JP7077852B2 - 底生生物育成用の土壌作製方法及び底生生物の育成方法 - Google Patents

Description

本発明は、底生生物育成用の土壌作製方法及び底生生物の育成方法に関する。

近年、沿岸域の環境悪化、たとえば赤潮や青潮の常態化などが問題となっている。この原因は、沿岸域の埋め立てや直立護岸の建設などによって干潟・浅場が消失し、生物の浄化機能が働かないことであると考えられている。

干潟・浅場における生物の浄化作用とは、具体的には以下のとおりである。植物プランクトン（微細藻類）は、水中の栄養塩（窒素、リンなど）を摂取して、光合成によって増殖する。増殖した植物プランクトンは干潟においてアサリをはじめとした二枚貝などのろ過食者（懸濁物食者）やゴカイなどの堆積物食者によって摂餌される。このように有機懸濁物質（すなわち植物プランクトン）は、干潟・浅場生物によって無機態栄養塩に転換され、潮の満ち引きによって、沿岸に運ばれ、そこで植物プランクトンや海藻類の栄養塩として摂取される。このようなサイクルが円滑に循環することによって、有機懸濁物の海底への輸送が適度に抑えられ、底質の嫌気化、それによって引き起こされる青潮や赤潮を低減できる。

上記の干潟・浅場生物による浄化作用を最大限に活用するため、改めて干潟・浅場の造成への機運が高まっている。しかし、海砂などの天然資材を用いた造成は、採取場所の環境破壊につながるため、リサイクル材を活用した施工が主流となりつつある。

干潟・浅場造成材に用いられるリサイクル材としては、牡蠣殻の粉砕物、高炉水砕スラグ、及び製鋼スラグがこれまで検討されている。特許文献１～３、非特許文献１には、高炉水砕スラグまたは製鋼スラグを用いたリサイクル材に関する記載がある。

牡蠣殻については、主成分が炭酸カルシウムであることから、二枚貝へのＣａ供給が期待されるものの、発生量が限られているため大規模な施工には不向きである。また、比重が軽いため、波浪で散逸しやすいという問題がある。

高炉水砕スラグは、その粒径を海砂に近い粒径に調整でき、製鉄プロセスで安定的に発生するため資材の確保の面でも問題ないが、水硬性が強い（つまり、海水と反応して容易に固化する）ため、底生生物の生息環境としては不向きである。

一方、製鋼スラグについては、中央粒径０．０５ｍｍ以上の細粒分を浚渫土砂に混合して、固化しない土壌を再現する手法が提案されている（特許文献３）。しかし、浚渫土中のＳｉが製鋼スラグとの固化反応に影響を及ぼすことが知られており、必ずしも安定的に固化しない土壌を作製できるとは限らない。

特開２００４－２１５５３３号公報 特開２００５－６５９８号公報 特開２００５－１３３３０９号公報

鶴谷ら、海岸工学論文集、第５２巻（２００５）土木学会、９８６－９９０

このように、従来のリサイクル材では、底生生物を安定的に育成することができないという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、底生生物を安定的に育成することが可能な、新規かつ改良された底生生物育成用の土壌作製方法及び底生生物の育成方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、土砂と製鋼スラグとを混合することで底生生物育成用の混合土壌を作製する底生生物育成用の土壌作製方法において、土砂の間隙水中の全溶存態有機炭素濃度が３０ｍｇ／Ｌ以上であって、製鋼スラグは、粒径５ｍｍ以下の粒子を除去した製鋼スラグであることを特徴とする底生生物育成用の土壌作製方法が提供される。

