻害する方法＝＝
本発明に係る海洋生物の遊泳を阻害する方法は、海洋生物を含有する水に、ＣＯ_２ナノバブルを注入する工程を含む。

ここでいうＣＯ_２ナノバブルとは、粒径が１ｎｍ〜９９９ｎｍの二酸化炭素の気泡をいうが、粒径は、１０〜９００ｎｍであることが好ましく、４０〜４８０ｎｍであることがより好ましく、３００〜４１０ｎｍであることがさらに好ましい。このような粒径のＣＯ_２ナノバブルを注入することによって、二酸化炭素の水への溶解量をさらに低く抑えながら、注入された水に含まれる海洋生物が熱交換水流路に付着するのをより効果的に抑えることができる。

ＣＯ_２ナノバブルを発生させる方法は限定されないが、例えば、水などの液体が供給された時に気体を自動的に吸引する、自給式ナノバブル発生装置を用いて、ＣＯ_２ナノバブルを発生させることができる。このような自給式ナノバブル発生装置として、例えば、エジェクタ型、ベンチュリー型、ラインミキサー型、および、二相流旋回型などの旋回流方式があげられる。
供給する水の一例として、例えば、海水であっても良く、具体的には、後述するように熱交換のための水が挙げられ、二酸化炭素の水への溶解量を低く抑えながら、注入された水に含まれる海洋生物が熱交換水流路に付着するのを抑えることが可能となる。

海洋生物の種類は特に限定されないが、例えば、フジツボ類やイガイ類などの貝類であっても良く、これらの中でもフジツボ類の幼生であることがより好ましい。

このように、海洋生物を含有する水に、ＣＯ_２ナノバブルを注入することによって、二酸化炭素の水への溶解量を低く抑えながら、注入された水に含まれる海洋生物を麻痺状態などにすることができ、この結果、海洋生物の遊泳を阻害することができる。
海洋生物の遊泳を阻害すれば、例えば、海洋生物を含有する水の容器に、海洋生物が付着するのを防いだり、水から海洋生物を回収・除去したりするのが容易になる。なお、付着は変態という形態変化を伴う現象であるため、一定の割合の個体が麻痺状態になる環境下であれば、ほぼすべての個体が付着を忌避する可能性が高いと考えられる。

＝＝本発明に係る熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制するシステムの構成＝＝
図１は、本発明の一実施形態として説明する、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制するシステムの全体構成を示す図である。図１に示すように、本発明に係る、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制するシステム（以下、単に「システム」と称する。）１００は、海２に面する敷地に建設された火力発電所１０を備える。火力発電所１０は、燃料貯蔵設備１２、ＬＮＧタンク１４、発電設備１６、ＬＮＧ気化器１７、取水路２０、および、放水路２２などを備える。

発電設備１６は、さらに、復水器１８Ａおよび１８Ｂを備える。復水器１８Ａおよび１８Ｂは、蒸気原動機に連結し、水蒸気を凝結させるとともに高い真空を作り、蒸気の膨張作用を助ける装置である。復水器１８Ａおよび１８Ｂにおいて水蒸気を冷却して凝結させるために、復水器１８Ａおよび１８Ｂは、冷却水が通る熱交換水流路として、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂを備える。なお、復水器１８Ａおよび１８Ｂとして、冷却水が復水器流路２９Ａおよび２９Ｂの内部を通る表面復水器を図示しているが、冷却水を復水器内部に直接導入し、冷却水と蒸気とを混合する直接接触復水器であっても良い。

ＬＮＧ気化器１７は、ＬＮＧ（液化天然ガス）を熱交換で気化させる装置である。ＬＮＧ気化器１７においてＬＮＧを加温して気化させるために、ＬＮＧ気化器１７は、さらに、加温の熱源となる水が通る熱交換水流路として、ＬＮＧ気化器流路２７を備える。

