JP2016165686A

JP2016165686A - アオコ抑制方法及びその装置

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Publication number: JP2016165686A
Application number: JP2015047124A
Authority: JP
Inventors: 隆浅枝; Takashi Asae; 英明大友; Hideaki Otomo; 精一稲田; Seiichi Inada; 西田　秀紀; Hidenori Nishida; 秀紀西田
Original assignee: ZENYA KAIYO SERVICE KK; Zeniya Ocean Service Engineering Ltd
Current assignee: ZENYA KAIYO SERVICE KK; Zeniya Ocean Service Engineering Ltd
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2016-09-15

Abstract

【解決手段】アオコが集中する表面の水を水中ポンプ１で引き寄せ、引き寄せられた前記アオコを前記水中ポンプ１に直結された送水管２により深水域へと導入する。【効果】深水域へと導入されたアオコが低水温と水圧（加圧）とによって従来の比較的浅い水域での循環の場合に比べてより一層活性を失うので、アオコをより一層かつ確実に抑制することができる。加圧とアオコへの光制御による明暗条件とを併用した場合には、明条件、暗条件とも、加圧があるとアオコの細胞数を減少させることができる。明条件であっても加圧があると、加圧自体がストレスとして働き、アオコの細胞数を減少させることができる。本アオコ抑制装置Ａは、従来の曝気式のようなコンプレッサが不要のため、ランニングコストが安価になる。【選択図】図５

Description

本発明は、アオコをダム湖その他の深水域へと確実に導入することにより、アオコを抑制する方法とその装置に関するものである。

ダム湖その他の水域におけるアオコ対策として、散気管式の曝気循環施設が全国で多く導入されている。また、本出願人は、この種の爆気循環装置を数多く提案してきた（例えば、特許文献１，２等参照）。

特開２００９−２８６８６号公報（図１等参照）

特許第３３９４４０２号公報（図１等参照）。

これらの装置は、水温域層付近に設置された散気装置の散気管からの気泡により循環流を生じさせ、アオコを増殖に有利な表層部から有光層以深に循環させて、アオコを抑制しようとするものである。これらの装置を用いたアオコ抑制の原理を、図６に示す。

しかしながら、前記循環は比較的浅い水域での循環であるため、水温と光の抑制効果が小さく、たびたびアオコ抑制効果を発揮しないこともある。
本発明の目的は、このような欠点を解消し、特に、アオコをダム湖その他の深水域へと確実に導入することにより、アオコを確実に抑制することができる方法とその装置とを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明では、アオコが集中する表面の水を水中ポンプで引き寄せ、引き寄せられた前記アオコを前記水中ポンプに直結された送水管により深水域へと導入する。このアオコ抑制方法によれば、深水域へと導入されたアオコが低水温によって従来の比較的浅い水域での循環の場合に比べてより一層活性を失うので、アオコをより一層かつ確実に抑制することができる。

深水域へのアオコの導入による加圧下において、アオコの細胞数を減少させることが望ましい。このアオコ抑制方法によれば、アオコが水圧によって従来の場合に比べてより一層活性を失うので、アオコをより一層かつ確実に抑制することができる。

加圧とアオコへの光制御による明暗条件とを併用することにより、アオコの細胞数を減少させることが望ましい。このアオコ抑制方法によれば、アオコが加圧と光制御による明暗条件とによって従来の場合に比べてより一層活性を失うので、アオコをより一層かつ確実に抑制することができる。

一方、本発明によるアオコ抑制装置は、水面付近に水中ポンプを配置し、この水中ポンプに下方に向く送水管を接続したことを特徴とするものである。本アオコ抑制装置を用いれば、アオコが集中する表面の水が水中ポンプにより引き寄せられ、引き寄せられた前記アオコを前記水中ポンプに接続された送水管により深水域へと導入し、深水域へと導入されたアオコが低水温によって従来の比較的浅い水域での循環の場合に比べてより一層活性を失うので、アオコをより一層かつ確実に抑制することができる。

特に、本アオコ抑制装置を用いれば、本装置によって発生する上向きの流れに乗って、自身で浮上・沈降能力を有するアオコの浮上効果がさらに高くなり、表層の水面付近において光が当たった多量のアオコを前記水中ポンプに接続された送水管により深水域へと導入するので、アオコが加圧と光制御による明暗条件とによって従来の場合に比べてより一層活性を失うことになり、アオコをより一層かつ確実に抑制することができる。

また、本発明によるアオコ抑制装置は、従来の曝気式のようなコンプレッサが不要のため、ランニングコストが安価になる。

請求項１記載の発明によれば、深水域へと導入されたアオコが低水温によって従来の比較的浅い水域での循環の場合に比べてより一層活性を失うので、アオコをより一層かつ確実に抑制することができる効果がある。