また、製鋼スラグは、粒径１０ｍｍ以下の粒子を除去した製鋼スラグであってもよい。

また、製鋼スラグの粒径調製は、製鋼スラグの分級処理及び／又は洗浄処理により行われてもよい。

また、製鋼スラグの混合割合を最大３０体積％としてもよい。

また、混合土壌の硬度が５５０ｋＰａ以下であってもよい。

また、混合土壌中のｐＨが９．５未満であってもよい。

本発明の他の観点によれば、上記の方法で作製された混合土壌中で底生生物を育成することを特徴とする、底生生物の育成方法が提供される。

ここで、海域の底質に盛り土を行い、ついで、盛り土の上に混合土壌を敷設してもよい。

以上説明したように本発明によれば、底生生物を安定的に育成することができる。

試験開始日からの日数とアサリの生存率との相関を海水のｐＨ毎に示すグラフである。 アサリ及び各種ベントスの生育状況を実験するための実験装置の概要を示す説明図である。 対照区または実験区のアサリサイズを対比して示すグラフである。 対照区または実験区のアサリ質量を対比して示すグラフである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．本発明者による検討＞
上述したように、底生生物を安定的に育成することが可能なリサイクル材は提案されていなかった。そこで、本発明者は、このようなリサイクル材について鋭意検討した。具体的には、本発明者は、土砂と製鋼スラグとの混合土壌に着目した。混合土壌を底生生物の育成土壌に使用するために考慮すべき要素は概ね以下の３点である。
（要素１）混合土壌のｐＨ
（要素２）Ｃａ供給源の有無
（要素３）混合土壌の難固化性

要素１を考慮する必要があるのは、ｐＨがあまりに高すぎると底生生物（特に貝類）が生育することができない可能性があるからである。要素２を考慮する必要があるのは、Ｃａは底生生物（特に貝類）の重要な栄養源となるからである。要素３を考慮する必要があるのは、混合土壌が固化してしまうと、底生生物は混合土壌中で生育することができない可能性があるからである。

混合土壌中の製鋼スラグはＣａ供給源として機能するので、要素２は当然に満たされている。したがって、要素１、３が問題となる。要素１に関して、本発明者は、混合土壌中のｐＨと底生生物の生育状況との相関を鋭意検討することで、混合土壌中の適切なｐＨを見出すことができた。要素３に関して、本発明者は、土砂の間隙水中に含まれる全溶存態有機炭素濃度に着目した。混合土壌の固化、すなわち凝固は、間隙水中に含まれるＳｉ成分とＣａ成分とが化学反応を起こすことで生じることがわかっている。間隙水中に含まれるＳｉ成分は、土砂から持ち込まれる場合もあるし、製鋼スラグから持ち込まれる場合もある。間隙水中のＣａ成分は、主に製鋼スラグから持ち込まれる。本発明者は、間隙水に多くの溶存態有機炭素が含まれている場合に、混合土壌の固化が抑制されることを見出した。この理由として、間隙水中の溶存態有機炭素がＳｉ成分とＣａ成分との接触を阻害することが考えられる。本発明者は、これらの知見に基づいて、本実施形態に係る底生生物育成用の土壌作製方法、及び底生生物の育成方法を見出した。以下、本実施形態について詳細に説明する。

＜２．底生生物育成用の土壌作製方法＞
本実施形態に係る土壌作製方法は、土砂と製鋼スラグとを混合する工程で構成される。まず、材料である土砂及び製鋼スラグについて説明する。

（２－１．土砂の選択）
本実施形態に係る土砂は、間隙水を含む土砂、すなわち湿潤した土砂である。このような土砂としては、例えば浚渫土砂等が挙げられる。ここで、浚渫土砂は、浚渫（港湾、河川、運河等の底面を浚って土砂を取り除く土木工事）によって生じた土砂である。すなわち、浚渫土砂は、川底あるいは海底の土砂である。

さらに、本実施形態では、間隙水中の全溶存態有機炭素濃度（以下、「ＴＯＣ濃度」とも称する）が３０ｍｇ／Ｌ以上である土砂が使用される。溶存態有機炭素は、溶存態有機物を構成する炭素原子である。溶存態有機物とは、水中に溶解した有機物である。間隙水中に含まれる溶存態有機物としては、例えばフルボ酸等をはじめとした腐植物質等が挙げられる。

このように、本実施形態では、間隙水中に多くの溶存態有機物が含まれる土砂が使用される。この理由は、上述したように、間隙水中のＣａ成分とＳｉ成分との反応を抑制するためである。間隙水中のＴＯＣ濃度を測定する方法は特に制限されないが、例えば土砂を採取し、ろ過滅菌海水に十分に懸濁、自然沈降させて間隙水を上澄み液として回収し、上澄み液のＴＯＣ濃度をＴＯＣ計で測定する方法、もしくは土砂を遠心分離することで間隙水を上澄み液として回収し、上澄み液のＴＯＣ濃度をＴＯＣ計で測定する方法が挙げられる。

本実施形態では、間隙水中のＴＯＣ濃度が３０ｍｇ／Ｌ以上である土砂を選択して使用すればよい。また、間隙水中の溶存態有機物が不足している場合には、溶存態有機物がより高濃度で分散した分散液を土砂に混ぜ込むことで本実施形態に係る土砂を作製することができる。なお、ＴＯＣ濃度の上限値は特に制限されない。

