JP6940268B2 - 魚礁または藻礁用の部材の製造方法 - Google Patents
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Description
藻場や干潟が消失する原因としては、沿岸域の開発等のほかに、最近、全国各地の海域で多く確認されている、「磯焼け」と呼ばれる現象が挙げられる。磯焼けは、藻食動物による食害が主な原因とされるが、そのほかにも海域の環境(海水温や海流等)の変化や、藻類の成長に必要な栄養成分の不足等、その発生要因は多岐にわたると考えられている。
また、特許文献2には、各種材木廃材の粗砕片と廃材のコンクリート細砕片及び珊瑚砂を混和させ、セメントで硬化し、六角形状の中空柱体を形成し、該中空柱体を任意の形態に連設できることを特徴とする連設式魚礁が提案されている。該魚礁によれば、材木粗砕物に含まれる栄養成分と珊瑚砂に含まれるカルシウムが、魚介類を蝟集し、かつ、魚介類の成育を助長することができる。
また、このような大型のコンクリート魚礁は、設置作業や撤去作業に手間がかかるという問題がある。
特許文献2に記載された連設式魚礁は、構造が複雑であるため、容易には作製できないという問題がある。
したがって、本発明の目的は、蝟集成分または栄養成分を長期間継続して供給することができ、水生生物を蝟集し、水生生物の成長を促進することで、水生生物が生息する魚礁や藻礁を形成することができ、かつ、簡易な構造を有するため作製が容易であり、また、容易に設置作業や撤去作業を行うことができる魚礁または藻礁用の部材を提供することである。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[5]を提供するものである。
[1] 水生生物に蝟集成分または栄養成分を供給するための水生生物用粒体を、通水性を有する収容手段の中に収容してなることを特徴とする魚礁または藻礁用の部材。
[2] 上記水生生物用粒体が、上記蝟集成分または栄養成分を多孔質の粒体に含浸させてなるコア体、および、該コア体の表面に形成された、水硬性組成物からなる被覆層を含むものである前記[1]に記載の魚礁または藻礁用の部材。
[3] 上記通水性を有する収容手段が、1〜25mmの目開き寸法を有するものであり、かつ、上記水生生物用粒体が、上記通水性を有する収容手段を通過することのできない大きさを有するものである前記[1]又は[2]に記載の魚礁または藻礁用の部材。
[4] 前記[1]〜[3]のいずれかに記載の魚礁または藻礁用の部材を、複数個、水中での沈下、浮遊または浮上用の基体に連結してなることを特徴とする魚礁または藻礁用の構造体。
[5] 前記[1]〜[3]のいずれかに記載の魚礁または藻礁用の部材を、複数個、通水性を有する第二の収容手段の中に収容してなることを特徴とする魚礁または藻礁用の部材の集合体。
また、本発明の魚礁または藻礁用の部材によれば、簡易な構造を有するため作製が容易であり、また、容易に魚礁または藻礁の設置作業や撤去作業を行うことができる。
なお、本明細書中、藻礁とは、藻場を形成することができるものをいう。
本発明の魚礁または藻礁用の部材に用いられる水生生物用粒体は、蝟集成分または栄養成分(以下、「蝟集成分等」ともいう。)を多孔質の粒体に含浸させてなるコア体、および、該コア体の表面に形成された、水硬性組成物からなる被覆層を含むものである。
蝟集成分とは、水生生物(例えば、小型の魚介類)を蝟集することができる成分をいう。具体的には、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リシン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、トレオニン、チロシン、バリン、トリプトファン、オルニチン等のアミノ酸や、これらのアミノ酸を構成単位として含む、ペプチドもしくはタンパク質等が挙げられる。
蝟集成分は、1種を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。本発明においては、蝟集成分は、2種以上を組み合わせて用いることが好ましい。
栄養成分は、1種を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。本発明においては、栄養成分は、2種以上を組み合わせて用いることが好ましい。
