JP7233944B2

JP7233944B2 - 底砂

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Publication number: JP7233944B2
Application number: JP2019017708A
Authority: JP
Inventors: 伸吾羽鳥; 彩香三宅; 隆神谷; 潤二濱崎; 昌平柳谷
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2019-02-04
Publication date: 2023-03-07
Anticipated expiration: 2039-02-04
Also published as: JP2019136030A

Description

本発明は、底砂に関する。

水生生物（例えば、観賞用の魚や水草等）用の水槽において、水草の生育を促進するための各種肥料が提案されている。
例えば、特許文献１には、水溶性材で構成される基材に肥料分を保持させたことを特徴とする水草用肥料、及び、上記基材としてポリビニルアルコール樹脂シートを使用し、該シート内に肥料分を保持させることが記載されている。上記水草用肥料によれば、溶解性を調整することにより、肥料分の持続性を高めることができる。

一方、特許文献２には、斜面、河川敷、路面、護岸等に使用することにより、植物の生育を促進することができる湿式植生基材として、保水性材料１～５重量部、腐植酸又は腐植酸化合物１～１０重量部、水５０～７０重量部、及び残部が土壌からなることを特徴とする多孔質コンクリートブロック製植生基盤用湿式植生基材が記載されている。

特開平９－２８６６８６号公報特開平９－６５７５９号公報

水生生物用の水槽において用いられる底砂（砂利、ソイル、焼土、砂等）には、水質管理の効果（例えば、濁りがないことやｐＨが特定の範囲内にあること）や、水草の生育効果（良好に生育すること）が求められている。
本発明の目的は、水草の生育を促進することができ、水生生物用の水槽内の水について、濁りが生じす、かつ、ｐＨを長期間に亘って、水草の生育に好適な数値範囲内に安定して維持することができる底砂を提供することである。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、土壌及び腐植酸アンモニウムを含む組成物からなる粒体からなる底砂によれば、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］～［８］を提供するものである。
［１］土壌及び腐植酸アンモニウムを構成材料として含む組成物からなる粒体からなることを特徴とする底砂。
［２］上記組成物が、上記腐植酸アンモニウムを０．００１～２０質量％の割合で含むものである前記［１］に記載の底砂。
［３］上記粒体の粒度が、１～５ｍｍである前記［１］又は［２］に記載の底砂。
［４］上記粒体は、「ＪＩＳＺ８８４１：１９９３」（造粒物―強度試験方法）に準じて測定した圧壊強度が２．０Ｎ以上のものである前記［１］～［３］のいずれかに記載の底砂。
［５］上記組成物が構成材料として造粒剤を含む前記［１］～［４］のいずれかに記載の底砂。
［６］前記［１］～［５］のいずれかに記載の底砂を製造するための方法であって、上記組成物の上記各構成材料を混合して、上記組成物を調製する組成物調製工程と、上記組成物を造粒して、上記粒体を得る造粒工程、を含むことを特徴とする底砂の製造方法。
［７］上記造粒工程で得られた上記粒体を熱処理する熱処理工程、を含む前記［６］に記載の底砂の製造方法。
［８］前記［１］～［５］のいずれかに記載の底砂を用いた水草の成長促進方法であって、水底に上記底砂を供給する底砂供給工程を含むことを特徴とする水草の成長促進方法。

本発明の底砂によれば、アンモニア態窒素を、水中に継続的に溶出させ、かつ、その溶出量を大きくすることができるため、水草の生育を促進することができ、さらには、水生生物用の水槽内の水について、濁りを生じさせず、かつ、ｐＨを長期間に亘って、水草の生育に好適な数値範囲内に安定して維持することができる。

本発明の底砂は、土壌及び腐植酸アンモニウムを構成材料として含む組成物からなる粒体からなるものである。
土壌としては、特に限定されるものではなく、例えば、黒土、火山灰土、珪砂、赤土、鹿沼土、芝目土、及び、珪酸白土等が挙げられる。中でも、入手の容易性や、底砂を用いた水槽内の水のｐＨを水草の生育に最も好適な弱酸性～中性域の範囲内に保つ観点から、黒土が好ましい。
また、土壌は、必要に応じて、粒度調整等を行ってもよい。