（２－２．製鋼スラグ）
製鋼スラグは、製鋼工程で発生したスラグである。このようなスラグとしては、例えば、転炉を用いた製鋼工程で発生した転炉スラグ、電気炉を用いた製鋼工程で発生した電気炉スラグ等が挙げられる。

製鋼スラグに類似するスラグとして高炉水砕スラグが挙げられる。高炉水砕スラグは、高炉から発生したスラグを水砕したものである。高炉水砕スラグは水硬性が製鋼スラグよりも高いため、本実施形態に係る土砂と混合された際に容易に固化してしまう。したがって、本実施形態では高炉水砕スラグは使用できない。

製鋼スラグの粒径分布は特に制限されないが、粒径が小さい粒子、すなわち微細粒子は予め除去されておくことが好ましい。微細粒子が混合土壌に多く含まれている場合、混合土壌のｐＨが上昇する可能性があり、さらに、混合土壌が過剰に締め固められる可能性があるからである。つまり、粒径が小さい粒子は、単位体積当りの表面積が大きいので、このような粒子から多くのアルカリ成分が間隙水中に溶出する可能性がある。この結果、間隙水のｐＨが過剰に上昇する可能性がある。混合土壌が締め固められるという現象は、混合土壌を構成する粒子同士が密に充填し合う現象である。したがって、間隙水中のＳｉ成分とＣａ成分とが化学反応を起こして凝固する固化とは異なる。したがって、締め固められた混合土壌は、依然として流動性を維持することができる。ただし、あまりにも強固に締め固められると、混合土壌中で底生生物が生育しにくくなってしまう可能性がある。微細粒子は、混合土壌中で粗粒と強固に連結するので、混合土壌が過剰に締め固められる可能性がある。

このような観点から、本実施形態に係る製鋼スラグは、粒径５ｍｍ以下の微細粒子を除去した製鋼スラグであることが好ましく、粒径１０ｍｍ以下の微細粒子を除去した製鋼スラグであることがより好ましい。ここで、「粒径」は、ＪＩＳ Ｚ８８０１で規定される網篩の呼び寸法（目開きの大きさ）で規定される大きさである。例えば、目開き１０ｍｍの篩から落下した粒子の粒径は１０ｍｍ以下であり、篩に残った粒子の粒径は１０ｍｍ超となる。

製鋼スラグから上述した微細粒子を除去する方法は特に制限されないが、例えば、分級処理及び／又は洗浄処理等が挙げられる。分級処理は、上述した篩を用いて製鋼スラグを分級する処理である。洗浄処理は流水によって微細粒子を除去する処理である。これらの処理のいずれか一方だけを行っても良いし、両方行っても良い。

（２－３．混合処理）
本実施形態では、土砂と製鋼スラグとを混合することで混合土壌を作製する。混合の方法は特に制限されず、これらを十分に混合できる方法であればどのような方法であってもよい。例えば、ミキサーを用いて混合する方法等であってもよい。

製鋼スラグの混合割合は、混合土壌の全体積（土砂の間隙水含む）に対して最大３０体積％（つまり３０体積％以下）であることが好ましい。これにより、より底生生物が生育しやすい混合土壌を作製することができる。混合割合の下限値は特に制限されないが、５体積％であってもよい。

＜３．混合土壌について＞
つぎに、上述した土壌作製方法によって作製された混合土壌について説明する。混合土壌は、上述した土砂と製鋼スラグとの混合物である。混合土壌に含まれる土砂は上述した特徴を有するので、混合土壌は非常に固化しにくくなっている。つまり、混合土壌は難固化性という特徴を有する。

具体的には、混合土壌の硬度は５５０ｋＰａ以下であることが好ましく、４００ｋＰａ以下であることがより好ましく、７０ｋＰａ以下がより好ましい。上述した作製方法に従って混合土壌を作製すれば、混合土壌の硬度は５５０ｋＰａ以下となる。混合土壌の硬度は、製鋼スラグの粒径分布によって変動しうる。製鋼スラグに含まれる微細粒子の割合が少ないほど、混合土壌の硬度は低下する傾向にある。つまり、製鋼スラグから微細粒子を除去することで、混合土壌の硬度を４００ｋＰａ以下とすることができる。混合土壌の硬度の下限値は特に制限されないが、混合土壌があまりにも柔らかすぎると、例えば潜行性の貝類が混合土壌中で自身の位置を保持しにくくなる可能性がある。この場合、貝類の生育が阻害される可能性がある。このような観点から、混合土壌の硬度は２０ｋＰａ以上であることが好ましい。なお、本実施形態における硬度は山中式硬度計によって測定される硬度を意味する。