取水路２０は、取水された熱交換のための水を、熱交換対象設備へと供給するための流路である。取水路２０は、さらに、水を取水するための取水口２４を備える。取水路２０は、取水口２４を通じて海洋生物を含有する海水を海２から取水し、このようにして取水された海水を、熱交換対象設備である復水器１８Ａおよび１８Ｂを冷却するための、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂへと供給する。
ここで、熱交換対象設備は特に限定されないが、例えば、火力発電所などの発電プラントが備える、復水器やＬＮＧ気化器であっても良い。

放水路２２は、熱交換対象設備と熱交換後の水を、熱交換対象設備の外へと放出するための流路である。放水路２２は、さらに、熱交換後の水を海へと放出するための放出口２６を備える。即ち、放水路２２は、復水器１８Ａおよび１８Ｂとの熱交換により加温された、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂ内部を流れる海水を、放出口２６を通じて海へと放出する。
なお、本実施形態では、復水器１８Ａおよび１８Ｂで加温された海水を有効に利用するべく、放水路２２の一部は、ＬＮＧ気化器流路２７へと通じている。これにより、復水器１８Ａおよび１８Ｂで加温された海水は、ＬＮＧ気化器１７へと送られるため、復水器１８Ａおよび１８Ｂで発生した熱を利用して、ＬＮＧ気化器１７を加温することができる。ＬＮＧ気化器１７と熱交換後の、ＬＮＧ気化器流路２７内部を流れる海水は、放水路２２へと合流する。放水路２２は、合流したＬＮＧ気化器流路２７内部を流れる海水を、放出口２６を通じて海へと放出する。

上記のように、熱交換水流路である、取水路２０、放水路２２、ＬＮＧ気化器流路２７、および、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂには海水が流れるため、熱交換水流路の内部には、貝等の海洋生物が付着・繁殖しやすい。そして、熱交換水流路内に多量の海洋生物が付着すると、流路が塞がれて十分な流量が得られなくなる等のために、熱交換機能が低下してしまう可能性がある。
特に、取水路２０については、復水器１８Ａおよび１８Ｂを効率よく冷却するべく、低い水温の海水を取り込めるように、取水口２４を陸地からかなり離れた沖合に設けるため、取水路２０は非常に長くなって、海洋生物の付着の影響を受けやすい。また、ＬＮＧ気化器流路２７については、復水器１８Ａおよび１８Ｂで加温された海水が流れることより、海洋生物が繁殖しやすい状態となっており、さらに、ＬＮＧ気化器１７との熱交換の効率を向上させるべく、流路直径が放水路２２よりも細くなっているため、海洋生物が付着した場合の影響を受けやすい。

そこで、本実施形態では、取水口２４から取水した熱交換のための海水に、ＣＯ_２ナノバブルを注入することによって、取水路２０、放水路２２、ＬＮＧ気化器流路２７、および、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂの内壁面における、貝等の海洋生物の付着を抑制している。
加えて、復水器１８Ａおよび１８Ｂで加温された熱交換のための海水に、ＣＯ_２ナノバブルを注入することによって、特にＬＮＧ気化器流路２７の内壁面における、貝等の海洋生物の付着をさらに抑制している。

取水口２４から取水した海水にＣＯ_２ナノバブルを注入する際、取水路２０の取水口２４に近い箇所で、ＣＯ_２ナノバブルを注入することが好ましい。それによって、熱交換水流路の上流で海洋生物の遊泳を阻害することができるため、ＣＯ_２ナノバブル注入箇所よりも下流にある熱交換水流路全体への海洋生物の付着を抑制することができる。
また、復水器１８Ａおよび１８Ｂで加温された海水にＣＯ_２ナノバブルを注入する際、ＬＮＧ気化器流路２７の入り口に近い箇所で、特定のＣＯ_２ナノバブルを注入することが好ましい。それによって、ＬＮＧ気化器１７と熱交換が行われるＬＮＧ気化器流路２７の内壁面に対する海洋生物の付着を抑制し、ＬＮＧ気化器流路２７の熱交換機能の低下を効果的に防いでいる。