上記組成物中の腐植酸アンモニウムの割合は、好ましくは０．００１～２０質量％、より好ましくは０．０１～１８質量％、さらに好ましくは０．０５～１６質量％、さらに好ましくは０．１～１５質量％、さらに好ましくは０．２～１４質量％、さらに好ましくは０．３～１３質量％、さらに好ましくは０．５～１３質量％、さらに好ましくは１～１３質量％、さらに好ましくは２～１３質量％、さらに好ましくは３～１３質量％、特に好ましくは５～１３質量％である。該割合が０．００１質量％以上であれば、水中へのアンモニア態窒素の溶出量をより大きくすることができる。また、底砂を構成する粒体の圧壊強度をより大きくすることができる。さらに、底砂を用いた水槽内の水のｐＨを弱酸性～中性域の範囲内に保つことができる。該割合が、２０質量％以下であれば、底砂を構成する粒体がより崩壊しにくくなる。
なお、本明細書中、「腐植酸アンモニウム」は、腐植酸塩としての腐植酸アンモニウム（例えば、市販品としての腐植酸アンモニウム）の他、腐植酸とアンモニウム塩の混合物（例えば、腐植酸と塩化アンモニウムの混合物）や、腐植酸アンモニウムの前駆物質（例えば、底砂としての使用時に、微生物の作用によって尿素がアンモニウムイオンになる、腐植酸と尿素の混合物など）を含むものとする。

上記組成物は、該組成物からなる粒体の大きさや、造粒後の粒体の取り扱いや、造粒方法に応じて、構成材料として造粒剤を含んでいてもよい。
造粒剤としては、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルアルコール、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、デンプン、グアガム、コンニャク飛粉、ベントナイト等が挙げられる。中でも、入手の容易性の観点から、ポリビニルアルコールが好ましい。
造粒剤の種類は、該組成物からなる粒体の大きさや、造粒後の粒体の取り扱いや、造粒方法に応じて、適宜定めればよい。
上記組成物中の造粒剤の割合は、造粒剤の種類によっても異なるが、好ましくは０．１～１０質量％、より好ましくは０．５～８質量％、特に好ましくは１～６質量％である。該割合が０．１質量％以上であれば、底砂を構成する粒体の圧壊強度をより大きくすることができる。該割合が１０質量％以下であれば、材料にかかるコストを低減することができる。
上記組成物には、本発明の目的を阻害しない範囲内で、腐植酸アンモニウムの製造過程で生じる他の成分（例えば、フルボ酸及びビチューメン等）を含んでいてもよい。

底砂を構成する粒体の粒度は、好ましくは１～５ｍｍ、より好ましくは１～４．５ｍｍ、特に好ましくは１～４ｍｍである。該粒度が１ｍｍ以上であれば、粒体に含まれる腐植酸アンモニウムの量をより大きくし、長期間に亘って、アンモニア態窒素を溶出させることができる。該粒度が５ｍｍ以下であれば、粒体の中心部分のアンモニア態窒素が溶出しにくくなることを防ぐことができる。
なお、該粒度が過度に小さい場合（例えば、０．１～０．２ｍｍ程度の粒度の場合）、水が黄色等に着色することがある。
また、粒体の粒度とは、その最大寸法の大きさ（例えば、断面が楕円形の場合、長径）をいう。
本発明の底砂を構成する粒体の、「ＪＩＳＺ８８４１：１９９３」（造粒物―強度試験方法）に準じて測定した圧壊強度は、好ましくは２．０Ｎ以上、より好ましくは２．２Ｎ以上、特に好ましくは２．４Ｎ以上である。該圧壊強度が２．０Ｎ以上であれば、底砂を保管、輸送する際に、底砂を構成する粒体が崩壊しにくくなる。また、水中において、底砂を構成する粒体が崩壊しにくくなり、粒体の崩壊による水の濁りが生じにくくなる。

