(57)【要約】【課題】  二価の鉄をフルボ酸鉄として長期間にわたって安定した状態で、尚且つ過剰にならない適度に希釈分散された状態で供給でき、これにより表面に水生植物を確実に根付かせて効率良く生育させることができる水域環境保全材料を提供する。【解決手段】  硬質体２として多孔質の溶岩を用い、この溶岩の表面から内部深くまで有底孔３を穿設し、該有底孔の底部近傍を収納室４として高二価鉄含有物質と腐植含有物質を収納し、収納室から外側の有底孔内にモルタルを詰めて栓とし、水中に沈設した状態でフルボ酸鉄が溶出するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質或いは透水性の硬質体の内部に、高二価鉄含有物質と腐植含有物質を存在させ、水中に沈設した状態でフルボ酸鉄が溶出するようにしたことを特徴とする水域環境保全材料。
【請求項２】
前記硬質体の内部深くに収納室を形成し、この収納室内に高二価鉄含有物質と腐植含有物質を収納したことを特徴とする請求項１に記載の水域環境保全材料。
【請求項３】
前記硬質体の表面から内部深くまで有底孔を穿設し、該有底孔の底部近傍を収納室として高二価鉄含有物質と腐植含有物質を収納し、収納室から外側の有底孔に栓をしたことを特徴とする請求項１または２に記載の水域環境保全材料。
【請求項４】
前記硬質体が、多孔質の溶岩であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の水域環境保全材料。
【請求項５】
前記硬質体が複数の分割材を組み付けて構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の水域環境保全材料。
【請求項６】
前記高二価鉄含有物質は、４０質量％以上のＦｅＯを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の水域環境保全材料。
【請求項７】
前記有底孔に吊具の基端を挿入して固定したことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の水域環境保全材料。
【請求項８】
多孔質或いは透水性の硬質体の内部に、高二価鉄含有物質と腐植含有物質とから生成したフルボ酸鉄を含浸させ、水中に沈設した状態でフルボ酸鉄が溶出するようにしたことを特徴とする水域環境保全材料。
【請求項９】
籠内に、請求項１から８のいずれかに記載の水域環境保全材料を複数個収容して沈設可能としたことを特徴とする水域環境保全材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中に沈設して海藻等の水生植物の繁殖、生育を促進する水域環境保全材料に関する。    
【背景技術】
【０００２】
近年、沿岸部などでは、海藻が減少して石灰藻で覆われる磯焼けが進行し、昆布、ウニ、アワビ等の沿岸水産資源の減少が顕著になっている。これは、従前であれば、森林の腐植土壌中で生成する水溶性のフルボ酸鉄（フルボ酸と二価の鉄がキレート化したもの）が河川から流れ込んでいたが、近年、森林の荒廃によってフルボ酸鉄の供給が減少していることに起因しているといわれている。すなわち、水生植物が活発に光合成を行うために必要とされる海水中の鉄分が不足し、これにより昆布などの水生植物の繁殖、生育が悪化し、その結果としてウニやアワビ等の沿岸水産資源の減少を招いていると考えられている。
【０００３】
このような問題を解決するために、例えば、鉄イオンを担持する鉄吸着担体をコンクリートに混合して作製されたブロックを沿岸部の海域に沈設し、このブロックから鉄を徐々に海中に放出し、これにより海藻や珪藻等の水生植物の繁茂に必要な鉄分を供給し、効率よくコンクリートブロックに水生植物を繁茂させようとする技術が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−８９１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記したコンクリート構築物は、鉄イオンを担持する鉄吸着担体をコンクリートに混合して作製されているので、表面に露出した鉄吸着担体から鉄イオンが放出されることとなり、コンクリートの内部の鉄吸着担体は無駄になってしまう。
また、ブロックの表面から鉄分が直接放出されると、その表面自体においては鉄分が局部的に過剰となるので、そのブロックの表面には、期待した程に海藻や珪藻等の水生植物が生育しない。
さらに、光合成生物が摂取可能な二価の鉄イオンを含む鉄分を溶出できても、二価の鉄イオンは水中の酸素によって酸化され易く、三価の鉄イオンになって即座に粒状鉄として沈降してしまい、生物が摂取することができなくなってしまう。したがって、前記したコンクリート構築物では二価の鉄イオンの生物への供給は効率的とはいえない。