図２は、取水路２０、放水路２２、ＬＮＧ気化器流路２７、および、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂからなる、熱交換水流路５０を模式的に示す図である。
図２に示すように、取水路２０は、復水器１８Ａおよび１８Ｂとの接続部、即ち、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂとの接続部に、それぞれ第１の海水ポンプ３０Ａおよび３０Ｂを備える。第１の海水ポンプ３０Ａおよび３０Ｂは、取水口２４を通じて、海水を海２から取水路２０へと吸入する。

取水路２０は、好ましくは取水口２４に近い箇所に、ＣＯ_２ナノバブル注入装置３２Ａを備える。また、ＬＮＧ気化器流路２７は、好ましくは入り口に近い箇所、即ち、放水路２２との接続部に、ＣＯ_２ナノバブル注入装置３２Ｂを備える。

図３は、ＣＯ_２ナノバブル注入装置３２Ａが自給式ナノバブル発生装置である場合の、詳細構成を示す。図３に示すように、ＣＯ_２ナノバブル注入装置３２Ａは、ＣＯ_２ナノバブル発生装置４０と、ＣＯ_２ナノバブル発生装置４０を用いて発生させたＣＯ_２ナノバブルを、取水路２０を流れる熱交換のための海水に注入するための注入管４２と、ＣＯ_２ナノバブル発生装置４０に海水を供給するための第２の海水ポンプ４４と、ＣＯ_２ナノバブル発生装置４０に二酸化炭素を供給するためのＣＯ_２ボンベ４６とを備える。

第２の海水ポンプ４４は、取水路２０から海水を取水し、取水した海水をＣＯ_２ナノバブル発生装置４０へと供給する。

ＣＯ_２ボンベ４６は、ＣＯ_２ボンベ４６とＣＯ_２ナノバブル発生装置４０との間に、ＣＯ_２ライン４７を備える。ＣＯ_２ライン４７は、ＣＯ_２ボンベ４６側から順に、減圧弁４８と流量調節弁４９とを備える。
ＣＯ_２ボンベ４６からＣＯ_２ライン４７に流入する二酸化炭素は、減圧弁４８で大気圧になるように圧力を調整され、流量調節弁４９で流量を調整されて、ＣＯ_２ナノバブル発生装置４０に送られる。この二酸化炭素は、ＣＯ_２ナノバブル発生装置４０に第２の海水ポンプ４４が取り込んだ海水の流水の力によって装置内が負の圧力となることで、自動的に装置内に取り込まれる。このようにしてＣＯ_２ナノバブル発生装置４０に取り込まれた二酸化炭素は、ＣＯ_２ナノバブル発生装置４０において、ＣＯ_２ナノバブルとなる。

注入管４２は、ＣＯ_２ナノバブル発生装置４０から注入管４２に送られてきたＣＯ_２ナノバブルを、取水路２０を流れる熱交換のための海水に排気するための、注入口４３を備える。注入管４２は、ＣＯ_２ナノバブル発生装置４０から発生させたＣＯ_２ナノバブルを、注入口４３を通じて、取水路２０を流れる熱交換のための海水に注入する。

図３に示す例では、ＣＯ_２ナノバブル発生装置４０と接続していない側の注入管４２の先端は、取水路２０の下流側へ向けて屈曲し、その最先端に注入口４３を備えている。なお、この場合において、図４に示すように、ＣＯ_２ナノバブル発生装置４０と接続していない側の注入管４２の先端部の断面を、注入口４３へ向けて次第に拡がるように構成してもよい。
また、図５に示すように、ＣＯ_２ナノバブル発生装置４０と接続していない側の注入管４２の先端は屈曲せずに、注入管４２の側面に設けた穴を注入口４３としてもよい。このように、注入管４２および注入口４３として様々な構成が考えられる。
なお、注入管４２は、同一箇所または複数個所に複数本あっても良い。

注入口４３から注入するＣＯ_２ナノバブルの粒径を、４０〜４８０ｎｍとすることが好ましく、３００〜４１０ｎｍとすることがより好ましい。このような粒径のＣＯ_２ナノバブルを、熱交換のための海水に注入することによって、二酸化炭素の水への溶解量をさらに低く抑えながら、海洋生物が熱交換水流路に付着するのをより効果的に抑制できる。