混合土壌のｐＨは９．５未満となっている。これにより、底生生物が混合土壌中で安定的に生育する。混合土壌のｐＨは９．２以下であることが好ましく、８．１０以下であることがより好ましい。ｐＨの下限値は特に制限されないが、海水のｐＨと同程度である８．０程度であってもよい。混合土壌のｐＨを測定する方法は特に制限されないが、例えば、混合土壌を遠心分離することで間隙水を上澄み液として回収し、上澄み液のｐＨをｐＨ計で測定する方法が挙げられる。上述した特性を有する浚渫土砂に製鋼スラグを混合することで、混合土壌のｐＨを９．５未満とすることができるが、もしｐＨが９．５以上となる場合には、製鋼スラグの粒度分布を粗くする（すなわち、微細粒子を上述した方法により除去する）、混合土壌中に占める製鋼スラグの混合比を下げる等により、ｐＨを９．５未満とすればよい。

混合土壌は、底生生物の生育に適したｐＨを有し、Ｃａ供給源である製鋼スラグを有し、かつ、難固化性という特性を有するので、アサリ等の底生生物を安定的に育成させる土壌となる。

＜４．底生生物の育成方法＞
次に、上記混合土壌を用いた底生生物の育成方法を説明する。育成対象となる底生生物は多様であり、例えば貝類（アサリ、ゴカイ類等）の他、各種ベントス（メイオベントス、マクロベントス）を含む。

混合土壌を海底の底質に直接敷設してもよいが、盛り土により底質を嵩上げし、この盛り土の上に混合土壌を敷設してもよい。盛り土の種類は特に問われず、混合土壌を敷設する海域の付近に存在する土砂（例えば浚渫土砂）であっても良いし、このような土砂に製鉄スラグを混合した混合土壌であってもよい。ここで、製鉄スラグは、例えば製鋼スラグ、高炉水砕スラグである。つまり、盛り土には難固化性は特に問われない。ただし、地盤を強固にするという観点からは、盛り土は強固に固化されている（または強固に締固められている）ことが好ましい。このような観点から、盛り土に使用される製鉄スラグは高炉水砕スラグが好ましい。さらに、製鉄スラグには多くの微細粒子（粒径１０ｍｍ以下の粒子）が含まれていることが好ましい。後述する実施例に示される通り、本実施形態に係る混合土壌を用いた育成方法によれば、多様な底生生物を安定的に育成することができる。

＜１．実験例１：土砂の間隙水中のＴＯＣ濃度と混合土壌の固化性との相関に関する検証＞
実験例１では、土砂の間隙水中のＴＯＣ濃度と混合土壌の固化性との相関を検証するために、以下の試験を行った。まず、産地、浚渫年の異なる５種類の浚渫土砂を準備した。具体的には、２０１０年に東京湾で浚渫された浚渫土砂（東京湾２０１０、浚渫土砂Ａ）、２０１２年に名古屋の港湾で浚渫された浚渫土砂（名古屋２０１２、浚渫土砂Ｂ）、２０１１年に君津の港湾で浚渫された浚渫土砂（君津２０１１、浚渫土砂Ｃ）、２０１７年に君津の港湾で浚渫された浚渫土砂（君津２０１７、浚渫土砂Ｄ）、２０１７年に広畑の港湾で浚渫された浚渫土砂（広畑２０１７、浚渫土砂Ｅ）を準備した。

ついで、これらの浚渫土砂を遠心分離機で遠心分離することで、間隙水を上澄み液として回収した。遠心分離の条件は３０００ｒｐｍ、１０分間とした。ついで、上澄み液のＴＯＣ濃度をＴＯＣ計（島津製作所社製ＴＯＣ－ＶＣＰＨ型）により測定した。さらに、浚渫土砂の強熱減量を「底質調査方法とその解説 環境庁水質保全局水質管理課編（１９９６）」に準拠して測定した。

