(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に二価鉄イオンを供給する二価鉄イオン供給体と、
前記二価鉄イオン供給体が詰め込まれる水透過性を有する第１の収容体と、
前記第１の収容体が収容される生分解性を有する容器体と、を備え、
前記二価鉄イオン供給体は、発酵したぬかと、鉄材と、が含有され、
前記容器体は、小孔が穿通されることを特徴とする水中用二価鉄イオン供給装置。
【請求項２】
前記二価鉄イオン供給体は、前記鉄材から溶出した前記二価鉄イオンをキレート化する第１のキレート剤が含有されることを特徴とする請求項１記載の水中用二価鉄イオン供給装置。
【請求項３】
前記二価鉄イオン供給体は、その内部に水透過性を有する第２の収容体が収容され、
この第２の収容体は、前記二価鉄イオンをキレート化する第２のキレート剤が含有されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水中用二価鉄イオン供給装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の収容体は、前記二価鉄イオン供給体を透過させず、少なくとも水及び二価鉄イオン錯体を選択的に透過させる性質を有する半透膜材料で形成されることを特徴とする請求項３記載の水中用二価鉄イオン供給装置。
【請求項５】
前記鉄材は、切削鉄粉であり、
前記第１及び第２のキレート剤は、それぞれクエン酸であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の水中用二価鉄イオン供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中に二価鉄イオンを供給して植物の生長を促進させる水中用二価鉄イオン供給装置に係り、特に、長期に持続して二価鉄イオンを供給し得る簡易な構成の水中用二価鉄イオン供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水中に生息する海藻（草）類や植物性プランクトン等（以降、植物という。）の生長が阻害され、ひいては植物に依存して生活する魚類の数が激減しているという課題があった。阻害の一因として、河川の周囲にある森林が開発等によって衰退して植物の生長に必須の栄養塩類、例えば二価鉄の有機化合物であるフルボ酸鉄やフミン酸鉄等が減少し、これらが十分に海へ運搬されなくなったことが考えられている。
このような課題を解決するため、鉄材を混入させたコンクリートを水中に沈設し、二価鉄イオン（Ｆｅ２＋）を溶出させるといった技術が開発され実施されてきた。しかし、この鉄材から放出される二価鉄イオンは、水中の酸素によって容易に酸化されて三価鉄イオン（Ｆｅ３＋）となり、さらに酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）となって水底に沈降するため、上記技術では植物を増殖させることが困難であるという課題があった。
そこで、近年、水中における二価鉄イオンの酸化を抑制し、これを植物へ効率的に供給するための技術が開発されており、それに関して既にいくつかの発明が開示されている。
【０００３】
特許文献１には「水域環境保全材料及び水域環境保全方法」という名称で、二価の鉄イオンを効率的に生物へ供給する水域環境保全材料等に関する発明が開示されている。
以下、特許文献１に開示された発明について説明する。特許文献１に開示された発明は、植物繊維等からなる透水性を有する袋材に、二価鉄を含有する二価鉄含有物質とフルボ酸とフミン酸が含有された腐植含有物質とが詰め込まれていることを特徴とする。
このような特徴を有する水域環境保全材料によれば、二価鉄（ＦｅＯやＦｅ３Ｏ４）を含有する物質と腐植（フルボ酸等）を含有する物質を共に用いて結合させ、安定的なフルボ酸鉄を生成させることが可能であり、生物への二価の鉄イオン供給の効率性が高い。また、製作から水中への設置作業が簡易で、かつ光合成生物に必要な二価の鉄イオンやフルボ酸鉄を効率よく、かつ持続的に供給可能となる。
【０００４】
次に、特許文献２には「鉄イオン供給材」という名称で、鉄イオンを水中に安定して供給することができる鉄イオン供給材に関する発明が開示されている。
以下、特許文献２に開示された発明について説明する。特許文献２に開示された発明は、水中に浸漬させることで、溶解した鉄イオンを水中に供給する鉄イオン供給材であって、鉄分含有物と、キレート剤として果実酸および／または果実酸化合物を含有することにより構成されることを特徴とする。  このような特徴を有する鉄イオン供給材によれば、水中生物の生育に必要な鉄分を、鉄イオン（Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋）の状態のまま、水中に安定して供給することができる。しかも、キレート剤として、果実酸および／または果実酸化合物を用いるため、水中を汚染することがなく、また、その入手も容易である。