＝＝本発明に係る熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制する方法＝＝
次に、本実施の一形態として、特定のＣＯ_２ナノバブルを熱交換のための水に注入することによって、熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制する方法について説明する。
まず、第１の海水ポンプ３０Ａおよび３０Ｂを用いて、海洋生物を含有する海水を、海２から取水口２４を通じて取水路２０へと吸入する。

次に、第２の海水ポンプ４４を用いて、取水路２０を流れる海水を、ＣＯ_２ナノバブル発生装置４０へと供給する。それと同時に、減圧弁４８と流量調節弁４９とを経由させることによって、適量の大気圧のＣＯ_２を、ＣＯ_２ボンベ４６から、ＣＯ_２ライン４７を通じて、海水を供給されたナノバブル発生装置４０に供給する。
ＣＯ_２ナノバブル発生装置４０から発生させたＣＯ_２ナノバブルを、取水路２０へと取水した海水に、注入管４２を通じて注入口４３から注入する。このように、ＣＯ_２ナノバブルを、海洋生物を含有する海水に注入することによって、二酸化炭素の水への溶解量を低く抑えながら、海洋生物の遊泳を阻害し、取水路２０を含む熱交換水流路５０への海洋生物の付着を抑制することができる。

注入口４３から注入するＣＯ_２ナノバブルの粒径を、４０〜４８０ｎｍとすることが好ましく、３００〜４１０ｎｍとすることがより好ましい。このような粒径のＣＯ_２ナノバブルを、熱交換のための海水に注入することによって、二酸化炭素の水への溶解量をさらに低く抑えながら、海洋生物が熱交換水流路に付着するのをより効果的に抑制できる。

ＣＯ_２ナノバブルを注入した海水を、取水路２０を通じて、復水器１８Ａおよび１８Ｂの内部を通る復水器流路２９Ａおよび２９Ｂへと供給する。復水器流路２９Ａおよび２９Ｂへと供給された海水は、復水器１８Ａおよび１８Ｂとそれぞれ熱交換することによって、復水器１８Ａおよび１８Ｂを冷却する。

復水器１８Ａおよび１８Ｂと熱交換した後の海水を、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂから放水路２２へと放出する。放水路２２へと放出した海水の一部を、ＬＮＧ気化器の内部を通るＬＮＧ気化器流路２７へと供給する。

ＬＮＧ気化器流路２７へと供給した海水に、上記ＣＯ_２ナノバブル注入装置３２Ａの時と同様に、ＣＯ_２ナノバブル注入装置３２Ｂから発生させたＣＯ_２ナノバブルを注入する。ＣＯ_２ナノバブルを、ＬＮＧ気化器流路２７へと供給した海水に注入することによって、復水器１８Ａおよび１８Ｂで加温されたために海洋生物が繁殖しやすい状態となっているＬＮＧ気化器流路２７内部における、海洋生物の遊泳を阻害し、ＬＮＧ気化器流路２７および放出路２２を含む熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制することができる。

ＣＯ_２ナノバブルを注入したＬＮＧ気化器流路２７内部の海水は、ＬＮＧ気化器１７と熱交換することによって、ＬＮＧ気化器１７を加温する。この際、ＬＮＧ気化器流路２７内部の海水は、復水器１８Ａおよび１８Ｂよって加温されているため、復水器１８Ａおよび１８Ｂで発生した熱を利用して、ＬＮＧ気化器１７を加温することができる。

ＬＮＧ気化器１７と熱交換した後の海水を、ＬＮＧ気化器流路２７から放水路２２へと放出する。ここで、復水器流路２９Ａおよび２９Ｂから放水路２２へと放出した海水のうち、ＬＮＧ気化器流路２７へと供給した海水と、ＬＮＧ気化器流路２７へと供給しなかった海水とが合流する。