本発明では、多孔質の粒体を用いることで、蝟集成分等の含浸可能量を増大させ、かつ、含浸に要する時間を短くすることができる。
無機質の材料としては、例えば、頁岩、軽石、火山性ゼオライト、珪藻土、シラス、バーミキュライト、炭酸カルシウム含有物質(石灰岩、貝殻、鶏卵の殻等)等やこれらの焼成物;オートクレーブにより水熱合成したケイ酸カルシウム化合物の粉砕品および破砕品;アルミニウム粉により発泡させたケイ酸カルシウム化合物の粉砕品および破砕品;真珠岩や黒曜石を粉砕した後に、焼成して発泡させた焼成物;煉瓦や陶磁器等の破砕物等が挙げられる。
上記木質材料における木の種類は、特に限定されるものではない。また、木質材料として、木材の切削時に発生するおがくずや、合板の作製時に発生する端切れ材や、建設廃材や、間伐などで発生する木材等の破砕物等を使用することができる。
多孔質の粒体に、蝟集成分等を含浸させる方法としては、例えば、蝟集成分または栄養成分と水を含む液状物に上記粒体を一定時間浸漬する方法や、該液状物と上記粒体をミキサーにより混練する方法等が挙げられる。中でも、短時間で上記液状物を十分に浸漬させる観点から、ミキサーを用いて混練する方法が好ましい。
具体的には、縦型ミキサー、横型ミキサー、ナウターミキサー、傾胴ミキサー、強制ミキサー、二軸ミキサー等が挙げられる。縦型ミキサーとしては、例えば、ホバート社製の「ホバートミキサー」、ヘンシェル社製の「ヘンシェルミキサー」等が挙げられる。横型ミキサーとしては、例えば、レディゲ社製の「レディゲミキサー」等が挙げられる。
また、ペール缶等の容器に上記粒体と上記液状物を投入して、ハンドミキサー等を用いて混練して含浸させてもよい。
上記成形物を製造する方法としては、転動造粒、攪拌造粒、圧縮造粒、押出造粒等の各種造粒方法を用いることができる。また、造粒に用いられる装置としては、パンペレタイザー、ミキサー、ディスクペレッター等を用いることができる。
また、造粒を行う際に、必要に応じてバインダーを添加しても良い。
中でも、汎用性の点から、普通ポルトランドセメント及び早強ポルトランドセメントが好ましい。
また、被覆の性状に影響を及ぼさない範囲内で、一般的にコンクリートやモルタルに用いられている細骨材等を用いてもよい。
また、水硬性組成物には、硬化性状を調整するための材料として、一般的にコンクリートやモルタルに用いられている、硬化促進剤、凝結遅延剤、収縮低減剤、AE剤、減水剤、高性能減水剤、流動化剤、増粘剤、消泡剤等の添加物を、被覆の性状に影響を及ぼさない範囲内で用いてもよい。
さらに、水硬性組成物は、水を含む。水は、通常、コア体に水硬性組成物を被覆する直前に、水以外の材料と混合されて、水硬性組成物の材料となる。
コア体を水硬性組成物で被覆する方法としては、(i)コア体をコーティング装置に投入して、該装置を回転させながら、水硬性組成物を投入して被覆する方法、
(ii)コア体をコーティング装置に投入して、該装置を回転させながら、予め水硬性組成物(水以外の材料と水を練り混ぜてなるスラリー)をコーティング装置に投入する方法、(iii)水硬性組成物を構成する水以外の材料をコーティング装置に投入して、該装置を回転させながら、コア体を投入して、更に水を投入する方法等が挙げられる。
中でも、作業の容易性の観点から(i)の方法が好ましい。
上記水硬性組成物からなる被覆層の厚さは、好ましくは0.1〜10mm、より好ましくは0.5〜7mm、特に好ましくは1〜5mmである。該厚さが0.1mm以上であれば、水生生物用粒体が容易に崩壊しなくなり、水生生物用粒体からの蝟集成分等の溶出量が過大になることを防ぐことができる。該厚さが10mm以下であれば、水生生物用粒体からの蝟集成分等の溶出量が過小になることを防ぐことができる。
水生生物用粒体の粒度は、好ましくは0.2〜60mm、より好ましくは1〜40mm、特に好ましくは5〜30mmである。
該粒度が0.2mm以上であれば、蝟集成分等の溶出を長期間継続させることができる。該粒度が50mm以下であれば、蝟集成分の溶出量が過小になることを防ぐことができる。
また、該粒度は、水生生物用粒体が流出することを防ぐ観点から、後述する通水性を有する収容手段を通過することができない大きさであることが好ましい。
