(57)【要約】【課題】  水中に鉄イオンを短時間で効率良く溶出させることができ、水質の浄化と水産資源の育成及び増加を図れるようにする。【解決手段】  水中に浸漬して鉄イオンを溶出させることによって、水質の浄化と水産資源の育成及び増加を図るようにした水質浄化及び水産資源育成用の固形物であって、前記水質浄化及び水産資源育成用の固形物は、鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物が主成分である物質と炭素材料との混合物をセメントで所望の形状に成形固化することにより形成される。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に浸漬して鉄イオンを溶出させることによって、水質の浄化と水産資源の育成及び増加を図るようにした水質浄化及び水産資源育成用の固形物であって、前記水質浄化及び水産資源育成用の固形物は、鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物が主成分である物質と炭素材料との混合物をセメントで所望の形状に成形固化したことを特徴とする水質浄化及び水産資源育成用の固形物。
【請求項２】
鉄イオンが二価鉄イオンであることを特徴とする請求項１に記載の水質浄化及び水産資源育成用の固形物。
【請求項３】
鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物が主成分である物質が、製鉄スラグ、砂鉄又は鉄鉱石のうちの少なくとも何れか一つから成ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水質浄化及び水産資源育成用の固形物。
【請求項４】
炭素材料が竹炭又は木炭のうちの少なくとも何れか一つから成ることを特徴とする請求項１に記載の水質浄化及び水産資源育成用の固形物。
【請求項５】
鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物が主成分である物質と炭素との混合物に、鉄イオン封鎖のためのキレート剤を添加したことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の水質浄化及び水産資源育成用の固形物。
【請求項６】
キレート剤が、クエン酸、酢酸又は木酢液のうちの少なくとも何れか一つから成ることを特徴とする請求項５に記載の水質浄化及び水産資源育成用の固形物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海や川、湖、池、沼等において使用されるものであり、水中（海水中又は淡水中）に浸漬して鉄イオン（二価鉄イオン）を溶出させることによって、水質の浄化と水産資源（魚介類や海藻類、海草類等）の育成と増加を図れるようにした水質浄化及び水産資源育成用の固形物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から水中に鉄分が少なければ、植物プランクトンや海藻類（アオサ、コンブ、ワカメ、ヒジキ、テングサ等）、海草類（スガモ、アマモ等）が発生しないことが知られている。植物プランクトンや海藻類、海草類が発生しなければ、水中に生息している動物プランクトン、小魚や大きい魚、カキやホタテガイ、アワビ等の貝、ウニ、エビ、カニ等も成長しないことになる。
【０００３】
全ての植物プラントや海藻類等は、窒素や燐等の栄養塩類を体内に吸収するためには、最初に少量の鉄分を体内に取り込まなければならない。そのため、鉄が全く無ければ、食物連鎖は基本的に成立しないことになる。
【０００４】
一方、南氷洋やアラスカ湾、赤道付近の海域に於いては、窒素や燐等の栄養塩類が非常に豊富であるが、植物プラントの数が少ない。調査の結果、これらの海域では、海水中の鉄分が全く存在しないか、或いは非常に僅かな量しか存在しないことが判明した。
【０００５】
従って、鉄が海水に溶けるなら、植物プランクトンや海藻類、海草類は急速に増殖することになり、この現象が大規模になると、二酸化炭素が海藻類や海草類に吸収されて減少し、地球温暖化を防ぐことが可能になる。
【０００６】
そこで、従来より、植物プランクトンや海藻類、海草類を繁殖させて魚介類を呼び戻すために多くの技術が提案されている。
【０００７】
例えば、海中にコンクリート製の漁礁を沈め、漁礁を沈めた海域を、植物プランクトンや海藻類、海草類が繁茂する藻場とし、魚介類が住み着きやすい生活環境の場所にすることが行われている。
【０００８】
しかしながら、従来のコンクリート製の漁礁は、海藻類や海草類の発育に長時間を要し、且つコンクリートが石灰質であるため、発生した海藻類や海草類がコンクリートから離脱し易いと云う欠点があった。そのため、水質の浄化と水産資源の育成及び増加があまり望めないことになる。
【０００９】
また、海中に海藻類や海草類の成長、繁殖を促す鉄イオンを溶出する鉄材を用いたコンクリート製の構造物が提案されている。