合流した海水は、放水路２２を通って、放水口２６から海２へと放水する。
放水された海水は、塩素系薬剤を一切含んでおらず、さらに、ＣＯ_２ナノバブルは海水には溶解しにくいため大気へと放出されることから、海２に与える負荷が少ない点で非常に優れている。

以下に本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、これらの実施例は本発明を説明するためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

［実施例１］アカフジツボノープリウス４−５期幼生の調製
天然海域からサンプリングしたアカフジツボ成体を、２３℃の人工海水（八洲薬品株式会社製、アクアマリンＳ）に移した。アカフジツボ成体に、アルテミア幼生を毎日給餌し、毎日水換えをして飼育した。このように飼育している間に、ノープリウス幼生が孵出したので、光を当てて集めた。

０．４５μｍのフィルターでろ過した後に、ペニシリン３ｍｇ／Ｌおよびストレプトマイシン６．６ｍｇ／Ｌを添加した天然海水に、集めたノープリウス幼生を約２個体／ｍＬで入れ、２３℃で飼育した。ノープリウス幼生に、培養した浮遊珪藻 Chaetoceros gracilisを約６０万細胞/ｍＬの濃度で毎日給餌し、２〜３日に１回水換えをして飼育した。

ノープリウス幼生を飼育し始めてから約１週間後の、ノープリウス４−５期まで成長したノープリウス幼生を、実施例２の遊泳阻害試験に用いた。

［実施例２］ＣＯ_２ナノバブルによるアカフジツボ幼生の麻痺効果試験
８．５Ｌの水槽に、５Ｌの天然海水を入れた。自給式バブル発生装置の一つである、旋回流方式のバブル発生装置（バブル注入口の直径：４０ｍｍ、アクアエアー社製）を用いて、０．１Ｌ／ｍｉｎの流量でＣＯ_２をバブル発生装置に供給することによって、ＣＯ_２ナノバブルを含むＣＯ_２のバブルを発生させ、発生させたＣＯ_２のバブルを水槽中の海水に注入した。
ＣＯ_２のバブルを注入し始めてから３０秒〜１分後（試験１）、２分後（試験２）、および、５分後（試験３）にバブル発生装置を停止させた。発生装置停止直後から、０分後、１０分後、２０分後、および、３０分後の海水について、アカフジツボ幼生の麻痺率、ＤＯ（Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ、溶存酸素）、および、ｐＨを測定した。また、これらの測定と併せて、注入したＣＯ_２のバブルのうち、ＣＯ_２マイクロバブルの粒径の分布を、液中パーティクルカウンター（Particle measuring systems社製、LiQuilaz E20P、計測範囲：２μｍ〜１２５μｍ）を使用して測定した。

麻痺率の計測については、次の方法で行った。まず、ＣＯ_２のバブルを注入した海水約２００ｍＬを水槽から汲み出し、汲み出した海水約２００ｍＬを別の容器に移して、直ちに、実施例１で調製したアカフジツボのノープリウス幼生約３０個体を加えた。このアカフジツボ幼生を加えた瞬間から１分後および５分後に、遊泳をしている個体と動きが止まっている個体を計数することによって、アカフジツボ幼生の麻痺率を計算した。

上記試験１〜３のそれぞれについて、表１に示す条件で、３回ずつ繰り返して行った。
ＤＯおよびｐＨの測定結果を、試験１については表２に、試験２については表３に、そして、試験３については表４に、それぞれ示す。また、計測したアカフジツボ幼生の麻痺率の結果を、試験１については図６に、試験２については図７に、そして、試験３については図８に、それぞれ示す。測定したＣＯ_２マイクロバブルの粒径の分布を、図９に示す。