本発明の底砂の製造方法の例としては、上記組成物の上記構成材料（具体的には、土壌、腐植酸アンモニウム、及び、必要に応じて配合される造粒剤）を混合して、組成物を調製する組成物調製工程と、得られた組成物を造粒して、粒体を得る造粒工程を含む製造方法が挙げられる。
造粒方法の例としては、転動造粒、撹拌造粒、圧縮造粒、押出造粒等が挙げられる。また、造粒に用いられる装置の例としては、パンペレタイザー、ミキサー、ディスクペレッター等が挙げられる。
粒体の強度をより大きくする観点から、造粒工程の後に、得られた粒体を熱処理する熱処理工程を行ってもよい。
熱処理を行う際の温度は、粒体の強度をより大きくすることができ、かつ、粒体に含まれている腐植酸アンモニウムが分解しない温度であればよく、例えば、３００℃以下、好ましくは２５０～２８０℃である。熱処理に要する時間は、温度によっても異なるが、通常、２～１０分間である。
熱処理に用いられる装置の例としては、乾燥器、電気炉、及びロータリーキルン等が挙げられる。
また、粒体の表面が湿潤状態の場合、急な熱処理によるひび割れや破裂が起こる場合があるため、熱処理工程の前に、風乾等の乾燥処理を行ってもよい。

本発明の底砂を、水底（例えば、水が入れられた水槽の底部分）に供給することで、該底砂からアンモニア態窒素が溶出し、水底に生息する水草の成長を促進することができる。
また、本発明の底砂によれば、水槽内の水のｐＨを長期間に亘って一定にすることができる。具体的には、水槽内のｐＨを、好ましくは４．０～８．６、より好ましくは４．５～７．５、さらに好ましくは５．０～７．３、さらに好ましくは５．５～７．０、特に好ましくは５．５～６．８に保つことができる。該ｐＨを上記数値範囲内とすることで、水槽内の環境を、弱酸性～中性（特に、弱酸性）を好む水草の生育に好適なものとすることができる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［使用材料］
（１）土壌；黒土
（２）腐植酸アンモニウム含有肥料；テルナイト社製、商品名「テルアン」、腐植酸アンモニウム含有肥料の乾燥質量１００質量％中、腐植酸アンモニウム（ニトロフミン酸アンモニウム）の割合が６３質量％であり、フルボ酸の割合が１７質量％であり、ビチューメンの割合が６質量％であり、その他の成分の割合が１４質量％であり、また、腐植酸アンモニウム含有肥料１００質量％中の水分の割合が９質量％であるもの
（３）造粒剤；ポリビニルアルコール、クラレ社製、商品名「クラレポバール」

［実施例１～２、比較例１］
上記材料を、各材料の質量の合計が３００ｇとなるように表１に示す配合割合で、合成樹脂製の可撓性の袋に投入し、手を用いて、各材料を袋内で混合した。混合後、得られた混合物を、霧吹きを用いて水を吹き付けながら、パンペレタイザーを用いて造粒し、次いで、得られた造粒物（粒体）を、電気炉で２７０℃、５分間焼成して、底砂を得た。底砂の粒度は１～４ｍｍであった。
得られた底砂と水を、底砂：水の質量比が１：５となるように、容器に入れて混合した。得られた混合物のｐＨと電気伝導率（表１中、「ＥＣ」と示す。）を、ｐＨメーターとＥＣメーターを用いて測定した。
結果を表１に示す。
次に、得られた混合物が入れられた容器を継続的に７０ｒｐｍの速度で振とうさせた。
振とう開始から、１時間後、３時間後、２日後、４日後、７日後、９日後、１１日後の容器中の水のアンモニア態窒素の濃度（ｍｇ／リットル）、および、ｐＨを測定した。
アンモニア態窒素の濃度は、共立理化学研究所社製の測定装置を用いて測定した。
また、得られた底砂から、任意に選択した３０粒の粒体について、それぞれの圧壊強度を「ＪＩＳＺ８８４１：１９９３」（造粒物―強度試験方法）に準じて測定し、その平均値及び標準偏差を算出した。
結果を表２～３に示す。
また、振とう開始から１１日経過後に、振とうを終了し、底砂を構成する粒体の崩壊の有無、及び、水の濁りの有無を目視によって確認した。その結果、実施例１～２、及び、比較例１において、粒体の崩壊、及び、水の濁りは確認されなかった。