この構造物としては、鉄材及び貝殻をセメントに混合して成形した海藻養殖用のコンクリートブロック（特開平５−１９２０４８号公報）、表面に二価鉄イオンを溶出する増殖材（二価の鉄を含む鉄分をガラス質材料とセメントモルタルとを混合して板状に硬化させたもの）を配設したテトラポッド（登録商標）構造の構造物（特開平８−２１４７２５号公報）、表面に鋼材を骨材の替わりに使用して製作したコンクリートブロックを貼り付け又は埋設した構造物（特開２００２−１９４７２４号公報）が知られている。
【００１０】
しかし、鉄材を用いたコンクリート製の構造物は、水中に鉄イオンを溶出することによって、海藻類や海草類の生育が盛んになり、魚介類にとって好適な生活環境を創り出すことができる反面、鉄イオンの溶出が自然に任され、鉄イオンの溶出に時間を要し、即効性がないと云う問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−１９２０４８号公報
【特許文献２】特開平８−２１４７２５号公報
【特許文献３】特開２００２−１９４７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、水中に鉄イオンを短時間で効率良く溶出させることができ、水質の浄化と水産資源の育成及び増加を図れるようにした水質浄化及び水産資源育成用の固形物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、水中に浸漬して鉄イオンを溶出させることによって、水質の浄化と水産資源の育成及び増加を図るようにした水質浄化及び水産資源育成用の固形物であって、前記水質浄化及び水産資源育成用の固形物は、鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物が主成分である物質と炭素材料との混合物をセメントで所望の形状に成形固化したことに特徴がある。
【００１４】
本発明の請求項２の発明は、請求項１の発明に於いて、鉄イオンが二価鉄イオンであることに特徴がある。
【００１５】
本発明の請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明に於いて、鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物が主成分である物質が、製鉄スラグ、砂鉄又は鉄鉱石のうちの少なくとも何れか一つから成ることに特徴がある。
【００１６】
本発明の請求項４の発明は、請求項１の発明に於いて、炭素材料が竹炭又は木炭のうちの少なくとも何れか一つから成ることに特徴がある。
【００１７】
本発明の請求項５の発明は、請求項１、請求項２又は請求項３の発明に於いて、鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物が主成分である物質と炭素との混合物に、鉄イオン封鎖のためのキレート剤を添加したことに特徴がある。
【００１８】
本発明の請求項６の発明は、請求項５の発明に於いて、キレート剤が、クエン酸、酢酸又は木酢液のうちの少なくとも何れか一つから成ることに特徴がある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の水質浄化及び水産資源育成用の固形物は、鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物が主成分である物質と炭素材料との混合物をセメントで所望の形状に成形固化しているため、当該固形物を水中に浸漬すると、水を媒体として鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物と炭素材料との接触部に局部電池が形成され、酸化還元反応の腐食作用によりイオン化傾向の大きい鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物から植物プラントや海藻類、海草類の生育、繁殖に不可欠な鉄イオン（二価鉄イオン）を短時間で効率良く溶出させることができる。
その結果、本発明の水質浄化及び水産資源育成用の固形物を用いれば、植物プランクトンや海藻類、海草類、微生物の繁殖が促進されることになり、植物プラントや海藻類、海草類の餌を求めて小魚が集まり、それらを餌とする魚が海藻類や海草類の近くに大量に集まり、水産資源の育成と増加を図れる。しかも、植物プランクトンや海藻類、海草類、微生物の繁殖が促進されることによって、水（海水や淡水）及びヘドロが浄化されると共に、二酸化炭素が吸収されて地球温暖化防止に役立つことになる。
【００２０】
また、本発明の水質浄化及び水産資源育成用の固形物は、鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物が主成分である物質に、製鉄スラグ、砂鉄又は鉄鉱石のうちの少なくとも何れか一つを使用しているため、鉄イオン（二価鉄イオン）を長期間に亘って安定して溶出させることができることは勿論のこと、材料の原価が極めて安価になり、製造コストが少なくて済む。特に、製鉄スラグを使用した場合には、産業廃棄物である製鉄スラグの有効利用を図ることができる。
