JP5094817B2 - アオコの増殖抑制方法 - Google Patents

Description

本発明は、沼、池、ダム貯水池等の滞水域を干し上げることによりアオコの増殖を効率よく抑制する技術に関し、とくに干し上げ期間を短縮しつつアオコの増殖を効率よく抑制する技術に関する。

近年、湖、沼、池、ダム等の滞水域におけるアオコの発生が問題になっている。アオコはダム等の出水期（６月〜１０月）にかけて増殖し、非出水期（１１月〜翌年５月）には貯水池等の底泥や斜面に沈降して休眠する。アオコのこのような性質を利用して、例えば非特許文献１に記載されているように、非出水期中に滞水域の底泥を干し上げてアオコの発生を抑制することが行われている。

阿部真也、盛谷明弘、貯水池干し上げによる水質保全への取り組み― 三春ダムの事例―、平成１８年度ダム水源地環境技術研究所 所報、http://www.wec.or.jp/center/jyouhou/ronbun/H18syohou/pdf/h18_1-1-4.pdf（平成２１年７月１４日検索）。

ところで、上記干し上げは降雨を避けて行う必要があり、また滞水域の水位低下を長期に亘って低下させると下流域に土砂が流出して生態環境に影響を与えてしまう。そのため、干し上げはなるべく短期間に行うことが好ましい。

本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、干し上げ期間を短縮しつつアオコの増殖を効率よく抑制することが可能な、アオコの増殖抑制方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のうちの一つは、アオコの増殖抑制方法であって、湖、沼、池、又はダム貯水池等の滞水域の底泥を露出させて干し上げ、前記干し上げた底泥と石炭灰とを混合することとする。

本発明によれば、石炭灰によって底泥はアオコが生息しにくい強アルカリ性となり、また底泥に含まれているアオコの栄養塩となるリンは石炭灰中のカルシウムと反応して固定され、アオコの増殖を効率よく抑制することができる。またリンの固定に伴い、固定によって生じた固化体にアオコが封じ込められ、これによってもアオコの増殖が抑制される。また発電所等において大量に生成される石炭灰を有効に利用することができ、発電所等における石炭灰の廃棄負担を軽減することができる。

尚、底泥は、例えば湖、沼、池、ダム貯水池等の滞水域の水底に堆積している泥層を主たる層とする堆積層である。石炭灰は、クリンカアッシュ、フライアッシュ（ＦＡ灰（Fly Ash））、ＢＭアッシュ（ＢＭ灰（Bed Material Ash））、ＰＦＢＣ（Pressurized Fluidized Bed Combustion Combined Cyde）方式等を採用する発電所で生成されるＰＦＢＣ灰を用いる。ＰＦＢＣ灰は自硬性が高く、またカルシウムの含有量も多いため、リンを効率よく固定することができる。

石炭灰としては、少なくともｐＨが１１．０以上のものを用いることが好ましい。そのような石炭灰を用いることで、アオコの主原因種であるミクロキスティスの成長が著しく減少し、アオコの増殖を効率よく抑制することができる。

また実際の貯水池における調査の結果、底泥中のアオコの多くは滞水域の水底から１５ｃｍ程度の層圧に多く含まれていることが知見されたため、干し上げは少なくとも底泥の１５ｃｍ以上の厚さについて行うことが好ましい。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、干し上げ期間を短縮しつつアオコの増殖を効率よく抑制することができる。

実施形態として説明する、アオコ増殖抑制方法を適用する貯水池とその周辺の断面図である。 アオコ増殖抑制方法の手順を説明するフローチャートである。 底泥にＰＦＢＣ灰を投入し両者を混合させる方法を示す図である。 ミクロキスティスを様々なｐＨの水質において１０日間成長させ、増殖の指標となるChlorophyll-aの濃度を測定した実験の実験結果である。 採取した底泥の断面図である。

以下、実施形態について説明する。図１はアオコが生息する滞水域２（湖、沼、池、又はダム貯水池等）の一例であり、滞水域２及びその周辺の断面図である。同図に示すように、滞水域２の水底には底泥３が堆積し、この底泥３中にアオコが生息している。

図２は図１に示す滞水域２において干し上げを実施する際の手順を説明するフローチャートである。以下、同図とともに干し上げの手順について説明する。

同図に示すように、まず滞水域２の水を放水して滞水域２の水位を低下させ、干し上げ対象となる滞水域２の底泥３を外気に露出させる（Ｓ２１１）。尚、前述した理由から、上記放水は非出水期（１１月〜翌年５月）に行うことが好ましい。

尚、水面下４ｍ程度以下ではアオコの光合成に必要な量の太陽光が十分に到達せず、この程度の深度以下ではアオコは増殖が困難となる。このため水位は、上記放水開始時における水位から少なくとも４ｍ程度以上低下させることが好ましい。このように４ｍ程度以上水位を低下させるようにすることで、平均水位（例えば、年間平均水位、出水期の平均水位、又は非出水期の平均水位）時において光合成が可能な深度に存在するアオコの増殖を効率よく抑制することができる。

また上記放水開始時における水位が上記平均水位よりも高い場合は平均水位の４ｍ程度以上低下させることが好ましい。このようにすることで、光合成が可能な深度に存在するアオコの増殖を効率よく抑制することができる。

続いて外気に露出した底泥３の干し上げを開始する（Ｓ２１２）。尚、干し上げは天日干しによるだけでなく、例えば送風機を用いて底泥３を乾燥させるようにしても良い。また干し上げは後述するリンの固定のための反応が阻害されない程度に行うことが好ましい。