［実施例３～１１］
上記材料を、表１に示す配合割合で混合する以外は、実施例１と同様にして底砂を得た。底砂の粒度は１～４ｍｍであった。
得られた底砂と水を、底砂：水の質量比が１：５となるように、容器に入れて混合した。得られた混合物のｐＨと電気伝導率を、実施例１と同様にして測定した。
結果を表１に示す。
上記混合物について、実施例１と同様にして振とうさせて、振とう開始から、１時間後、３時間後、５時間後、２日後、３日後、５日後、８日後、１２日後の容器中の水のアンモニア態窒素の濃度（ｍｇ／リットル）、および、ｐＨを測定した。
また、得られた底砂から、実施例１と同様にして圧壊強度を「ＪＩＳＺ８８４１：１９９３」（造粒物－強度試験方法）に準じて測定し、その平均値及び標準偏差を算出した。
結果を表４～６に示す。
また、振とう開始から１２日経過後、振とうを終了し、底砂を構成する粒体の崩壊の有無、及び、水の濁りの有無を目視によって確認した。その結果、実施例３～１１において、粒体の崩壊、及び、水の濁りは確認されなかった。

表２～６から、本発明の底砂を用いた実施例１～１１における水のｐＨは５．７～７．７であり、ｐＨが安定していることがわかる。
実施例１～１１と比較例１を比較すると、比較例１（腐植酸アンモニウムを含まないもの）では、いずれの経過時間であってもアンモニア態窒素が溶出しないのに対して、実施例１～１１ではアンモニア態窒素が溶出していることがわかる。また、実施例１～１１から、底砂中の腐植酸アンモニウムの割合が大きくなると、溶出量も大きくなる傾向があることがわかる。
また、実施例１と実施例１０におけるアンモニア態窒素の濃度の比較や、実施例８と実施例１１におけるアンモニア態窒素の濃度の比較から、造粒剤を含む場合（実施例１、８）と造粒剤を含まない場合（実施例１０、１１）におけるアンモニア態窒素の溶出量は、同程度であり、造粒剤の有無によって、アンモニア態窒素の溶出量に差異が生じないことがわかる。
なお、アンモニア態窒素の濃度は、上昇した後、減少に転じる傾向が見られるが、該傾向は、粉体がアンモニア態窒素を再吸収しているためと考えられる。水中に水草が生育している場合、水中に溶出したアンモニア態窒素は水草の生育に利用されることから、このような再吸収は起こらないと考えられる。
また、実施例１～１１において、底砂を構成する粒体の圧壊強度は２．１～３．５Ｎであり、比較例１における粒体の圧壊強度（１．９Ｎ）よりも大きいことがわかる。なお、市販品の底砂の圧壊強度は、通常、２．０Ｎ以下である。

Claims

土壌及び腐植酸アンモニウムを構成材料として含む組成物からなり、粒度が１～５ｍｍで、かつ、「ＪＩＳＺ８８４１：１９９３」（造粒物－強度試験方法）に準じて測定した圧壊強度が２．０Ｎ以上のものである粒体からなり、
上記組成物が、上記腐植酸アンモニウムを２～２０質量％の割合で含むものであることを特徴とする底砂。
上記圧壊強度が２．４Ｎ以上である請求項１に記載の底砂。
上記組成物が構成材料として造粒剤を含む請求項１又は２に記載の底砂。
請求項１～３のいずれか１項に記載の底砂を製造するための方法であって、
上記組成物の上記各構成材料を混合して、上記組成物を調製する組成物調製工程と、
上記組成物を造粒して、上記粒体を得る造粒工程、
を含むことを特徴とする底砂の製造方法。
上記造粒工程で得られた上記粒体を熱処理する熱処理工程、
を含む請求項４に記載の底砂の製造方法。
請求項１～３のいずれか１項に記載の底砂を用いた水草の成長促進方法であって、水底に上記底砂を供給する底砂供給工程を含むことを特徴とする水草の成長促進方法。