図６が示すように、ＣＯ_２供給時間が１分以下である試験１においては、アカフジツボ幼生を加えた瞬間から１分後のアカフジツボ幼生の麻痺率は、５０％を上回り、非常に高い値を示した。しかし、試験１のその他の観察時では、いずれの場合もアカフジツボ幼生の麻痺率は低く、おおむね１０〜２０％となり、ＣＯ_２供給前の値と比較して有意な差はみられなかった。また、ＣＯ_２供給時間が２分である試験２においては、図７が示すように、全ての観察時においてアカフジツボ幼生の麻痺率は低く、おおむね１０〜２０％に留まった。
一方、ＣＯ_２供給時間が５分である試験３においては、多量のＣＯ_２が供給されたことにより、海水のｐＨが低下した結果、アカフジツボ幼生を加えた瞬間から１分後のアカフジツボ幼生の麻痺率は２０〜４５％であり、ｐＨの影響が強く出てくるＣＯ_２供給停止直後から５分後では、麻痺率は６０％以上となった。

溶存ＣＯ_２の影響によるアカフジツボ幼生の麻痺が起きない条件と考えられるｐＨ６．３以上の条件を満たす、試験１と試験２とを比較すると、ＣＯ_２供給時間が１分以下である試験１の、ＣＯ_２供給停止直後の海水を使用し、幼生への暴露開始から１分後の場合のみで、高い麻痺率が観測された。なお、試験１〜３のいずれにおいても、図９に示すように、パーティクルカウンターで測定したＣＯ_２マイクロバブルの粒径分布には差がないことは、パーティクルカウンターで測定されないサイズのＣＯ_２ナノバブルが、アカフジツボ幼生の麻痺に寄与していることを支持する。

なお、図７から明らかなように、試験１の、ＣＯ_２供給停止直後の海水を使用し、幼生への暴露開始から１分後の場合のみで高い麻痺率が観測され、その麻痺効果は、ＣＯ_２供給停止直後から１０分後の海水を用いた場合には大幅に低下していた。すなわち、ＣＯ_２ナノバブルがアカフジツボ幼生を麻痺させる効果は、ＣＯ_２ナノバブルの供給後から１０分以上は続かなかった。従って、ＣＯ_２ナノバブルを、例えば、火力発電所や原子力発電所などの発電プラントにおける熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制するために用いた場合には、海への排水時または排水直後には、用いたＣＯ_２ナノバブルの麻痺効果はほぼ無くなっており、排水による周辺環境への影響は非常に小さいという効果を有する。

［実施例３］ＣＯ_２ナノバブルの粒径分布
実施例２において発生しているＣＯ_２ナノバブルの粒径分布を調べるべく、以下の実験を行った。なお、粒径分布を正確に測定するために、使用する天然海水は、孔径0.2μｍのフィルターで予めろ過しておいた。

実施例２と同様に、旋回流方式のバブル発生装置を用いて、０．１Ｌ／ｍｉｎの流量でＣＯ_２をバブル発生装置に供給することによって、ＣＯ_２ナノバブルを含むＣＯ_２のバブルを発生させた。発生させたＣＯ_２のバブルを、８．５Ｌの水槽に入れた５Ｌの天然海水の中に注入した。
ＣＯ_２のバブルを注入し始めてから１分後（試験１）、２分後（試験２）、および、３分後（試験３）に、それぞれ、ＣＯ_２のバブルを注入した海水約２００ｍＬを、水槽から汲み出した。汲み出した海水約２００ｍＬを別の容器に移した。この海水を移した瞬間をＣＯ_２供給停止直後とし、ＣＯ_２供給停止直後から３０分後までの間に、ナノ粒子解析システム（Nanosight LM10、カンタムデザイン社製）を用いて、ＣＯ_２ナノバブルの粒径分布を２〜５回測定した。また、ＣＯ_２供給停止直後から３０分後までの間に、ＤＯおよびｐＨを、２〜４回測定した。
なお、実施例２においては試験３のＣＯ_２供給時間を５分としていたが、曝気時間が長くなると、海水中の塩分等の析出によるナノレベルの微細粒子の粒度分布をかく乱する可能性があることから、より精密な実験を行うために、実施例３においてはＣＯ_２供給時間を３分に設定した。