ついで、粒径を０～３０ｍｍ（０ｍｍ超３０ｍｍ以下）に調整された製鋼スラグを準備し、この製鋼スラグを各浚渫土砂Ａ～Ｅに混合土壌の全体積に対して３０体積％の割合で混合した。具体的には、プラスチック製バットに土砂と製鋼スラグを上記の割合で入れ、スコップでこれらが均一になるように十分に混合した。これにより、実験用の混合土壌を１Ｌずつ作製した。ついで、これらの混合土壌を海水かけ流し環境下（流量１Ｌ／ｍｉｎ）で３０日間養生した。ついで、混合土壌の硬度を山中式硬度計で測定した。さらに、混合土壌を遠心分離機で遠心分離することで、間隙水を上澄み液として回収した。遠心分離の条件は３０００ｒｐｍ、１０分間とした。ついで、上澄み液のｐＨをｐＨ計により測定した。結果を表１に示す。表１では、強熱減量は、強熱減量の測定開始前の試料の総質量に対する強熱減量の質量％で示した。

表１から明らかな通り、浚渫土砂Ａ、Ｂを用いた混合土壌は、養生後に完全に固化してしまった。このため、硬度が非常に大きくなり、ｐＨを測定することができなかった。

一方、浚渫土砂Ｃ～Ｅを用いた混合土壌は、養生後でも流動性を維持していた。このため、硬度が低く、ｐＨを測定することができた。なお、浚渫土砂Ｃは浚渫土砂Ｄと浚渫年だけが異なるので、浚渫土砂ＣのｐＨは浚渫土砂Ｄと同程度であると推察される。このため、浚渫土砂ＣのｐＨの測定は省略した。固化性に関しては、硬度が５５０ｋＰａ以下となる場合に「難固化」と評価し、硬度が５５０ｋＰａを超える場合に「易固化」と評価した。浚渫土砂Ａ、Ｂを用いた混合土壌の固化性は「易固化」となり、浚渫土砂Ｃ～Ｅを用いた混合土壌の固化性は「難固化」となった。後述する実験例３に示される通り、硬度が５５０ｋＰａ以下となる場合、底生生物を育成することができる。

浚渫土砂Ａ～Ｅを対比すると、間隙水中のＴＯＣ濃度が明らかに異なっている。つまり、浚渫土砂Ａ、ＢのＴＯＣ濃度は３０ｍｇ／Ｌ未満となっており、浚渫土砂Ｃ～ＥのＴＯＣ濃度は３０ｍｇ／Ｌ以上となっている。したがって、間隙水中のＴＯＣ濃度が３０ｍｇ／Ｌ以上となる場合、混合土壌が固化しにくくなることが明らかとなった。なお、浚渫土砂Ｄを用いた混合土壌のｐＨは海水とほぼ同程度となり、浚渫土砂Ｅを用いた混合土壌のｐＨは９超とやや高いものの、顕著なアルカリ性とはならなかった。実験例２で示されるように、ｐＨが９．５未満となる浚渫土砂では、底生生物の育成が可能となる。浚渫土砂Ｃ～Ｅでは、難固化性であり、ｐＨが９．５未満であり、かつ製鋼スラグがＣａ供給源となるので、底生生物を育成可能な土壌となる。詳細は実験例３で検証した。

＜２．実験例２：底生生物のｐＨ耐性の検証＞
つぎに、混合土壌中の適切なｐＨの範囲を特定するために、底生生物のｐＨ耐性を検証した。本来であれば混合土壌のｐＨと底生生物の生存状態とを対比して検証すればよいのであるが、ここでは試験の簡略化のため、海水中のｐＨと底生生物の生存状態とを対比して検証した。また、底生生物としてアサリを選択した。

具体的には、東京湾天然海水を採取し、この海水のｐＨをＨＣｌもしくはＮａＯＨを用いて５．５、６．０、７．０、８．０、８．５、９．０、９．５、１０．０に調整した。各ｐＨ調整海水１Ｌにアサリ３０個体を浸漬し、２４時間ごとに死亡個体（貝を開いている個数）を計測し、４日間の生残率を求めた。また、各ｐＨ調整海水は、２４時間ごとに交換し、クロレラをエサとして一緒に添加した。結果を図１に示す。図１の横軸は試験開始日からの日数を示し、縦軸はアサリの生存率（生存個体数／３０）を示す。