【０００５】
さらに、特許文献３には「水域環境保全用人工ミネラル供給材及びその水域環境保全方法」という名称で、減少・消失した藻場等を改善させるための水域環境保全用人工ミネラル供給材等に関する発明が開示されている。
以下、特許文献３に開示された発明について説明する。特許文献３に開示された発明は、動植物が生育するのに不可欠であるミネラルが不足している水域に対して適用する材料であって、炭酸化処理された鉄鋼スラグを含むミネラル含有物質とイオン交換物質の混合物のｐＨが８．５以下となるように調整されたことを特徴とする。  このような特徴を有する水域環境保全用人工ミネラル供給材によれば、ミネラル含有物質から溶出される多くのミネラルがイオン交換物質によって溶存態として存在し、藻および水草や海草の生育、または魚介類の繁殖が促進し、減少・消失した藻場、漁場の改善が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２１２０３６号公報
【特許文献２】特開２０１２−７５３９８号公報
【特許文献３】特開２０１３−１０２７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された発明においては、植物繊維等からなる袋材は、水中に設置されると短期間に内容物が周囲へ放出され、水質汚染を引き起こす可能性がある。また、具体的なフルボ酸鉄の濃度に関する記載が見当たらず、その溶出持続時間も不明であるため、二価鉄イオン等を効率よく、かつ持続的に供給可能か否か確実でないものと考えられる。
【０００８】
次に、特許文献２に開示された発明においては、成形体は、鉄分含有物とキレート剤をセメントで結合したものであるため、製造方法がやや煩雑であり、海中への設置も容易でない。また、セメントの強アルカリの環境下では二価鉄イオンの生成は困難である。
【０００９】
さらに、特許文献３に開示された発明においては、二価鉄イオンの濃度は高いものの、長期的な（具体的には１４５時間以降）濃度については、不明である。よって、特許文献１に開示された発明と同様に、持続効果が十分に実証されていない。
【００１０】
本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、長期に持続して水中に二価鉄イオンを供給し得る簡易な構成の水中用二価鉄イオン供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、第１の発明は、水中に二価鉄イオンを供給する二価鉄イオン供給体と、二価鉄イオン供給体が詰め込まれる水透過性を有する第１の収容体と、第１の収容体が収容される生分解性を有する容器体と、を備え、二価鉄イオン供給体は、発酵したぬかと、鉄材と、が含有され、容器体は、小孔が穿通されることを特徴とする。        
このような構成の発明において、発酵したぬかとして、例えばぬか漬け用に使用されるぬか床が使用される。また、この発酵は、主に乳酸菌や酵母菌によって行われる条件的嫌気性発酵と、酢酸菌によって行われる好気性発酵である。これにより、ぬかに含まれるたんぱく質等の有機物が分解され乳酸や酢酸等といった有機酸が生成される。なお、発酵が継続するにつれ、ぬかは徐々に低酸素状態となってくる。
また、鉄材としては、例えば、スケールスラッジ、切削鉄粉、赤錆といった鉄材が考えられる。
上記構成の発明においては、乳酸や酢酸等の有機酸によって、鉄材から二価鉄イオンが溶出する。この二価鉄イオンは有機酸と結合し、二価鉄イオン錯体が生成される。また、ぬかは低酸素状態となっていることから、二価鉄イオンの酸化が防止される。
このような二価鉄イオン錯体は、第１の収容体が水に浸漬される場合に、この第１の収容体を水とともに通過して植物に供給される。なお、鉄分が植物に吸収される際は、二価鉄イオン錯体のうち、二価鉄イオンのみが植物の細胞内に取り込まれるものと考えられている。
【００１２】
さらに、上記構成の発明においては、容器体が水に浸漬される場合に、小孔を介し容器体と第１の収容体の間に水が浸入するため、二価鉄イオン供給体において水と出会って混合する。水と混合した二価鉄イオン錯体は、第１の収容体を通過し二価鉄イオン供給体から外側へ移動し、第１の収容体の周囲に存在する水に混入する。そして、二価鉄イオン錯体が混入した水は、小孔を通過して容器体の周囲に存在する水へと拡散する。よって、第１の収容体内で生成された二価鉄イオン錯体が、容器体の周囲に生息する植物へ搬送されることとなる。また、容器体は生分解性を有するため一定時間経過後に分解されるが、それまでの間に、第１の収容体の保護材としても作用する。
【００１３】
次に、第２の発明は、第１の発明において、二価鉄イオン供給体は、鉄材から溶出した二価鉄イオンをキレート化する第１のキレート剤が含有されることを特徴とする。