測定条件を表５に、そして、ＤｏおよびｐＨの測定結果を、試験１については表６に、試験２については表７に、そして、試験３については表８に、それぞれ示す。また、測定したＣＯ_２ナノバブルの粒径分布を、試験１〜３の結果を比較したものを図１０（ａ）および（ｂ）に、そして、実施例２において高い麻痺効果を示した試験１の、ＣＯ_２供給停止直後からの時間変化を図１１（ａ）および（ｂ）に示す。

図１０（ａ）が示すように、試験１では、他の試験２および３と比較して、全体的により多くのＣＯ_２ナノバブルが観測され、特に粒径３００ｎｍ付近のＣＯ_２ナノバブルが多量に発生していたことが分かる。この粒径３００ｎｍ以上のＣＯ_２ナノバブルに着目してみると、図１０（ｂ）が示すように、粒径３００ｎｍ以上のＣＯ_２ナノバブルは、試験１のときに最も多く、試験２、そして試験３の順に減少していっていることが明らかである。
さらに、実施例２において高い麻痺効果を示した試験１の、ＣＯ_２供給停止直後からの時間変化を示した図１１（ａ）および（ｂ）を見てみると、ＣＯ_２供給停止1分後には、粒径４０〜４８０ｎｍのＣＯ_２ナノバブルが観測され、特に、ＣＯ_２供給前（コントロール）ではほとんど検出されていない粒径３００〜４１０ｎｍのＣＯ_２ナノバブルが多量に観測されたことが分かる。この粒径３００〜４１０ｎｍのＣＯ_２ナノバブルは、時間の経過に伴って減少し、ＣＯ_２供給停止5分後以降にはほとんど検出されなくなった。図１０（ｂ）が示すように、粒径３００ｎｍ以上のＣＯ_２ナノバブルに絞って粒径分布の経時変化をみると、ナノバブルは発生後1分には高濃度分布を示すが、発生後5分以内には大きく減少した。
以上の実施例３の結果と、上述した実施例２の結果で示されるように、ＣＯ_２ナノバブルの存在によって、アカフジツボ幼生の麻痺が引き起こされる。

［実施例４］ＣＯ_２ナノバブルの検出
ナノバブルは水中で消滅するときにフリーラジカルを発生することから、このフリーラジカルの発生を検出することによって、実施例２におけるＣＯ_２ナノバブルの存在を以下のように確認した。なお、実施例２と同様に、使用する天然海水は、孔径0.2μｍのフィルターで予めろ過しておいた。

実施例２と同様に、旋回流方式のバブル発生装置を用いて、０．１Ｌ／ｍｉｎの流量でＣＯ_２をバブル発生装置に供給することによって、ＣＯ_２ナノバブルを含むＣＯ_２のバブルを発生させた。発生させたＣＯ_２のバブルを、８．５Ｌの水槽に入れた５Ｌの天然海水の中に注入した。
ＣＯ_２のバブルを注入する前（コントロール）と、ＣＯ_２のバブルを注入し始めてから１分後（試験１）および３分後（試験３）とに、ＣＯ_２のバブルを注入した海水１５ｍＬを、それぞれ水槽から汲み出した。さらに、ＣＯ_２のバブルを注入し始めてから１分後には、もう１５ｍＬの海水を汲み出し、こちらは１０分間放置した（試験１−１０分後）。

コントロール、試験１、試験３および試験１−１０分後の、それぞれの海水に、スピントラップ剤（ＤＭＰＯ）３０ｍｇと塩酸０．３ｍＬとを添加した後、電子スピン共鳴測定装置（キーコム社製、ｅｓｒ３３）を用いて、ＣＯ_２ナノバブルから発生したフリーラジカルを測定した。
測定したＥＳＲスペクトルを、コントロールについては図１２に、試験１については図１３に、試験３については図１４に、そして、試験１−１０分後については図１５に示す。