具体的には、セルロース繊維、ポリアミド合成繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、レーヨン繊維、アラミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維等の有機繊維や、ガラス繊維、セラミック繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、ロックウール、スラグウール等の無機繊維等の繊維を用いた、織布または不織布からなる袋;鉄、プラスチック、木材、石材、陶磁器、セメント等の水硬性組成物を混合した組成物等を原料として形成した、収納スペースを有する容器等が挙げられる。
収容手段における通水性を有する部分は、収容手段の一部分(一領域)でも全体(全領域)であってもよい。
また、目開きの寸法は、水生生物用粒体の流出を防ぐ観点から、収容手段に収容された水生生物用粒体が通過することができない寸法であることが好ましい。
収容手段の中に収容される水生生物用粒体の量は、用途に応じて適宜定めればよいが、部材の大きさの調整が容易である観点から、好ましくは0.5〜50kg、より好ましくは1〜30kgである。また、該量が0.5kg以上であれば、蝟集成分等を十分に溶出することができる。該量が50kg以下であれば、大きな労力を必要とせずに、魚礁または藻礁用の部材の設置作業や撤去作業を実施することができる。
図1における、魚礁または藻礁用の部材4は、水生生物用粒体1を、袋状である収容手段2に収容したものである。
また、魚礁または藻礁用の部材5は、水生生物用粒体1を、円筒形の容器である収容手段3に収容したものである。
なお、収容手段の形状は、その内部に水生生物用粒体を収容することができるものであればよく、これらの形状(袋状、円筒形状)に限定されるものではない。
図2における、魚礁または藻礁用の部材の集合体8は、魚礁または藻礁用の部材4を、複数個、通水性を有する第二の収容手段6の中に収容してなるものである。第二の収容手段6は、袋状である収容手段2と比べて、より大きな袋状のものである。なお、第二の収容手段は、魚礁または藻礁用の部材を複数個収容することができるものであればよく、上述した第一の収容手段と同様の構造を有し、大きさのみが異なるものを使用することができる。第二の収容手段の中に収容される魚礁または藻礁用の部材の個数は、特に限定されるものではないが、設置作業や撤去作業を容易にする観点から、通常、2〜8個である。
また、魚礁または藻礁用の部材の集合体9は、複数個の魚礁または藻礁用の部材5を、結束部材7を用いて互いに連結してなるものである。結束部材7としては、複数個の魚礁または藻礁用の部材5を互いに固定することができるものであればよく、例えば、結束バンド、ロープ、針金等が挙げられる。また、複数個の魚礁または藻礁用の部材5は、水平方向に並べて連結してもよく、鉛直方向に積層して連結してもよい。
図3における、魚礁または藻礁用の構造体14は、魚礁または藻礁用の部材5を、複数個(通常、2〜8個)、水中での沈下、浮遊または浮上用の基体11に、ロープ等の結束部材10を用いて連結してなるものである。基体11としては、コンクリートの硬化体からなるブロック(沈下用)や、海水の比重と同程度の比重を有するブロック(浮遊用)や、海水の比重よりも小さな比重を有するブロック(浮上用)等が挙げられる。
魚礁または藻礁用の部材4、5や、複数個(通常、8個以下)の魚礁または藻礁用の部材からなる集合体8、9や、複数個(通常、8個以下)の魚礁または藻礁用の部材を基体に連結してなるものである魚礁または藻礁用の構造体14によれば、以下の(1)〜(2)の効果を得ることができる。
(1)従来の魚礁に比べて、質量や体積が小さいため設置作業や撤去作業が容易である。
(2)窪地や起伏のある場所など、海底の形状に合わせて設置することができる。
多数の魚礁または藻礁用の部材を固定することが可能な大型の基体は、その表面、内部、または基体を構成する部材(骨格)等に、魚礁または藻礁用の部材や、魚礁または藻礁用の部材からなる集合体を固定することができ、かつ、固定された魚礁または藻礁用の部材等から溶出する蝟集成分が水中に供給されることを妨げないものであればよい。例えば、内部に収納スペースを有し、通水性を有する大型の容器(例えばコンテナ)や、一般的に利用されている魚礁や根固用ブロック、消波ブロック等のコンクリート硬化体等が挙げられる。