このような構成の発明において、第１のキレート剤としては、例えば、クエン酸や酢酸等が考えられるが、これ以外のキレート剤であっても良い。
上記構成の発明においては、第１の発明の作用に加えて、第１のキレート剤は、二価鉄イオンと結合して二価鉄イオン錯体が生成される。そのため、二価鉄イオンの酸化が一層防止される。
【００１４】
続いて、第３の発明は、第１又は第２の発明において、二価鉄イオン供給体は、その内部に水透過性を有する第２の収容体が収容され、この第２の収容体は、二価鉄イオンをキレート化する第２のキレート剤が含有されることを特徴とする。
このような構成の発明において、第２のキレート剤としては、例えば、クエン酸や酢酸等が考えられるが、必ずしも第１のキレート剤と一致していなくても良い。
上記構成の発明においては、第１又は第２の発明において、第２のキレート剤は、第２の収容体を透過し、二価鉄イオンと結合して二価鉄イオン錯体が生成される。
【００１５】
さらに、第４の発明は、第３の発明において、第１及び第２の収容体は、二価鉄イオン供給体を透過させず、少なくとも水及び二価鉄イオン錯体を選択的に透過させる性質を有する半透膜材料で形成されることを特徴とする。
このような性質を有する半透膜材料として、例えば、セロファンが考えられる。
上記構成の発明においては、第３の発明の作用に加えて、二価鉄イオン供給体が第１の収容体の外部へ放出されることが防止される。さらに、二価鉄イオン供給体が、第２のキレート剤へ混入することが防止される。したがって、水中用二価鉄イオン供給装置の形状が長期に維持される。
【００１６】
最後に、第５の発明は、第３又は第４の発明において、鉄材は、切削鉄粉であり、第１及び第２のキレート剤は、それぞれクエン酸であることを特徴とする。
このような構成の発明においては、第３又は第４の発明の作用に加えて、切削鉄粉とクエン酸はぬかと混合されることにより、容易に二価鉄イオン錯体が形成される。また、切削鉄粉は微細鉄であるため二価鉄イオンが効率的に溶出する。また、クエン酸は切削鉄粉からの二価鉄イオンの溶出を促進させる。
【発明の効果】
【００１７】
第１の発明によれば、ぬか自体が二価鉄イオンの酸化を防止することができるため、発酵したぬかと、鉄材とで、簡易かつ安価に二価鉄イオン供給体を製造することができる。また、ぬかの発酵が継続するにつれ、徐々に低酸素状態となることから、従来技術と比較してより長期に持続して二価鉄イオンの酸化を抑制することができる。したがって、二価鉄イオン錯体の状態を安定的に維持できるので、植物がより多くの二価鉄イオンを吸収可能である。
さらに、二価鉄イオン錯体が小孔を介して容器体の周囲に生息する植物へ送られることとなるため、二価鉄イオン錯体が一気に水中に拡散したり、また、ほとんど拡散されないという事態を回避することができる。したがって、水中へ二価鉄イオン錯体を一定量ずつ安定的に放出することが可能である。さらに、容器体は一定時間経過後に分解されるため、水質汚染の原因となることがない。さらに、容器体は第１の収容体の保護材としても作用するため、潮流や魚等によって第１の収容体が破損することが防止される。
【００１８】
第２の発明によれば、第１の発明の効果に加えて、二価鉄イオンの酸化が一層防止されることから、より効率的に二価鉄イオンを植物へ供給することができる。また、二価鉄イオン錯体の生成が継続されるので、長期に亘って植物の生長を促進することができる。
【００１９】
第３の発明によれば、第１又は第２の発明の効果に加えて、第２のキレート剤によって二価鉄イオン錯体の生成が継続されるため、植物の生長促進を安定的に持続することができる。
【００２０】
第４の発明によれば、第３の発明の効果に加えて、水中用二価鉄イオン供給装置の形状が長期に維持されることから、二価鉄イオン供給体におけるぬかの発酵と、植物への二価鉄イオン錯体の供給をともに持続させることができる。
【００２１】
第５の発明によれば、第３又は第４の発明の効果に加えて、切削鉄粉とクエン酸を組み合わせることで、溶出する二価鉄イオンの濃度を飛躍的に増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置の構成図である。
【図２】（ａ）は図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図であり、（ｂ）は実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置を上方斜方向から視た場合の外観図である。
【図３】実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置の構成を決定するための予備的な実験の条件を示す表である。
【図４】実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置の構成を決定するための予備的な実験の結果を示すグラフである。