図１から明らかな通り、ｐＨ５．５～９までは死亡個体は確認されず、アサリの生育に影響がないことが確かめられた。ｐＨ９．５については、２日目に半数が死亡し、３日目にはさらに１３個体が死亡した。ｐＨ１０では２日目の時点で２２個体が死亡し、３日目には生育個体が０になっていた。以上の結果から、ｐＨ９．５以上でアサリの生育に影響が生じることが明らかとなった。言い換えれば、ｐＨが９．５未満であれば、底生生物（特にアサリ）の生育が可能であることが明らかとなった。

＜３．実験例３：底生生物の育成（加入）試験＞
つぎに、混合土壌を用いた底生生物の育成が実際に可能であるか否かを検証するために、以下の育成試験を行った。

本育成試験では、図２に示す水路型水槽設備１（全保有水量６５０Ｌ）を使用した。まず、水路型水槽設備１の構成を簡単に説明する。水路型水槽設備１は、水槽群１Ａ、１Ｂを有する。水槽群１Ａは、貯水槽２０Ａ、実験水槽２１Ａ、ポンプ３０Ａ、供給ライン７０Ａ、排水ライン８０Ａ、循環ライン９０Ａ、試験台１００Ａを備える。

ポンプ３０Ａは、導水管１０から試験用の海水（ここでは東京湾天然海水）を汲み上げて貯水槽２０Ａに貯留する。供給ライン７０Ａは、フロースイッチ付電磁弁（図示せず）が設けられており、この電磁弁の開閉により貯水槽２０Ａ内の海水４０Ａを所定の流量で（具体的には、排水ライン８０Ａから排出された流量分を）実験水槽２１Ａに供給する。実験水槽２１Ａ内の海水５０Ａは、供給ライン７０Ａから排水ライン８０Ａに向けて流動し、その後、一部の海水５０Ａは排水ライン８０Ａから排水される。排水量は排水ライン８０Ａに設けられたローラポンプ（図示せず）によって調整される。循環ライン９０Ａは、循環ポンプ（図示せず）によって一部の海水５０Ａを所定の流量で貯水槽２０Ａに循環させる。試験台１００Ａは、実験水槽２１Ａの底面に設置される。試験台１００Ａには、実験区あるいは対照区となる試験用サンプルが設置される。

水槽群１Ｂは水槽群１Ａと同様の構成を有する。具体的には、水槽群１Ｂは、貯水槽２０Ｂ、実験水槽２１Ｂ、ポンプ３０Ｂ、供給ライン７０Ｂ、排水ライン８０Ｂ、循環ライン９０Ｂ、試験台１００Ｂを備える。

ポンプ３０Ｂは、導水管１０から試験用の海水（ここでは東京湾天然海水）を汲み上げて貯水槽２０Ｂに貯留する。供給ライン７０Ｂは、フロースイッチ付電磁弁（図示せず）が設けられており、この電磁弁の開閉により貯水槽２０Ｂ内の海水４０Ｂを所定の流量で（具体的には、排水ライン８０Ｂから排出された流量分を）実験水槽２１Ｂに供給する。実験水槽２１Ｂ内の海水５０Ｂは、供給ライン７０Ｂから排水ライン８０Ｂに向けて流動し、その後、一部の海水５０Ｂは排水ライン８０Ｂから排水される。排水量は排水ライン８０Ｂに設けられたローラポンプ（図示せず）によって調整される。循環ライン９０Ｂは、循環ポンプ（図示せず）によって一部の海水５０Ｂを所定の流量で貯水槽２０Ｂに循環させる。試験台１００Ｂは、実験水槽２１Ｂの底面に設置される。試験台１００Ｂには、実験区あるいは対照区となる試験用サンプルが設置される。

つぎに、この水路型水槽設備１を用いた育成試験について説明する。試験容器１００に浚渫土砂Ｄのみを充填することで対照区の試験用サンプルＹ１を作成した。浚渫土砂Ｄに５体積％の割合で粒径５ｍｍ超３０ｍｍ以下の製鋼スラグを混合することで混合土壌を作製し、この混合土壌を試験容器１００に充填することで実験区１の試験用サンプルＸ１を作製した。