下層に存在する底泥３の干し上げを促進すべく、干し上げが完了した底泥３の一部をブルドーザ等を用いて除去するようにしても良い。また後述するＰＦＢＣ灰の散布が困難な場所（例えば底泥３の起伏が激しい所）が存在するような場合には、そのような場所から予め底泥３を除去しておくようにしてもよい。

干し上げの完了後は、干し上げた底泥３にＰＦＢＣ灰（石炭灰）を投入（散布）する（Ｓ２１３）。ＰＦＢＣ灰は、例えばＰＦＢＣ石炭火力発電所の加圧流動床ボイラから集塵装置等で回収して滞水域２まで運搬し、ヘリコプター等による空中散布、車両型の散布器による散布、固定型の機械からの噴射等により投入する（図３を参照）。

続いて底泥３とＰＦＢＣ灰とを混合する（Ｓ２１４）。この混合は、例えば耕耘機等の土壌撹拌機を利用して行う。尚、干し上げによる水分の減少により底泥３が軽くなっているので上記混合は容易に行うことができる。

ここで上記混合により、底泥３中に栄養塩類として含まれるリンとＰＦＢＣ灰に含まれるカルシウムとが反応し、リンが固定される（Ｓ２１５）。より詳細には、次式に示す反応により底泥３中に含まれるリンが水酸化アパタイトとして固定される（例えば特開２００５−３００７４号公報を参照）。
３ＨＰＯ_４ ^２−＋５Ｃａ^２＋＋４ＯＨ⁻＝Ｃａ_５（ＯＨ）（ＰＯ_４）_３＋３Ｈ_２Ｏ

尚、上記反応はＰＦＢＣ灰をはじめとする石炭灰の自硬性により自発的に生じる。このため、Ｓ２１４による混合の後、例えば数日〜数十日放置することでリンは自然に固定される。

また以上の処理によって生成されるリンやアオコを含む固化体は安定している。このため、固化体はそのまま水底に放置してもよいし、ブルドーザ等によって滞水域２外に搬出するようにしてもよい。またリンの固定によって生じた固化体に含まれる水酸化アパタイトは、例えば骨や歯などの人体の骨組織の代替材料として活用することができる。また水酸化アパタイトは吸着・イオン交換物質として再利用することができる。

＜石炭灰のｐＨについて＞
図４はアオコの主原因種であるミクロキスティス（Microcystis）を様々なｐＨの水質において１０日間成長させ、増殖の指標となるChlorophyll-aの濃度を測定した実験の実験結果である（Somachi Wagwibulkit, Chalor Limsuwan and Niti Chuchird, Effects of Salinity and pH on the Growth of Blue-Green Algae, Oscillatoria sp. and Microcystics sp., Isloated from Pacific White Shrimp (Litopenaeus vannamei) Ponds, Kasetsart University Fisheries Research Bulletin, 2008, No 32. (1), p. 1-9.）。

同図のTable 4およびFigure 5における、中性〜アルカリ性条件下での実験結果をみると、ｐＨが高いほどミクロキスティスのChlorophyll-aの濃度上昇が抑制される傾向にあり、ｐＨが１０．５以上であればChlorophyll-aの濃度上昇が抑制され、とくにｐＨが１２．０の場合は、Chlorophyll-aの濃度上昇が著しく抑制されていることがわかる。したがって、混合する石炭灰のｐＨを１１．０以上とすればアオコの増殖を十分に効果的に抑制することができると考えられる。このため、上記Ｓ２１３において底泥３に投入する石炭灰としては少なくともｐＨが１１．０以上のものを用いることが好ましい。

＜干し上げる底泥の量について＞
干し上げに必要な底泥３の層厚を決定すべく、実際の貯水池において２０日間底泥３を干し上げ、干し上げ地点の底泥３を採取してアオコの生息状態を確認した。図５に採取した底泥３の模式断面図を示す。同図に示すように、採取した底泥３は、直径１０ｃｍ、高さ３０ｃｍの略円柱状である。調査の結果、高さ３０ｃｍのうち、上位１５ｃｍ（水底から１５ｃｍ）にある泥質を主たる成分とする層５１にアオコの構成種である藍藻類が集積していた。このことから底泥３を水底（底泥３の表面）から少なくとも１５ｃｍ干し上げるようにすることでアオコを効果的に死滅させることができると考えられる。

以上、本発明の実施に係るアオコ増殖抑制方法について説明したが、上記発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

２ 滞水域
３ 底泥
５１ 泥質を主たる成分とする層
５２ 砂質を主たる成分とする層

Claims (5)

1. 湖、沼、池、又はダム貯水池等の滞水域の底泥を露出させて干し上げ、前記干し上げた底泥と石炭灰とを混合することを特徴とするアオコ増殖抑制方法。
2. 請求項１に記載のアオコ増殖抑制方法であって、
   前記干し上げた底泥と石炭灰とを混合することにより固化体を生じさせる
   ことを特徴とするアオコ増殖抑制方法。
3. 請求項２に記載のアオコ増殖抑制方法であって、
   前記干し上げた底泥と石炭灰とを混合することにより、前記底泥中のリンを前記石炭灰中のカルシウムと反応させて固定し、これにより固化体を生じさせる
   ことを特徴とするアオコ増殖抑制方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアオコ増殖抑制方法であって、
   前記石炭灰が、ＰＦＢＣ灰であることを特徴とするアオコ増殖抑制方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアオコ増殖抑制方法であって、
   前記石炭灰のｐＨが少なくとも１１．０以上であることを特徴とするアオコ増殖抑制方法。