【図５】実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置の構成を決定するための予備的な実験の結果を示すグラフである。
【図６】実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置の構成を決定するための予備的な実験の結果を示すグラフである。
【図７】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置の構成を決定するための予備的な実験の条件を示す表であり、（ｃ）は水中用二価鉄イオン供給装置の効果を表すための実験の条件を示す表である。
【図８】実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置の構成を決定するための予備的な実験の結果を示すグラフである。
【図９】実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置の効果を表すための実験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２３】
本発明の実施の形態に係る水中用二価鉄イオン供給装置について、図１乃至図９を用いて詳細に説明する。図１は、実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置の構成図である。また、図２（ａ）は図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図であり、図２（ｂ）は実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置を上方斜方向から視た場合の外観図である。
図１及び図２に示すように、実施例に係る水中酸素溶解装置１は、水中に二価鉄イオンを供給する二価鉄イオン供給体２と、二価鉄イオン供給体２が詰め込まれる水透過性を有する第１の収容体３と、第１の収容体３が収容される生分解性を有する容器体４と、を備える。
このうち、二価鉄イオン供給体２は、発酵したぬかと、鉄材と、が含有される。具体的には、発酵したぬかとは、例えばぬか漬け用に使用されるぬか床であり、鉄材とは、切削鉄粉である。このぬか床の原料は、米ぬかと、米ぬかに対する重量比で８％以上の塩分である。また、発酵とは、この米ぬかに含まれるたんぱく質、澱粉等の有機物が、条件的嫌気性菌である乳酸菌や酵母菌、及び好気性菌である酢酸菌によって分解され、有機酸が生成される現象である。
【００２４】
また、二価鉄イオン供給体２は、鉄材から溶出した二価鉄イオンをキレート化する第１のキレート剤が含有される。さらに、二価鉄イオン供給体２は、その内部に水透過性を有する第２の収容体５が収容される。具体的には、第１のキレート剤はクエン酸であり、第１の収容体３及び第２の収容体５は半透膜材料であるセロファンで形成される。このセロファンは、厚さが０．０３（ｍｍ）であって、ぬかと鉄材及びぬかの分解物で比較的大きなコロイド状物質等を透過させないが、水、クエン酸、二価鉄イオン及び二価鉄イオン錯体を選択的に透過させる性質を有している。
さらに、第２の収容体５は、二価鉄イオンをキレート化する第２のキレート剤が含有される。第２のキレート剤も第１のキレート剤と同様のクエン酸である。
【００２５】
次に、容器体４は、開口部４ａと、この開口部を閉止する蓋部４ｂと、筒部４ｃと、からなる竹筒であって、蓋部４ｂに小孔６が穿通される。そして、この小孔６には、木綿紐７が、その一端７ａ及び他端７ｂがそれぞれ容器体４の外部及び内部に位置するように、抜け出し不能に挿入されている。
なお、二価鉄イオン供給体２と容器体４の間には、閉鎖空間８が形成されるが、水中に水中用二価鉄イオン供給装置１が浸漬される際に、閉鎖空間８は水によって満たされることとなる。
【００２６】
本実施例の水中用二価鉄イオン供給装置１においては、二価鉄イオン供給体２は、発酵したぬかと、鉄材（切削鉄粉）と、第１のキレート剤（クエン酸）が含有されることから、米ぬかが発酵して生成される乳酸や酢酸等の有機酸及びクエン酸によって切削鉄粉から二価鉄イオンが溶出する。この二価鉄イオンは有機酸及びクエン酸と結合し、それぞれ二価鉄イオン錯体が生成される。これにより、二価鉄イオンが酸化されることが防止される。また、米ぬかが発酵する際に酸素を必要とすることから、米ぬかは低酸素状態となっている。これによっても、二価鉄イオンの酸化が防止される。
なお、ぬかが低酸素状態となるにつれ、ぬかに含まれる有機物の分解速度が遅くなり、有機酸の生成量が減少する可能性がある。しかし、第１のキレート剤の存在によって、有機酸の減少が補われ、二価鉄イオンの溶出と二価鉄イオン錯体の生成が継続されることになる。
【００２７】
次に、第１の収容体３は、水や二価鉄イオン等を選択的に透過させるセロファンから形成されるため、上記の二価鉄イオン錯体は、第１の収容体３が水に浸漬される場合に、二価鉄イオン供給体２から第１の収容体３を透過して閉鎖空間８へ移動する。なお、第１の収容体３が水に浸漬される場合とは、容器体４が水に浸漬されるとき、小孔６に挿入される木綿紐７を介して閉鎖空間８に水が浸入し、閉鎖空間８が水で満たされる場合である。