浚渫土砂Ｄに１０体積％の割合で粒径１０ｍｍ超３０ｍｍ以下の製鋼スラグを混合することで混合土壌を作製し、この混合土壌を試験容器１００に充填することで実験区２の試験用サンプルＸ２を作製した。浚渫土砂Ｄに５体積％の割合で粒径１０ｍｍ超２０ｍｍ以下の製鋼スラグを混合することで混合土壌を作製し、この混合土壌を試験容器１００に充填することで実験区３の試験用サンプルＸ３を作製した。浚渫土砂Ｄに１０体積％の割合で粒径１０ｍｍ超２０ｍｍ以下の製鋼スラグを混合することで混合土壌を作製し、この混合土壌を試験容器１００に充填することで実験区４の試験用サンプルＸ４を作製した。浚渫土砂Ｄに３０体積％の割合で粒径０ｍｍ超３０ｍｍ以下の製鋼スラグを混合することで混合土壌を作製し、この混合土壌を試験容器１００に充填することで実験区５の試験用サンプルＸ５を作製した。各試験用サンプルの作製において、混合の方法は実験例１と同様とした。表２に試験用サンプルＹ１、Ｘ１～Ｘ５の土壌の組成をまとめて示す。

上記の対照区及び実験区１～５の試験用サンプルＹ１、Ｘ１～Ｘ５をそれぞれ２つずつ準備し、一方の試験用サンプルには１００個体のアサリ（アサリＸ１－１～Ｘ５－１）を入れた。各個体のアサリはなるべくサイズ（殻長、殻高、殻幅）、質量が揃っているものとした。対照区のアサリに関しては、任意に選択した１０個のアサリについてサイズ、質量を測定し、それらの平均値を算出した。算出された平均値を対照区の０日目の代表値とした。ついで、アサリ入りの試験用サンプルＹ１、Ｘ１～Ｘ５を実験水槽２１Ａの試験台１００Ａに設置し、アサリ無しの試験用サンプルＹ１、Ｘ１～Ｘ５を実験水槽２１Ｂの試験台１００Ｂに設置した。つまり、水槽群１Ａでは試験用サンプル内でのアサリの生育度合いを調査し、水槽群１Ｂでは試験用サンプル内への各種ベントスの加入状況を調査した。

ついで、各水槽群１Ａ、１Ｂを東京湾天然海水で満たし、実験水槽２１Ａ、２１Ｂ内の海水を１Ｌ／ｍｉｎでかけ流した。つまり、排水ライン８０Ａ、８０Ｂから１Ｌ／ｍｉｎの流量の海水を排水する一方で、供給ライン７０Ａ、７０Ｂから１Ｌ／ｍｉｎの流量の海水を実験水槽２１Ａ、２１Ｂ内に供給した。さらに、循環ライン９０Ａ、９０Ｂでは７．５Ｌ／ｍｉｎの流量の海水を循環させた。実験水槽２１Ａ、２１Ｂでは、試験用サンプルが海水面から十分に深い位置に配置される程度の水深を維持した。この実験を３３日間継続して行い、その間海水温を２５～２９℃に維持した。

試験開始から１３日が経過した際に、実験水槽２１Ａから試験用サンプルＹ１、Ｘ１～Ｘ５を取出した。ついで、多孔質素焼管を用いて試験用サンプルＹ１、Ｘ１～Ｘ５の間隙水を採取した。ついで、間隙水中のＣａ濃度をＩＣＰ－ＭＳ（ＩＣＰ質量分析計）により測定した。結果を表３に示す。

何れの実験区でも、Ｃａ濃度が対照区のＣａ濃度よりも高くなっている。したがって、製鋼スラグからのＣａ成分の溶出が確認できた。

試験開始から３３日が経過した際に、実験水槽２１Ａから試験用サンプルＹ１、Ｘ１～Ｘ５を取出した。ついで、試験用サンプルＹ１、Ｘ１～Ｘ５の土壌の硬度を山中式硬度計により測定した。結果を表２にまとめて示す。表２から明らかな通り、微細粒子を多く含む実験区５では、他の実験区、対照区よりも硬度がやや大きくなった。しかしながら、何れの実験区でも硬度は５５０ｋＰａ以下となり、微細粒子を除去した実験区１～４では、硬度が７０ｋＰａ以下となった。また、実験区１、２を比較すると、５ｍｍ以下の微細粒子を除去した実験区１の硬度よりも１０ｍｍ以下の微細粒子を除去した実験区２の硬度が小さくなった。したがって、１０ｍｍ以下の微細粒子を除去することがより好ましいことがわかった。