【００２１】
更に、本発明の水質浄化及び水産資源育成用の固形物は、鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物が主成分である物質と炭素との混合物に、鉄イオン封鎖のためのキレート剤を添加しているため、二価鉄イオンがキレート剤により酸化され難い状態で供給されることになり、植物プランクトンや海藻類、海草類に効率良く吸収されることになり、植物プランクトンや海藻類、海草類の繁殖がより促進されることになる。
【００２２】
加えて、本発明の水質浄化及び水産資源育成用の固形物は、炭素材料として竹炭又は木炭のうちの少なくとも何れか一つを使用しているため、竹炭又は木炭に含まれているカルシウム、カリウム、マンガン、珪素、ナトリウム、マグネシウム等のミネラル成分が水中に溶出し、海藻類や海草類等の発生や発育を促すうえ、竹炭や木炭の原料と成る竹や間伐材を有益資源として活用することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係る水質浄化及び水産資源育成用の固形物は、海や川、湖、池、沼等において使用されるものであり、水中（海水中又は淡水中）に浸漬して鉄イオンを溶出させることによって、水質の浄化と水産資源（魚介類や海藻類、海草類等）の育成及び増加を図るようにしたものである。
【００２４】
即ち、前記水質浄化及び水産資源育成用の固形物は、鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物が主成分である物質と炭素材料との混合物に鉄イオン封鎖のためのキレート剤を添加し、当該混合物をセメントで所望の形状に成形固化したものであり、水中に浸漬すると、水を媒体として鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物と炭素材料との接触部に局部電池が形成され、酸化還元反応の腐食作用によりイオン化傾向の大きい鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物から、植物プランクトンや海藻類、海草類の繁殖に不可欠な鉄イオン、すなわち、二価鉄イオン（Ｆｅ２＋）を溶出することになる。
その結果、植物プランクトンや海藻類、海草類、微生物が増殖し、これらを餌とする小魚が増え、大きな魚も集まることになる。また、食物連鎖を活性化する効果に加え、増えた海藻類や海草類、微生物により水及びヘドロが浄化されることになる。
【００２５】
前記鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物が主成分である物質としては、製鉄スラグ（製鋼スラグ）、砂鉄、鉄鉱石がそれぞれ使用されている。製鉄スラグ、砂鉄及び鉄鉱石は、単独で使用しても良く、或いは二種類又は三種類を混合して使用するようにしても良い。また、製鉄スラグ及び鉄鉱石は、何れも炭素材料やセメントとの混練作業に支障を来たさない大きさ及び形状に形成されており、粉状、粒状又は小塊状等に形成されている。
【００２６】
前記製鉄スラグは、鋼を製造するプロセスにおいて発生するスラグの一種であり、転炉スラグ、電気炉スラグ、脱燐スラグ、脱硫スラグ、脱珪スラグ、鋳造スラグ、二次精錬スラグ等がある。これらは単独で使用しても良く、或いは二種類以上を混合して使用するようにしても良い。
この製鉄スラグは、各種スラグの中でも特に高い水質浄化作用を有している。すなわち、製鉄スラグは、スラグに含まれるＣａＯによって水中の燐が吸着・固定され、水の富栄養化が抑制される、スラグに含まれるＣａＯが水中に溶出することによって水中のｐＨが高められ、硫化水素を発生させる硫酸還元菌の活動が抑制される、などの作用が得られる特徴がある。
【００２７】
また、砂鉄は、鉄や酸化鉄が砂状になったものであり、磁鉄鉱（四三酸化鉄Ｆｅ３Ｏ４）を主とし赤鉄鉱（酸化第二鉄Ｆｅ２Ｏ３）、褐鉄鉱（含水酸化鉄Ｆｅ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏ）、チタン鉄鉱（イルメナイトＦｅＴｉＯ３）等から成る。この砂鉄としては、山砂鉄、川砂鉄、浜砂鉄、海底砂鉄等が使用されている。
【００２８】
更に、鉄鉱石は、製鉄原料となる鉱石であり、主要成分が酸化鉄である。この鉄鉱石としては、鉄分含有量が４０％〜５０％以上の磁鉄鉱（四三酸化鉄Ｆｅ３Ｏ４）、赤鉄鉱（酸化第二鉄Ｆｅ２Ｏ３）、褐鉄鉱（含水酸化鉄Ｆｅ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏ）等が使用されている。これらは単独で使用しても良く、或いは二種類以上を混合して使用するようにしても良い。
【００２９】