一方、閉鎖空間８へ移動した二価鉄イオン錯体は、木綿紐７を介して容器体４の周囲に存在する水へと拡散する。これは、容器体４を水に浸漬して一定時間が経過すると、閉鎖空間８への水の浸入速度と、閉鎖空間８からの水の放出速度は同等となり、平衡状態に達するからである。よって、第１の収容体３で生成された二価鉄イオン錯体が、微量ずつ容器体４の周囲に生息する植物へ搬送されることとなる。また、容器体４は生分解性を有するため一定時間経過後に分解されるが、それまでの間に、第１の収容体３の保護材としても作用する。
【００２８】
さらに、二価鉄イオン供給体２は、その内部に半透膜材料であるセロファンから形成される第２の収容体５が収容され、第２の収容体５は、二価鉄イオンをキレート化する第２のキレート剤（クエン酸）が含有されることから、第２の収容体５からのクエン酸は、第２の収容体５を透過し、二価鉄イオン供給体２において切削鉄粉から二価鉄イオンを溶出させる。これ以降の作用は、前述した作用と同様である。なお、二価鉄イオン供給体２の内部では、二価鉄イオン錯体の生成によって第１のキレート剤が減少してくる可能性があるが、このような場合であっても第２のキレート剤によって二価鉄イオンの溶出及び二価鉄イオン錯体の生成が継続されることとなる。
【００２９】
また、水中用二価鉄イオン供給装置１においては、第１の収容体３及び第２の収容体５がセロファンで形成されているため、二価鉄イオン供給体２が第１の収容体３の外部へ放出されたり、第２の収容体５の内部へ混入したりすることが防止される。
加えて、二価鉄イオン供給体２を構成する切削鉄粉は微細鉄であるため二価鉄イオンが効率的に溶出する。また、クエン酸は、酸性の環境を形成することで切削鉄粉からの二価鉄イオンの溶出を促進させる。
【００３０】
次に、二価鉄イオン供給体２を、発酵したぬかと切削鉄粉で構成したことの理由について、図３乃至図５を示しながらより詳細に説明する。図３は、実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置の構成を決定するための予備実験の条件を示す表である。
図３に示すように、実験Ａは、鉄材として７種類の鉄材（スケールスラッジ、切削鉄粉、薄板鋼鈑のテープ状端材、赤錆、べんがら、使用済みカイロ灰、釘）を、それぞれぬか床、新鮮米ぬか、砂糖及び水を混合してなる培地に包埋した試料１（二価鉄イオン供給体２に相当）の二価鉄イオン濃度（ｍｇ／Ｌ）を時間を追って計測したものである。
また、実験Ｂは、鉄材として４種類の鉄材（スケールスラッジ、切削鉄粉、赤錆、べんがら）を、それぞれぬか床、新鮮米ぬか、砂糖、水及びクエン酸を混合してなる培地に包埋した試料２（二価鉄イオン供給体２に相当）の二価鉄イオン濃度（ｍｇ／Ｌ）を時間を追って計測したものである。なお、試料１と試料２、及び後述する試料４と試料１０を構成する砂糖は、乳酸発酵や酵母発酵を活発化させ、より少量で有機酸を生産させるための助剤目的でそれぞれ添加されるものである。ただし、砂糖は省略されても良い。
実験Ａ及び実験Ｂにおける具体的な計測手順では、試料１及び試料２をそれぞれ透明蓋付プラスチックカップに入れ常温にて放置し、一定時間ごとに培地表面に浮き上がる液体の溜まりを採取して、二価鉄イオン濃度（ｍｇ／Ｌ）を計測した。二価鉄イオン濃度の計測は、Ｏ−フェナントロリン比色法を原理とするパックテスト試験による。なお、二価鉄イオン濃度（ｍｇ／Ｌ）を計測後は、新しい水に入れ替えるものとする。
【００３１】
上記の計測手順による二価鉄イオン濃度を図４及び図５に示す。図４及び図５は、それぞれ実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置の構成を決定するための予備的な実験Ａ及び実験Ｂの結果を示すグラフである。なお、図４及び図５の縦軸は二価鉄イオン濃度（ｍｇ／Ｌ）であり、横軸は試料作製日からの経過時間（日）である。
図４に示すように、試料作製日をゼロ（日）として、試料作製後１１３（日）における二価鉄イオン濃度は、切削鉄粉、テープ状端材、釘の順で大きく、スケールスラッジ、赤錆、べんがら、使用済みカイロ灰では、わずかであった。
図５に示すように、試料作製日をゼロ（日）として、試料作製後８８（日）における二価鉄イオン濃度は、切削鉄粉、スケールスラッジ、赤錆、べんがらの順で大きい結果となった。
これらの結果から、上記の経過時間（日）において、より多く二価鉄イオンを発生させる鉄材として切削鉄粉が望ましいことが分かった。ただし、テープ状端材、釘の他、スケールスラッジ、赤錆等であってもそれぞれ二価鉄イオンが生成されているため、これらが鉄材として採用されても良い。