【０００５】
このため、二価の鉄イオンを酸化されにくい状態で供給することができる水域環境保全材料の開発が望まれていた。
【０００６】
本発明は、上記に鑑み提案されたもので、その目的は、二価の鉄をフルボ酸鉄として長期間にわたって安定した状態で、尚且つ過剰にならない適度に希釈分散された状態で供給でき、これにより表面に水生植物を確実に根付かせて効率良く生育させることができる水域環境保全材料を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記した目的を達成するためになされたものであり、請求項１に記載のものは、多孔質或いは透水性の硬質体の内部に、高二価鉄含有物質と腐植含有物質を存在させ、水中に沈設した状態でフルボ酸鉄が溶出するようにしたことを特徴とする水域環境保全材料である。
また、多孔質或いは透水性の硬質体の内部に、高二価鉄含有物質と腐植含有物質とから生成したフルボ酸鉄を含浸させ、水中に沈設した状態でフルボ酸鉄が溶出するようにしてもよい。
なお、「水域環境保全材料」とは、水域の環境の保全に役立つ材料を意味し、「水域環境保全」とは、水域環境にとって良い環境を与えることを意味する広い概念であり、例えば、水域環境の改善、維持、悪化防止などの概念が含まれる。また、「水域」とは、海水であるか淡水であるかを問わず、水が関連する場所を意味する概念であり、例えば、海、河川、湖沼、干潟などがある。したがって、本発明に係る水域環境保全材料は、覆砂、水底凹部埋め戻し、養浜、干潟、浅場、藻場、漁場に使用できる。
【０００８】
請求項１に記載のものにおいて、前記硬質体の内部深くに収納室を形成し、この収納室内に高二価鉄含有物質と腐植含有物質を収納することが望ましい。
【０００９】
また、前記硬質体の表面から内部深くまで有底孔を穿設し、該有底孔の底部近傍を収納室として高二価鉄含有物質と腐植含有物質を収納し、収納室から外側の有底孔に栓を設けてもよい。そして、この有底孔に吊具の基端を挿入して固定することもできる。
【００１０】
前記硬質体は、多孔質の溶岩を用いても良い。
【００１１】
また、前記硬質体は、複数の分割材を組み付けて構成してもよい。
【００１２】
そして、前記高二価鉄含有物質は、４０％以上のＦｅＯを含むことが望ましい。
【００１３】
また、これらの水域環境保全材料は、籠内に複数個を収容して沈設可能としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、多孔質或いは透水性の硬質体の内部に、高二価鉄含有物質と腐植含有物質とが存在するので、水中に沈設すると、これらが結合してフルボ酸鉄を生成する。そして、フルボ酸鉄は、硬質体の内部に染み込んできた水に溶けて適度に分散希釈された状態で硬質体の表面から水中に徐々に溶出される。また、硬質体はその表面が硬くて小さな隙間が無数に存在するので海藻などの水生植物が発芽して根付き易い状況にある。したがって、溶出されたフルボ酸鉄と硬質体表面の特性が相俟って、硬質体の表面に水生植物が確実に根付いて効率良く生育する。
【００１５】
請求項２の発明によれば、前記硬質体の内部深くに収納室を形成し、この収納室内に高二価鉄含有物質と腐植含有物質を収納したので、これらが結合して生成されたフルボ酸鉄は、内部略中央部分の収納室から硬質体の表面から放出されるまでの間で確実に希釈分散される。したがって、硬質体の表面に、局部的に過剰な放出を確実に防止することができる。このため、硬質体の表面に、一層確実に水生植物を植生することができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、前記硬質体の表面から硬質体の内部深くまで有底孔を穿設し、該有底孔の底部近傍を収納室として高二価鉄含有物質と腐植含有物質を収納し、収納室から外側の有底孔に栓を設けたので、製造が容易であり、また、フルボ酸鉄を硬質体の表面から放出されるまでに確実に希釈分散した状態で水中に供給することができる。
【００１７】
前記硬質体に多孔質の溶岩を用いると、溶岩中の鉄イオンもフルボ酸鉄の生成に役立ち、一層長期間に亘って徐々にフルボ酸鉄を水中に供給し続けることができる。
【００１８】
また、複数の分割材を組み付けて硬質体を構成すると、硬質体の大きさ、形状などの自由度が大きくなり、沈設する現場の状況に最適な水域環境保全材料を製造し易い。
【００１９】
前記高二価鉄含有物質が、４０％以上のＦｅＯを含むと、フルボ酸鉄の生成が効率良く行われ、一層長期間にわたってフルボ酸鉄を水中に供給し続けることができる。
【００２０】