前記炭素材料としては、炭素を多量に含む竹炭や木炭がそれぞれ使用されている。これらは単独で使用しても良く、或いは二種類を混合して使用するようにしても良い。竹炭や木材は、カルシウム、カリウム、マンガン、珪素、ナトリウム、マグネシウム等のミネラルを豊富に含み、強い浄化力を発揮する。
【００３０】
前記キレート剤は、鉄イオン（二価鉄イオン）の酸化を防止するために、固形物の成形固化時において、鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物が主成分である物質と炭素材料との混合物に添加されるものである。このキレート剤としては、クエン酸、酢酸、木酢液がそれぞれ使用されている。これらのキレート剤は、単独で添加しても良く、或いは二種以上を組み合せて添加しても良い。
キレート剤を添加する理由は、溶出した二価鉄イオン（Ｆｅ２＋）が酸素の存在下で容易に二価鉄イオン（Ｆｅ２＋）から三価鉄イオン（Ｆｅ３＋）に酸化され、水酸化鉄や酸化鉄として不溶化し、生物に利用されなくなるからである。そのため、キレート剤を添加してキレート剤により二価鉄イオンを封鎖している。
【００３１】
前記セメントは、無機質の粉末で水と練ると硬化する性質を有するものである。このセメントとしては、シリカ、アルミナ、酸化鉄、石灰、石膏を原料とするポルトランドセメントが使用されている。
【００３２】
尚、上記の実施の形態に於いては、製鉄スラグ、砂鉄、鉄鉱石を使用するようにしたが、他の実施の形態に於いては、粒状、小塊状又は小片状の鉄（鋼鉄や鋳鉄）を使用するようにしても良く、或いは鉄（鋼鉄や鋳鉄）を製鉄スラグ、砂鉄、鉄鉱石に混ぜて使用するようにしても良い。
【００３３】
また、上記の実施の形態に於いては、炭素材料として竹炭又は木炭を使用するようにしたが、他の実施の形態に於いては、炭素材料としてヤシ殻炭、黒鉛、コークス、石炭等をそれぞれ使用するようにしても良い。
【００３４】
更に、上記の実施の形態に於いては、セメントとしてポルトランドセメントを使用するようにしたが、他の実施の形態に於いては、混合セメントやアルミナセメント等を使用するようにしても良い。
【００３５】
上述した水質浄化及び水産資源育成用の固形物は、鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物が主成分である物質（製鉄スラグ、砂鉄又は鉄鉱石等）と炭素材料（竹炭又は木炭等）との混合物にキレート剤（クエン酸、酢酸又は木酢液）を添加し、キレート剤を添加した混合物にセメント（ポルトランドセメント等）及び水を加えて練り混ぜ、所望の形状（例えば、ボール状、ブッロク状、板状、テトラポッド（登録商標）の形状、護岸に用いるブロックの形状、漁礁に用いるブロックの形状等）に成形固化することにより形成されている。
【００３６】
鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物が主成分である物質と炭素材料のセメントへの混入量は、鉄イオンを長期間に亘って安定的に溶出させることができると共に、鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物が主成分である物質及び炭素材料が通常のコンクリートに混入される砂利又は砕石のような粗骨材や砂のような細骨材としての機能を発揮し、成形固化された固形物の強度を保てるように設定されている。
また、キレート剤の添加量は、鉄イオン（二価鉄イオン）を封鎖できる程度に添加されている。
【００３７】
このような水質浄化及び水産資源育成用の固形物を海水中に多数浸漬すると、海水を媒体として鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物と炭素材料との接触部において、電位の高い炭素から電位の低い鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物に電流が流れて局部電池を形成し、イオン化傾向の大きい鉄又は鉄酸化物若しくは鉄化合物から海水中へ二価鉄イオンを溶出する。
このとき、水質浄化及び水産資源育成用の固形物は、バラバラの状態で海中に沈めても良く、或いは多数組み合せて人工魚礁の形態で沈めるようにしても良い。
【００３８】
二価鉄イオンが海中に流出することにより、固形物表面での海藻類、海草類、植物プランクトン、微生物の繁殖が促進される。特に、二価鉄イオンは、キレート剤により酸化され難い状態で供給されるため、良好に植物プラントや海藻類、海草類等に効率良く吸収される。また、固形物表面では、付着した海藻類や海草類の成長が加速される結果、植物プラントや海藻類、海草類等の餌を求めて小魚が集まり、それらを餌とする魚が海藻類や海草類の近くに大量に集まって来る。更に、植物プランクトン、海藻類、海草類、微生物の増殖により海水及びヘドロが浄化されると共に、二酸化炭素が吸収されて地球温暖化防止に役立つ。
【００３９】
尚、上記の実施の形態に於いては、水質浄化及び水産資源育成用の固形物を海水中に浸漬するようにしたが、水質浄化及び水産資源育成用の固形物を河川や湖沼等の淡水中に浸漬しても同じ効果を発揮することは勿論である。