また、実験Ａ及び実験Ｂで、試料作製後８１（日）付近における切削鉄粉の二価鉄イオン濃度は、それぞれ１６０（ｍｇ／Ｌ）、２００（ｍｇ／Ｌ）となったことから、培地にクエン酸が混合されている方（実験Ｂ）が望ましいことが分かった。これは、クエン酸が培地の酸性度を高めることにより、切削鉄粉の表面から、鉄イオンの溶出が促進されているためと考えられる。
【００３２】
さらに、図６は実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置の構成を決定するための予備的な実験Ａ乃至実験Ｄの結果を示すグラフである。このうち、実験Ａ及び実験Ｂでは、いずれも切削鉄粉による二価鉄イオン濃度の結果を示している。なお、図６の縦軸は二価鉄イオン濃度（ｍｇ／Ｌ）であり、横軸は試料作製日からの経過時間（日）である。
まず、図３に戻ると、実験Ｃは、鉄材として切削鉄粉を、水及びクエン酸を混合してなる培地に包埋した試料３の二価鉄イオン濃度（ｍｇ／Ｌ）を時間を追って計測したものである。
また、実験Ｄは、鉄材として切削鉄粉を、落ち葉堆肥、砂糖及び水を混合してなる培地に包埋した試料４の二価鉄イオン濃度（ｍｇ／Ｌ）を時間を追って計測したものである。
実験Ｃ及び実験Ｄにおける具体的な計測手順は、実験Ａ及び実験Ｂと同様である。
【００３３】
図６に示すように、試料作製日をゼロ（日）として、試料作製後８２（日）における二価鉄イオン濃度は、実験Ｂ、実験Ａ、実験Ｄの順で大きい結果となった。そのため、上記の経過時間（日）において、より多く二価鉄イオンを発生させる組み合わせとして、実験Ｂのぬか床、クエン酸及び切削鉄粉を最も望ましいものとして採用した。ただし、実験Ａ、実験Ｃ、実験Ｄであってもそれぞれ二価鉄イオンが生成されているため、これらの組み合わせが採用されても良い。なお、実験Ｃは、試料作製後１４（日）で計測を打ち切ったが、その理由は、水及びクエン酸を混合してなる培地を使用しているために発酵が行われることがないから、試料作製後１４（日）以降における１日当たりの二価鉄イオン濃度が一定であると予測されたためである。
【００３４】
次に、二価鉄イオン供給体２を構成するぬか床と、鉄材と、クエン酸の重量比の範囲を決定するための実験の結果を示す。図７（ａ）は、実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置の構成を決定するための予備的な実験Ｅの条件と結果を示す表である。
図７（ａ）に示すように、実験Ｅは、鉄材として切削鉄粉を、ぬか床及びクエン酸を混合してなる培地に包埋した試料５乃至試料８（二価鉄イオン供給体２に相当）の二価鉄イオン濃度（ｍｇ／Ｌ）を、試料作製後４６（日）に計測したものである。この試料５乃至試料８では、切削鉄粉とぬか床の重量比（切削鉄粉を１とした場合）が、それぞれ１：１、１：１０、１：１００、１：１０００となるように調整している。また、試料５乃至試料８のクエン酸の重量は、いずれも同じとした。
実験Ｅにおける具体的な計測手順は、実験Ａ及び実験Ｄと同様である。
実験Ｅの結果によれば、二価鉄イオン濃度は、試料５と試料６の一群がほぼ等しく、試料７と試料８の一群もほぼ等しい。また、試料５と試料６の一群と、試料７と試料８の一群を比較すると、二価鉄イオン濃度は試料５と試料６の一群が試料７と試料８の一群に対し約４倍となった。この結果から、切削鉄粉の重量に対するぬか床の重量が１：１〜１：１０の範囲を採用することが望ましいことが分かった。ただし、切削鉄粉とぬか床の重量比が１：１０〜１：１０００の範囲であっても、二価鉄イオンの生成はやや少ないものの、長期に持続するものと予測される。したがって、切削鉄粉の重量に対するぬか床の重量を適宜調整することで、水中用二価鉄イオン供給装置１の使用期間が調整可能であるものと考えられる。
【００３５】
さらに、実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置を構成する半透膜材料について、図７（ｂ）及び図８を示しながら説明する。図７（ｂ）は、実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置の構成を決定するための予備的な実験Ｆの条件を示す表である。図８は、実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置の構成を決定するための予備的な実験Ｆの結果を示すグラフである。なお、図８の縦軸は二価鉄イオン濃度（ｍｇ／Ｌ）であり、横軸は試料作製日からの経過時間（日）である。また、本実験においては、第２の収容体は省略されている。
図７（ｂ）に示すように、実験Ｆは、鉄材として切削鉄粉を、ぬか床、新鮮米ぬか、クエン酸及び海水を混合してなる培地をセロファン製の袋体に詰め込んだ試料９（二価鉄イオン供給体２と第１の収容体３に相当）を、海水を注入したビーカー（容器体４に相当）に浸漬し、試料９から溶出する二価鉄イオンの濃度（ｍｇ／Ｌ）（閉鎖空間８における二価鉄イオン濃度に相当）を時間を追って計測したものである。なお、実験Ｆにおいては、実験Ｅの結果を受けて、切削鉄粉とぬか床の重量比をおよそ１：１０とした。また、本実験及び後述する実験Ｇにおいて使用したセロファンの厚さは、０．０３（ｍｍ）である。