なお、通水性を有する大型の容器において、通水性を有する部分は、容器の一部分でもよいし、全体でもよい。
魚礁または藻礁用の構造体16は、ブロック等の基体13に、複数個の魚礁または藻礁用の部材の集合体8を固定してなるものである。
大型の基体に多数の魚礁または藻礁用の部材を固定する構造体によれば、長期間使用した場合であっても、構造体全体を交換する必要がなく、魚礁または藻礁用の部材、若しくは魚礁または藻礁用の部材からなる集合体を交換することで、蝟集成分等の溶出量を容易に回復できる。
なお、図5は、海水中に設置された魚礁または藻礁用の構造体を示しているが、本発明の魚礁または藻礁用の構造体は、淡水(例えば、湖沼、河川等の水)中や汽水中においても設置することが可能である。
魚礁または藻礁用の構造体14は、魚礁または藻礁用の構造体14を海中に固定するための保持体18に、ロープ等の垂下用支持体17によって海中に垂下される。
保持体18は、垂下用支持体17を水中に固定することができるものであればよく、例えば、一般的な垂下式養殖において使用される筏、延縄、ブイ等が挙げられる。
図5において、魚礁または藻礁用の構造体14は、海底に設置されているが、海流等の影響が少ない場合には、海中に浮遊または浮上していてもよい。なお、構造体14は、海上に浮上している場合、魚礁または藻礁用の部材5の上方に基体11が位置するようにされればよい。
このように設置することで、以下の(1)〜(2)の効果を得ることができる。
(1)海域の状況に応じて魚礁または藻礁を容易に移設することができる。
(2)漁礁や藻礁に堆積した浮遊物を容易に除去できる。
[栄養成分の溶出量の測定]
木材加工工場において木材切削時に発生した粉砕物を、目開きが3mmである篩を用いて篩分けを行い、多孔質の粒体を得た。得られた粒体1kgと、栄養成分としてフィッシュミール工場において発生した可溶性タンパク質水溶液であるソルブル3kgを、ホバートミキサーを用いて2分間混合して、粒体に栄養成分を含浸させた。
含浸後の粒体を、直径が1mであるパンペレタイザーを用いて造粒し、次いで、得られた成形物(成形造粒物)を1日自然乾燥させた後、篩分けにより、粒度(粒径)が5〜10mmであるコア体(成形造粒物)を得た。
なお、コア体100質量部に対する普通ポルトランドセメントの配合量は800質量部であり、水の配合量は概ね200質量部であった。
また、水生生物用粒体10粒を、その中心を通る面で切断して、被覆層の厚みを測定したところ、厚みは、平均で4.1mmであった。
具体的には、得られた水生生物用粒体100gを、ポリ容器内に収容した人工海水1,000gに投入し、常温(20℃)で静置した。表1に記載された各材齢において、ポリ容器内の溶液(人工海水)10mlを採取して、「JIS K 0102:2013 45.4(銅・カドミウムカラム還元法)」に準拠して、溶液中の全窒素の濃度(mg/リットル)を測定し、水生生物用粒体からの窒素の溶出量を算出し、各材齢における水生生物用粒体から溶出した窒素の溶出量の積算値を得た。
なお、窒素は、蝟集成分や栄養成分に含まれるタンパク質やアミノ酸に含まれていることから、窒素の溶出量を算出することで、水生生物用粒体から栄養成分が供給されていることがわかる。
窒素の溶出量の算出は、水生生物用粒体を投入し、1、4、7日後に行い、7日目(1週間経過後)の測定後に人工海水を交換して、その後は1週間ごとに窒素の溶出量の算出と人工海水の交換を行い、4週間経過後(表1中、「4週」と記載した。)から52週間経過後までは4週間ごとに、窒素の溶出量の算出と人工海水の交換を行った。また、52週間経過後から人工海水の交換を行わずに12週間経過した、64週間経過後における、窒素の溶出量の算出を行った。
また、水生生物用粒体中の全窒素量に対する、窒素量の積算値の割合を算出した。結果を表1、2に示す。
上記水生生物用粒体1500gを、高さ20cm×直径10cmのポリカーボネート製円筒形容器に収容し、魚礁または藻礁用の部材を作製した。なお、該容器は、容器の上面、下面、側面の全てが、目開き10mmのメッシュ状のものである。