請求項２記載の発明によれば、アオコが水圧によって従来の場合に比べてより一層活性を失うので、アオコをより一層かつ確実に抑制することができる効果がある。

請求項３記載の発明によれば、アオコが加圧と光制御による明暗条件とによって従来の場合に比べてより一層活性を失うので、アオコをより一層かつ確実に抑制することができる効果がある。

請求項４記載の発明によれば、アオコが集中する表面の水が水中ポンプにより引き寄せられ、引き寄せられた前記アオコを前記水中ポンプに直結された送水管により深水域へと導入し、深水域へと導入されたアオコが低水温によって従来の比較的浅い水域での循環の場合に比べてより一層活性を失うので、アオコをより一層かつ確実に抑制することができる効果がある。

また、請求項４記載の発明によれば、従来の曝気式のようなコンプレッサが不要のため、ランニングコストが安価になるという効果がある。

明暗反復条件におけるアオコの細胞濃度の変化を示すグラフである。暗条件におけるアオコの細胞濃度の変化を示すグラフである。明暗実験におけるアオコの細胞数の時間変化を示すグラフで、(a)は細胞濃度の時間変化を、(b)は細胞数の時間変化を示す。加圧、明暗条件の影響分離の実験における細胞数の時間変化を示すグラフである。本発明の一例であるアオコ抑制装置を用いたアオコ抑制の原理を示す概略図である。従来の爆気循環装置を用いたアオコ抑制の原理を示す概略図である。

本発明によるアオコ抑制方法とその装置について、添付のグラフと図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明によるアオコ抑制方法は、アオコが集中する表面の水を水中ポンプで引き寄せ、引き寄せられた前記アオコを前記水中ポンプに直結された送水管により深水域へと直接導入するものである。表層の水は水温が高く比重が小さいため、遠方から表層水のみを選択的に引き寄せることができる。なお、前記深水域とは、通常20m以深程度の深さの水域を指す。
このアオコ抑制方法によれば、深水域へと導入されたアオコが低水温によって従来の比較的浅い水域での循環の場合に比べてより一層活性を失うので、アオコをより一層かつ確実に抑制することができる。なお、活性を失ったアオコは、沈降または死滅するのが一般的である。

アオコが深水域へと導入されると、アオコには圧力（水圧）が加わることになり、その際、アオコの生理・生態に影響を及ぼすことが考えられる。そこで、加圧がアオコの増殖に与える影響の評価に関する実験を行い、加圧がアオコの抑制に寄与するか否かを評価することとする。

この実験では、BG11培地によって培養されたPseudanabaena galeate（n512）（国立環境研究所）株の培養液を用いて、温度20度で、20μmolm^-2s^-１の強度の白色光で、12時間ずつの明暗条件培養を行った。
その後、ポリウレタンチューブに満たし、一定の光条件、圧力条件で実験を行った。光条件については、12/12時間の明暗反復条件、もしくは、常時、暗条件とした。また、35日間培養実験を行った。なお、培養に用いた光強度は、12/12時間の明暗条件で増殖の最高値を示し、より光強度を上げても増殖率に変化の認められなかった0-30μmol/m^２/sを採用した。
圧力条件は、条件の明暗反復条件、暗条件とも、常時、0MPa（control）0.2 MPa（水深20mに相当）、0.4 MPa（水深40mに相当）、0.6 MPa（水深60mに相当）とした。
それぞれの条件の実験に対し、24時間後、7日経過後、14日経過後、21日経過後、35日経過後にサンプルを採取し、細胞濃度を測定した。

なお、細胞濃度については、培養液を0.02mmの深さに浸したバクテリア計測用プレパラートを用いて顕微鏡にて計測及び波長730nmの波長を用いる光学的手法を併用した。

12/12時間の明暗反復条件下、暗条件での細胞濃度の変化を、図１、図２に示す。図１に示すように、明暗反復条件においては、加圧後、圧力の大きさに応じて、１日程度の間に細胞数の減少がみられるものの、その後は緩やかな増加傾向にあることがわかる。また、加圧による細胞数の低下量は、圧力の大きさとともに増加する。

なお、常に暗条件の実験では、図２に示すように、細胞数は徐々に減少、14日でほぼゼロになることがわかる。また、減少率は圧力の大きさが大きいほど大きくなる。

この実験結果から、加圧下においてアオコの細胞数が減少していることを確認することができた。このことは、深水域へのアオコの導入による加圧が、より効果的にアオコの抑制に寄与し得る可能性があることを示している。

一方、アオコへの明暗がアオコの細胞濃度、細胞数にいかに変化を与えるかについて、換言すると、光制限によるアオコの細胞濃度、細胞数の変化について、実験を行った。なお、細胞濃度については、上記と同様の光学的手法を併用した。

この実験での培養は、前記菌株を用いて0.3Mpaの圧力を掛けたまま、8日間もしくは10日間の暗条件で行い、その後、一つの培養管よりサンプルを取り出して暗条件の分析に用い、残りの培養液については、温度20度で、20μmolm^-2s^-１の強度の白色光で、12時間ずつの明暗条件で培養を5日間継続、その後、ひとつの培養管よりサンプルを取り出して分析、残りの培養管は、暗条件で再び8日間もしくは10日の培養を行うという過程を、合計3回、繰り返した。なお、8日間暗5日間明のサイクルの実験を8D5L、10日間暗5日間明のサイクルの実験を10D5Lで表す。