さらに、これらの試験用サンプルＹ１、Ｘ１～Ｘ５からアサリを回収し、殻長、殻高、殻幅および質量（肉質部を含む）を測定した。具体的には、測定対象の区から任意に選択した１０個のアサリについてサイズ、質量を測定し、それらの平均値を算出した。算出された平均値をその区におけるアサリサイズ、質量の代表値とした。その結果、製鋼スラグを添加した実験区（実験区１、４）のアサリは、対照区のアサリに比べてサイズ、質量ともに大きくなっていた（図３、図４）。図３、図４の棒グラフは平均値を示し、棒グラフ上部の線グラフは各個体の値を示す。ただ、試験開始から間もないため、成長量はわずかであった。実験区２、３も同様の傾向が見られた。実験区５では、３３日目に約２割のアサリが土壌内から這い出て、土壌の凹地で生息していた。上述したように、実験区５では、３３日目の硬度が５３１ｋＰａとなり、他の実験区に比べてやや高い値となった。このため、一旦土壌から這い出たアサリが再度土壌内に潜行できなくなったものと推察される。なお、アサリのような潜行性の貝類にとっては、混合土壌はある程度硬いことが好ましい。土壌中で貝類が自身の位置を保持する（すなわち足場を確保する）ためである。実験区１～４では、混合土壌の硬度が２０ｋＰａ以上となっているため、アサリは土壌中で足場を確保することができ、生育が促進されたと考えられる。

一方、実験水槽２１Ｂから試験用サンプルＹ１、Ｘ１～Ｘ５を取出した。ついで、各試験用サンプルの表面上の任意の３箇所に直径３ｃｍの採取領域（円領域）を設定し、これらの採取領域の全深さ範囲に存在する土壌をサンプリングした。

ついで、サンプリングした土壌を目開き１．０ｍｍの篩に掛け、篩上に残った生物をマクロベントス（１ｍｍ＜）として選別し、種同定および計測を行った。ついで、篩から落ちた土壌を目開き３２μｍの篩に掛け、篩上に残った生物をメイオベントス（０．１～０．５ｍｍ）として選別し、種同定および計測を行った。結果を表４、５に示す。なお、種の同定は、主に生物の形態（形状など）を図鑑で照合することで行った。メイオベントス、マクロベントスともに実験期間の短さゆえに出現個体数が少ないものの、実験区では対照区と同程度の加入が確認された（表４、５）。なお、表４、５に示されない実験区でもほぼ同様の結果が得られた。以上により、ＴＯＣ濃度が３０ｍｇ／Ｌ以上となる浚渫土砂に製鋼スラグを混合した混合土壌は、底生生物の育成に適していることが明らかになった。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ 水路型水槽設備
１Ａ、１Ｂ 水槽群
２０Ａ、２０Ｂ 貯水槽
２１Ａ、２１Ｂ 実験水槽
４０Ａ、４０Ｂ、５０Ａ、５０Ｂ 海水
Ｙ１、Ｘ１～Ｘ５ 試験用サンプル

Claims (8)

1. 土砂と製鋼スラグとを混合することで底生生物育成用の混合土壌を作製する底生生物育成用の土壌作製方法において、前記土砂の間隙水中の全溶存態有機炭素濃度が３０ｍｇ／Ｌ以上であって、前記製鋼スラグは、粒径５ｍｍ以下の粒子を除去した製鋼スラグであることを特徴とする底生生物育成用の土壌作製方法。
2. 前記製鋼スラグは、粒径１０ｍｍ以下の粒子を除去した製鋼スラグであることを特徴とする、請求項１に記載の底生生物育成用の土壌作製方法。
3. 前記製鋼スラグの粒径調製は、前記製鋼スラグの分級処理及び／又は洗浄処理により行われることを特徴とする、請求項１または２に記載の底生生物育成用の土壌作製方法。
4. 前記製鋼スラグの混合割合を最大３０体積％とすることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の底生生物育成用の土壌作製方法。
5. 前記混合土壌の硬度が５５０ｋＰａ以下であることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の底生生物育成用の土壌作製方法。
6. 前記混合土壌中のｐＨが９．５未満であることを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の底生生物育成用の土壌作製方法。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の方法で作製された混合土壌中で底生生物を育成することを特徴とする、底生生物の育成方法。
8. 海域の底質に盛り土を行い、ついで、前記盛り土の上に前記混合土壌を敷設することを特徴とする、請求項７に記載の底生生物の育成方法。

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