実験Ｆにおける具体的な計測手順は、実験Ａ乃至実験Ｅと同様である。
【００３６】
図８に示すように、試料作製後３９（日）における二価鉄イオン濃度（実線）は、約７０（ｍｇ／Ｌ）となった。また、試料作製日から試料作製後３９（日）において、１日当たりに生成される二価鉄イオン濃度（破線）の平均値は、約１０（ｍｇ／Ｌ）となった。
この結果から、実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置は、試料作製日から試料作製後３９（日）に亘って、二価鉄イオンを持続的に安定して生成可能であることが分かる。
【００３７】
最後に、実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置の効果について、図７（ｃ）及び図９を示しながら説明する。図７（ｃ）は水中用二価鉄イオン供給装置の効果を表すための実験Ｇの条件を示す表である。図９は、実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置の効果を表すための実験Ｇの結果を示すグラフである。なお、図９の縦軸は二価鉄イオン濃度（ｍｇ／Ｌ）であり、横軸は試料作製日からの経過時間（日）である。
図７（ｃ）に示すように、実験Ｇは、鉄材として切削鉄粉と、ぬか床、新鮮米ぬか、砂糖及びクエン酸（第１のキレート剤）を混合してなる培地をセロファン製の袋体に詰め込んだ試料（二価鉄イオン供給体２と第１の収容体３に相当）の内部に、クエン酸（第２のキレート剤）が含有されるセロファン製の袋体（第２の収容体５に相当）が収容された試料１０を、竹筒（容器体４に相当）に収容したのち、この竹筒を水中に浸漬し、試料１０から溶出する二価鉄イオンの濃度（ｍｇ／Ｌ）（閉鎖空間８における二価鉄イオン濃度に相当）を時間を追って計測したものである。なお、使用した竹筒の構造は、実施例に係る容器体４と同様であり、竹筒の開口部を閉止する蓋部に穿通された小孔に、木綿紐が抜け出し不能に挿入されている。すなわち、本実験では、実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置１とほぼ同様の構成となっている。
実験Ｇにおける具体的な計測手順は、実験Ａ乃至実験Ｆと同様である。
【００３８】
図９に示すように、試料作製日をゼロ（日）として、試料作製後約３０（日）から約６０（日）の間で、二価鉄イオン濃度（実線）が最大となっており、約６０（日）から約９０(日)の間においても、約３．０（ｍｇ／Ｌ）程度の一定の二価鉄イオン濃度が維持されている結果となった。また、試料作製日から試料作製後約９０（日）において、１日当たりに生成される二価鉄イオン濃度（破線）の平均値は、約２．１（ｍｇ／Ｌ）となった。
【００３９】
上記の実験結果によれば、実験Ｃ乃至実験Ｄの各結果に対し、実験Ａと実験Ｂの各結果を比較すると（図６参照）、二価鉄イオン供給体２としてぬか床を使用することで、二価鉄イオンの生成量を格段に増加させることが可能であることが実証された。
また、実験Ａと実験Ｂの各結果同士を比較すると（図６参照）、二価鉄イオン供給体２に第１のキレート剤（クエン酸）が含有されることで、二価鉄イオンの生成量を増加可能であることも実証された。
さらに、実験Ｆ及び実験Ｇの結果（図８及び図９参照）に示すように、長期に持続して二価鉄イオンを周囲の水中へ供給することが可能であることも実証された。これは、生成量の増大した二価鉄イオンが、米ぬかの分解物である有機酸及びクエン酸の存在と、米ぬかが低酸素状態になることにより、酸化することを強く防止されているためであると考えられる。
このうち、実験Ｇの結果（図９参照）では、約９０(日)間の長期に亘って一定量の二価鉄イオンを生成可能であることが実証された。また、約６０（日）から約９０(日)の間において、１日当たりに生成される二価鉄イオン濃度（破線）がわずかに上昇傾向にあることから、約９０(日)以降も二価鉄イオンが生成され続けることが期待できる。
【００４０】
以上説明したように、実施例に係る水中用二価鉄イオン供給装置１によれば、発酵したぬかに生成される有機酸によって二価鉄イオンを生成可能である。より詳細には、実験Ｂの結果のように、切削鉄粉とクエン酸を組み合わせることで、生成される二価鉄イオンの濃度を飛躍的に増加させることができる。
さらに、この有機酸は、生成された二価鉄イオンと錯体を形成するため、二価鉄イオンの酸化を良好に防止することが可能である。
そして、このような有機酸による二価鉄イオンの生成と酸化防止の作用は、第１及び第２のキレート剤によってそれぞれ補われるため、長期に持続してこの作用を発揮することができる。また、二価鉄イオン錯体は容器体４の小孔６を介して微量ずつ水中に拡散されるので、容器体４の周囲に生息する植物の生長促進を安定的に持続することができる。