そして、籠内に複数個を収容して沈設可能とすると、潮流に流されて不用意に移動することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示す水域環境保全材料１は、多孔質或いは透水性の硬質体２の表面から内部の中心に向けて有底孔３をドリル等により穿設し、略中央部分に到達した有底孔３の底部近傍を収納室４とし、この収納室４内に、高二価鉄含有物質と腐植含有物質を収納し、その後、収納室４から外側の有底孔３に栓５をしたものである。
【００２２】
硬質体２は、多孔質或いは透水性であって硬い素材であればどのような素材でもよい。例えば、図１に示す実施形態では多孔質の溶岩を用いたが、ポーラスコンクリートなどで消波・被覆ブロック、護岸ブロック、漁礁の形状に成型してもよい（図４）。これらについては後述する。なお、透水性の硬質体２の場合、１ｃｍ／秒〜１０−４ｃｍ／秒の透水性を備えていることが望ましい。
また、この硬質体２は、適宜な大きさと形状のものを選択して用いることができる。そして、溶岩の場合は形状が不揃いなので、有底孔３を穿設する場合に、必ずしも中心に向ける必要はなく、内部深くまで穿孔すればよい。また、有底孔３の数は１つに限定されるものではなく、溶岩の大きさに応じて適宜その数を選択することができる。
【００２３】
栓５は、収納室４内に収納した高二価鉄含有物質と腐植含有物質が外部に出ることを阻止するものであればどのような構成でもよい。例えば、図１に示したように、モルタルを詰めてもよいし、腐植可能な木製プラグを嵌合してもよい。さらには、図２に示すように、フックやアイボルト等の吊具６の基端を有底孔３内に挿入して先端を硬質体２の表面から突出させ、この状態で有底孔３内にモルタル等を詰めてもよい。
【００２４】
高二価鉄含有物質は、ＦｅＯを４０質量％以上含有し、水との接触により二価鉄イオンを溶出する物質である。なお、従来の二価鉄含有物質としては、入手の容易さなどから製鋼スラグ、転炉スラグ、石炭溶融灰などが用いられており、製鋼スラグには二価鉄が３〜２０質量％程度含まれている。したがって、本発明に使用する高二価鉄含有物質は、製鋼スラグ等に比べて二価鉄の含有量がかなり高い物質であり、長期間に亘り安定して鉄分の溶出を継続し得る。
【００２５】
腐植含有物質は、腐植であるフルボ酸とフミン酸が含有された物質である。フルボ酸は水溶性であり、カルボル基（−ＣＯＯＨ）やカルボルニル基（−Ｃ＝Ｏ）などを有しており、鉄などの金属を結びつける機能があるため、無酸素下で生成した二価の鉄イオン（Ｆｅ２+）はキレート剤（錯体）としてフルボ酸と結合してフルボ酸鉄となる。フルボ酸鉄は、水溶性で寿命が長く、海水中でも安定して存在する。このフルボ酸鉄は植物プランクトンや昆布等の藻類の成長に必須な成分である。
なお、腐植含有物質は、フルボ酸が溶出できればどのような態様の物質でもよく、フルボ酸自体をそのまま含有している物質は勿論のこと、発酵してフルボ酸を含有する物質も含む。
また、硬質体２の内部に存在せしめる高二価鉄含有物質及び腐植含有物質（以下、注入剤あるいはフルボ酸鉄放出材ともいう）の形態は、適宜な形状と大きさに固めた固体でもよいし、顆粒状あるいは粉末体でも、また液体でもよい。そして、この注入剤を硬質体２の内部に入れる手法も適宜に選択することができ、前記した様に、ドリルで穿設した孔の奥に入れてもよいし、加圧注入したり、含浸させてもよい。
【００２６】
次に、この様な構成からなる水域環境保全材料１の使用について説明する。
本発明に係る水域環境保全材料１を海中、例えば、藻場に沈設した場合を例に挙げて説明する。
陸上で作製した水域環境保全材料１は船舶に積んで目的とする藻場まで搬送し、目的地ではクレーン１０を使用して一旦吊り上げてから海底７に沈設する。この場合、有底孔３を利用して吊具６を固定しておくと、吊り上げ作業を容易、且つ迅速に行うことができる。また、溶岩などの硬質体２は、内部に水が浸透すれば比重が海水の比重よりも大きいのでそのままでも沈むが、重錘を付けると短時間で沈むので、設置作業を効率良く行うことができる。なお、重錘を取り付ける場合、前記した有底孔３を利用して付けることもできる。
【００２７】
水域環境保全材料１が海底７に沈むと、硬質体２の内部に海水が染み込み、この海水が収納室４内の高二価鉄含有物質と腐植含有物質を浸し、これにより高二価鉄含有物質と腐植含有物質とが結合してフルボ酸鉄が生成される。このフルボ酸鉄は、有底孔３の奥深い収納室４で生成され、硬質体２の内部に染み込んだ海水によって希釈分散されながら硬質体２の内部を四方八方へと徐々に浸透し続け、遂には硬質体２の表面から海中に溶出する。したがって、硬質体２の表面においては、それまでの浸透で十分に希釈分散され尽くされ、局部的に高い濃度となることなくフルボ酸鉄が安定した状態で徐々に溶出する。
【００２８】