上記部材を8本作製し、針金と結束バンドを用いて、上記部材4本を建築用ブロックに固定してなる魚礁または藻礁用の構造体を2個作製した。該構造体を海中に沈設した後、土嚢で固定し、曝露試験(直接、海水中に曝す試験)を行った。2ヶ月経過後に該構造体を1個回収し、固定した魚礁または藻礁用の部材のうち3本は10%のホルマリンに浸漬した後、生物の生息状況(生物の種類の数、生物の個体数、全生物の湿重量の合計)を調査した。
魚礁または藻礁用の部材のうち、残りの1本は、容器に収容された海水に24時間浸漬した後、容器中の海水10mlを採取して、「JIS K 0102:2013 45.4(銅・カドミウムカラム還元法)」に準拠して、海水中の全窒素の濃度(mg/リットル)を測定した。
4ヶ月経過後に残りの構造体1個を回収し、生物の生息状況の調査、及び、海水中の全窒素の濃度(mg/リットル)の測定を、前記の構造体と同様に行った。
水生生物用粒体の代わりに、モルタルを用いて造粒した粒度10〜20mmの骨材(表3中、「モルタル骨材」と示す。)を用いる以外は、実施例1と同様にして魚礁または藻礁用の構造体を作製して、生物の生息状況(生物の種類の数、生物の個体数、全生物の湿重量の合計)を調査した。
[比較例2]
水生生物用粒体の代わりに、一般のコンクリートに使用される粒度10〜20mmの砕石(表3中、「天然骨材」と示す。)を用いる以外は、実施例1と同様にして魚礁または藻礁用の構造体を作製して、生物の生息状況(生物の種類の数、生物の個体数、全生物の湿重量の合計)を調査した。
結果を表3に示す。
さらに、表3から、本発明の魚礁または藻礁用の部材(実施例1)を、4ヶ月間曝露試験をおこなった後に、容器内に収容された海水に24時間浸漬した場合であっても、窒素が溶出していることから、本発明の魚礁または藻礁用の部材によれば、海中において、4ヶ月以上栄養成分の溶出が継続することがわかる。
2 収容手段(袋状のもの;第一の収容手段)
3 収容手段(円筒形の容器;第一の収容手段)
4、5 魚礁または藻礁用の部材
6 第二の収容手段(収容手段2より大きい袋状のもの)
7、10 結束部材
8、9 魚礁または藻礁用の部材の集合体
11 基体
12 基体(コンテナ)
13 基体(ブロック)
14、15、16 魚礁または藻礁用の構造体
17 垂下用支持体(ロープ)
18 保持体
19 垂下連
20 偽糞
21 魚礁または藻礁
Claims (4)
- 水生生物に蝟集成分または栄養成分を供給するための水生生物用粒体を、通水性を有する収容手段の中に収容してなる、魚礁または藻礁用の部材であって、
上記水生生物用粒体が、木質材料からなる複数の多孔質の粒体に、上記蝟集成分または栄養成分と水とを含む液状物を含浸させてなる成形造粒物であるコア体、および、該コア体の表面に形成された、水硬性組成物からなる被覆層を含むものであり、
上記コア体の粒度が5〜10mmであり、上記被覆層の厚さが1〜10mmであり、上記水生生物用粒体の粒度が7〜30mmであり、
上記複数の多孔質の粒体100質量部に対する上記液状物の配合量が50〜400質量部である魚礁または藻礁用の部材を製造する方法であって、
上記複数の多孔質の粒体に、上記液状物を含浸させた後、成形して、上記コア体を得る工程と、
上記コア体の表面に上記水硬性組成物を被覆して、上記水生生物用粒体を得る工程と、
上記水生生物用粒体を上記収容手段の中に収容して、上記魚礁または藻礁用の部材を得る工程を含む、魚礁または藻礁用の部材の製造方法。 - 上記通水性を有する収容手段が、1〜25mmの目開き寸法を有するものであり、かつ、上記水生生物用粒体が、上記通水性を有する収容手段を通過することのできない大きさを有するものである請求項1に記載の魚礁または藻礁用の部材の製造方法。
- 請求項1又は2に記載の魚礁または藻礁用の部材の製造方法によって、魚礁または藻礁用の部材を得た後、上記部材を複数個、水中での沈下、浮遊または浮上用の基体に連結して、魚礁または藻礁用の構造体を作製することを特徴とする魚礁または藻礁用の構造体の作製方法。
- 請求項1又は2に記載の魚礁または藻礁用の部材の製造方法によって、魚礁または藻礁用の部材を得た後、上記部材を複数個、通水性を有する第二の収容手段の中に収容して、魚礁または藻礁用の部材の集合体を作製することを特徴とする魚礁または藻礁用の部材の集合体の作製方法。
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