図３(a)は、細胞濃度の時間変化を示すグラフである。また、図３(b)は、細胞数の時間変化を示すグラフである。
多少のバラツキは見られるが、8D5Lの実験では、１回目、２回目の実験では比較的細胞濃度が高くなっており、信頼性の高いデータとなっている。
暗条件にあった0〜8、13〜21、26〜34日目で、細胞濃度が大きく減少、明条件にあった8〜13、21〜26、34〜39日目には横ばい、もしくは増加傾向にある。明条件下で細胞濃度増加、暗条件下で減少という傾向が反映されている。
10D5Lの実験でも同様に、暗条件にあった0〜10、15〜25、30〜40日に細胞数が減少、明条件の10〜15、25〜30、40〜45日に細胞数の増加が見られる。

この実験結果から、0.3Mpaの加圧下の明暗実験では、暗条件下ではアオコの濃度が減少し、明条件下では増加することを確認することができた。

さらに、常に0.3Mpaの圧力が掛かった状態での明暗条件の影響把握を行った。加圧下で明条件（12時間ずつの明暗）ＬＷＰ、加圧のない状態で明条件ＬＷＯＰ、加圧下で暗条件（常に暗）ＤＷＰ及び加圧のない状態で暗条件ＤＷＯＰの4種類の条件で増殖実験を行い、初期値、2日間実験を継続した後、10日間実験を継続した後の分析を行った。

図４はその場合の細胞数の変化である。明条件、暗条件とも、加圧があると必ず細胞数の減少がみられるのに対し、加圧がない場合には、暗条件の場合には細胞数が減少しているものの、明条件の場合には増加している。
これは、暗条件で細胞数が減少するのは、増殖がないなかで枯死が進むことによるが、明条件であっても加圧があると、加圧自体がストレスとして働き、細胞数が減少することを示している。

この実験結果から、加圧とアオコへの光制御による明暗条件とを併用することにより、アオコの細胞数を減少させることができることを確認することができた。このことから、アオコが加圧と光制御による明暗条件とによって、従来の場合に比べてより一層活性を失い、アオコをより一層かつ確実に抑制することができることがわかる。

一方、上記アオコ制御方法を実施するためのアオコ抑制装置Ａは、図５に示すように、水面Ｗ．Ｌ付近に水中ポンプ１を配置し、この水中ポンプ１に下方に向く送水管２を接続したものである。本アオコ抑制装置Ａを用いれば、アオコが集中する表面の水が水中ポンプ１に備えられたプロペラ（図示しない）により引き寄せられ、引き寄せられた前記アオコを前記水中ポンプ１に接続された送水管２により深水域へと導入することができる。表層の水は水温が高く比重が小さいため、遠方から表層水のみを選択的に引き寄せることができる。なお、前記深水域とは、通常20m以深程度の深さの水域を指す。

本アオコ抑制装置Ａを用いれば、前記送水管２により深水域へと導入されたアオコが低水温によって従来の比較的浅い水域での循環の場合に比べてより一層活性を失うので、アオコをより一層かつ確実に抑制することができる。なお、活性を失ったアオコは、沈降または死滅するのが一般的である。

特に、本アオコ抑制装置Ａを用いれば、本装置によって発生する上向きの流れに乗って、自身で浮上・沈降能力を有するアオコの浮上効果がさらに高くなり、表層の水面Ｗ．Ｌ付近において光が当たった多量のアオコを前記水中ポンプ１に接続された送水管２により深水域へと導入するので、アオコが加圧と光制御による明暗条件とによって従来の場合に比べてより一層活性を失うことになる。したがって、本アオコ抑制装置Ａを用いれば、前記水温制御と前記水圧制御（加圧制御）と前記光制御との相乗効果による原理で、アオコをより一層かつ確実に抑制することができる。

また、本アオコ抑制装置Ａは、従来の曝気式のようなコンプレッサが不要のため、ランニングコストが安価になる。

１…水中ポンプ、２…送水管、Ａ…アオコ制御装置。

Claims

アオコが集中する表面の水を水中ポンプで引き寄せ、引き寄せられた前記アオコを前記水中ポンプに直結された送水管により深水域へと導入することを特徴とするアオコ抑制方法。
深水域へのアオコの導入による加圧下において、アオコの細胞数を減少させることを特徴とする請求項１記載のアオコ抑制方法。
加圧とアオコへの光制御による明暗条件とを併用することにより、アオコの細胞数を減少させることを特徴とする請求項２記載のアオコ抑制方法。
水面付近に水中ポンプを配置し、この水中ポンプに下方に向く送水管を接続したことを特徴とするアオコ抑制装置。