図１２が示すように、ＣＯ_２のバブルを注入する前のコントロールでは、左右の大きなマンガンピークの間には、ラジカルの発生を示すピークは認められなかった。これに対して、試験１の結果を示す図１３には、水酸基ラジカルの発生による、特徴的な４つのピークを認めることができた。このことは、サンプルにＤＭＰＯを添加した時点において、ＣＯ_２ナノバブルが存在していたことを示している。そして、試験３の結果を示す図１４には、わずかながらに水酸基ラジカルらしきピークが認められるが、そのピークは図１３に比べて小さいものである。このことは、試験３では、ＣＯ_２ナノバブルとしてはほとんど残存しないことを示している。
また、試験１−１０分後の結果を示す図１５には、図１３において認められた水酸基ラジカルのピークが認められなかった。このことは１０分間放置した間に、生成していたＣＯ_２ナノバブルは不安定化して水中で消滅してしまったことを示している。

以上の実施例４の結果と、上述した実施例２の結果で示されるように、ＣＯ_２ナノバブルの存在によって、アカフジツボ幼生の麻痺が引き起こされる。

２ 海
１０ 火力発電所
１２ 燃料貯蔵設備
１４ ＬＮＧタンク
１６ 発電設備
１７ ＬＮＧ気化器
１８Ａ，１８Ｂ 復水器
２０ 取水路
２２ 放水路
２４ 取水口
２６ 放水口
２７ ＬＮＧ気化器流路
２９Ａ，２９Ｂ 復水器流路
３０Ａ，３０Ｂ 第１の海水ポンプ
３２Ａ，３２Ｂ ＣＯ_２ナノバブル注入装置
４０ ＣＯ_２ナノバブル発生装置
４２ 注入管
４３ 注入口
４４ 第２の海水ポンプ
４６ ＣＯ_２ボンベ
４７ ＣＯ_２ライン
４８ 減圧弁
４９ 流量調節弁
５０ 熱交換水流路

Claims (10)

1. 海洋生物の遊泳を阻害する方法であって、前記海洋生物を含有する水に、粒径が１〜９９９ｎｍであるＣＯ_２ナノバブルを注入する工程を含む阻害方法。
2. 前記ＣＯ_２ナノバブルの粒径が、４０〜４８０ｎｍであることを特徴とする、請求項１に記載の阻害方法。
3. 前記ＣＯ_２ナノバブルの粒径が、３００〜４１０ｎｍであることを特徴とする、請求項１に記載の阻害方法。
4. 前記海洋生物がフジツボ類の幼生であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の抑制方法。
5. 熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制するシステムであって、
   前記海洋生物を含有する水を、熱交換対象設備に供給するための供給装置と、
   前記供給された熱交換水を用いて、前記熱交換対象設備と熱交換するための熱交換器と、
   前記熱交換対象設備と熱交換後の水を、前記熱交換対象設備から放出するための放出装置と、
   前記海洋生物を含有する水、前記供給された水、及び、前記熱交換対象設備と熱交換後の水のいずれか一つ以上に、粒径が１〜９９９ｎｍであるＣＯ_２ナノバブルを注入するための注入装置とを備えたシステム。
6. 前記ＣＯ_２ナノバブルの粒径が、４０〜４８０ｎｍであることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
7. 前記ＣＯ_２ナノバブルの粒径が、３００〜４１０ｎｍであることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
8. 熱交換水流路への海洋生物の付着を抑制する方法であって、
   海洋生物を含有する水を、熱交換対象設備に供給する工程と、
   前記供給された水を用いて、前記熱交換対象設備と熱交換する工程と、
   前記熱交換対象設備と熱交換後の水を、前記熱交換対象設備から放出する工程と、
   前記海洋生物を含有する水、前記供給された水、及び、前記熱交換対象設備と熱交換後の水のいずれか一つ以上に、粒径が１〜９９９ｎｍであるＣＯ_２ナノバブルを注入する工程とを含む抑制方法。
9. 前記ＣＯ_２ナノバブルの粒径が、４０〜４８０ｎｍであることを特徴とする、請求項８に記載の抑制方法。
10. 前記ＣＯ_２ナノバブルの粒径が、３００〜４１０ｎｍであることを特徴とする、請求項８に記載の抑制方法。