この様にしてフルボ酸鉄が硬質体２の表面から溶出すると、当該硬質体２の周りでは十分な鉄分の補給がなされ、水生植物等の繁殖、生育に良好な環境ができる。そして、本実施形態では多孔質の溶岩を硬質体２として使用しているので、表面には微細な隙間が無数に存在し、海藻８などの水生植物が発芽して根付き易い状況にある。したがって、溶出されたフルボ酸鉄と硬質体２表面の特性が相俟って、硬質体２の表面に水生植物が確実に根付いて効率良く生育する。
なお、長期間経過してフルボ酸鉄が溶出しない状態になったならば、すなわち、水域環境保全材料１としての機能が発揮できた状態になったならば、海中から硬質体２を引き上げて、この硬質体２の内部に再度注入剤を入れると、再度、水域環境保全材料１として使用することができる。
【００２９】
前記した水域環境保全材料１の実施形態は、溶岩の塊を硬質体２として用いたが、複数の分割材を組み付けて硬質体２を構成してもよい。例えば、ポーラスコンクリートにより複数の分割材として成型し、これらの分割材をボルトで結合して硬質体２を構成してもよい。この場合、一方の分割材の合わせ面のほぼ中央に凹部を収納室４として形成し、他方の分割材の合わせ面に凹部を塞ぐ蓋部を形成し、凹部内に高二価鉄含有物質と腐植含有物質を収納し、両分割材を結合すると収納室４が蓋部により閉塞されるようにすることが望ましい。
【００３０】
また、前記した実施形態においては、水域環境保全材料１を１個ずつ単独で沈設したが、複数の水域環境保全材料１をひとまとまりにして沈設してもよい。例えば、図５に示すような篭１１内に複数個の水域環境保全材料１を収容して沈設しても良い。この場合、篭１１には製鋼フトン篭１１ａを使用し、この中の上部に小篭１１ｂを設け、この小篭１１ｂ内に、溶岩を使用した水域環境保全材料１を複数個収容すると共に、その下の篭１１ａ内に複数の重り１２を収納することが望ましい。このようにすると、比較的比重の小さな溶岩の水域環境保全材料１であっても潮流に流されて不用意に移動することを未然に防止することができ、しかも重り１２が水域環境保全材料１の表面に生える海草の生育の邪魔にならない。なお、製鋼フトン篭１１ａは高さが１ｍ、幅２ｍ、長さ３ｍ程度であって、この中に収容する水域環境保全材料１の重さが１個３０ｋｇ前後にすると、取り扱いも容易である。
【００３１】
次に、硬質体２をポーラスコンクリートで消波ブロックや被覆ブロックなどの形状に成型した場合について説明する。図４に示すように、ブロックの内部に適宜形状の収納室４を形成し、この収納室４内に、高二価鉄含有物質と腐植含有物質（フルボ酸鉄放出材）を入れたカートリッジを収納する。カートリッジは、図４（ａ）に示すようなパイプ状でもよいし、図４（ｂ）に示すように小さな包み状乃至箱状でよく、交換可能であることが望ましい。また、図４（ｃ）に示すように硬質体２をポーラスコンクリートで護岸ブロックの形状に成型しても良い。この場合においてもブロックの内部に収納室４を形成し、この収納室４内に、フルボ酸鉄放出材を入れたカートリッジを交換可能な状態で収納する。なお、このポーラスコンクリート製護岸ブロックを設置する場合には、前面に消波ブロックを配置することが望ましい。また、図４（ｄ）に示すような、箱状の漁礁形に成型した場合にも、前記カートリッジを収納室４内に交換可能に収納する。
【００３２】
なお、前記した実施形態では収納室４内に高二価鉄含有物質と腐植含有物質を収納して沈設して染み込んだ水によりフルボ酸鉄を生成するようにしたが、フルボ酸鉄の溶液中に多孔質或いは透水性の硬質体２を浸漬することにより、硬質体２の内部にフルボ酸鉄を残留させてもよい。要するに、多孔質或いは透水性の硬質体の内部に、高二価鉄含有物質と腐植含有物質が存在し、水中に沈設した状態でフルボ酸鉄が硬質体の表面からジワーっと溶出する構成であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】有底孔から切断した水域環境保全材料の断面図である。
【図２】有底孔に吊具を固定した実施形態の要部の断面図である。
【図３】水域環境保全材料を海底に沈設する場合の概略説明図である。
【図４】（ａ）は消波ブロックの形状に成型した硬質体の断面図、（ｂ）は被覆ブロックの形状に成型した硬質体の断面図、（ｃ）は護岸ブロックの形状に成型した硬質体の断面図、（ｄ）は箱状の漁礁に成型した硬質体の斜視図である。
【図５】（ａ）は複数の水域環境保全材料を収納して沈設する篭の平面図、（ｂ）はその側面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  水域環境保全材料
２  硬質体
３  有底孔
４  収納室
５  栓
６  吊具
７  海底
８  海草
１０  クレーン
１１  篭
１２  重り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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