【００４１】
また、第１の収容体３及び第２の収容体５は、いずれも二価鉄イオン等を選択的に透過させるセロファンから形成されるため、第２のキレート剤や二価鉄イオン錯体がそれぞれ二価鉄イオン供給体２や閉鎖空間８に移動することを妨げないという効果を有する。したがって、二価鉄イオン供給体における二価鉄イオンの生成を持続させるとともに、水中へ二価鉄イオン錯体を一定量ずつ安定的に放出することが可能である。このうち、閉鎖空間８へ移動した二価鉄イオン錯体は、木綿紐７を介して容器体４の周囲に存在する水へと拡散することから、二価鉄イオン錯体が一気に水中に拡散したり、また、ほとんど拡散されないという事態を回避することができる。
加えて、第１の収容体３及び第２の収容体５がセロファンで形成されることによれば、二価鉄イオン供給体２が、第１の収容体３の外部へ放出されたり、第２のキレート剤へ混入したりすることが防止されるので、容器体４とも相まって、水中用二価鉄イオン供給装置１の形状を長期に維持することができる。
【００４２】
なお、容器体４は、一定時間経過後に分解されるため、水質汚染の原因となることがない。さらに、容器体４は第１の収容体３の保護材としても作用するため、潮流や魚等によって第１の収容体３が破損することを防止できる。なお、容器体４は竹筒であることから、少なくとも数年間は水中でその形状が維持されると考えられるため、この間に容器体４の分解によって二価鉄イオン錯体の供給ができなくなるおそれは低いものと考えられる。
また、水中用二価鉄イオン供給装置１によれば、発酵したぬかと、切削鉄粉と、竹筒等の入手容易な部材によって簡易に構成されるため、大量の水中用二価鉄イオン供給装置１を安価に製造することができる。また、１個当たりの重量も軽量であるので、水中に投入する際も容易である。なお、水中用二価鉄イオン供給装置１を水中に設置する方法としては、例えば、水中用二価鉄イオン供給装置１を、重りとともに水中へ投入することが考えられる。
【００４３】
なお、本発明の水中用二価鉄イオン供給装置１は、本実施例に示すものに限定されない。例えば、第１のキレート剤は省略されても良い。また、第２のキレート剤及び第２の収容体５も省略されても良い。さらに、第１及び第２のキレート剤は、必ずしも互いに一致する必要はなく、クエン酸や酢酸等が互いに組み合わされても良い。この他、鉄材として、スケールスラッジ、薄板鋼鈑のテープ状端材、赤錆、べんがら、釘等が使用されても良く、容器体４は竹以外の木材で形成されても良い。また、容器体４は、竹筒のような小容量のもの以外にも、大容量のものが使用されても良い。加えて、小孔６のサイズによっては、木綿紐７が省略されても良く、その本数が増減されても良い。そして、セロファンは実施例で使用した厚さを有するものに限定されない。同様に、クエン酸も無水物以外に水和物が使用されても良い。さらに、第１の収容体３及び第２の収容体５は、例えば水透過性と生分解性を有するポリ乳酸樹脂で形成されても良く、また、必ずしも互いに一致する必要はなく、セロファンとポリ乳酸樹脂が互いに組み合わされても良い。そして、発酵したぬかは、未発酵のぬかと、乳酸菌等の微生物とが混合されたもので代用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、長期に継続して水中に二価鉄イオンを供給して植物の生長を促進させる水中用二価鉄イオン供給装置として利用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１…水中用二価鉄イオン供給装置  ２…二価鉄イオン供給体  ３…第１の収容体  ４…容器体  ４ａ…開口部  ４ｂ…蓋部  ４ｃ…筒部  ５…第２の収容体  ６…小孔  ７…木綿紐  ７ａ…一端  ７ｂ…他端  ８…閉鎖空間
【要約】
【課題】長期に持続して水中に二価鉄イオンを供給し得る簡易な構成の水中用二価鉄イオン供給装置を提供する。
【解決手段】水中に二価鉄イオンを供給する二価鉄イオン供給体２と、二価鉄イオン供給体２が詰め込まれる水透過性を有する第１の収容体３と、第１の収容体３が収容される生分解性を有する容器体４と、を備え、二価鉄イオン供給体２は、発酵したぬかと、鉄材と、が含有され、容器体４は、小孔６が穿通され、鉄材から溶出した二価鉄イオンをキレート化する第１のキレート剤が含有される。
【選択図】図１【図１】
0005864811.tif 000002
【図２】
0005864811.tif 000003
【図３】
0005864811.tif 000004
【図４】
0005864811.tif 000005
【図５】
0005864811.tif 000006
【図６】
0005864811.tif 000007
【図７】
0005864811.tif 000008
【図８】
0005864811.tif 000009
【図９】
0005864811.tif 000010